Z CO2 przeciwko CO2

© Jan Reich, media cesarstwa

© Jan Reich, media cesarstwa

W zimie chętnie ciepło, a latem przyjemnie chłodno, tak wyobrażamy sobie nasz dom i temperaturę otoczenia w miejscu pracy. Oczywiście jesteśmy również przyzwyczajeni do tego, że na życzenie dostępna jest ciepła woda. W związku z ociepleniem klimatu coraz większe znaczenie zyskują efektywne i neutralne dla klimatu rozwiązania we wszystkich dziedzinach życia.

Jak można to skutecznie osiągnąć? W tym celu doskonale sprawdzają się pompy ciepła z wypełnieniem CO2, które mogą być zasilane energią elektryczną pochodzącą z odnawialnych źródeł, co czyni je neutralnymi dla klimatu. W przeciwieństwie do dotychczas stosowanych fluorowanych gazów cieplarnianych (FCKW), ich potencjał cieplarniany (=1) jest bardzo niski. Przy obecnie używanych czynnikach chłodniczych, takich jak R134a, potencjał cieplarniany jest wyższy aż o czynnik 1430. Ponadto, za pomocą CO2 można osiągnąć bardzo wysokie temperatury podawania wody, co pozwala na efektywne ogrzewanie istniejących budynków. W przypadku budynków emisje CO2 związane z ogrzewaniem i klimatyzacją mogą być w skrajnym przypadku zmniejszone nawet do 20 razy. Największym wyzwaniem dla pompy ciepła z CO2 jest to, że system musi wytrzymać wyższe ciśnienia. Standardowa instalacja pracuje przy 24 barach, podczas gdy system o takim zakresie pracy musi wytrzymać co najmniej 120 barów. Oznacza to, że na przykład elementy muszą mieć grubsze ścianki.

Firma BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH z Wolfschlugen oraz Hochschule Reutlingen wspólnie prowadzą badania z firmą Enisyst GmbH (Pliezhausen), która rozwija inteligentne rozwiązania zarządzania energią oraz zoptymalizowaną kontrolę skomplikowanych systemów energetycznych.

Ten wspólny projekt badawczy jest wspierany przez „Zentralny Program Innowacji dla Małych i Średnich Przedsiębiorstw” (ZIM) finansowany przez Federalne Ministerstwo Gospodarki kwotą 600 000 euro. Jednak chodzi tu o coś więcej niż technologia chłodnicza: dzięki precyzyjnym symulacjom i analizom wspomaganym sztuczną inteligencją możliwe jest wczesne i przewidujące konserwacje, a także automatyczne wykrywanie błędnych stanów pracy. W pakiecie znajduje się wygodny zdalny dostęp z narzędziem analitycznym dla operatora systemu. Cyfrowy bliźniak systemu informuje o odchyleniach jeszcze przed wystąpieniem awarii, co pozwala na uniknięcie poważniejszych uszkodzeń lub awarii, jak to miało miejsce dotychczas.

Sterowanie jest opracowane na podstawie konwencjonalnego sterowania pompami ciepła i dostosowane do wymaganego zakresu funkcji. W sterowaniu znajduje się również interfejs umożliwiający integrację z tzw. siecią ciepła lokalnego. Cyfrowy bliźniak tego układu chłodniczego pozwala na dokładne modelowanie w skomplikowanych systemach energetycznych, oprócz wspomnianej koncepcji konserwacji. Dotyczy to również przedsiębiorstw produkcyjnych — słowo klucz to ogrzewanie i chłodzenie — na przykład w połączeniu z inteligentnym zarządzaniem termicznym parkiem maszynowym.

Ten projekt badawczy pozwala osiągnąć dwa cele naraz: Budynki wielorodzinne, osiedla i przedsiębiorstwa będą zasilane nowo opracowanym systemem, co otworzy nowe pole działalności. Szczególnie ma on zastąpić zamówienia z branży motoryzacyjnej, które ostatnio spadły. Drugim aspektem jest możliwość przeciwdziałania zmianom klimatycznym. Projekt ma na celu oferowanie alternatyw dla paliw kopalnych w ogrzewaniu budynków przy zachowaniu tego samego lub wyższego komfortu, stanowiąc rozwiązanie dostosowane do potrzeb klientów. Jest to urządzenie wielofunkcyjne, które może służyć do ogrzewania, chłodzenia i podgrzewania wody użytkowej. Zwłaszcza w przypadku domów pasywnych z ogrzewaniem powietrznym, technologia CO2 w pompach ciepła stanowi przyszłościowe rozwiązanie energetyczne i ekologiczne.

O tym, jak ważny i palący jest ten temat, świadczy fakt, że zarówno Uniwersytet Darmstadt bada efektywne działanie systemów produkcyjnych z wykorzystaniem zmiennego chłodzenia od BKW, jak i KIT w Karlsruhe rozwija nowe technologie pomp ciepła, w których również stosowana jest wysokowydajna pompa ciepła z CO2 od BKW.