Τα τελευταία χρόνια οι αντλίες θερμότητας έχουν βρει σημαντική απήχηση στην ερευνητική κοινότητα και στον κόσμο. Παρόλο που η τεχνολογία της αντλίας θερμότητας είναι γνωστή εδώ και αιώνες, ο βαθμός απόδοσης και το κόστος της δεν την καθιστούσαν τη συμφέρουσα επιλογή. Πλέον όμως με τις τεχνολογικές εξελίξεις και τα νέα εργαζόμενα μέσα να έχουν αυξήσει τον βαθμό απόδοσης μίας αντλίας θερμότητας στο 200-300% αναγνωρίστηκαν από την αγορά ως μία εξαιρετική επιλογή που προσφέρει ψύξη και θέρμανση των χώρων. Tο κόστος εγκατάστασης είναι ακόμα υψηλό, όμως η συνεχής μείωση του κόστους και οι ασύγκριτες ενεργειακές αποδόσεις καθιστούν τις αντλίες θερμότητας μια ολοένα και πιο ελκυστική επένδυση για πολλούς καταναλωτές.
Επικρατούσα κατάσταση και προοπτική
Η ενεργειακή κρίση και η εκτίναξη των τιμών των ορυκτών καυσίμων έχουν ωθήσει πολλές περιοχές να στραφούν σε εναλλακτικές τεχνολογίες, όπως οι αντλίες θερμότητας. Σύμφωνα με την ehpa, στη Γερμανία, για παράδειγμα, οι εγκαταστάσεις αντλιών θερμότητας αυξήθηκαν κατά 59% το 2023 σε σχέση με το 2022. Ωστόσο, η αγορά αντλιών θερμότητας στην ΕΕ αντιμετώπισε μια μείωση κατά 5% το 2023, κυρίως λόγω των υψηλών τιμών της ηλεκτρικής ενέργειας, της μειωμένης αγοραστικής δύναμης και των υψηλών επιτοκίων.
Αυτούς τους παράγοντες ελπίζει να λάβει επιτυχώς υπόψιν του το σχέδιο δράσης της ΕΕ για την αντλία θερμότητας που έχει ως στόχο τη διείσδυση των αντλιών θερμότητας στον κτηριακό τομέα για να αποκτήσει καλύτερη ενεργειακή ασφάλεια και την ενεργειακή απόδοση των τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση και ψύξη. Η θέρμανση και ψύξη των κτηρίων καταλαμβάνει σημαντικό μερίδιο των συνολικών ενεργειακών καταναλώσεων της Ευρώπης οπότε μικρά ή μεγάλα βήματα στον τομέα αυτών μπορούν να έχουν σημαντικά οφέλη. Ένα μεγαλεπήβολο σχέδιο της ΕΕ είναι να αναπτυχθούν δίκτυα τηλεθέρμανσης που θα αξιοποιούν αντλίες θερμότητας για την εκμετάλλευση πηγών ενέργειας χαμηλών θερμοκρασιών.
Η λειτουργία της αντλίας θερμότητας
Οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν μεταφέροντας θερμότητα από το σώμα υψηλότερης θερμοκρασίας στο σώμα χαμηλότερης θερμοκρασίας χωρίς να δημιουργούν την ωφέλιμη θερμότητα. Η δυνατότητα αναστροφής του κύκλου λειτουργίας τους, επιτρέπει το καλοκαίρι να μεταφέρεται θερμότητα από τον εσωτερικό χώρο παρέχοντας ψύξη, και τον χειμώνα μεταφέρουν θερμότητα στον εσωτερικό χώρο παρέχοντας θέρμανση. Αυτό το καταφέρνουν βασιζόμενες στον ψυκτικό κύκλο και ένα εργαζόμενο μέσο με θερμοδυναμικές ιδιότητες που ταιριάζουν στις συνθήκες λειτουργίας της αντλίας θερμότητας, προσφέροντας υψηλό βαθμό απόδοσης στον κύκλο λειτουργίας της. Για λόγους σαφήνειας σχετικά με τον βαθμό απόδοσης, δεν ανακαλύφθηκε η μέθοδος παραγωγής άπειρης ενέργειας όπου καταναλώνεται μία μονάδα ενέργειας και επιστρέφεται περισσότερη. Στις αντλίες θερμότητας ο βαθμός απόδοσης ορίζεται ως η ωφέλιμη ενέργεια (ψύξη ή θέρμανση) προς την καταναλισκόμενη, δηλαδή την ηλεκτρική ενέργεια του συμπιεστή. Ο συμπιεστής, ανυψώνει την πίεση και τη θερμοκρασία του εργαζόμενου μέσου οπότε η υψηλότερη θερμοκρασία του επιτρέπει την απόρριψη της θερμότητάς του π.χ. στο περιβάλλον για ψύξη του εσωτερικού χώρου ή στον εσωτερικό χώρο για παροχή θέρμανσης. Την ιδιότητα μίας ουσίας να συναλλάσει θερμότητα υπό σταθερή θερμοκρασία κατά την αλλαγή φάσης της εκμεταλλεύεται η αντλία θερμότητας. Το εργαζόμενο μέσο ατμοποιείται λαμβάνοντας θερμότητα σε χαμηλή θερμοκρασία, στη συνέχεια συμπιέζεται και απορρίπτει τη θερμότητα αφού πλέον είναι σε υψηλή θερμοκρασία. Τέλος, εκτονώνεται σε μία βαλβίδα και επιστρέφει στο αρχικό σημείο του κύκλου λειτουργίας έτοιμο να παραλάβει θερμότητα. Έτσι, οι αντλίες θερμότητας μεταφέρουν θερμότητα αντί να την παράγουν και επειδή το έργο του συμπιεστή είναι χαμηλότερο από τη μεταφερόμενη ενέργεια καταφέρνει να έχει βαθμό απόδοσης πάνω από 100%.
Ευελιξία και το μέλλον των αντλιών θερμότητας
Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να χρησιμοποιήσουν πληθώρα πηγών θερμότητας όπως είναι ο αέρας του περιβάλλοντος, το νερό από μία λίμνη ή ένα ποτάμι και το έδαφος. Αυτό δίνει ευελιξία και καλύτερη λειτουργία στις αντίξοες συνθήκες που ενδέχεται να επικρατούν σε ορισμένες περιοχές. Εάν ο αέρας του περιβάλλοντος είναι σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία τότε ακόμα και αν μπορεί να λειτουργήσει η αντλία θερμότητας, δεν θα μπορεί να αποδώσει επαρκή ποσότητα θερμότητας στον χώρο με αποτέλεσμα να χρειαστεί κατά πολύ μεγαλύτερη μονάδα και να επωμιστεί το υψηλότερο κόστος εγκατάστασης. Γι’ αυτό μπορεί αντί του αέρα περιβάλλοντος να χρησιμοποιηθεί το έδαφος ή μία πηγή νερού. Κάθε επιλογή έχει θετικά και αρνητικά, συνήθως σχετικά με το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας.
Οι αντλίες θερμότητας έχουν διασφαλίσει την καλή λειτουργία και ευελιξία τους στον κτηριακό τομέα και επιχειρούν να εισαχθούν στη βιομηχανία. Τα επόμενα βήματα για τις αντλίες θερμότητας είναι στο πως θα καταφέρουν με καλό βαθμό απόδοσης να προσφέρουν θερμότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Στόχος είναι αφενός να αντικαταστήσουν τη χρήση ορυκτών καυσίμων και αφετέρου να αυξήσουν τον ενεργειακό βαθμό απόδοσής τους.
Καθώς ο κόσμος κινείται προς ένα πιο βιώσιμο μέλλον, οι αντλίες θερμότητας είναι έτοιμες να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στη μείωση της εξάρτησής μας από τα ορυκτά καύσιμα και στον μετριασμό των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Η εξαιρετική τους απόδοση, η φιλικότητα προς το περιβάλλον και η οικονομική τους αποδοτικότητα τις καθιστούν μια συναρπαστική επιλογή για όποιον αναζητά μια σύγχρονη και υπεύθυνη προσέγγιση στη θέρμανση και την ψύξη.
Comentários