Pompy ciepła są teraz gorące. To technologia, która może przekształcić energochłonną, w dużej mierze napędzaną paliwami kopalnymi działalność związaną z zapewnieniem komfortu w domu, biurze i firmie, w coś, co może potencjalnie działać na czystej energii elektrycznej.
Ale nie wszystkie pompy ciepła są sobie równe. Tam są powietrzne pompy ciepłaktóre, ryzykując nadmierne uproszczenie, działają w pewnym sensie odwracalnie klimatyzatory. Doskonale nadają się do zastąpienia pieca zasilanego gazem lub olejem piecem zasilanym energią elektryczną, którą mogą zapewnić panele słoneczne lub dostawca czystej energii.
Są też geotermalne pompy ciepła, których instalacja kosztuje nieco więcej, ale mogą działać wydajniej. To właśnie w tej technologii następuje uruchomienie pompy ciepła Mniszek lekarski widzi przyszłość. Dyrektor generalny Dandelion, Dan Yates, porównał to do przejścia z samochodów napędzanych gazem na pojazdy elektryczne.
„To jest to samo przejście dla ciepła, którego musimy dokonać” – powiedział Yates CNET. „Rozwiązaniem są pompy ciepła, a nie ma jeszcze Tesli pomp ciepła. Jaskier przewodzi oskarżeniom, które twierdzą, że Tesla pomp ciepła będzie firmą geotermalną”.
Dandelion, firma wywodząca się z „fabryki Moonshot” Google Project X, rozrosła się od oferowania geotermalnych pomp ciepła na północnym wschodzie do oferowania ich obecnie w całym kraju za pośrednictwem sieci instalatorów. Ale nie jest to jedyna firma oferująca tę technologię, która choć rewolucyjna, nie jest wcale taka skomplikowana.
W raporcie Biura Technologii Geotermalnych Departamentu Energii oszacowano, że ok potencjał rynkowy dla 28 milionów geotermalnych pomp ciepła do roku 2050 w całym kraju, co nie obejmuje więcej niż 17 000 systemów ciepłowniczych, w których jeden system może ogrzać całą okolicę.
Jak więc dokładnie ta technologia wykorzystuje ciepło podziemne, aby zapewnić komfort w domu?
Co wyróżnia geotermalną pompę ciepła?
Technologia zastosowana w pompie ciepła jest dość prosta: maszyna powoduje cyrkulację pewnego rodzaju czynnika chłodniczego (czasami wody) w rurkach, gdzie pochłania on energię cieplną z jednego miejsca i przekazuje ją do drugiego. Jeśli chcesz, żeby w pomieszczeniu było cieplej, wykorzystuje tę energię do ogrzania pomieszczenia. Kiedy chcesz, żeby w środku było chłodniej, przesuwa ciepło w przeciwnym kierunku. Ta sama koncepcja zasila Twoją lodówkę.
Jednak geotermalne pompy ciepła zamiast pozyskiwać energię cieplną z lotnego i nieefektywnego powietrza na zewnątrz, wykorzystują znacznie bardziej stałą temperaturę kilka stóp pod ziemią.
Daje to geotermalnym pompom ciepła kilka zalet w zakresie działania w porównaniu z jednostkami powietrznymi. Yates powiedział, że pompa ciepła Geo firmy Dandelion jest w stanie wytworzyć wyższą temperaturę w porównaniu z jednostką powietrzną, co oznacza, że może pracować wydajniej i lepiej ogrzewać domy w niższych temperaturach. Nie traci też tak znacząco wydajności, gdy temperatura na zewnątrz spada.
Yates stwierdził, że Dandelion Geo jest dwukrotnie wydajniejsza niż powietrzna pompa ciepła w normalnych warunkach i do czterech razy wydajniejsza w najgorętsze i najzimniejsze dni. Dzięki temu Dandelion mógł rosnąć na północnym wschodzie, gdzie jedyną realną opcją jest pompa ciepła, która wytrzyma zimę.
Na szczęście dla ludzi mieszkających w chłodniejszych obszarach wielu producentów pracuje nad produktami, w tym powietrznymi pompami ciepła, które są bardziej wydajne i skuteczne w niższych temperaturach. Zostało to wzmocnione dzięki wyzwaniu podjętemu przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, aby stworzyć więcej pomp ciepła dla zimnego klimatu.
Geotermalna pompa ciepła wymaga rozległych wierceń lub wykopów w celu zainstalowania przewodów transportujących czynnik chłodniczy pod ziemią.
Geotermalne pompy ciepła i sieć
Efektywność energetyczna geotermalnych pomp ciepła czyni je potężnym narzędziem rozwiązywania problemu rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną w sieci. Elektryfikacja, niezależnie od tego, czy chodzi o Twój dom, czy samochód, to jeden z głównych powodów wzrostu zapotrzebowania na energię w USA po raz pierwszy od dziesięcioleci. (Sztuczna inteligencja, kryptowaluta i inne technologie wykorzystujące ogromne farmy serwerów również są częściowo odpowiedzialne.) Jednak technologia zmniejszająca zapotrzebowanie na energię podczas elektryzowania może w rzeczywistości pomóc w utrzymaniu sieci.
Jeśli w 70% budynków w USA zastosuje się geotermalne pompy ciepła, może to potencjalnie zaoszczędzić systemowi energetycznemu ponad 300 miliardów dolarów na kosztach sieci i zmniejszyć rachunki za ogrzewanie w zimie o 19 miliardów dolarów rocznie, wynika z badania opublikowanego w zeszłym roku przez Departament Energii znaleziony.
Podobnie jak panele słoneczne, domowe baterie i wirtualne elektrownie, efektem jest zmniejszenie obciążenia scentralizowanej sieci energetycznej poprzez zastosowanie wielu małych rozwiązań.
„Można o tym myśleć jak o infrastrukturze rozproszonej” – powiedział Yates.
Wyzwania geotermalnych pomp ciepła
Wszystkie zalety geotermalnych pomp ciepła wynikają z faktu, że pompują one czynnik chłodniczy pod ziemię, aby wykorzystać stosunkowo stabilne temperatury gruntu. Stąd też wynika największe wyzwanie. Każda geotermalna pompa ciepła wymaga wykopów lub wierceń, co jest trudne i kosztowne.
Rozważmy przykładowy koszt pompy ciepła podany przez Dandelion dla hipotetycznego domu o powierzchni 2500 stóp kwadratowych w Maryland. Firma podała, że sprzęt, łącznie z pompą ciepła i innymi materiałami, może kosztować 10 000 dolarów. Ale instalacja, która obejmuje prace elektryczne i wiercenie, może kosztować nawet 35 000 dolarów. Duża część tej ceny pochodzi z wiercenia, co może być szczególnie trudne w przypadku istniejącego domu, gdzie trzeba by wykopać głębokie dziury w piwnicy lub wyciąć duże rowy na podwórzu.
Technologia pompy ciepła odgrywa dużą rolę w zakresie wymaganego wiercenia. Yates zachwalał zdolność Dandelion do skupiania ciepła, co oznacza, że może dobrze funkcjonować przy mniejszej liczbie wierceń. Jednak koszty instalacji są nadal znacznie wyższe niż w przypadku powietrznej pompy ciepła, która może wymagać tego samego poziomu prac elektrycznych i przewodów, co pompa geotermalna, ale bez wierceń.
Wysoki koszt instalacji geotermalnej pompy ciepła w porównaniu z powietrznymi pompami ciepła znajduje odzwierciedlenie w tym, że rząd federalny inaczej traktuje ulgi podatkowe dla nich. Geotermalne pompy ciepła objęte są art Kredyt na czystą energię mieszkaniowąpodobnie jak panele fotowoltaiczne, co oznacza, że kredyt pokrywa 30% całkowitego kosztu instalacji. Nie ma ograniczeń – jeśli kosztuje 50 000 dolarów, otrzymasz kredyt w wysokości 15 000 dolarów. Jednostki zasilane powietrzem są jednak objęte art Kredyt na ulepszenie domu energooszczędnegoktóry obejmuje 30%, ale tylko do całkowitego kredytu w wysokości 2000 USD.
Czy geotermalne pompy ciepła będą kolejną wielką rzeczą?
Dzięki federalnej ulgi podatkowej wiemy, ilu Amerykanów skorzystało z tej zachęty, aby kupić geotermalną pompę ciepła w 2023 roku.
Dane Urzędu Skarbowego pokazuje, że 80 730 zeznań podatkowych obejmowało ulgę na geotermalne pompy ciepła na łączną kwotę ponad 975 milionów dolarów. To blednie w porównaniu z liczbą kredytów na panele słoneczne (752 300), ale więcej Amerykanów skorzystało z kredytu na geotermalne pompy ciepła niż na baterie domowe (48 840).
Największą przeszkodą w przejściu na geotermalną pompę ciepła są wysokie koszty wierceń. Jednakże te pompy ciepła mogą mieć przed sobą świetlaną przyszłość w nowych budynkach, a nie w istniejących domach, ponieważ instalacja ich w nowych domach mogłaby być znacznie prostsza. „O wiele łatwiej jest zainstalować system wewnątrz domu, ponieważ nie trzeba go modernizować ani przeprojektowywać” – powiedział Yates.
