热泵：乳制品公司应将其纳入ESG路线图中的脱碳解决方案

为了提高生产力、减少温室气体排放并理想情况下降低运营成本，乳制品行业正在研究使用工业热泵进行供暖和制冷。E.ON的Leon Schachtner表示，这些多功能解决方案显著节省了化石燃料，非常适合工业生产现场。

大型热泵可用于工业过程，如巴氏杀菌。图片来源：Shutterstock

在为工业加工厂（如乳制品厂）提供供暖和制冷方面，热泵的能源效率明显优于传统供暖和制冷系统。热泵利用环境热源，如地面热、空气或水，以及工厂生产过程中产生的废热，产生供暖和制冷。大型热泵被用来将这些低温热源提升到工业流程所需的更高温度，如预热、巴氏杀菌、原地清洁（CIP）和暖通空调负载。

由于热泵使用环境中免费可获得的能源或过剩的废热，从而避免燃烧过程的效率损失，热泵的高效率能够在系统寿命范围内降低运行和能源成本，尽管初始系统比传统化石燃料锅炉系统更为复杂。此外，当热泵由绿色电力驱动时，运行中的热泵可将碳排放减少多达100%。

欧洲环境署正专注于利用高温热泵实现废热回收，以实现包括食品加工在内的欧洲产业脱碳[i]，从而助力欧盟2050年的净零排放目标[ii]。根据欧洲热泵协会（EHPA）[iii]的数据，工业中超过60%的能源消耗用于供暖，因此增加可再生能源的使用是减少排放的关键。EHPA表示，工业热泵可满足欧洲工业部门约10%的最终能耗（约2000太瓦时），目前工业过程所需热量有37%低于200°C。

作为额外激励，EHPA显示几乎所有欧洲国家都为投资工业级热泵的公司提供财政补贴或支持，这些补贴以补助、贷款或税收退还的形式提供。

乳制品行业的热泵

在乳制品制造领域，实施热泵有助于回收来自多个工艺的废热，如废水、生产过程中的冷却负载和废气。

Leon Schachtner是E.ON能源基础设施解决方案（EIS）食品与饮料产品经理，该公司总部位于埃森。作为产品经理，他专注于为食品和饮料行业开发和交付热泵解决方案，凭借他在该领域的专业知识。Schachtner解释了乳制品如何与热泵技术完美契合。

“乳品厂耗能大，且通常规模较大，24小时运营，因为原料如新鲜牛奶持续运送，”他说。“然而，节省的部分来自使用热泵系统的较低运营成本，尤其是在使用热水时，燃料成本在使用热水时更低，而蒸汽并因古代基础设施的成熟而被保留。此外，客户还可以利用低甚至负电价为自己谋利：当电价便宜时，热泵能装载热电储能，在电价高时避免价格高峰，这与气的价格相对稳定形成对比。”

Schachtner还指出，除了全面向热泵转型外，还需要采取更渐进、分阶段的方式，逐步过渡，以符合客户实现净零排放的目标。Schachtner补充说，消费者可以在系统生命周期内利用创新，随着底层技术的进步不断更新热泵系统。

转型的挑战

Schachtner表示，转型并非没有挑战，包括对热泵技术可靠性的运营担忧，因为与传统燃气锅炉和冷水机相比，热泵在工业环境中相对较新。客户还担心如何将技术集成到现有运营中，以最小化干扰。

Schachtner解释道：“在过渡到热泵解决方案时，它需要在持续运行中融入环境。”“你根本不可能关闭工厂三个月。因此，我们需要找到巧妙的解决方案，而我们通过非常周密的规划来实现这一点。我们也可以使用集装箱系统，使用模块化热泵系统，您可以预先组装、测试，然后交付和连接，而无需现场组装所有设备。”

在初期成本和资金方面，Schachtner表示，E.ON也能提供帮助。监管变更和可用的资金方案在支持热泵技术的采用中发挥重要作用，因为它们有助于应对较高的初始投资成本。

Schachtner指出：“初期成本更高，因为系统比传统设置更复杂。”“资金是不可或缺的一部分，因此我们帮助客户。他们不需要独自应对——我们支持他们。”

另一个挑战是确保电网连接点的容量充足，因为当地基础设施可能需要大幅扩建以应对增加的电力负荷。

案例研究

毫无疑问，热泵将成为未来可持续乳制品运营的重要组成部分，提升效率并减少环境影响。

E.ON在该领域实施的热泵项目包括其子公司AirSon为乳制品加工企业提供多个项目，AirSon是一家专注于餐饮、制药和高科技的工程咨询公司。

这包括为国际乳制品公司提供一站式解决方案。E.ON的客户设定了雄心勃勃的脱碳目标，目标是到2050年实现净零排放。E.ON通过交付交付的EPC合同支持客户实现脱碳进程，推动其向无化石未来转型，将电蒸汽锅炉和热泵替换为先进的热泵、新电锅炉和新变压器。

另一家位于北欧的客户专注于可持续发展和减少碳足迹。E.ON通过专注于生产现场的能源效率和最佳实践，包括提供同时供暖和制冷的热泵解决方案、负载优化以及冰水冷却机的安装，从而实现了显著的成本节约和二氧化碳减少。编译 陈讲运

此外，E.ON目前正在德国一家乳制品厂设计一套热泵系统，专注于提供高达100°C的温度，这在市场上展现了真实的兴趣和潜力。

作为解决方案提供商，E.ON独立设计解决方案并与所有OEM厂商合作。但为了充分发挥技术和创新，E.ON与热泵制造商Heaten[iv]签订了合作协议，后者的活塞技术因其功率范围、效率和灵活性而脱颖而出——热泵的功率范围从1兆瓦到8兆瓦不等th并可组合为提供超过50兆瓦的电力th.加热式热泵利用废热将热水或蒸汽输送至200°C。E.ON认为这次合作“非常契合”。“我们计划共同开展联合试点项目，并希望通过推进混凝土项目中的技术，从合作中受益，”Schachtner说。

展望未来

据Schachtner介绍，“热泵不仅适用于乳制品行业”。这里讨论的原则和挑战同样适用于各种类型的工业食品和饮料生产设施。他表示，下一个挑战是应对超过100°C的高温水平（超出试点应用），同时提高效率并控制系统成本。

“虽然目前这在成本效益和可靠性方面尚不高，但我预计很快会改变，届时应用会更多，”沙赫特纳说。“热泵技术将在十年后成为脱碳的标准。优化和更多集成解决方案，不仅仅是硬件，是我们已经提供的——但我们还会推动更多。我们已经有一些初步方案，但肯定想做得更大。尽管未来十年电气化面临电网限制以及交通、家庭供暖等行业竞争性需求，我们仍具备巨大潜力，有望实现电网容量和容量上的可负担电力。”

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