Eco Energi Projekt

[Nerre]

Precis, och eftersom det är värme man vill ha är det inget negativt. Det är den stora finessen med värmepump för uppvärmning.

[danei]

Då kan du lika gärna ha ett elelement.

[rikkitikkitavi]

Skaffa ett värmeelement om du vill omvandal el till värme. Det är inte syftet med en värmepump.

Nej , det är fel .

Syftet med en värmepump är att omvandla el till värme OCH att utvinna värme ur en lågvärdig källa. Det fungerar mer eller mindre bra, dvs priset på värmen varierar med bla vilka förhållanden som pumpen arbetar efter.


Nästan all elenergi som du matar in kommer ut som värmeenergi och det allra mesta som nyttig sådan , oavsett verkningsgrad på kompressionsprocessen.

Att sedan denna processen inte är isentropisk har att göra med att det inte finns en perfekt isentropisk process eftersom en sådan värmepump hade blivit väldigt stor, ungefär lika stor som universum och mer därtill.
Vi dödliga får nöja oss med en polytropisk process, och därför förbrukar värmepumpen lite mer el pga lägre verkningsgrad. Dvs verklig COP blir ca 50% lägre än teoretisk COP. Eller därnågonstans, jag tror nog att både Panic, TomasL och Xxarg kan skriva några meter mer om detta

[danei]

Syftet med en värmepump är att höja temperaturen på en kall värmekälla. Räknar man teoretisk på en optimal värmepump som får in 0°C värmebärare från tex ett borrhål och ska förse ett värmesystem med 35°C varmvatten. (Det är normala förutsättningar för att redovisa COP) Så fick jag en siffra på 8,8 efter som COP i praktiken bara ligger på hälften av det så måste väl verkningsgraden vara 50%. Man får bara ut hälften av det arbete som energin teoretisk räcker till. Kan man då påstå att verkningsgraden inte är 50%?

Några källor för den som vill läsa mer.
https://www.ifm.liu.se/edu/coursescms/T ... 4_2013.pdf
http://sv.wikipedia.org/wiki/V%C3%A4rmemaskin

[rikkitikkitavi]

Den gängse definitionen av verkningsgrad är verkningsgrad = nyttig energi/total tillförd energi.
Det är rätt logiskt för annars blir verkningsgraden 1.

Din definition är alltså lite missvisande. I praktiken betyder det inte att du förlorar 50% av värmen, utan att du måste tillföra dubbelt så mycket energi i din kompressor för att få ut samma mängd energi i 35C.
Du får defintivt inte ut energin som arbete.

COP är alltså inte ett mått på verkningsgrad, utan ett sätt att mäta förhållandet mellan drivande energi (vanligen kompressorenergi) till total energi som kan produceras. Det kan sägas vara en ekonomisk verkningsgrad kanske.

[danei]

Efter som bara hälften av den tillförda elen används till det arbete jag vill ha utfört så är det en verkningsgrad på 50% (ca)
Arbetet är att höja temperaturen på värmen. Definierar du arbete som mekanisk energi?

Jag har inte sagt att COP är ett mått på verkningsgrad. Verkningsgraden är förhållandet mellan teoretisk COP och praktisk COP.

[adent]

Nå, jag förstår er inställning. danei är lite dryg, men har rätt i princip

Sen i all praktisk betydelse och all reklam o.s.v. kan jag tänka mig att praktisk COP likställs med verkningsgrad även om det kanske är fel.

MEN

Det intressanta är ju att jag kan stoppa in 2kW elenergi och få ut typ 8kW värmeenergi, right?

Eftersom evighetsmaskinen inte är uppfunnen än så betyder det att den extra energin har stulits ur berget.
Här börjar dock min kunskap ta slut.

Nu förmodar jag att de där 8kW värmeenergi inte går att omvandla tillbaka till säg 3kW elenergi, för hade det gått
hade vi haft flerstegsvärmepumpar som drog väldigt lite. Kanske är det svårt/opraktiskt/inte funkar i liten skala.

MVH: Mikael

[danei]

I teorin med 100% verkningsgrad så kan du ju gå åt båda hållen och få tillbaka lika mycket el energi som du stoppade in från början. Men efter som en värmepump har en verkningsgrad på 50% så har du tappat hälften av den möjliga energin redan där. En värmemotor som går på låg temperatur differens har inte en verkningsgrad som är i närheten av 50%. Så nej det är inte möjligt.

Om det fanns värmemotorer som klarade av att ge en betydande verkningsgrad (säg 10%) så skulle det vara vettigt att köra dem mot en solfångare och ett värmepumps borrhål. Eller varför inte mellan en panna och värmesystemet. Men det finns tyvärr inte.

För att ta en annan jämförelse så går det inte att driva en glödlampa med en solcell som lampan lyser på. Det är ungefär lika omöjligt som ovanstående.

[rikkitikkitavi]

Efter som bara hälften av den tillförda elen används till det arbete jag vill ha utfört så är det en verkningsgrad på 50% (ca)
Arbetet är att höja temperaturen på värmen. Definierar du arbete som mekanisk energi?

Jag har inte sagt att COP är ett mått på verkningsgrad. Verkningsgraden är förhållandet mellan teoretisk COP och praktisk COP.

Ja, arbete är någon form av mekanisk energi men det är den gängse snacket när man pratar termodynamik. Men jag hör vad du säger och du har ju rätt som du säger att pga begränsningar i processens effektivitet får du inte ut samma värme.

Verkningsgraden fär en värmepump skulle jag vilja säga är mer än 50%, men inte 100%, säg kanske 90%. (1kW el, 4kW 0C värme ger 4,5 kW 35C värme, typ)

Verkningsgraden map tillförd elenergi är däremot 50%, och givetvis är det denna som är det intressanta.

jaja, definitionsdiskussioner är rätt meningslösa men jag tror jag förstår vad du menar.

[danei]

Om du stoppar in 1kW el och 4kW värme och får ut 4,5kW värme så måste ju de sista 500W ta vägen någon annanstans. Var menar du att det skulle vara? Energi kan inte försvinna bara omvandlas, så all energi som går in i ett system måste komma ut. Stoppar man in 1kW el och 4kW värme i en värmepump så kommer det ut exakt 5kW värme. Det finns ingen annan möjlighet.

Definitions diskussioner är absolut inte meningslösa, ska man diskutera något annat så måste man först vara överens om vad orden betyder.

[rikkitikkitavi]

Givetvis blir värmepumpen tyngre och tyngre... Det trodde jag du visste

Nej, jag menade att 500W förloras som värme på fel ställe. Kompressordelen sitter väl vanligen utomhus och värmeförluster där gör ingen glad.

Nu är säkert siffrorna fel , men principen är den att du stoppar in 5kW energi och får ut 4,5kW nyttiggjord värme. Alltså är verkningsgraden 90%.

I praktiken betalar du ju för 1 kW el, alltså är "ekonomiska verkningsgraden" 4,5/1 = 450 %

Men hade TomasL, Panic mfl fått fria händer som inte var bakbundna av ekonomiska faktorer som storlek på apparater , värmeöverförande ytor, intern förvärmning och liknande begränsningar på en reversibel process hade du kanske för din 1kW el fått ut 9kW värme, eller ialla fall 7-8 kW. Jag vet inte hur långt man kan komma här, har ingen erfarenhet men jag vet om kompressorer som arbetar med nästan 90% isentropisk verkningsgrad.

Men 50% verkningsgrad gäller alltså den termodynamiska processen, inte själva värmepumpen som helhet.

Agreed?

Det finns turbiner som arbetar med lågtemperaturscykler, ORC, och de har en ganska dålig verkningsgrad jämfört tex med en ångturbin men om energin är gratis och alternativet är en dyr dieselgenerator eller liknande fungerar det rent ekonomiskt. Eller överskottsvärme i en process. Det är inte så långt ifrån ditt exempel med panna och värmesystem men nej, jag tror inte det senare är ekonomiskt försvarbart eftersom verkningsgraden blir löjligt låg.

[danei]

Nej jag håller inte med. COP är inte samma sak som verkningsgrad.

[xxargs]

Man måste ha klart för sig att energi, även om det är samma antal kJ kan ha olika kvalitet

Elström och mekanisk arbete (rörelse/roterande) har den högsta kvaliteten medans värme är den lägsta kvaliteten

energi som sådan kan inte förstöras - bara omvandlas och slutprodukten av omvandlingen är värme vilket är ödet för all energi i slutändan.

När det gäller kvaliten av energin så tror jag dom flesta håller med att användbarheten av att 1 kWh som värmer en mängd vatten från 4 C till 5 grader C inte är så användbart för husuppvärmning som motsvarande 1 kWh värme i form av smält metall i en degel som ställs in i rummet för avkylning trots att man betalt exakt lika mycket till elbolaget för samma kWh.

Inom termodynamiken har man begreppet exergi (användbar energi) och anergi ('förstörd' energi som inte kan transformeras till exergi igen på någon som helst sätt) och energi är då 'energi = exergi + anergi' med olika kvoter mellan exergi och anergi för olika energislag och därför borde energiskatten vara olika för tex. elström respektive bensin eller ved då andelen exergi är olika och mycket mindre för tex oljeprodukter och ännu mindre för ved eller allra minst för varmvatten från en fjärrvärmeverk.

Elenergi liksom mekanisk energi är 100% exergi medans pinkjummet vatten (37 grader C eller 293 Kelvin)) gentemot rumstemperatur (20 grader C eller 310 Kelvin) har B=Q(1-(293K/310K)) = B=Q*0.054 eller 5.4% exergi (B) [1] av den värme som gick åt för att värma vatten från 20 grader C till 37 grader C (Q) och har det skett med elström så har man 'förstört' 94.6 % av exergin och omvandlat den delen av energin i elströmmen till anergi.

Att värma vatten med elström till pinkjummen värme med elström är verkligen att förstöra exergi med tanke på vad det kostat att få fram elströmmen (som är 100% exergi) från tex. kol, olje och naturgas-källor då typiskt 60% av alla kJ i bränslet som matas in i kraftverken går ut som kallvatten i kraftverkens kondensorer och bara 40% av detta går ut som elenergi i bästa fallet.


[1] om man skulle tagit ut energin ur 37 gradiga vattnet i en perfekt värmemotor med 20 grader på kylsidan för att göra elström så hade man fått ut 54 Wh exergi per 1 kWh genomströmmande värme från 37-gradiga sidan som slutar med temperaturen 20 grader C.

Värmepump gör processen baklänges genom att stoppa in exergi tagen från elnätet så höjer man temperaturen på värmemängden från den kalla sidan till den varma sidan och i en perfekt maskin så skulle 54 Wh från elnätet kunna flytta 946 Wh från 20 grader 'kalla' sidan till 37 grader varma sidan (som tillsammans med den matade exergin blir 1000 Wh) och den vägen höja kvaliten på värmen med endast 54 Wh exergi istället för 1000 Wh exergi om det skulle värmas enbart med elström.

värmer man med perfekt värmepump från 0 grader C till 37 grader så får man B=Q(1-(273/310) = Q*0.119 eller 11.9% av värmen som blir på varma sidan måste stoppas in som exergi eller om man vill 119 Wh exergi (=elström) per 1 kWh värme och det blir en värme-COP 8.4 teoretiskt

I praktiken så har VP i villaklass kompressorer sällan isentropisk verkningsgrad över 0.7, man har temperaturgradienter på flera grader under inkommande brinen på evaporatorsidan och flera grader över resulterande varmvattnet på kondensorsidan vilket gör att temperaturdiffen för 37 gradigt vatten mot 0 grader i borran snarare handlar om -3 grader C och 40 grader C -> 43 grader i diff och med B = Q(1-((270/313)*(1/0.7[isentropiska verkningsgraden])))= Q*0.1963

dvs 196.3 Watt förbrukad elenergi per genererad 1 KW värme 37 gradigt vatten på varma sidan eller ger en värme-COP 5.1 (vilket nog högt räknat i alla fall då den praktiska isentropiska verkningsgraden är kring 0.63 - 0.67 på en VP-kompressor i villastorlek...)

[rikkitikkitavi]

Nej jag håller inte med. COP är inte samma sak som verkningsgrad.

Skrev jag det?

Jag skrev att det kan sägas vara en ekonomisk verkningsgrad, dvs ett mått på hur mycket betalad energi du måste stoppa in för att få ut en viss mängd värme.
Det är min defintion av ekonomisk verkningsgrad.

Verkningsgrad är fortfarande nyttoenergi/tillförd energi och den är nära 1 för en värmepump, inte 50%.

Termodynamisk verkningsgrad är ca 50%.

[danei]

xxargs: Mycket bra genomgång.