蒸気圧縮ヒートポンプと単効用臭化リチウム吸収冷凍機を用いたコンバータバルブからの廃熱回収
Integrated waste heat recovery from converter valves using a vapor-compression heat pump and single-effect LiBr absorption chiller
本研究では、超高圧直流送電(UHVDC)コンバータステーションで連続的に発生するメガワット級の低品位廃熱を、蒸気圧縮ヒートポンプ(VCHP)でアップグレードし、単効用臭化リチウム(LiBr)吸収冷凍(AR)サブシステムを駆動して冷水生産に利用するカスケード廃熱利用システムを開発した。熱力学モデルを構築し、代表的な24時間の運転変動下で、VCHPエバポレーターは3.88MWの廃熱を吸収し、コンデンサーは5.13MWのアップグレード熱を放出し、コンプレッサーは1.25MWを消費して、平均加熱性能係数(COPHP)は4.10となった。ARサブシステムは、平均COPAR 0.74で2.0MWの冷水能力を提供し、対応する冷却専用COPsysは0.56であった。強溶液熱交換器(SHX)の出口温度は51.3~54.9°Cの範囲にあり、結晶化しない安全な運転を示した。冷却塔で廃熱を放出し、電力駆動チラーで冷却需要を満たすベースライン構成と比較して、提案システムは、冬、夏、および移行期のシナリオ全体で、正規化された統合性能を約40%改善した。この結果は、モデル化された運転条件下での提案されたVCHP–ARカスケードの熱力学的実現可能性を示しており、UHVDCコンバータステーションにおけるエネルギー利用の改善の可能性を示唆している。
- UHVDCコンバータステーションの廃熱をVCHPとLiBr吸収冷凍機のカスケードで回収し、冷却塔ベースラインと比較して統合性能を約40%改善した
- VCHPは平均COPHP 4.10で5.13MWのアップグレード熱を放出し、ARサブシステムは2.0MWの冷水能力を提供
UHVDCコンバータステーションで発生するメガワット級の低品位廃熱を、蒸気圧縮ヒートポンプと臭化リチウム吸収冷凍機のカスケードで回収・利用するシステムであり、既存の冷却塔ベースラインと比較して統合性能を約40%改善する成果を示している。エネルギー利用効率の向上に資する技術であり、送電インフラの省エネ・脱炭素化領域での投資テーマとして注目に値する。