Zapewnienie wydajnych dostaw energii ze źródeł odnawialnych do budynków wielorodzinnych
Będąc w pełni świadomymi konieczności pilnego zatrzymania dalszych zmian klimatu, naukowcy przyglądają się różnym sposobom na przekształcenie globalnego sektora energetycznego opartego na paliwach kopalnych i przejście na odnawialne źródła energii. Aby ta transformacja energetyczna miała szansę przynieść pożądany skutek, zapewnienie dostarczania do budynków energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych ma kluczowe znaczenie. Dzięki wsparciu udzielonemu ze środków UE projektowi TRI-HP zespół badaczy pracuje nad indywidualnymi rozwiązaniami energetycznymi przeznaczonymi dla budynków w Europie. Mowa o budynkach wielorodzinnych realizujących koncepcję zerowego zużycia energii netto. „Niemal 50 % finalnego zużycia energii w Unii Europejskiej pochodzi od systemów ogrzewania i chłodzenia”, zauważa kierownik projektu dr Daniel Carbonell z Instytutu Technologii Słonecznych SPF w Szwajcarii w filmie opublikowanym w serwisie YouTube. Ponadto za 80 % tego zużycia odpowiadają budynki, co tylko podkreśla potrzebę wdrożenia rozwiązań bazujących na odnawialnych źródłach energii, szczególnie w kontekście dążeń Europy do dekarbonizacji swoich systemów dostaw energii. Celem projektu, o którym wspomina w filmie dr Carbonell, „jest opracowanie elastycznych, energooszczędnych i dostępnych cenowo systemów trigeneracji dostarczających energię na potrzeby ogrzewania, chłodzenia i zasilania”.
Dwie innowacyjne koncepcje
W ramach projektu powstają systemy oparte na zasilanych energią elektryczną i wykorzystujących naturalne czynniki chłodnicze pompach ciepła w połączeniu z technologią fotowoltaiczną. Naturalne czynniki chłodnicze, takie jak CO2 i propan, w odróżnieniu od syntetycznych, nie budzą wątpliwości natury ekologicznej ani w zakresie bezpieczeństwa. „Jedną z głównych innowacji projektu jest zastosowanie metody przechłodzenia w połączeniu z koncepcją zawiesiny lodowej w solarnej pompie ciepła celem pokrycia zapotrzebowania na ciepło w budynkach”, tłumaczy dr Carbonell. Do budowy wymienników ciepła służących do przechłodzenia wykorzystane zostaną powłoki chroniące przed oblodzeniem zapewniające utrzymanie powierzchni wolnej od lodu. Kolejną innowacyjną koncepcją jest dualny system naziemnego i powietrznego źródła energii, umożliwiający wykorzystanie naziemnych i powietrznych źródeł ciepła lub zbiorników zasilanych z najbardziej wydajnego źródła dostępnego o różnych porach dnia. Wykorzystanie trzech źródeł energii cieplnej, tj. słonecznej, naziemnej i pochodzącej z powietrza z otoczenia, zapewni opracowywanym systemom pożądaną elastyczność. Innowacyjne rozwiązania zaproponowane przez twórców projektu mogą przyczynić się do obniżenia kosztów instalacji o nawet 15 % w porównaniu do technologii pomp ciepła stosowanych obecnie. Mają one również na celu zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych z kotłów gazowych i klimatyzatorów aż o 75 %. Zasilane CO2 i propanem pompy ciepła opracowywane w ramach projektu TRI-HP (Trigeneration systems based on heat pumps with natural refrigerants and multiple renewable sources) zostaną poddane testom laboratoryjnym. „Kolejnym krokiem będzie zademonstrowanie, jak nasze rozwiązania sprawdzają się w budynkach mieszkalnych oraz dotarcie z technologią wykorzystującą przechłodzony gaz i zawiesinę lodową do przemysłu”, podkreśla dr Carbonell. Aby umożliwić objęcie znacznej części budynków wielorodzinnych w Europie tymi rozwiązaniami, nowo opracowane technologie będą instalowane zarówno w nowo wybudowanych, jak i w modernizowanych budynkach.
Słowa kluczowe
TRI-HP, pompa ciepła, naturalny czynnik chłodniczy, energia ze źródeł odnawialnych, budynek mieszkalny