Odpadna toplota ima potencial, da postane eden ključnih virov čiste energije prihodnosti. Prebojna raziskava raziskovalcev Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani razkriva, da lahko napredne visokotemperaturne toplotne črpalke bistveno zmanjšajo rabo energije, emisije toplogrednih plinov in toplotno obremenjevanje okolja, zlasti v industriji in energetiki.
Prva celovita analiza potenciala alternativnih tehnologij visokotemperaturnih toplotnih črpalk
Raziskavo so izvedli raziskovalci Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) v sodelovanju z mednarodno skupino strokovnjakov. Gre za prvo celovito analizo potenciala alternativnih tehnologij visokotemperaturnih toplotnih črpalk, ki bi lahko nadomestile neučinkovito kurjenje fosilnih goriv ter neposredno električno ogrevanje v visokotemperaturnih procesih.
Zakaj je to pomembno? Ogrevanje in hlajenje danes predstavljata približno polovico končne rabe energije, pri čemer se skoraj polovica vse porabljene energije izgubi kot odpadna toplota, ki jo praviloma zgolj odvajamo v okolje. Raziskava kaže, da je to toploto mogoče zajeti, ponovno uporabiti in s pomočjo naprednih toplotnih črpalk dvigniti na temperaturne ravni, primerne tudi za najzahtevnejše industrijske procese.
Obstoječe komercialne visokotemperaturne toplotne črpalke večinoma dosegajo temperature do okoli 250 °C, medtem ko industrijski procesi pogosto zahtevajo bistveno višje temperature – tudi do 1000 °C in več. Avtorji zato sistematično predstavijo in primerjajo alternativne tehnologije, kot so kalorične, termoelektrične in termoakustične tehnologije ter mehanski procesi na osnovi Stirlingovega in Braytonovega krožnega procesa, ki bi lahko omogočili takšen tehnološki preboj.
»Rešitve, ki jih predstavljamo, omogočajo razvoj novih produktov in storitev ob hkratnem pomembnem znižanju rabe energije, emisij in toplotnega obremenjevanja okolja. Zdaj je čas, da te rešitve prenesemo v prakso ter temeljito prenovimo naše energetske sisteme in industrijo,« poudarja prof. dr. Andrej Kitanovski, prvi avtor raziskave.
Soavtorica doc. dr. Katja Klinar dodaja: »Naša raziskava odpira povsem nova področja uporabe toplotnih črpalk. Če jih danes uporabljamo predvsem v stavbah, se zastavlja vprašanje, zakaj jih ne bi uporabili tudi v industriji – za ogrevanje od 250 °C pa vse do 1200 °C.«
Ključna prednost visokotemperaturnih toplotnih črpalk je njihova izjemna energijska učinkovitost. Namesto proizvodnje toplote z neposrednim kurjenjem ali neučinkovitim električnim ogrevanjem bi industrija lahko ponovno izkoristila obstoječo odpadno toploto. Avtorji ocenjujejo, da bi se pri visokotemperaturnih procesih poraba energije in emisije lahko zmanjšale vsaj za polovico. Največji potencial uporabe vidijo v predelovalni industriji, kot so metalurgija, kemijska industrija, rafinerije in proizvodnja nekovinskih materialov, pa tudi v energetiki.
Odpadna toplota ni problem, temveč priložnost
Pri raziskavi so sodelovali strokovnjaki iz Kitajske, Španije, Hrvaške in Velike Britanije, kar potrjuje globalni pomen obravnavane tematike ter hkrati krepi vlogo Slovenije v mednarodnem znanstvenem prostoru. Raziskava opozarja tudi na širši družbeni izziv: odpadna toplota je še vedno obravnavana kot problem in ne kot priložnost. Prav tu pa se odpirajo možnosti za razvoj novih tehnologij, industrijskih rešitev in delovnih mest z visoko dodano vrednostjo.
Raziskava je bila objavljena v ugledni reviji Nature Energy in predstavlja pomemben mejnik za slovensko znanost in gospodarstvo.
Avtorji z njo postavljajo nove temelje za razvoj visokotemperaturnih grelnih procesov in toplotnih črpalk ter pošiljajo jasno sporočilo: brez celovite prenove energetskih sistemov ter tesnega sodelovanja znanosti, industrije in politike ne bomo izkoristili ogromnega potenciala, ki ga ponuja odpadna toplota.
SEO urednik
