Μια νέα τεχνολογική εξέλιξη στις αντλίες θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας θα μπορούσε να προσφέρει μια κρίσιμη οδό για τον περιορισμό της παγκόσμιας εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα σε βιομηχανικές εφαρμογές. Μια ομάδα επιστημόνων στο Ινστιτούτο Fraunhofer για τα Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας ISE (Fraunhofer ISE) στη Γερμανία δοκίμασε αντλίες θερμότητας στους 320 βαθμούς Φαρενάιτ και απέδειξε ότι μπορούν να παράγουν ζεστό νερό και ατμό, καταδεικνύοντας τις προοπτικές αντικατάστασης του άνθρακα σε βιομηχανικούς τομείς όπου η μείωση των εκπομπών είναι δύσκολη.
«Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από την πειραματική διάταξη θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους κατασκευαστές να σχεδιάσουν αντλίες θερμότητας και εναλλάκτες θερμότητας για υψηλές θερμοκρασίες, μεγάλα φορτία και μεταβαλλόμενες συνθήκες», αναφέρει πρόσφατο δημοσίευμα του Interesting Engineering.
Οι επιστήμονες του Fraunhofer ISE δοκιμάζουν την πειραματική διάταξη σε διάφορες συνθήκες, μεταξύ άλλων με διαφορετικές πηγές θερμότητας. Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να αντλούν θερμική ενέργεια με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Σύμφωνα με τον ορισμό της αντλίας θερμότητας από τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, η τεχνολογία μπορεί να εξάγει θερμότητα από πηγές που περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, «τον περιβάλλοντα αέρα, τη γεωθερμική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο έδαφος ή κοντινές πηγές νερού ή απορριπτόμενη θερμότητα από ένα εργοστάσιο». Στη συνέχεια, η αντλία «ενισχύει τη θερμότητα και τη μεταφέρει εκεί όπου χρειάζεται».
Η κατασκευή μιας αντλίας θερμότητας περιλαμβάνει έναν συμπιεστή, ο οποίος ωθεί ένα ψυκτικό μέσο μέσα σε έναν κλειστό κύκλο, και έναν εναλλάκτη θερμότητας, ο οποίος εξάγει θερμική ενέργεια από μια δεδομένη πηγή θερμότητας. Στη συνέχεια, ένας δεύτερος εναλλάκτης θερμότητας μεταφέρει αυτή τη θερμική ενέργεια σε έναν αποδέκτη θερμότητας. Στο μοντέλο που δοκιμάζεται από το Fraunhofer ISE, το ψυκτικό μέσο που χρησιμοποιείται είναι το βουτάνιο.
Οι αντλίες θερμότητας έχουν προσελκύσει αυξανόμενη προσοχή τα τελευταία χρόνια ως μια οικονομικά προσιτή και αποδοτική ως προς τη χρήση των πόρων λύση στο πλαίσιο της προσπάθειας απανθρακοποίησης. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος της συζήτησης γύρω από τις αντλίες θερμότητας αφορά μοντέλα που λειτουργούν σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες και προορίζονται για κατοικίες και εμπορικά κτίρια, αντί για βιομηχανικές εφαρμογές. Οι αντλίες αυτές θα χρησιμοποιούνταν για να καταστήσουν τη θέρμανση και την ψύξη — μια σημαντική παγκόσμια πηγή εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου - πολύ πιο ενεργειακά αποδοτικές. Επιπλέον, είναι εξαιρετικά οικονομικά αποδοτικές.
«Έχουμε αρχίσει να αντιμετωπίζουμε κλιματικές λύσεις, όπως τα χάρτινα καλαμάκια, ως κάτι χειρότερο από αυτό που έχουμε συνηθίσει. Υπάρχουν, όμως, ορισμένες περιπτώσεις στις οποίες όλοι ωφελούνται, και πιστεύω ότι οι αντλίες θερμότητας αποτελούν ένα καλό παράδειγμα», δήλωσε ο Alexander Gard-Murray, διδάκτορας και πολιτικός οικονομολόγος στο Πανεπιστήμιο Brown, καθώς και συν-συγγραφέας του βιβλίου 3H Hybrid Heat Homes: An Incentive Program to Electrify Space Heating and Reduce Energy Bills in American Homes, σύμφωνα με όσα ανέφεραν οι New York Times νωρίτερα φέτος. «Είναι πιο αθόρυβες. Προσφέρουν μεγαλύτερο έλεγχο. Και ταυτόχρονα, θα μειώσουν την ενεργειακή μας ζήτηση και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Επομένως, δεν πρόκειται μόνο για εξοικονόμηση. Πρόκειται για βελτίωση της ποιότητας ζωής».
Πράγματι, οι αντλίες θερμότητας είναι τόσο αποτελεσματικές και το ενεργειακό κόστος για τη θέρμανση και την ψύξη κατοικιών και κτιρίων τόσο υψηλό, ώστε, σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, οι οικιακές αντλίες θερμότητας θα μπορούσαν να μειώσουν στο μισό την ενεργειακή κατανάλωση των Ηνωμένων Πολιτειών. Σύμφωνα με ορισμένα στοιχεία, έως το 2023 οι αντλίες θερμότητας είχαν ήδη αποτρέψει την εκπομπή 8 εκατομμυρίων τόνων διοξειδίου του άνθρακα μόνο στην Ευρώπη. Και όπως έγραψε το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ σε έκθεσή του στο περιθώριο της COP27, όπου προβλήθηκαν εκτενώς οι δυνατότητες των αντλιών θερμότητας ως λύσης για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, «η πιο πράσινη ενέργεια είναι η ενέργεια που δεν χρησιμοποιούμε».
Η ίδια λογική ισχύει και για τις βιομηχανικές εφαρμογές αντλιών θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας - ιδιαίτερα αν λάβουμε υπόψη ότι η ενέργεια που θα αντικαθιστούσαν προέρχεται σε μεγάλο βαθμό από τον άνθρακα, το πιο ρυπογόνο ορυκτό καύσιμο στον κόσμο. Τα δεδομένα που παράγονται στο Fraunhofer ISE θα μπορούσαν να συμβάλουν στη βελτίωση μιας νέας γενιάς ασφαλών, οικονομικά αποδοτικών και χαμηλών εκπομπών βιομηχανικών διεργασιών, σε μια περίοδο κατά την οποία η απανθρακοποίηση είναι επιτακτική ανάγκη. Η στόχευση των μεταποιητικών διεργασιών στις οποίες είναι δύσκολο να μειωθούν οι εκπομπές αποτελεί ένα από τα πιο περίπλοκα ζητήματα στην προσπάθεια απανθρακοποίησης, αλλά και ένα πεδίο στο οποίο πλέον βρισκόμαστε ένα βήμα πιο κοντά στην εξεύρεση λύσης.
www.worldenergynews.gr
