Особливий момент в історії, коли технології почали стрімко розвиватися.
Широке поширення теплових насосів у 1970-х роках не було випадковістю. Потрясіння на ринку сировини призвели до різкого зростання цін на паливо, що, в поєднанні з його обмеженою доступністю, викликало, серед іншого, сплеск інтересу до альтернативних джерел енергії. Одним з перших варіантів, який було досліджено в ширших масштабах, була технологія, яка, завдяки законам фізики, дозволила використовувати велику кількість енергії землі для опалення будинків та гарячого водопостачання. У 1976 році перший тепловий насос Stiebel Eltron пішов у масове виробництво.
Спочатку був Цюрих, потім Берлін
Технологія теплових насосів як концепція виникла у 19 столітті, подібно до інших винаходів, які ми використовуємо сьогодні, таких як автомобіль, радіо, електрика, лампочка та холодильник. Першим містом, де вона набула широкого поширення, був Цюрих. Однак масове виробництво теплових насосів розпочалося в 1970-х роках. Одним з перших виробників, що почали масове виробництво, була компанія Stiebel Eltron. Протягом наступних десятиліть сімейна компанія берлінського інженера та винахідника Теодора Штібеля розробляла рішення для вентиляції, опалення будинків та нагрівання води. У 1976 році вона розпочала масове виробництво теплових насосів, починаючи з серії геотермальних установок моделей WPF5–WPF16 (цифри вказують на вихідну потужність установки). Невдовзі за цим послідували теплові насоси повітряного типу (WPL9–WPL16).
Порівнюючи дані про ефективність продуктів минулих років із тими, що доступні сьогодні, стає зрозуміло, що ефективність покращилася. Коефіцієнт перетворення (COP) теплових насосів зараз приблизно на 50 відсотків вищий. Крім того, пристрої стали легшими завдяки використанню різних матеріалів у їх виробництві (алюміній та пластик замість сталі). Холодоагенти також змінилися, а також з'явилися інновації, такі як інверторна технологія, яка оптимізує роботу теплового насоса, негайно поповнюючи втрати тепла, коли температура в системі центрального опалення знижується. Це максимізує комфорт користувача та експлуатаційні витрати.
« Цілком природно, що технології розвивалися протягом багатьох років. Достатньо сказати, що наші перші насоси були роздільного типу, і протягом багатьох років Stiebel Eltron виробляє лише моноблочні теплові насоси. Як і ми, багато європейських та світових виробників мають дослідницькі та розробницькі центри, де вони розробляють інноваційні рішення для вдосконалення своїх пристроїв. Однак основою залишаються закони фізики та використання безкоштовної енергії навколишнього середовища », – пояснює експерт Stiebel Eltron, європейського виробника опалювальних та вентиляційних технологій.
Енергія Землі потрапляє до вашого радіатора – 80% користувачів теплових насосів у Польщі задоволені
Як працюють теплові насоси? Простіше кажучи, вони є протилежністю холодильника. Домашній холодильник рекуперує тепло (енергію), що міститься в продуктах, а потім виштовхує його. Тепловий насос робить протилежне, витягуючи тепло з навколишнього середовища та передаючи його до радіатора.
« На практиці комерційні теплові насоси отримують до 85% енергії, необхідної для опалення наших будинків або забезпечення гарячою водою, з вільно доступної природної енергії з землі, повітря чи води. Решта 15% потрібні для роботи компресора насоса, який споживає електроенергію, за яку ми платимо оператору. Це як користуватися гібридним автомобілем, двигун якого після заправки бензином на відстань 100 км виробляє електроенергію під час руху, що дозволяє йому проїхати ще 550 км після того, як бак спорожніє. Я думаю, що кожен хотів би мати можливість користуватися таким економічним транспортним засобом, який не димить », — каже інженер з проектування Stiebel Eltron. « Сучасні моноблочні теплові насоси працюють саме таким чином. Витрачаючи 100 одиниць енергії на живлення своїх компонентів, вони постачають 550 одиниць тепла для опалення будинку. На практиці параметр COP виражає ефективність пристрою », — додає вона.
Наприклад, COP, що дорівнює 4, означає, що пристрій виробив 4 кВт⋅год теплової енергії з кожного 1 кВт⋅год електроенергії. Важливо перевірити його значення для мінусових температур, оскільки це дозволяє оцінити, чи ефективно пристрій працюватиме взимку. Під час проектування системи також варто знати, що правильне підключення моноблочного теплового насоса гарантує стабільність системи навіть під час сильних морозів. Різниця в ефективності окремих пристроїв зумовлена, серед іншого, їхньою конструкцією для холодного клімату (типово для Польщі). Високоефективні європейські теплові насоси можуть ефективно обігрівати приміщення за температури до -25°C навіть за таких умов, роблячи це за низьку ціну. Ця зима це довела. Це відбувається в мільйонах житлових та громадських будівель по всьому світу. Дослідження* показують, що до 80% користувачів теплових насосів задоволені їхньою роботою. Це найвищий результат серед усіх технологій опалення.
Протягом десятиліть теплові насоси використовували різноманітні холодоагенти.
Спочатку це були ХФВ та ГХФВ на основі хлорфторвуглеводнів. Ці холодоагенти, завдяки вмісту хлору, сприяли утворенню та підтримці «озонової діри», що дозволяло збільшеним дозам шкідливого ультрафіолетового випромінювання досягати поверхні Землі. У 1987 році було підписано Монреальський протокол, який започаткував довгострокову трансформацію ринку холодоагентів, спрямовану на зменшення впливу на навколишнє середовище. У наступні роки використовувалися CO₂ (R744), аміак (R717), ізобутан (R600a), синтетичний R410A, R32 і навіть вода (R718). Наразі ми переживаємо чергову еволюцію в цьому відношенні.
З 2027 року в Європі набуде чинності законодавство (на основі Директиви про F-гази), яке вимагатиме від теплових насосів, що виводяться на ринок, працювати з холодоагентом з низьким впливом на навколишнє середовище. Це включатиме R290, або пропан. Той самий холодоагент, який використовується в газових балонах, що використовуються мільйонами поляків для приготування їжі та опалення. R290 має GWP (потенціал глобального потепління) 3, порівняно з поширеним наразі R32, який має GWP 675. Тому ця зміна має першорядне значення.
« Переваги для навколишнього середовища йдуть пліч-о-пліч із перевагами для користувача. Ефективність цього типу пристроїв залишається дуже високою. Наприклад, пропановий тепловий насос серії Stiebel Eltron hpnext має COP близько 5. Водночас він пропонує високу температуру подачі до 75°C, і тому може легко працювати зі стандартними радіаторами. Таким чином, модернізація будинку не обов'язково передбачає їх заміну, а переваги надзвичайно економічної та екологічної системи опалення доступні за нижчою ціною », – підсумовує експерт.
Історія пального повторюється
У 1973 році арабські країни ОПЕК використали нафту як політичний інструмент, запровадивши ембарго проти деяких країн, які підтримували Ізраїль у війні Судного дня, та обмеживши постачання цього товару. Ісламська революція в Ірані (1979) та подальша ірано-іракська війна спричинили черговий шок пропозиції в тому десятилітті. Обидві події призвели до різкого зростання цін на нафту, панічних покупок та дефіциту палива, що спричинило заходи нормування (наприклад, обмеження швидкості, «дні без автомобілів», програми енергозбереження та втручання на ринку). Це також призвело до глобальної рецесії, зниження виробництва в енергоємних галузях промисловості та, в країнах-імпортерах палива, до прискореної диверсифікації (використання газу та ядерної енергії). Ця ситуація також призвела до підвищеного значення політики енергоефективності та енергетичної безпеки.
Хоча Польща (Польська Народна Республіка) на той час була членом РЕВ, а імпорт нафти з Радянського Союзу здійснювався на пільгових умовах, криза торкнулася і нашої країни. У 1975-1976 роках СРСР підвищив ціни в торгівлі з країнами Східного блоку. Енергетичні шоки посилили негативні імпульси, що впливали на польську економіку, сприяючи її краху наприкінці 1970-х та на початку 1980-х років.
« Можна сказати, що історія завершила кругообіг. Ми знову стикаємося з ситуацією, яка повинна спонукати нас зосередитися на альтернативних енергетичних рішеннях. Відновлювані джерела енергії (ВДЕ) є чудовою альтернативою нафті, газу та іншим викопним видам палива. Чим вищі ціни на фондових біржах та на пілонах заправних станцій, тим більше виправдання для їх використання для опалення будинків, транспорту та промисловості. Атомна енергетика, як показує приклад Франції, може бути гарною основою національної енергетичної безпеки, але запуск першої польської електростанції ще близько 10 років. Ми повинні використати цей період для зміцнення нашого потенціалу виробництва енергії з відновлюваних джерел та просування пристроїв, які дозволяють ефективно споживати енергію. Теплові насоси є окремим прикладом », — каже експерт зі Stiebel Eltron.