Genvinding af spildvarme

Under en park i Helsinki, i huler skåret ind i klippegrunden, tager en række store varmepumper varmen fra byens rensede spildevand og fra vandet, der kommer tilbage fra fjernkølingsnettet, og leverer det til fjernvarmesystemet, som opvarmer boliger. The Katri Vala plant, run by the city’s energy company Helen, produced 570,000 MWh of heat in 2017 from five large heat pumps, and a sixth, added in 2021, was expected to raise that by up to 200,000 MWh a year; its capacity reached about 123 MW (Wikipedia, Energy in Finland, citing Helen, 2018). Varmen var der allerede. Den løb tidligere ud i Østersøen.

Spildvarme er den største “energikilde”, som ingen tæller med. En undersøgelse fra 2016 anslog, at 72% af verdens primære energi går tabt efter konvertering, for det meste som varme, og at 63 % af spildvarmestrømmene er under 100 °C (Forman et al., 2016). Det andet tal er det vigtige. Varme, der køler er næsten ubrugelig til at producere elektricitet og meget nyttig til opvarmning af bygninger. Denne side forklarer hvorfor, og hvad det kræver at bruge den.

Hvad det er

Genvinding af spildvarme betyder, at man opfanger den varme, som en proces alligevel frigiver, og leverer den til noget, der har brug for varme. Det har tre almindelige former:

• Direkte brug. Varmt vand eller gas fra en fabrik, forbrændingsanlæg eller kraftværk passerer gennem en varmeveksler til et fjernvarmenet eller en anden proces. Sådan startede de fleste af Danmarks og Sveriges varmenet.
• Varmepumper på kølige kilder. Spildevand, datacentre, supermarkeder, metrotunneller og kølevand er kun 10 til 40 °C. En stor varmepumpe løfter varmen til de 60-90 °C, som netværk har brug for, og bruger meget mindre elektricitet end en kedel ville.
• At lave elektricitet. Varm udstødning fra ovne og motorer, typisk over 200 °C, kan drive en dampturbine eller et organisk Rankine-kredsløb (ORC), en lille turbine der bruger en væske, som koger ved lavere temperaturer end vand.

Sådan virker det

Værdien af varme bestemmes af dens temperatur. En kWh varme ved 30 °C og en kWh ved 600 °C er den samme mængde energi, men ikke den samme ressource. Carnot-virkningsgraden, loftet for enhver maskine, der omdanner varme til arbejde, er η = 1 − T_cold / T_hot, med temperaturer i kelvin. Med omgivelserne ved 25 °C (298 K):

• varme ved 30 °C (303 K): 1 − 298/303 = 1.6%
• varme ved 90 °C (363 K): 1 − 298/363 = 18%
• varme ved 300 °C (573 K): 1 − 298/573 = 48%

Rigtige maskiner når mindre end halvdelen af disse lofter. Organiske Rankine-cyklusser, det sædvanlige valg til genvinding af elektricitet fra moderat varme, omdanner typisk ca. 5 til 20% af varmen, der stiger med temperaturen (Quoilin et al., 2013). Under ca. 80 °C er det sjældent maskinerne værd at producere elektricitet.


Varmepumper virker omvendt. En varmepumpes loft er COP = T_hot / (T_hot − T_cold): jo mindre lift, desto mere varme pr. enhed elektricitet. Ved at hæve datacentervarmen fra 30 °C til 80 °C opnås en Carnot-COP på ca. 6,4; rigtig store varmepumper når omkring halvdelen, omkring 3. Så 100 kWh 30 °C spildvarme plus ca. 45 kWh elektricitet bliver til ca. 145 kWh netvarme. Elektriciteten går ikke til spilde, den ender også som varme.

Afstand er den anden begrænsning. Varme er dyrt at flytte. Rør, grøfter og pumpning koster langt mere pr. kWh end elkabler, og varmt vand mister varme undervejs. Spildvarme er værdifuld, når en varmeforbruger sidder tæt på varmen, eller når der allerede kører et varmenet forbi. Moderne “fjerde generation” netværk kører ved lavere temperaturer (omkring 50 til 70 °C) præcis så mere lav-grade varme kan bruges (Lund et al., 2014).


Timing er det tredje. Et datacenter producerer varme hele året rundt, og hjemmene har mest brug for det om vinteren. Netværkene udligner dette med varmelagring, andre varmekilder og om sommeren ved at dumpe den varme, der ikke kan bruges.

Grænserne

• Temperatur. Det meste af spildvarmen er for kold til elektricitet. Carnot-ligningen er ikke til forhandling.
• Afstand. En kilde langt fra enhver varmebruger er praktisk talt værdiløs, uanset hvor stor.
• Uoverensstemmelse i tid. Industri- og datacentervarme er konstant; opvarmningsbehovet er sæsonbestemt og topper på kolde morgener.
• Pålidelighed og kontrakter. Et netværk kan ikke være afhængigt af en fabrik, der måske lukker, eller et datacenter, der måske flytter. Kontrakter, backupkapacitet og risikodeling er lige så vigtige som teknik.
• Effektivitet først. Den bedste spildvarme er den varme, der ikke produceres. Bedre processer og effektive servere reducerer, hvad der er tilgængeligt at gendanne, og det er en god ting.

Virkelige projekter, målt

Projekt	Hvor, hvornår	Varmekilde og skala	Hvad der rapporteres
Katri Vala varme- og køleanlæg	Helsinki, Finland, siden 2006, udvidet siden	Renset spildevand og returvand fra fjernkøling, store varmepumper i klippehuler	570.000 MWh varme i 2017 fra fem varmepumper; en sjettedel fra 2021 tilføjer op til 200.000 MWh om året; omkring 123 MW i alt (Helen, 2018; Wikipedia)
Meta Odense datacenter med Fjernvarme Fyn	Odense, Danmark, siden 2020	Servervarme løftet af varmepumper ind i byens netværk	Mål: 100.000 MWh varme om året, nok til 6.900 boliger (Meta, 2020)
Dataparker i Stockholm	Stockholm, Sverige, siden 2017	Stockholm Exergi køber varme fra datacentre til byens netværk	Et program for “en datacenterindustri, hvor der ikke spildes varme” (Dataparker i Stockholm)
Nordeuropæiske datacentre	Danmark, Sverige og Norge	Modelleret potentiale	Datacentervarme kan dække en mærkbar andel af fjernvarmen i nordiske byer, hvis netværk og priser tillader det (Wahlroos et al., 2018)

To politiske signaler viser, hvor det går hen. Tyskland kræver nu, at nye datacentre, der starter drift fra juli 2026, skal genbruge mindst 10% af deres energi, hvilket stiger til 15% fra juli 2027 og 20% fra juli 2028, medmindre en aftale om varmenetværk er på plads (Energieeffizienzgesetz, sektion 11). Og datacentre vokser hurtigt: IEA anslår, at de brugte omkring 415 TWh elektricitet i 2024, omkring 1,5% af verdens elektricitet, på vej mod omkring 945 TWh i 2030 (IEA, Energy and AI, 2025). Næsten al den elektricitet ender som lavtemperaturvarme.


I Danmark, Finland og Sverige leverer fjernvarme en stor del af varmemarkedet, hvorfor de er førende inden for spildvarmeudnyttelse (Werner, 2017). Andre steder er det som regel netværket, der mangler, ikke varmen.

Hvad det koster

Genvinding af spildvarme genererer ikke elektricitet, så benchmarket for hele anlægget (solenergi på taget ved ca. 0,19 USD pr. kWh i vores butik Fan væg model, inden for Lazards juni 2026-område af $0.09 to $0,20 for kommercielle tagsolceller) gælder kun for de små højtemperatursager, der laver elektricitet. For varme er konkurrenten en gaskedel. Ved hjælp af de samme runde tal som på vores Termisk opbevaring side (engrosgas til 35 € pr. MWh, kul til 70 € pr. ton, en 90% kedel), gasvarme koster ca. 5 til 6 eurocent pr. kWh.

Varme fra en lavtemperaturkilde gennem en stor varmepumpe koster elektriciteten divideret med COP, plus udstyret fordelt over den varme, det leverer. De offentliggjorte omkostninger for store varmepumper og tilslutninger varierer meget fra sted til sted, så vi viser intervallet som en beregning (20 år, 7% realdiskontering, COP 3, rør og tilslutning ikke inkluderet):

Installerede omkostninger pr. kW varme fra varmepumpe	Elektricitet 50 € pr. MWh, 3.000 timer om året	Elektricitet €50, 6.000 timer	Elektricitet €100, 3.000 timer	Elektricitet €100, 6.000 timer
€500	3.2 c	2.4 c	4.9 c	4.1 c
€1,000	4.8 c	3.2 c	6,5 c	4.9 c
€1,500	6.4 c	4.0 c	8.1 c	5.7 c

• Eurocent pr. kWh varme. Vores beregning: udstyrsomkostninger × 0,0944 ÷ timer + elpris ÷ 3.*

Genvundet varme er normalt konkurrencedygtig med gas når varmepumpen kører mange timer om året, og kilden er ved siden af et netværk. Dens svage punkter er rørene (en ny tilslutning på nogle få kilometer kan koste mere end varmepumpen) og risikoen for, at kilden forsvinder. Direkte brug af varm industrivarme, uden varmepumpe overhovedet, er typisk den billigste varme et netværk kan købe.

At producere elektricitet af spildvarme er anderledes: en ORC-enhed konkurrerer kun, hvor varmen er varm, stabil og gratis, og selv da er dens output lille i forhold til den varme, der kommer ind.

Hvor det kan vinde, og hvor det ikke kan

Det kan vinde:

• Byer med varmenetværk ved siden af datacentre, kloakværker, metrosystemer, supermarkeder og fabrikker.
• Industriparker, hvor et anlægs spildvarme er et andet anlægs procesvarme.
• Nye datacentre Den er fra starten designet til at levere varmt vand, især med væskekøling ved 40 til 60 °C.
• Industri med høj temperatur (cement, glas, stål, kemikalier), hvor udstødningsgasser over 250 °C kan drive en ORC- eller dampturbine til elektricitet eller forvarme materialer.
• Spildevandsvarme, som er stabil, tæt på byer og tilgængelig om vinteren.

Det kan ikke vinde:

• Fjernkilder uden varmeforbruger i nærheden: et ørkendatacenter eller et isoleret anlæg.
• Forvandling af lavtemperaturvarme til elektricitet. Ved 30 til 60 °C er Carnot-loftet et par procent; det kan ingen gadget ændre på.
• Steder uden varmenetværk, indtil nogen bygger en. Det er som regel netværket, ikke varmen, der er den virkelige investering.
• Som en grund til at holde spildte processer. Effektivitet kommer først.

Hvad er bevist, plausibelt og spekulativt

Bevist: Carnot-grænserne for varme-til-strøm og varmepumper; storstilet varmegenvinding fra spildevand og datacentre til fjernvarme i Helsinki, Odense og Stockholm; industrielle varmeforsyningsnetværk på tværs af Danmark og Sverige; ORC-enheder, der genvinder elektricitet fra varmt industrielt udstødningsgas.

Plausibelt: De fleste nye store datacentre i Europa leverer brugbar varme, hjulpet af regler som Tysklands; lavere temperatur netværk, der tager mere lav-grade varme; væskekølede servere, der leverer 50 til 60 ° C vand, der behøver lidt eller ingen varmepumpe.

Spekulativ: økonomisk meningsfuld elektricitet fra varme under 80 °C; varmegenvinding i byer uden netplan; termoelektriske paneler på almindelige spildvarmeflader, der betaler sig selv.

Åbne forskningsspørgsmål

• Kortlægning. Hvor, ved hvilken temperatur og i hvilke mængder er der spildvarme til rådighed sammenlignet med hvor der er behov for varme? Åbne, lokale kort er sjældne.
• Kontrakter og risiko. Hvem betaler for tilslutningen, og hvem bærer risikoen, hvis kilden lukker?
• Lavere temperatur netværk. Hvordan man konverterer eksisterende højtemperatur netværk og bygninger til at køre køligere.
• Højtemperatur varmepumper Dampproduktion ved 120 til 200 °C til industrien, fra spildvarme ved 60 til 100 °C.
• Sæsonopbevaring som holder sommerens datacentervarme til vinteren.
• Målt ydelse. Offentliggjorte årlige data om leveret varme, brugt el og omkostninger for reelle projekter.

Hvad en fungerende prototype ville kræve

Varmepumper og varmevekslere er modne. De nyttige innovationer er i forbindelse med billig tilslutning af kilder til brugere, i højtemperaturvarmepumper og i styring. En fungerende model skal levere målt varme til en reel bruger.

Fase	Arbejde	Beslutningen det muliggør	Omkostninger	Tid
1. Varmekontrol	Mål flow og temperatur i en reel affaldsstrøm over flere uger med logger; kortlæg varmeforbrugere inden for 1 til 2 km	Er der tilstrækkelig varme, ved en nyttig temperatur, tæt nok på en bruger?	$5k to $20k	1 til 3 måneder
2. Bænkdemonstrator	En 10 til 50 kW varmeveksler og varmepumpe på den rigtige kilde, med varme- og elmålere	Målt COP, tilsmudsning og pålidelighed i den virkelige strøm	$30k to $150k	6 til 12 måneder
3. pilottilslutning	En tilslutning til en bygning eller et lille netværk, et års data, en varmeforsyningskontrakt	Faktiske omkostninger pr. kWh varme og kontraktmodel	$0.3M to $2M	12 til 24 måneder


Hvem vi har brug for

• Fjernvarmeteknikere og netværksoperatører.
• Varmepumpespecialister, især til store og højtemperaturmaskiner.
• Datacenter- og industrielle energiledere villige til at dele temperatur- og flowdata.
• Byplanlæggere og GIS-analytikere til at kortlægge kilder og brugere.
• Advokater og økonomer at udforme varmekontrakter, der deler risikoen retfærdigt.
• Procesingeniører til begroning, korrosion og rengøring af varmevekslere på snavsede strømme som f.eks. spildevand og røggas.

Har du en bedre idé?

Nogle af fondens medlemmer har måske kontakter, der kunne høre et pitch for en stærk energiidé. For at blive pitchet, skal en idé have et en fungerende, virkelighedsnær model, der rent faktisk producerer strøm; for en varmegenvindingside betyder det en model, der leverer målt varme eller elektricitet, med dens output og eget energiforbrug logget på instrumenter, ikke hævdet. Papiridéer er også velkomne: Hvis fysikken og tallene er solide, kan vi offentliggøre dem her på hjemmesiden. Men at rejse kapital uden en fungerende model er meget vanskeligt, og intet her er et løfte om finansiering, afkast eller introduktioner.

Send din idé gennem bidragsformular med det problem, den løser, fysikkontrollen, en grov pris pr. kWh og den billigste test, der kan bevise, at den er forkert. Hvis du har en fungerende model, skal du medtage dens målte output og hvordan du målte det. Energikilder siden sammenligner dette og de andre alternativer på idé radaren.

Kilder

1. Forman, C., Muritala, I.K., Pardemann, R. og Meyer, B. (2016). Det globale spildvarmepotentiale. Fornybar og bæredygtig energi anmeldelser 57, 1568-1579.
2. Helen (2018). Ny varmepumpe skal bygges igen i Helsinki; Wikipedia, Energi i Finland.
3. Meta (2020). Odense datacenter: varmegenvinding.
4. Stockholms stadsbibliotek. Programmets hjemmeside.
5. Wahlroos, M., Pärssinen, M., Rinne, S., Syri, S. and Manner, J. (2018). Fremtidige syn på udnyttelse af spildvarme: case fra datacentre i Nordeuropa. Fornybar og bæredygtig energi anmeldelser 82, 1749-1764.
6. Quoilin, S., Van Den Broek, M., Declaye, S., Dewallef, P. and Lemort, V. (2013). Tekno-økonomisk undersøgelse af organiske Rankine Cycle (ORC) systemer. Fornybar og bæredygtig energi anmeldelser 22, 168-186.
7. Lund, H., Werner, S., Wiltshire, R. et al. (2014). 4. generations fjernvarme (4GDH). Energi 68, 1-11.
8. Werner, s. (2017). International gennemgang af fjernvarme og fjernkøling. Energi 137, 617-631.
9. Germany (2023). Energieeffizienzgesetz (EnEfG), afsnit 11: datacentre.
10. IEA (2025). Energi og AI.
11. Lazard (June 2026). Udjævnede energiomkostninger, version 19.
12. Local Solar System Foundation. Den åbne model med ventilatorvæg: Solcelleanlægget på taget er benchmarket til $0,19 pr. kWh.
13. Wikipedia. Amager Bakke: 157 til 247 MW fjernvarme og op til 63 MW elektricitet fra kommunalt affald, med en skiløjpe på taget.