Development of High Temperature Heat Pumps for Industrial Waste Heat Recovery

Abstract

One of the major challenges of this decade is developing more sustainable energy systems that contribute to environmental concern, especially climate change mitigation. Extending the operating conditions of the heat pump technology to higher temperatures will allow decarbonising the industrial sector from two slopes: recovering heat from waste heat sources that currently is being rejected to the ambient and produce heat at the required industrial thermal levels that become useful for the industrial processes. Both challenges will make possible reduce the equivalent CO2 emissions of the industrial sector and operate at high temperatures that conventional heat pumps. This thesis deals with the development of high temperature heat pumps through a comprehensive theoretical and experimental analysis to overcome different technology challenge: architecture, refrigerants, experimental prototype, advanced applications and system integration, providing new knowledge that represents a step forward in high temperature heat pump technology.

Uno de los mayores desafíos de esta década recae en el desarrollo de sistemas energéticos más sostenibles que contribuyan a la preocupación medioambiental, especialmente la mitigación del cambio climático. Extender las condiciones de funcionamiento de la tecnología de bomba de calor a temperaturas más elevadas permitirá descarbonizar el sector industrial desde dos vertientes: recuperando calor de fuentes de calor residual, actualmente disipado al ambiente y producir calor a los niveles térmicos requeridos, útiles para los procesos industriales, reduciendo así las emisiones de CO2 equivalentes del sector industrial y contribuyendo al desarrollo sostenible. Esta tesis pretende abordar el desarrollo de bombas de calor de alta temperatura a través de un análisis teórico y experimental, para abordar diferentes desafíos tecnológicos: arquitectura, refrigerantes, prototipo experimental, aplicaciones avanzadas e integración de sistemas, generando nuevos conocimientos que representan un paso adelante en la tecnología de bombas de calor de alta temperatura.