Pompele de căldură industriale trec la nivelul următor: Inovația care ar putea schimba totul în modul în care îți încălzești locuința

Sistemele moderne de producere a căldurii evoluează rapid, iar tehnologiile industriale sunt împinse către limite care păreau greu de atins în urmă cu doar câțiva ani.

În timp ce pompele de căldură pentru locuințe funcționează, de regulă, cu temperaturi modeste ale agentului termic, între 30 și 40°C, în funcție de izolația clădirii, proiectele uriașe din mediul industrial operează la temperaturi mult mai ridicate, necesare pentru a acoperi pierderile de transport și pentru a alimenta rețele extinse.

Un exemplu relevant este sistemul danez vizitat de specialiști în anii trecuți, unde o pompă de căldură de dimensiunea unei centrale urbane produce apă la până la 90°C pentru 25.000 de gospodării.

Complexitatea crește semnificativ atunci când este necesară generarea de abur, ceea ce presupune temperaturi de peste 100°C și infrastructură capabilă să susțină presiuni ridicate.

De ce pompa de căldură din Boston reprezintă un caz unic

La Boston, inginerii germani care au lucrat și la proiectul danez implementează un proiect mult mai dificil: o pompă de căldură capabilă să genereze abur la aproximativ 300°C pentru sistemul de încălzire urbană.

Spre deosebire de Europa, unde majoritatea rețelelor de termoficare folosesc apă caldă, multe orașe americane au infrastructuri vechi, bazate pe abur.

Această abordare datează din perioada industrială, când sistemele erau concepute pentru a deservi, în același timp, locuințe și fabrici ce necesitau abur pentru procese tehnologice.

Noua instalație, dezvoltată pentru Vicinity Energy, va utiliza ca sursă primară apa râului Charles, care iarna poate ajunge la 1–2°C.

Diferența uriașă dintre temperatura sursei și necesarul final face ca procesul să fie extrem de energointensiv. Spre comparație, viitoarea pompă de căldură industrială de la BASF, care va produce abur între 240°C și 520°C, folosește căldură reziduală disponibilă în interiorul fabricii, ceea ce permite menținerea unui coeficient de performanță mult mai bun.

Proiectul din Boston va trebui să producă 50 de tone de abur pe oră, cu o putere termică de 35 MW, folosind exclusiv energie electrică provenită din surse regenerabile contractate de operatorul local. Aceasta va înlocui actualele instalații pe gaz, o mișcare esențială pentru reducerea emisiilor de carbon.

Eficiență, compresoare speciale și limite tehnologice

Instalația este construită în jurul a două compresoare Everllence, derivate din vechea gamă MAN Energy Solutions.

Primul dintre ele, modelul RG40-8, poate încălzi agentul frigorific până la aproximativ 450°C, asigurând transferul termic necesar spre circuitul de abur. Al doilea, RG63-6, ridică presiunea aburului la circa 50 bari, astfel încât acesta să fie compatibil cu infrastructura deja existentă în oraș.

Cu toate acestea, eficiența generală rămâne o provocare majoră. Analizele tehnice indică un COP estimat între 1,2 și 1,6, mult sub valorile de 3–5 obținute în cazul pompelor de căldură rezidențiale sau cele 2–3 ale sistemelor daneze ce livrează apă la 90°C.

În perioadele de ger, eficiența ar putea coborî inclusiv spre 1,2, deoarece diferența dintre apa rece a râului și aburul final este extrem de mare.

Totuși, dacă sistemul consumă 14–18 MW electrici în funcționare normală, două turbine eoliene moderne ar putea acoperi integral necesarul de energie, ceea ce transformă proiectul într-un exemplu de decarbonizare aplicată.

Practic, orașul Boston ar putea încălzi o zonă urbană de 6,5 milioane m² folosind doar electricitate regenerabilă.

Inginerii consideră că, dacă proiectul va demonstra o funcționare stabilă, modelul ar putea fi replicat în 12 orașe americane, reprezentând primul pas real spre modernizarea sistemelor urbane de abur din SUA și integrarea lor în politicile actuale de reducere a emisiilor.