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
Bilansowanie handlowe KSE w kwietniu 2026: wyzwania i ryzyka dla rynku energii
W kwietniu 2026 r. bilansowanie handlowe w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE) napotkało poważne wyzwania. Raport PSE wskazuje na ryzyka związane z niezbilansowaniem portfeli przez uczestników rynku.
Nowe elektryczne busy w Tatrach – większa wygoda i ochrona przyrody
Tatrzański Park Narodowy inwestuje w rozwój zeroemisyjnego transportu, wprowadzając 16 nowych elektrycznych busów oraz infrastrukturę ładowania. To krok w stronę ochrony przyrody i poprawy komfortu turystów.
Nowoczesna elektrociepłownia na paliwa alternatywne i biomasę powstanie w Ostrowie Wielkopolskim
W Ostrowie Wielkopolskim rusza budowa nowoczesnej elektrociepłowni, która wykorzysta paliwa alternatywne oraz biomasę. Inwestycja, wspierana przez NFOŚiGW, pozwoli efektywnie zagospodarować odpady komunalne i zwiększy bezpieczeństwo energetyczne regionu.
MidOcean Energy pozyskuje 120 mln USD od The Arab Energy Fund na rozwój globalnego portfela LNG
MidOcean Energy, spółka z branży LNG zarządzana przez EIG, ogłosiła pozyskanie 120 mln USD inwestycji od The Arab Energy Fund. Nowy kapitał ma wesprzeć dalszy rozwój globalnych projektów LNG oraz wzmocnić pozycję firmy na rynku.
Nowoczesna elektrociepłownia na paliwa alternatywne i biomasę w Ostrowie Wielkopolskim – kluczowa inwestycja NFOŚiGW
W Ostrowie Wielkopolskim rusza budowa innowacyjnej elektrociepłowni wykorzystującej paliwa alternatywne i biomasę. Inwestycja, wsparta przez NFOŚiGW, pozwoli efektywnie zagospodarować odpady komunalne i dostarczy mieszkańcom czystą energię oraz ciepło.
Polska i Holandia wzmacniają współpracę w zakresie surowców krytycznych
Wiceministrowie Polski i Holandii omówili wspólne działania na rzecz bezpieczeństwa dostaw surowców krytycznych, kluczowych dla elektromobilności i przemysłu hi-tech. Spotkanie podkreśliło znaczenie innowacji, recyklingu oraz harmonizacji unijnych i krajowych inicjatyw.
Komentarze