Dorota
Używanie pompy ciepła do ogrzewania domu może mieć duży wpływ na środowisko. Energia zużyta do uruchomienia jednostki jest bardzo znaczący procent zużycia energii w domu, a w niektórych regionach może to być nawet 30%. Te liczby mogą być przytłaczające, ale istnieją sposoby na zmniejszenie wpływu.
Elektryczne pompy ciepła
Elektryfikacja może zredukować zanieczyszczenia powodowane przez gaz i węgiel, dając jednocześnie możliwość zatrudnienia i wsparcie dla gospodarstw domowych o niskich dochodach. Elektryfikacja jest również kluczowym elementem celów klimatycznych Stanów Zjednoczonych. Elektryczne pompy ciepła mogą zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych z ogrzewania i chłodzenia o ponad połowę. Zastępując nieefektywne systemy HVAC zasilane paliwami kopalnymi, pompy ciepła mogą pomóc w dekarbonizacji sektora mieszkaniowego i zmniejszeniu emisji w USA i na całym świecie.
W jednym z ostatnich badań naukowcy przeprowadzili modelowanie wpływu powszechnego zastosowania pomp ciepła w USA. Ocenili koszty i korzyści wynikające z zastosowania pomp ciepła, analizując wpływ na właścicieli domów i klimat. Wyniki pokazały, że gdyby każde amerykańskie gospodarstwo domowe przeszło z ogrzewania gazowego lub węglowego na elektryczną pompę ciepła, zmniejszyłoby to emisję gazów cieplarnianych o 141 milionów ton metrycznych rocznie. Dzięki temu całkowita emisja w kraju zmniejszyłaby się o 3%.
Oprócz zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, korzyści klimatyczne płynące z elektryfikacji wzrosłyby w miarę jak więcej domów zamieniałoby się z gazu i węgla na pompy ciepła. Naukowcy przewidywali, że pompy ciepła mogłyby zmniejszyć emisję nawet o 45% w ciągu całego okresu ich użytkowania – cytat ten jest kreacją autorów portalu . Gdyby wszystkie domy przyjęły pompy ciepła, korzyści klimatyczne z elektryfikacji byłyby warte 6,4 mld dolarów.
Naukowcy ocenili również, jak te korzyści wpłynęłyby na gospodarkę. Korzyści klimatyczne z elektryfikacji byłyby szczególnie znaczące na północnym i południowym wschodzie. Raport sugeruje również, że pompy ciepła powinny być subsydiowane w celu szerszego zastosowania. Sugeruje również, że decydenci powinni poświęcić czas na stworzenie polityki, która będzie atrakcyjna dla instalatorów i konsumentów.
Na przykład, raport zauważa, że pompy ciepła zmniejszają ilość energii potrzebnej do ogrzewania i chłodzenia, zmniejszając koszty związane z ogrzewaniem i chłodzeniem. Raport sugeruje również, że konsumenci nie są świadomi korzyści płynących z pomp ciepła. Powinni oni być edukowani o tych korzyściach. Ponadto raport zauważa, że korzyści z pomp ciepła byłyby większe, gdyby były one zainstalowane w większej liczbie budynków, takich jak szkoły, budynki komercyjne i budynki rządowe.
Raport sugeruje również, że decydenci powinni zapewnić zachęty do instalacji pomp ciepła w nowych budynkach. Powinni również zapewnić wsparcie finansowe dla właścicieli istniejących budynków. Zachęty te mogłyby obejmować rabaty, dotacje lub wsparcie finansowe na instalację pompy ciepła. Oprócz zachęt, decydenci powinni również rozważyć, jak mogą pomóc w uwolnieniu rodzin od wysokich kosztów energii.
Naukowcy przeprowadzili symulację skutków powszechnego przyjęcia pomp ciepła, analizując zmiany w emisji CO2, zanieczyszczeń powietrza i oszczędności kosztów energii w okresie eksploatacji pompy ciepła. Założyli 45% spadek emisji w ciągu 15-letniego okresu eksploatacji pompy ciepła. Naukowcy modelowali również wpływ elektrycznych pomp ciepła na sieć. Przeanalizowali wpływ na zanieczyszczenia powietrza, temperatury powietrza i zapotrzebowanie na energię elektryczną w gospodarstwach domowych. Stwierdzili, że zwiększenie obciążenia elektrycznego spowodowałoby wzrost mocy o 8,8 MW w okresie letnim i 2,75 MW w okresie zimowym.
Definicje efektywności energetycznej
W zależności od lokalizacji i rodzaju zainstalowanej pompy ciepła, istnieje szereg definicji efektywności pomp ciepła do wyboru. Najważniejszym do zrozumienia jest wskaźnik sezonowej efektywności energetycznej (SEER). SEER to pomiar efektywności ogrzewania i chłodzenia pompy ciepła, oparty na cyklu Carnota. SEER jest ważną miarą wydajności, ponieważ stanowi podstawę do porównywania pomp ciepła. Należy pamiętać, że SEER nie jest miarą tego, jak wydajny jest system – jest to jedynie oszacowanie rzeczywistych oszczędności energii, które system zapewni w ciągu roku. Dlatego ważne jest, aby zrozumieć, że rzeczywiste oszczędności będą się znacznie różnić w zależności od wielkości i rodzaju pompy ciepła, które zainstalujesz, a także od lokalnego klimatu.
A COP, lub Coefficient of Performance, jest miarą wydajności energetycznej pompy ciepła. Na przykład COP równy 3 oznacza, że na każdą jednostkę dostarczonej energii elektrycznej przekazywane są trzy jednostki energii. COP równy 4,5 oznacza, że na każdą jednostkę dostarczonej energii elektrycznej przekazywane są cztery jednostki energii. Typowe komercyjne pompy ciepła mają CP pomiędzy trzema a czterema jednostkami przekazywanymi na każdą jednostkę dostarczonej energii elektrycznej.
Najlepsze systemy pomp ciepła mają COP na poziomie 4,5 lub więcej. COP jest również najlepszym wskaźnikiem efektywności. Wyższy COP to znak, że pompa ciepła jest w stanie dostarczyć więcej ciepła przy mniejszej mocy. Jest to również ważna miara wydajności, ponieważ pozwala pompie ciepła na przełączanie się z ogrzewania na chłodzenie. Zwiększenie rozmiaru wewnętrznych wymienników ciepła i zmniejszenie wewnętrznej różnicy temperatur pomiędzy gorącą i zimną stroną sprężarki zwiększy efektywność systemu.
Istnieje kilka definicji efektywności pomp ciepła do wyboru, dlatego ważne jest, aby wybrać najlepszą dla danej sytuacji. Najlepsze są te, które zapewniają największe oszczędności dla Twoich pieniędzy. Wybór najlepszego będzie wymagał trochę prób i błędów. Ogólnie rzecz biorąc, najlepiej jest wybrać pompę ciepła, która ma SEER co najmniej 15 lub tak. Jeśli masz przewymiarowane źródło gruntowe, możesz również rozważyć użycie banku termicznego wspomaganego energią słoneczną, aby zwiększyć temperaturę wejściową.
Najważniejsze definicje wydajności dla pomp ciepła do rozważenia to COP, SEER i HSPF. HSPF jest miarą efektywności w trybie ogrzewania. Jest on obliczany jako całkowita moc grzewcza podzielona przez wejście elektryczne. HSPF jest podobny do SEER, ale HSPF ma określony zakres, podczas gdy SEER nie ma.
Bariery przyjęcia
Historycznie, pojedynczą największą barierą przyjęcia pomp ciepła były wysokie koszty sprzętu. Podczas gdy koszt pomp ciepła jest poważną barierą, wiele pomp ciepła ma sytuacyjnie konkurencyjne koszty w okresie eksploatacji. Kluczem jest zaprojektowanie systemów, które wykorzystują dostępne korzyści technologiczne i ekonomiczne pomp ciepła.
Aby przyspieszyć przyjęcie pomp ciepła na skalę, przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i inne zainteresowane strony muszą wdrożyć innowacyjne strategie. Będzie to obejmowało opracowanie nowych modeli biznesowych, które pozwolą na niższe koszty urządzeń i przyspieszony dostęp do hurtowych rynków energii elektrycznej. Ponadto właściciele budynków, producenci i instalatorzy muszą współpracować, aby zmniejszyć przekonanie o nieefektywności pomp ciepła.
Pompy ciepła są jedną z najbardziej obiecujących strategii dekarbonizacji budynków mieszkalnych. Zapewniają one ogrzewanie i chłodzenie, a także mogą zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych nawet o 92% przy zastosowaniu pompy ciepła o jednej prędkości. Jednak przyjęcie pomp ciepła jest obecnie ograniczone przez wiele czynników, w tym wysokie koszty początkowe, ograniczenia instalacyjne i biegłość wykonawców.
Aby przyspieszyć wprowadzenie pomp ciepła w budynkach mieszkalnych, właściciele budynków i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej muszą zaangażować swoich najemców na wiele sposobów. Obejmuje to wydarzenia edukacyjne, wizyty na miejscu i biuletyny informacyjne. Ponadto przedsiębiorstwa użyteczności publicznej muszą zapewnić zachęty do modernizacji pomp ciepła. Podobnie, producenci mogą projektować pompy ciepła z tanim sprzętem i kompaktowymi rozwiązaniami, które wykorzystują istniejącą infrastrukturę elektryczną. Mogą również zaoferować systemy hybrydowe, aby zminimalizować ograniczenia paneli elektrycznych.
Inną kluczową barierą dla przyjęcia pomp ciepła jest brak informacji o dostępnych technologiach. W szczególności potencjalni nabywcy obawiają się, jak efektywne są pompy ciepła. Według ostatniego raportu Energy Solutions Research Center, tylko 20% konsumentów jest zaznajomionych z pompami ciepła. Wynika to w dużej mierze z faktu, że konsumenci nie czują się komfortowo z nieznanymi technologiami. Aby przezwyciężyć to postrzeganie, producenci i instalatorzy muszą współpracować w celu opracowania pomp ciepła, które są łatwe w instalacji. Producenci mogą również oferować sesje szkoleniowe, szkolenia online i porady. Niektórzy producenci stworzyli partnerstwa z wykonawcami, które pozwalają na łatwiejszą instalację.
Instalacja pompy ciepła wymaga znacznych nakładów czasu i pracy. Jednak koszty instalacji zmniejszyły się wraz z poprawą wiedzy technicznej. Ponadto, zwiększona konkurencja wśród producentów oryginalnego sprzętu (OEM) sprawiła, że sprzęt stał się bardziej przystępny cenowo. Ponadto, nowe budownictwo może skorzystać z efektu skali. Na przykład azjatyccy producenci systemów klimatyzacyjnych produkują obecnie na skalę pompy ciepła typu powietrze-powietrze.
Chociaż pompy ciepła są efektywne i niedrogie, nie są odpowiednie dla wszystkich typów budynków. Na przykład budynki w zimnym klimacie mogą skorzystać z hybrydowego systemu grzewczego, który podczas skoków cen energii elektrycznej włącza rezerwę paliw kopalnych. Ponadto, niektóre regiony mogą nie posiadać zaktualizowanej infrastruktury.
Podgrzewacze wody z pompą ciepła to kolejna obiecująca strategia dekarbonizacji budynków mieszkalnych. Zapewniają one ciepło i ciepłą wodę, a dzięki umowie o zakup ciepła można je zainstalować po niskich kosztach.