Nowatorska pompa ciepła z CO₂: nawet o 23% wyższa efektywność
Naukowcy z Uniwersytetu w Padwie opracowali wieloźródłową pompę ciepła na CO₂, która równocześnie wykorzystuje dwa z trzech dostępnych źródeł ciepła: powietrze, grunt i słońce. Wyniki badań pokazują nawet 23% poprawę efektywności w porównaniu do tradycyjnych pomp powietrznych. Choć technologia ma duży potencjał w dekarbonizacji ogrzewnictwa, wciąż pojawiają się pytania o jej opłacalność ekonomiczną.
Wieloźródłowa pompa ciepła – co to za technologia?
W przeciwieństwie do klasycznych pomp ciepła, które bazują na jednym źródle energii, wieloźródłowy system zaprojektowany przez włoskich badaczy może pracować w dwóch trybach:
- SA-mode (solar-air) – równoczesne wykorzystanie powietrza i energii słonecznej,
- GA-mode (ground-air) – jednoczesne wykorzystanie powietrza i energii geotermalnej.
Co istotne, wszystkie trzy źródła ciepła zasilają bezpośrednie parowniki (ang. direct expansion), bez pośrednich obiegów z cieczami roboczymi. W układzie zastosowano:
- klasyczna wężownica z lamelami (ang. finned coil), która pobiera ciepło z otaczającego powietrza,
- kolektory fotowoltaiczno-termiczne (PV-T) dla energii słonecznej (w trybie zalanego odparowania),
- U-rurkowy wymiennik w gruntowych odwiertach (BHE) dla energii geotermalnej (także w trybie zalanego odparowania).
Efektywność potwierdzona badaniami
Symulacje przeprowadzone przez włoski zespół pokazały, że:
- w trybie solar-air wzrost natężenia promieniowania słonecznego o 100 W/m² zwiększa COP o 2,8%,
- w trybie ground-air każdy dodatkowy 1 K temperatury gruntu podnosi COP o 0,9%,
- łącznie możliwe jest uzyskanie nawet 23% wyższej efektywności w porównaniu do klasycznych pomp powietrznych.
Dodatkowym atutem jest możliwość elastycznego doboru liczby modułów PV-T oraz odwiertów gruntowych (BHE), co pozwala dostosować system do lokalnych uwarunkowań i potrzeb.
CO₂ jako czynnik chłodniczy
System wykorzystuje dwutlenek węgla (R744), który cechuje się:
- bardzo niskim współczynnikiem GWP (1),
- wysokim bezpieczeństwem użytkowania,
- dobrymi właściwościami termodynamicznymi w cyklach transkrytycznych.
To również odpowiedź na zaostrzającą się unijną politykę ograniczania fluorowanych gazów cieplarnianych (rozporządzenie F-gazowe UE 2024/573).
Gdzie sprawdzi się taka technologia?
System zaprojektowano z myślą o klimacie Europy Środkowej, a badania referencyjne prowadzono dla warunków północnych Włoch (Padwa):
- średnie roczne nasłonecznienie 300 W/m²,
- średnia temperatura gruntu 13°C,
- przeciętna temperatura powietrza 7°C.
Tego typu rozwiązania mogą znaleźć zastosowanie zarówno w nowych budynkach energooszczędnych, jak i w modernizowanych instalacjach grzewczych.
Koszty inwestycyjne – potencjalna bariera wdrożenia
Pomimo obiecujących wyników pod względem efektywności energetycznej, autorzy badania zwracają uwagę, że wieloźródłowe pompy ciepła mogą wiązać się z istotnymi kosztami inwestycyjnymi. Wynika to m.in. z:
- konieczności zastosowania kilku typów parowników,
- dodatkowej infrastruktury, takiej jak gruntowe odwierty czy kolektory PV-T,
- bardziej złożonej automatyki sterującej i integracji źródeł.
Choć elastyczność w skalowaniu liczby PV-T lub BHE może ograniczyć te koszty, pełne wdrożenie takiego rozwiązania w warunkach komercyjnych wymagałoby szczegółowej analizy ekonomicznej i może być opłacalne głównie w projektach premium lub w budynkach o wysokich wymaganiach energetycznych.
Warto też podkreślić, że podobnie jak w przypadku tradycyjnych pomp gruntowych, zwrot z inwestycji (ROI) może być rozłożony na wiele lat, szczególnie w regionach o niskim nasłonecznieniu lub trudnych warunkach geologicznych.
Czy wieloźródłowe pompy ciepła to przyszłość ogrzewnictwa?
Choć technologia prezentuje imponujący potencjał poprawy efektywności i ograniczenia emisji, jej masowe wdrożenie będzie zależało nie tylko od osiągów, ale również od ekonomicznej opłacalności w porównaniu do bardziej standardowych systemów OZE.
Zobacz również:
- Jaka pompa ciepła – gruntowa czy powietrzna – do domu?
- ISH 2025: Bosch prezentuje nową generację pomp ciepła i klimatyzacji
- Daikin wprowadza pompę ciepła powietrze-woda – moc do 2 MW
Źródło: ScienceDirect
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Biogaz rolniczy szansą na energetyczną transformację polskiej wsi – potrzebne stabilne finansowanie i wsparcie legislacyjne
Biogazownie rolnicze mogą stać się fundamentem transformacji energetycznej na obszarach wiejskich – wynika z debaty ekspertów podczas konferencji UPEBBI. Potrzebne są jednak stabilne przepisy, systemowe wsparcie finansowe oraz edukacja młodzieży rolniczej.
Czyste Powietrze: Uwaga na oszustów. Fałszywe firmy naciągają w programie
Jak wynika z najnowszego komunikatu, pojawiło się wiele nieuczciwych firm podszywających się pod oficjalnych operatorów programu. Należy pamiętać, że wyłącznie gminy oraz wojewódzkie fundusze ochrony środowiska i gospodarki wodnej (WFOŚiGW) są uprawnione do jego realizacji.
Be.EV zainwestuje 20 mln funtów w ładowarki przy obiektach Schroders Capital
Be.EV i Schroders Capital ogłosiły partnerstwo, w ramach którego powstanie ponad 200 ultraszybkich punktów ładowania pojazdów elektrycznych. Inwestycja o wartości 20 mln funtów obejmie 22 nieruchomości handlowe i rekreacyjne zarządzane przez Schroders Capital w całej Wielkiej Brytanii.
Park Zielonej Energii w Gliwicach nabiera realnych kształtów – podpisano umowy na budowę kluczowej inwestycji ciepłowniczej
9 maja 2025 roku w Ratuszu w Gliwicach podpisano umowy z wykonawcami Parku Zielonej Energii – jednej z najbardziej innowacyjnych inwestycji ciepłowniczych w Polsce. Projekt, realizowany przez PEC–Gliwice, ma nie tylko zrewolucjonizować system dostaw ciepła i energii w mieście, ale również przyczynić się do poprawy jakości powietrza, ograniczenia emisji i rozwoju lokalnej gospodarki o obiegu zamkniętym.
Platforma AFID łączy firmy z całego świata. Nowe wsparcie dla MŚP z sektora OZE
Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) uruchomiła nową platformę współpracy dla przedsiębiorstw w ramach Sojuszu na rzecz Dekarbonizacji Przemysłu (AFID). Narzędzie ma pomóc firmom – zwłaszcza MŚP z sektora OZE – w realizacji ambitnych działań klimatycznych poprzez partnerstwa między podmiotami z różnych krajów.
Systemy PV SolarEdge dają więcej energii i są odporniejsze na ataki – potwierdza VDE
Nowy raport VDE Renewables potwierdza, że technologia SolarEdge zapewnia zaawansowane bezpieczeństwo, odporność na cyberzagrożenia oraz zwiększony uzysk energii. Systemy oparte na optymalizatorach mocy wykazały się lepszą wydajnością w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań stringowych.
Komentarze