Udvikling af Rotrex turbokompressor til vanddamp kompression

Projektet har vist, at det er muligt at designe og fremstille en yderst konkurrencedygtig vanddampkompressor, som er baseret på Rotrex-modellen, hvor de forventede virkningsgrader på 75 % kan opnås.

I forhold til andre højtemperaturvarmepumpeteknologier er perspektiverne i den udviklede kompressor gode, fordi vanddamp er både anerkendt og vidt udbredt som medie i industrien – både som varmetransportmedie og som direkte medie i f.eks. tørreprocesser.

Analyse af projektpartnernes ønske til anvendelse og kapacitet viser, at der er behov for forskellige kompressordesign – alt afhængigt at det ønskede temperaturløft og af den ønskede proces-/driftstemperaturer. På baggrund af dette blev det valgt at udvikle en kompressor, der gav mulighed for det højest mulige temperaturløft ved ca. 85 °C fordampningstemperatur (ca. 0,6 bara sugetryk), samtidig med at de maksimalt tilladelige belastninger af rotormateriale (Ti) og gear (ca. 50 kW overført eleffekt) blev overholdt. Analyserne af selve kompressoren samt integrationen i et procesanlæg er gennemført ved hjælp af beregnings- og simuleringsmodeller.

Resultaterne herfra er derefter brugt til det detaljerede design, der er udført med en speciel software-pakke. Der er bygget i alt fem kompressorer, som er baseret på det udviklede design – heraf tre med remtræk og to, som er direkte drevet af højhastighedsmotor med hastighedsregulering. Disse er testet hos Rotrex (luft), ved industriel installation (damp) hos Haldor Topsøe samt på et testcenter for dampudstyr hos Spirax Sarco.

Testene med damp viste, at forventningerne til virkningsgrader blev nået, mens det maksimale temperaturløft (trykforhold) på ca. 25 °C ikke kunne nås, da traktionsoliens temperaturbegrænsning ikke tillod fulde omdrejningstal (22 °C blev opnået). Desuden blev der konstateret utætheder ved det valgte design for aksletætningen, som blev forbedre.

Problemerne blev dog ikke endeligt løst i projektperioden. Selvom det ikke lykkedes at gennemføre en egentlig langtidstest og dermed at verificere den forventede levetid, har alle projektets partnere bevaret troen på teknologien og på løsningen, og de arbejder pt. videre med den.

Konkret har Rotrex designet videre på både akseltætning samt køling af olie og den højydende elmotor i den direkte trukne version. Rotrex har endvidere opnået patent på et nyt geardesign, der åbner for overførsel af en større akseleffekt end det traktionsgear, der anvendes i nærværende design, tillader. Union har også opnået patent på en CO₂-produktionsproces, hvori damprekompression indgår.

Den udviklede kompressorteknologi åbner for en betydeligt større udnyttelse af overskudsvarme i industrien samt for en effektiv konvertering af varmeforsyningen hen imod en større andel af el fra vedvarende energikilder.