kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
High temperature heat pumps in drying processes: Energy efficiency improvements in the Swedish food industry
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Heat pumps are a more sustainable and efficient heating method than both electric boilers and boilers powered by fossil fuels. The international collaboration project known as IEA HPT Annex 59 is currently underway, examining the possibility of integrating heat pumps in drying processes in different industries. Inspired by IEA HPT Annex 59, this report aims to investigate how heat pumps can be integrated into drying processes specifically in the Swedish food industry in order to replace boilers, resulting in a reduction of both energy consumption and greenhouse gas emissions in Sweden.

The feasibility of this integration for this specific sector is essential and to examine this, case studies of four different pilot projects integrating heat pumps for drying have been analyzed. Additionally, only projects conducted for the food industry have been selected. Of the four projects, the first two, drying starch and milk, are of most relevance due to their transparency in disclosing technical data as well as their magnitude in the food sector. Also, simplified economic calculations have been conducted, with the purpose of comparing annual costs for four different heating sources; heat pumps, and boilers using natural gas, biomass and electricity. A few conclusions have been drawn from this. First, the search for projects indicate that there are many projects integrating heat pumps for drying in other industries and for pasteurizationin the food industry, but few where heat pumps are used for specifically drying in the food industry. Secondly, the four projects analyzed suggest that there is a significant potential in heat pumps integrated with dryers, seen through an environmental and economical perspective. However, the increasing complexities in heat pumps used forhigh output temperatures require a large expertise due to its technology being fairly new. Lastly, a sensitivity study is made on the economic calculations, testing the results for different electricity, fuel and emission allowance prices in order to understand what parameter the results are most sensitive to. The study suggests rising electricity and natural gas prices being the dominating parameters, leading to the biggest changes in results.

Finally, this work also entails an interview template, designed for companies in the Swedish food sector to answer. This could be used to move one step closer in making heat pumps the primary choice for the Swedish food industry. 

Abstract [sv]

Värmepumpar är en mer hållbar metod för uppvärmning än både elpannor och fossildrivna pannor och de är dessutom mer energieffektiva. Det internationella samarbetet "IEA HPT Annex 59" pågår just nu där integrering av värmepumpar i torkprocesser i olika industrier undersöks. Inspirerat av IEA HPT Annex 59 är syftet med detta arbete att undersöka hur värmepumpar kan integreras i den svenska matindustrin med fokus på specifikt torkningsprocesser. Detta skulle även möjliggöra att på sikt kunna byta ut el- och gaspannor och därmed minska både energianvändningen och utsläpp av växthusgaser i Sverige.

För att ta reda på om detta är genomförbart för just svensk matindustri har fyra fallstudier analyserats. Endast pilotprojekt som genomförts i matindustrin har analyserats. Av de fyra projekten är de första två, torkning av stärkelse och torkning av mjölk, mest relevanta på grund av den mängd redovisad teknisk data samt branschernas omfattning inom livsmedelssektorn. Dessutom har förenklade ekonomiska beräkningar genomförts i syfte att uppskatta och jämföra årliga kostnader för fyra olika värmekällor: värmepumpar samt pannor som använder naturgas, biomassa och elektricitet. Följande är slutsatserna av arbetet: Till att börja med indikerar undersökningen att det finns många projekt som integrerar värmepumpar för torkning inom andra branscher, exempelvis för pastörisering inom livsmedel industrin, men få där värmepumpar används specifikt för torkning inom livsmedelsindustrin. Vidare antyder de fyra analyserade projekten att det finns en betydande potential för värmepumpar i torkningsprocesser utifrån ett miljö- och ekonomiskt hållbarhetsperspektiv, men några frågetecken kvarstår. Ett av dessa är om teknologin lever upp till den prestanda som krävs eftersom den är relativt ny. Slutligen följer en känslighetsanalys för beräkningarna kring ekonomin där resultaten har testats för olika värden på el- och bränslepriser, samt priser för utsläppsrätter. Detta gjordes i syfte att undersöka vilken vilken av dessa parametrar som resultaten var mest känsliga inför. Analysen visar att priser på el och naturgas är de dominerande parametrarna och påverkar resultaten mest.

Avslutningvis i detta arbete bifogas även en intervjumall för företag, som i framtiden kan användas för att komma ett steg närmare till att göra värmepumpar till standard i svensk matindustri. 

Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 57
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:188
Keywords [en]
High Temperature Heat Pumps, Drying Process, Food industry, Sweden, Techno-economic analys
Keywords [sv]
Högtemperatursvärmepumpar, Torkningsprocess, Livsmedelsindustri, Sverige, Teknoekonomisk analys
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-353052OAI: oai:DiVA.org:kth-353052DiVA, id: diva2:1896855
Supervisors
Examiners
Available from: 2024-09-11 Created: 2024-09-11 Last updated: 2024-09-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4965 kB)421 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4965 kBChecksum SHA-512
d7a69dc47ab66dce7a8ebe77f43d1a681ad0d0c06ee805eff937ae9de5c2baf3d781693ab2c9f844723fbbf39a4a724fb05c7f674af3662f7338826413f30df9
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 424 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 117 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf