27 Noiembrie 2025, 15:54
Redacţia PiataAuto.md
China a avansat enorm în ultimii ani în maşinile electrice, în panourile fotovoltaice şi turbinele eoliene, iar de curând, la începutul acestui an, a adoptat şi un mare plan naţional de tranziţie la tehnologia pompelor de căldură. Acel plan a lăsat o perioadă pentru echipele de ingineri din China de a căuta soluţiile cele mai potrivite şi de a experimenta cu ele, în funcţie de locul de aplicare, ca ulterior să se treacă la ipostazele alese din aceste tehnologii. Ei bine, acum încep să se materializeze şi realizări care se laudă cu randament excepţional. Şi pentru că uneori cele mai eficiente elaborări se bazează pe integrarea inteligentă a multor tehnologii deja existente, şi creaţia despre care vorbim azi e catalogată ca o pompă de căldură hibridă, care combină multiple surse şi soluţii de stocare, pentru un randament excepţional.
Despre pompe de căldură am vorbit de multe ori în ultimii ani ca o soluţie de asigurare a energiei termice fie localizat, la case şi apartamente, fie centralizat, în sectoare de oraşe şi oraşe întregi. Iar o pompă de căldură funcţionează pe electricitate, doar că nu o foloseşte direct pentru a încălzi apa din sistemul de încălzire prin rezistenţe electrice, ci prin compresoare care presurizează refrigerentul din circuitul său, generând astfel energie termică din proprietăţi termodinamice şi consumând mult mai puţin. Chiar de curând vorbeam despre o nouă pompă de căldură cu solicitări imense de a produce abur de sute de grade Celsius din Boston, iar anterior relatasem şi propria experienţă cu cifre de exploatare a unei pompe de căldură casnice.
Ei bine, echipa de ingineri chinezi despre care vorbim azi e formată din oameni de la două universităţi, Shenyang Jianzhu şi Shanghai Jiao Tong, iar misiunea lor a fost să dezvolte noua pompă de căldură cu o scalabilitate de la o casă mare până la un bloc de locuit.
Foto: Universitaea Shenyang Jianzhu
Ei au creat prima lor pompă de căldură calibrată pentru o casă de 335 metri pătraţi, care avea o suprafaţă de acoperiş de 130 metri pătraţi, unde au putut fi amplasate câte panouri fotovoltaice de 550W fiecare, în sumă de 13,2 kW.
Multe pompe de căldură instalate în lume funcţionează în tandem cu un sistem de panouri fotovoltaice, deci până aici nu e neapărat ceva nou. De asemenea, mulţi din cei care au panouri fotovoltaice, instalează şi o baterie pentru stocarea electricităţii, pentru a putea face uz plenar de electricitatea produsă. Şi chinezii au făcut la fel, adăugând o baterie de 40 kWh în capacitatea ei de stocare a electricităţii. Deci, până aici nu e neapărat ceva nou şi nu e ceea ce-i aduce noii pompe de căldură titlul de hibridă sau de randamentul excepţional. Abia acum ajungem la lucrurile adiţionale şi inovatoare.
Inginerii chinezi s-au gândit că pot folosi şi două mici turbine eoliene amplasate pe acoperişul casei, care să ajute la producţia de electricitate, inclusiv atunci când soarele lipseşte. Pompa lor de căldură a fost gândită să funcţioneze şi în regiuni cu ierni foarte friguroase, care au totodată veri foarte călduroase. Deci diapazonul climateric luat în calcul e mai mare, iar inginerii s-au gândit să asigure randamentul şi atunci când se ajunge în perioade îndelungate de iarnă fără soare sau vara, când e foarte cald şi pompa de căldură poate funcţiona ca sistem de aer condiţionat.
Fiecare mică turbină eoliană are 3 kW, deci împreună ele pot produce 6 kW de electricitate în condiţii prielnice. Electricitatea produsă de panouri şi turbine eoliene asigură în primul rând consumul curent, apoi excesul merge în stocare.
Partea hibridă din denumire vine de la sursa iniţială a noii pompe de căldură. Pompele au nevoie de o sursă iniţială, unde circuitul de refrigerent să capteze căldura iniţial pentru a fi nevoie de mai puţină forţă mai departe în circuit, la comprimare. La pompele de căldură casnice sursa iniţială e aerul de afară, de obicei, iar cu cât mai frig e afară, cu atât mai mult trebuie să funcţioneze compresoarele pentru a asigura temperatura dorită. Există şi pompe de căldură geotermale, cu circuit care coboară în adâncul pământului, iar astfel sursa primară e mai caldă chiar şi iarna şi pompa funcţionează cu consum de energie mai mic. Doar că sondările geotermale sunt ceva mai scumpe.
Ei bine, noua pompă de căldură chinezească le combină pe ambele, având două surse, şi aer, şi sol. Şi ea poate schimba calea circuitului său de funcţionare în funcţie de care din cele două surse e mai caldă iarna şi e mai rece vara. Dacă afară se încălzeşte ziua şi aerul are 10 grade, spre exemplu, în timp ce solul încă are doar 7 grade Celsius, atunci pompa de căldură va capta căldura din aer. Dacă noaptea aerul de afară scade la -5 grade, iar solul încă are 6-7 grade cu plus, atunci pompa va trece la sursa din sol şi astfel îşi va păstra un coeficient excelent.
Pe lângă asta, pompa de căldură are un vas adiţional izolat termic, de câteva tone de apă, circa 2,5 tone, unde stochează direct căldură. Deci, dacă în miezul zilei, când afară e mai cald, pompa algoritmii ei decid că ar fi eficient să se stocheze nu doar electricitate în baterii, ci şi căldură în acel rezervor, atunci pompa poate funcţiona pentru a încălzi acea apă, iar ulterior seara va prelua din ea în sistemul său, folosind direct căldura pe care a generat-o mai devreme.
Stocările de căldură nu prea sunt realizate la pompele individuale, ci doar la pompele de căldură imense, pentru sisteme de încălzire centralizată ale unor întregi oraşe. Aici, însă, chinezii au decis că această stocare termică va impulsiona şi mai mult randamentul.
Foto: Baterie termică mare pentru un sistem de încălzire centralizată
Aici ne amintim de experienţa Elveţiei şi a universităţi ETH Zurich, cu campusul său imens, care au un sistem genial de pompe de căldură, cu stocare termică în adâncimi. Iar acolo sistemul captează toată căldura obţinută vara de la funcţionarea în regim de aer condiţionat şi o stochează în adâncuri, pentru a o folosi apoi iarna ultra eficient, păstrând un coeficient de performanţă eficient. Capacitatea de stocare a fost gândită atât de mare, încât să ajungă pentru un întreg sezon.
Foto: Schema sistemului de la campusului universitar ETH
Aproape că ne-am fi gândit la o asemenea şi la această pompă de căldură chinezească, doar că inginerii chinezi au aplicat-o deja. Ei au conceput un schimbător de căldură adiţionat pentru sol, la adâncime, pentru ca atunci când există căldură în exces ea să fie degajată în sol, încălzind direct pământul din jur. Iar ulterior, acel schimbător preia din acea căldură şi o readuce în sistem. La drept vorbind, fără izolare termică în subteran, încălzirea directă a pământului pare puţin eficientă, dar chinezii par să fi vrut cu orice preţ să înglobeze toate tehnologiile posibile în această pompă de căldură.
În rezultat, s-a obţinut o pompă de căldură ca o adevărată orchestră, care mai e gestionată de inteligenţa artificială, ce intuieşte cei mai buni algoritmi de funcţionare. Aşadar, avem panouri fotovoltaice, două mici turbine eoliene, o baterie electrică de 40 kWh, o baterie termică de 2,5 metri cubi e apă, o pompă de căldură cu sursă de aer şi cu sursă alternativă geotermală şi totodată un circuit de degajare şi preluare a căldurii în sol. Dacă ar fi să se instaleze o asemenea pompă de căldură în Europa, am intui deja că toate aceste elemente i-ar duce costul la valori exorbitante şi ne-am întreba dacă eficienţa finală ar merita acest efort, sau dacă acelaşi efect ar putea fi obişnuit doar cu o baterie mai mare sau mai multe panouri. Adică, dacă s-ar alege câte una din soluţii pe fiecare parte a circuitului şi s-ar optimiza la maxim acolo.
Chinezii, însă, spun că au obţinut o reducere de 54% a consumului de energie în nou lor sistem comparativ cu o pompă de căldură obişnuită, ceea ce e mult, întrucât e efectiv o înjumătăţire. Iar datorită stocărilor, sistemul poate funcţiona aproape complet cu energie produsă din propriile resurse, doar în zilele cu condiţii climaterice extreme trăgându-se electricitate în reţea. La nivelul an, din reţea se vor trage maxim 25% din energia consumată, ceea ce, datorită consumului general redus la jumătate, înseamnă cam 12% din energia pe care ar trage-o din reţea o pompă de căldură obişnuită. Restul 88% vin din randamentul excelent al sistemului şi din soluţii hibride de stocare electrică şi termică. Cu asemenea cifre, toată complexitatea pare să merite tot efortul, deci, mai ales că noua pompă de căldură va putea opera şi a -40 grade Celsius şi chiar mai jos, datorită sursei alternative din sol.
De aici încolo rămâne ca această creaţie experimentală să poată fi validată şi de companii chinezeşti care ar vrea s-o pună în producţie şi astfel să fie parte din acel plan de tranziţie la pompe de căldură din China, menţionat mai sus.
0
8,951
ŞTIRI DE CARE AŢI PUTEA FI INTERESAT