Цели квартали и градчета могат да се отопляват с термопомпи, особено ако си имат изградени топлофикациони мрежи (снимка: CC0 Public Domain)
Големите термопомпи – тези, които могат да отопляват цели квартали и градове – днес се радват на засилен интерес от градските власти и топлофикационни дружества. Надпреварата на производителите пък води до нови и нови рекорди в мащаба и ефективността.
Представете си басейн с олимпийски размери, пълен с 2,5 милиона литра вода. Ако по някаква причина искате да го подгреете до приятните 20 градуса, има начин това да стане бързо и изгодно. Редица фирми произвеждат термопомпи, които могат да затоплят въпросния обем вода. При това в срок: за около 4 часа. Същата вода може да бъде и замразена – за около 10-12 часа.
Как работят термопомпите
Термопомпите работят чрез компресиране на специфична течност, наречена хладилен агент. Когато се постави под налягане, течността повиша температурата си. След това тази затоплена течност може да бъде пренесена по тръби и вкарана в топлообменик, който позволява топлината на флуида да се предаде на околната среда. По този начин се случва топленето на офиси или индустриални пространства. Точно по описания начин работят домашните климатици – те са именно вид термопомпа.
Термопомпите се нуждаят електричество, за да работят. Хубавото е, че могат да произведат около три или четири киловатчаса топлина за всеки киловатчас ток, който консумират. Това ги прави най-ефективното отопление.
Изброените причини правят термопомпите все по-популярни сред собствениците на жилища. Домашните устройства са сравнително малки и обикновено имат мощност от няколко киловата. Индустриалните термопомпи обаче са доста по-големи. Подобна машина може да достигне общ отоплителен капацитет от няколко десетки мегавата (MW).
Големите термопомпи имат и големи възможности. Те могат да отопляват хиляди домове, а не само един. Могат да повишат температурата на флуида до 150 градуса – като се има предвид, че обичайно входящата температура при класическото парно отопление (с радиатори) е 80 градуса.
Много голям потенциал за отопление с термопомпи крият водните ресурси – морета, реки, подпочвени води. Когато хладилният агент извлича топлината от морска вода, например, той работи много по-ефективно, отколкото с въздух. Подобна инсталация има в пристанищния град Есберг, Дания. При нея CO2 хладилният агент на термопомпите абсорбира малко количество топлина от морската вода. Компресорите повишават температурата на CO2 и след това системата може да прехвърли тази топлина, осигурявайки вода с температура до 90 градуса към централно отопление, обслужващо 27 000 домакинства.
Коя е най-голямата термопомпа
Търсенето на централизирани системи за отопление нараства постоянно. Неотложната необходимост съвременните общества да се откажат от изкопаемите горива кара градовете по света – особено тези в Европа – да търсят по-големи и по-мощни термопомпени системи, които могат да захранват цели градове. Но кой има най-големия модел?
Това е въпрос на оспорвана надпревара между производителите. Уж ясен въпрос, но всъщност е доста трудно да се отговори окончателно. Не на последно място защото термопомпите обичайно не работят на максимален капацитет през цялото време. В Есберг, например, термопомпите работят с около половината от потенциалната си мощност.
Опитът да се сравнят най-големите термопомпени системи в света е труден и по друга причина: защото често те са съставени от множество по-малки термопомпи, свързани верижно. Да вземем системата за централно отопление в Стокхолм, Швеция, често определяна като най-голямата термопомпена инсталация в света. Има максимален капацитет от 215 MW – но тази стойност е сборът от седем термопомпи: две по 40 MW и пет по 27 MW устройства, обяснява говорител на енергийния доставчик Stockholm Exergi.
Пак в Швеция, но в Гьотеборг има 160MW термопомпена система, която се състои от четири блока. Два от тях всъщност са по-големи от тези в Стокхолм, с капацитет от 50 MW всеки. Те са в експлоатация от 1986 г. и вероятно държат титлата за най-мощните термопомпени апарати, които се използват в момента, въпреки че вече ги конкурират по-нови устройства.
Е, размерът е от значение, но не е всичко. Самият хладилен агент е също важен – и е тема на безкрайни обсъждания. Доскоро популярните хладилни агенти остават на заден план заради своите способности да подпомагат парниковия ефект. Днес много се работи с CO2. Амонякът също е в употреба: той помага да се направят термопомпите особено ефективни.
Промишлени приложения
Вероника Уилк от Австрийския технологичен институт и нейни колеги са проучили използването на термопомпи за промишлени приложения, например за осигуряване на топлина във фармацевтични, хранителни или хартиени фабрики. Такива предприятия не се нуждаят от много високи температури, затова те все повече се обръщат към термопомпите, твърди д-р Уилк. Това им позволява да се отърват от изкопаемите горива.
Но индустриалните кандидати за термопомпи са само малка част от пазара. Сега много по-голям интерес към новия вид отопление идва има от градските власти, градските топлофикационни дружества. „Хубавото на централното отопление е, че можете да декарбонизирате много домакинства наведнъж“, добавя Уилк.
Термопомпи в топлофикациите
Има много други примери за изникващи топлофикационни системи, захранвани с термопомпи. Във Виена тази есен трябва да заработи система с мощност 55 MW, използваща три термопомпи. Машините ще събират топлина от пречистени отпадъчни води, обяснява Линда Кирхбергер, мениджър декарбонизация на активи и нови технологии във Wien Energie.
Пречистената вода досега е отивала направо в близката река. „Сега тя ще минава по обиколен маршрут и ще я прекарваме през термопомпената система“, казва Кирхбергер.
От водата с температура 6 градуса термопомпите ще правят топлина 90 градуса и тя ще продължи да захранва 56 000 домакинства. През 2027 г. Wien Energie планира да удвои капацитета на системата с още три термопомпи, достигайки общо 110 MW.
Подобна система, също използваща топлина от отпадъчни води, е планирана в Хамбург. Тя ще има капацитет от 60 MW, въпреки че ще разчита на множество термопомпи, свързани заедно, казва говорител на Hamburg Wasser – водната компания, участваща в проекта.
Но бъдещето е още по-дръзко. Във финландската столица Хелзинки е на ход план за изграждане на огромна термопомпена система с общ капацитет от 500 MW. Тя, вероятно, ще се състои от множество единици, като в Стокхолм, Гьотеборг и Есберг, но Helen – енергийната компания зад инсталацията – все още не е разкрила как ще обедини всичко. И докато оттам си мълчат относно проекта, доставчиците на термопомпи трескаво готвят документацията си за търга.