Блог

May 26, 2023

При переходе Европы к чистой энергетике промышленность обращается к тепловым насосам

В условиях резкого роста цен на газ из-за войны на Украине и стремления ЕС сократить его

В условиях резкого роста цен на газ из-за войны на Украине и усилий ЕС по сокращению выбросов европейские промышленные предприятия все чаще переходят на высокотемпературные и высокоэффективные тепловые насосы. В сочетании с бумом жилищного использования ЕС теперь надеется на революцию в области тепловых насосов.

Пол Хокенос

1 февраля 2023 г.

Промышленный тепловой насос на кондитерской фабрике Mars в Вегеле, Нидерланды. ГЕА

Кирпичному заводу Wienerberger в Уттендорфе, Австрия, в Тирольских Альпах, всегда требовался постоянный поток тепла при температуре 194 градуса по Фаренгейту для сушки строительных блоков. Этот процесс был бы дорогостоящим предложением для компании после того, как Россия прекратила экспорт газа в Европу, как это произошло с большей частью энергоемкой строительной отрасли Европы. Но четыре года назад Wienerberger — крупнейший производитель кирпича в мире — сделал инвестицию в будущее, которая окупилась: она заменила газовый котел Уттендорфа тепловым насосом промышленного масштаба, что сократило расходы завода на электроэнергию примерно на 456 000 долларов. год.

На протяжении десятилетий электрические тепловые насосы использовались в европейских домах и других зданиях для отопления и охлаждения, но они так и не получили большого распространения в промышленности, где потребности в энергии для производства горячей воды и пара гораздо выше. А поскольку ископаемое топливо долгое время было относительно дешевым, у промышленности не было стимула заменять системы, работающие на газе и нефти, более экологичным оборудованием. Теперь, с развитием тепловых насосов, которые могут обеспечивать температуру до 320°F за небольшую часть стоимости газовых котлов, а также с резким ростом цен на газ из-за войны на Украине, эти расчеты переворачиваются с ног на голову. Многие европейские предприятия переосмысливают свои источники энергии, одновременно сокращая выбросы парниковых газов, что является требованием ЕС. Европейская промышленность отвечает за более четверти выбросов парниковых газов в блоке.

Чтобы достичь своих высоких энергетических целей и избавиться от зависимости от российского газа, ЕС рассчитывает ни на что иное, как на революцию в сфере тепловых насосов. Во многих странах продажи тепловых насосов — в первую очередь для бытового использования — удвоились в первой половине 2022 года. В Германии, крупнейшем потребителе российского газа в Европе, спрос подскочил на 52 процента в прошлом году, тогда как рост в ЕС в 2021 году составил 35 процентов. Между тем, менее обсуждаемый переход на тепловые насосы для производства набирает обороты. Wienerberger, например, устанавливает аналогичные насосы на своих кирпичных заводах в Нидерландах, Великобритании, Польше, Румынии и других регионах Австрии.

«Пять лет назад большинство компаний почти ничего не знали о тепловых насосах», — говорит Вероника Вилк, старший инженер-исследователь Австрийского технологического института. «Теперь компании знают о них, и в промышленности устанавливается все больше тепловых насосов».

Компрессионный тепловой насос может как нагревать, так и охлаждать воздух. Зимой он повышает температуру в помещении, отводя тепло из воды, из глубины земли или из наружного воздуха, затем повышает температуру с помощью небольшого количества электроэнергии и перемещает этот воздух в помещение. Даже такой холодный воздух, как 10F, содержит достаточно энергии, чтобы тепловой насос извлекал и повышал ее температуру. Летом электрические тепловые насосы снижают температуру в помещении, отводя тепло из внутреннего воздуха и выводя его наружу. Абсорбционные тепловые насосы работают не от электричества, а от источника тепла, которым может быть природный газ, а также вода, нагретая солнечной энергией, или даже отработанное тепло центров обработки данных или канализации. Они доводят это тепло до «полезной» температуры, а затем передают его либо в виде теплого воздуха, либо в виде горячей воды.

Тепловые насосы используют электричество для сжатия хладагента, повышая его температуру.

В зависимости от того, в каком направлении распространяется тепло — внутри или снаружи — поршни теплового насоса либо сжимают, либо расширяют жидкость, заставляя ее нагреваться или охлаждаться соответственно. Поскольку тепловые насосы перемещают только жидкости, они могут быть более чем в два раза более энергоэффективными, чем обогреватели, сжигающие топливо.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), тепловые насосы в три-пять раз эффективнее газа. А если они работают на солнечной, ветровой, гидроэлектроэнергии или отходящем тепле, у них вообще нет выбросов.