Ocean kan ur 90-gradigt
varmvatten utvinna hela
tio procent el. Det har
inget annat system som
använder låggradig
värme hittills uppnått.
Ny uppfinning testas:
EL UR SPILLVÄRME
KAN BLI EN GOD AFFÄR
Företaget Climeon har tillverkat en maskin, som på sikt kan bli en lysande
energiaffär. Maskinen utvinner el ur låggradigt spillvärmevatten med upp
till drygt tio procents verkningsgrad, vilket inget tidigare system hittills
klarat. Text och foto: Lars Bärtås
DET UNGA, svenska teknikföretaget Climeon behöver knappast någon budget för marknadsföring.
Företaget har under fyra år utvecklat ett system som
redan fått ingenjörer, forskare och investerare att tala
om ”en banbrytande upptäckt”.
Systemet består av en maskin, Ocean, som utvinner elektricitet ur spillvärme vid relativt låga temperaturnivåer. Tekniken att utnyttja energin i låggradigt
varmvatten för elproduktion är förvisso inte ny och
används bland annat i så kallade ORC-system (Organic Rankine Cycle). Men till skillnad från dessa
system uppnår Climeons maskin nästan dubbelt så
hög verkningsgrad.
– Ocean kan ur 90-gradigt varmvatten utvinna
drygt tio procent el. Det har inget annat system som
använder låggradig värme hittills uppnått. Dessutom
är maskinen både mindre och billigare att tillverka,
säger Thomas Öström, ingenjör och vd på Climeon.
Ocean är ett slutet system och utnyttjar de tryckskillnader som uppstår mellan varmt och kallt vatten. I systemet cirkulerar en bärarvätska som på den
varma sidan omvandlas till gas, som sedan snabbt
2
ERA 6 • 2015
absorberas på den kalla sidan. De tryckskillnader som
uppstår under processen driver en turbin som alstrar
elektricitet via en generator.
Det unika med Climeons teknik är bärarvätskans
sammansättning, som skapar ett lägre tryck jämfört
med traditionella system. Den varma sidan om turbinen håller ett tryck på endast två bar, medan den kalla
sidan rymmer ett vakuum. Med hjälp av en patenterad teknik bevaras undertrycket, vilket är avgörande
för maskinens prestanda.
– Det låga trycket gör det möjligt att slimma
systemet och använda lättare material så att produktionskostnaden blir lägre. Samtidigt har vi kunnat
optimera varje komponent, från värmeväxlare till
turbin, vilket lett till att energiförlusterna blir mycket
låga, säger Joachim Karthäuser, som är kemist och
företagets tekniska chef.
Climeon har utvecklat sin patenterade teknik på
Kungliga tekniska högskolan, KTH, i Stockholm, där
en första prototyp började testas 2012.
– Vi gick tidigt ut och lovade att vi skulle kunna
uppnå den verkningsgrad som vi räknat fram i våra
modeller. Det var en fantastisk känsla när vi såg att
testerna faktiskt stämde med teorin, säger Thomas
Öström.
En första fullskalig maskin har levererats till SSAB
i Borlänge. Samtidigt färdigställer företaget nu en
andra fullskalig maskin med en effekt på 120 kW.
Monteringen utförs i en fabrikslokal hos Norrköpingsföretaget SLS, som tillverkar kylaggregat och
tryckkärl.
– SLS arbetar med delvis liknande teknik och
personalen hjälper också till i monteringen av våra
maskiner. På så vis har vi bra förutsättningar för att
utveckla produktionen här i större skala, säger Thomas Öström.
Produktionen kommer också underlättas av att
fabriken i Norrköping är ansluten till EONs fjärrvärmenät. Maskinerna kan därmed provköras före leverans med hjälp av förnybart producerad fjärrvärme
från Händelöverket.
– Temperaturnivåerna på fjärrvärmen ligger i regel
kring 80–90 grader, vilket är optimalt för våra testkörningar, konstaterar Thomas Öström.
Climeon och EON har tecknat ett avtal som
innebär att produktionen på fabriken kan anpassas
efter rådande belastningar i distributionsnätet. Björn
Persson, regionchef på EON, framhåller att upplägget
gynnar båda parter och ser också möjlighet till andra
former av samarbeten framöver.
– Climeon är ett innovativt företag som i likhet
med EON strävar efter att nyttiggöra energi som annars går till spillo. Det är en bra grund för att tillsammans utveckla helhetslösningar som ger mervärde för
våra kunder.
Oceanen som gör el av
spillvärme. Climeons termodynamiska kraftverk Ocean
byggs ihop och testkörs
med EONs fjärrvärmenät i
Norrköping.
Stor potentiell marknad
Climeons teknik för att utvinna el ur restvärme skulle, teoretiskt sett, kunna användas inom flera olika
områden. Företaget har skissat på idén att utnyttja
solvärme som energikälla, men också geotermisk värme. Det finns även en stor, potentiell marknad inom
industrin, till exempel stålverk och pappersbruk vars
produktion genererar stora mängder spillvärme.
– Har du tillgång till spillvärme med en temperaturnivå kring 90 grader så är denna teknik det absolut
Forts –>
ERA 6 • 2015
3
Räknar med en stor marknad. Uppfinnarna Joachim Karthäuser och Thomas Öström har
ägnat fyra år åt att konstruera och optimera komponenterna i sin maskin.
–> Fortsättning från föregående sida
billigaste alternativet att göra el på, fastslår Thomas
Öström.
Man skulle även kunna tänka sig att spillvärme
från kärnkraftverk kan vara ett intressant användningsområde, men företaget har ännu inte granskat
just dessa förutsättningar.
– Vi antar att spillvärmetemperaturen är något för
låg för att skapa en effektiv produktion, men det kan
vara intressant att undersöka framöver.
Men även om förutsättningarna är de rätta gäller
det att hitta ett affärsupplägg som övertygar kunderna.
– De flesta kunder vill att investeringen snabbt
ska vara återbetald, vilket med dagens elpriser inte är
helt lätt att infria. Affärsmodellen kan i så fall rymma
andra värden som gagnar varumärket, till exempel att
tekniken gör stor miljönytta.
Bra i fartyg
Företaget riktar nu i första hand in sig på sjöfarten,
en nisch som både har en ekonomisk och miljömässig
potential.
– Energipriserna till sjöss ligger på helt andra nivåer än på land. Fartygen drivs med stora mängder
fossilbränsle, oftast diesel eller tung olja, men även
numera med naturgas. Bränslet och miljöskatterna
utgör tillsammans en betydande kostnadspost för
rederierna.
Climeons nybyggda Ocean är beställd av rederiet
Viking Line. Maskinen ska installeras på kryssningsfärjan Viking Grace, som årligen förbrukar omkring
17 000 ton flytande naturgas. Ocean på 120 kW kan,
med hjälp av spillvärmen från motorerna, generera
omkring en miljon kWh el per år.
– Det är visserligen bara en liten del av de totala
bränslekostnaderna, men motsvarar ändå en ansenlig
mängd bränsle, cirka 200 ton årligen. Samtidigt redu4
ERA 6 • 2015
ceras koldioxidutsläppen från färjan med ungefär 400
ton per år, säger Thomas Öström.
Om försöket faller väl ut räknar företaget med att
kunna leverera ytterligare maskiner till sjöss. Men hur
stor produktionen blir får framtiden utvisa.
– Vi har ambitiösa mål och är övertygade om att
Ocean kommer att bli en stor produkt. Men samtidigt inser vi att det är en lång process att bygga
upp ett företag. Vi får växa i den takt vi klarar och i
första hand prioritera kompetens och kvalitet, säger
Öström.
Fakta
Maskinen ”Ocean” har utvecklats av ingenjören Tomas Öström, kemisten Joachim Karthäuser och andra ingenjörer på
Climeon i nära samarbete med KTH, Stockholms Universitet, Chalmers Industriteknik samt Lunds Tekniska Högskola.
Företaget, som idag har 15 anställda, har fått finansiellt stöd
av Energimyndigheten, Vinnova samt omkring 70 privata
investerare. Climeon har i år kvalat in på Affärsvärldens och
Ny Tekniks lista över ”Sveriges 33 hetaste teknikbolag”.
T
C
ɳmax = ɳCarnot = 1 – —
TH
Climeon når 14 procents elverkningsgrad under de bästa
förhållandena, men för 90 grader värme och 20 grader kylning är det snäppet över 10 procents verkningsgrad som
gäller. Generellt sett omvandlar Climeon mer än 50 procent
av värmen till el. 50 procent är då 50 procent av teoretiskt
maximum enligt Carnot.
Enligt Carnot, se formeln ovan, kan man maximalt
omvandla 18–19 procent av 90 gr värme till el om man kyler
med 20 grader. Kyler man med 5 grader, stiger verkningsgraden.
