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Advances in high-temperature heat pump technologies for industrial process applications with large temperature glides: assessing the potential for carbon dioxide as a refrigerant

Kong, Lana und Klöppel, Steffen und Schlosser, Florian und Kabat, Nancy und Carson, James K. und Walmsley, Timothy Gordon (2026) Advances in high-temperature heat pump technologies for industrial process applications with large temperature glides: assessing the potential for carbon dioxide as a refrigerant. Energy Conversion and Management. Elsevier. ISSN 0196-8904.

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Kurzfassung

Industrial process heat users face great uncertainty due to the cost and complexity of transitioning to renewable energy sources. High-temperature heat pumps offer a promising solution due to the high COPs that can be achieved compared to electric heating. However, it can be difficult to identify which heat pump systems are most suitable for which applications. This is particularly true for transcritical heat pumps where the temperature glide in the gas cooler (equivalent to a condenser) is very high. This paper aims to quantify the potential decarbonisation impact that could be realised from the development of new CO2 high-temperature heat pump cycles with large temperature glides (>100 °C). To this end, this study identifies potential process applications, including suitable sink and source streams to supply the heat pump system, and discusses the opportunities and barriers for HTHP implementation. Thermodynamic models of three CO2 heat pump cycles were used to estimate the COPs and the carbon abatement potential for the identified applications. Drying applications such as for producing milk powder, starch and instant coffee, were identified as suitable applications and the COPs estimated based on the required process temperatures and available waste heat.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220323/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advances in high-temperature heat pump technologies for industrial process applications with large temperature glides: assessing the potential for carbon dioxide as a refrigerant
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kong, LanaAhuora – Centre for Smart Energy Systems, School of Engineering, University of WaikatoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klöppel, SteffenSteffen.Kloeppel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4930-7535NICHT SPEZIFIZIERT
Schlosser, Florianflorian.schlosser (at) uni-paderborn.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kabat, NancyNancy.Kabat (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-5501-7869NICHT SPEZIFIZIERT
Carson, James K.Ahuora – Centre for Smart Energy Systems, School of Engineering, University of WaikatoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walmsley, Timothy GordonAhuora – Centre for Smart Energy Systems, School of Engineering, University of WaikatoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:Energy Conversion and Management
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Lorente, SylvieVillanova University, Villanova, Pennsylvania, United States of AmericaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0196-8904
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:High-temperature heat pump, drying processes, CO2 cycles
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse
Standort: Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Hochtemperaturwärmepumpen
Hinterlegt von: Klöppel, Dr.-Ing. Steffen
Hinterlegt am:19 Dez 2025 08:36
Letzte Änderung:19 Dez 2025 08:36

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