S CO₂ proti CO₂

© Jan Reich, císařská říše média

© Jan Reich, císařská říše média

V zimě si rádi představujeme teplo a v létě příjemné chlazení, tak si představujeme náš domov a okolní teplotu na našem pracovišti. Přirozeně jsme zvyklí, že na přání je k dispozici teplá voda. V rámci oteplování klimatu získávají efektivní a klimaticky neutrální aplikace ve všech oblastech života stále větší význam.

Jak toho lze efektivně dosáhnout? K tomu se hodí tepelné čerpadlo naplněné CO2, které lze v kombinaci s elektřinou z obnovitelných zdrojů provozovat klimaticky neutrálně. Na rozdíl od dosud používaných fluorovaných uhlovodíků (FCKW) má jejich skleníkový potenciál (=1) velmi nízký. U současně používaných chladiv, například R134a, je skleníkový potenciál 1430krát vyšší. Navíc lze s CO2 dosáhnout velmi vysokých předávacích teplot vody, což umožňuje efektivní vytápění stávajících budov. U budov lze v extrémních případech snížit emise CO2 způsobené vytápěním a klimatizací až o faktor 20. Největší výzvou u CO2 tepelného čerpadla je, že zařízení musí odolat vyšším tlakům. Tradiční zařízení pracují při 24 bar, zatímco zařízení tohoto typu minimálně při 120 bar. To znamená, že například součásti mají vyšší tloušťku stěn.

Společnost BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH z Wolfschlugen a Hochschule Reutlingen společně s firmou Enisyst GmbH (Pliezhausen), která vyvíjí inteligentní řešení pro řízení energie a optimalizované řízení složitých energetických systémů, spolupracují na výzkumu.

Tento společný výzkumný projekt je podpořen „Centrálním inovačním programem pro střední podniky“ (ZIM) od Spolkového ministerstva hospodářství částkou 600 000 eur. Jde však o víc než jen o techniku chlazení: díky přesné simulaci a jejímu vyhodnocení pomocí umělé inteligence jsou umožněny včasné a předvídavé údržby a automaticky jsou detekovány poruchové provozní stavy. Je zde zahrnuta i pohodlná vzdálená přístupová možnost s analytickým nástrojem pro provozovatele zařízení. Digitální dvojče zařízení hlásí před samotnou poruchou, jak je tomu dosud, odchylky, které by jinak mohly vést k větším poruchám nebo výpadkům.

Řízení je odvozeno od konvenčního řízení tepelných čerpadel a přizpůsobeno požadovanému rozsahu funkcí. V řízení je také zahrnut rozhraní pro integraci do tzv. studeného blízkého vytápěcího sítě. Digitální dvojče tohoto chladicího systému umožňuje vedle popsané koncepce údržby i přesné modelování v složitých energetických systémech. To platí i pro výrobní podniky – například v oblasti vytápění a chlazení – například ve spojení s inteligentním řízením teploty pro strojní park.

S tímto výzkumným projektem jsou zasaženy dva ptáci jednou ranou: Byty, čtvrtě a podniky mají být zásobovány nově vyvinutým zařízením a tím se otevírá nové obchodní pole. Zejména má tato změna nahradit pokles zakázek z automobilového průmyslu. Druhou stránkou projektu je možnost, jak čelit změnám klimatu. Cílem je nabídnout alternativy k fosilním palivům pro vytápění budov při zachování nebo zajištění komfortu, což představuje řešení přizpůsobené zákazníkům. Jde o kombinované zařízení, které lze použít pro vytápění, chlazení a ohřev užitkové vody. Obzvlášť u pasivních domů s vzdušným vytápěním představuje tato technologie CO2 v tepelných čerpadlech energeticky a ekologicky perspektivní řešení.

Jak je patrné z toho, jakou pozornost a naléhavost má toto téma, lze usoudit i podle toho, že jak Univerzita Darmstadt s variabilním chladicím systémem od BKW zkoumá efektivní provoz výrobních zařízení, tak i KIT v Karlsruhe vyvíjí nové technologie tepelných čerpadel, kde je rovněž v provozu vysoce efektivní CO2 tepelné čerpadlo od BKW.