При соответствующей поддержке малоимущих домохозяйств, позволяющей им справиться с первоначальными затратами, тепловые насосы могут существенно решить проблему энергетической бедности
Насколько тепловые насосы дорогие? Работают ли они в старых зданиях? А при минусовых температурах, которые бывают на севере Испании? Специалисты программы Euronews Green отвечают на главные вопросы об этом альтернативном способе отопления.
Вы, наверное, уже слышали о тепловых насосах — устройствах, которые забирают энергию из воздуха, земли и воды и преобразуют её в тепло или холодный воздух. Но как, когда и где именно они работают?
Тепловые насосы пока присутствуют только в 5% домов в Испании, но «есть надежда на здравый смысл»
Учитывая необходимость энергетического перехода, вполне понятно, что дискуссии о том, какие возобновляемые источники энергии лучше, могут быть довольно жаркими.
Тепловые насосы устанавливают всё больше и больше людей. В прошлом году они помогли Европе сэкономить 8 млн тонн выбросов CO2, так как 3 млн установок заменили около 4 млрд кубометров ископаемого газа — так что потенциал у них, безусловно, большой.
Если вы подумываете о том, чтобы стать владельцем теплового насоса, вот некоторые моменты, которые вам следует знать.
Как работают тепловые насосы?
Воздушные, водяные и грунтовые тепловые насосы работают, забирая энергию из этих источников и превращая ее в тепло или холодный воздух. Это происходит в рамках «цикла хладагента», состоящего из четырех фаз: испарения, сжатия, конденсации и расширения, поясняет Европейская ассоциация тепловых насосов (EPHA).
По сути, собранное тепло используется для превращения хладагента в теплообменнике насоса в газ, который затем концентрируется до высокого давления в компрессоре, вызывая повышение температуры. Для работы этой части оборудования требуется дополнительная энергия, в идеале — экологически чистое электричество, что позволило бы сделать весь процесс углеродно-нейтральным.
Затем горячий пар под высоким давлением проходит через второй теплообменник, называемый конденсатором. Здесь хладагент отдает тепло в систему отопления дома — водяную, например, радиаторы или теплые полы, или кондиционер.
Сброс тепла возвращает хладагент в жидкое состояние, которое затем проходит через устройство снижения давления (расширительный клапан), после чего цикл начинается заново.
Тепловые насосы могут использоваться в домах, офисах и на производстве. Их достоинством является высокая эффективность: на каждую единицу потребляемой энергии приходится около трех единиц тепла.
Работают ли тепловые насосы в холодном климате?
Это один из основных мифов о тепловых насосах. На самом деле в четырех странах с наибольшей долей тепловых насосов — Норвегии (60% домохозяйств), Швеции (43%), Финляндии (41%) и Эстонии (34%) — наблюдаются одни из самых холодных зим в Европе.
Даже при температуре -30°C тепловые насосы могут быть более эффективны, чем электрическое отопление.
Причина в том, что при отрицательных температурах, заставляющих нас дрожать, наружный воздух и вода все еще содержат энергию. Ключевым показателем здесь является «коэффициент полезного действия», который представляет собой количество тепла, которое может быть произведено на каждую единицу поступающей энергии.
В большинстве домов тепловые насосы имеют КПД три-четыре. С наступлением холодов их эффективность снижается, но исследования показывают, что тепловые насосы способны работать даже в сильные морозы.
Например, в Финляндии лабораторные испытания некоторых лидирующих на рынке тепловых насосов показали, что у двух моделей КПД выше двух при температуре -20°C. А при -30°C КПД превышает единицу, поэтому тепловые насосы всё еще могут обеспечивать тепло.
По данным другого исследования, в таких климатических условиях лучше использовать тепловые насосы с грунтовыми источниками, поскольку температура почвы не так резко меняется в разные сезоны и оборудованию не нужно тратить энергию на размораживание.
В одном из проектов, отмеченном наградой EPHA в Финляндии, геотермальная энергия сочетается с технологией тепловых насосов для создания передвижной системы, обеспечивающей электроэнергией строительные площадки. Система Geolo в городе Вантаа работает при температуре до -30°C и была использована для строительства средней школы и жилья.
Можно ли устанавливать тепловые насосы в старых зданиях?
В Европе установлено около 20 млн тепловых насосов, что позволяет избежать выброса 54 мегатонн CO2, что примерно соответствует годовому объему выбросов Греции.
Многие люди хотели бы установить у себя тепловые насосы, но не уверены, что эти устройства подходят для их домов.
Одно из опасений заключается в том, что они не будут работать в старых зданиях. Однако EPHA утверждает, что тепловые насосы подходят для любого типа домов, если существующая система отопления или охлаждения совместима с ними.
Финансируемый правительством проект в Великобритании показал, что они могут быть установлены в домах любого стиля и эпохи — от викторианских до зданий, построенных до Второй мировой войны, и многоквартирных домов 1960-х годов.
«Тепловые насосы, работающие на чистой возобновляемой энергии, станут ключевым способом обогрева домов в Великобритании в будущем, — заявил министр энергетики и экологически чистого роста лорд Калланан. — Этот опыт демонстрирует, что низкоуглеродные системы отопления являются эффективной альтернативой для домов всех типов и возрастов. По мере дальнейшего совершенствования технологий и снижения стоимости в течение следующего десятилетия они станут очевидным и доступным выбором для потребителей».
Аббатство Бат в Англии показывает, что даже в самом величественном старинном здании можно найти место для теплового насоса. Но самым большим камнем преткновения для британцев, как правило, является не разрешение на проектирование, а стоимость.
По данным Energy Systems Catapult, на сегодняшний день большинство тепловых насосов в Великобритании устанавливаются в больших домах, не имеющих газовой сети, и устанавливают их хорошо обеспеченные люди, застройщики или социальные домовладельцы.
Обходятся ли тепловые насосы дороже, чем газовые котлы?
Несомненно, тепловые насосы в настоящее время являются непомерно дорогими для многих людей.
Покупка и установка теплового насоса с воздушным источником тепла обходится примерно в 10 тыс. фунтов стерлингов (11,5 тыс. евро). Средние первоначальные затраты примерно в два-четыре раза выше, чем у газовых котлов.
Цена на электроэнергию также дороже цены на газ — в Великобритании примерно в три раза. К сожалению, это может свести на нет экономию от использования насоса, но все зависит от цен на электроэнергию в вашей стране, как показывает удобный калькулятор Международного энергетического агентства (МЭА).
МЭА утверждает, что тепловые насосы могут сэкономить деньги потребителям в долгосрочной перспективе, одновременно защищая их от ценовых потрясений. По данным отчета за 2022 год, экономия для домохозяйств в Европе составила около 840 евро.
«При соответствующей поддержке малоимущих домохозяйств, позволяющей им справиться с первоначальными затратами, тепловые насосы могут существенно решить проблему энергетической бедности», — добавляется в докладе.
Работают ли тепловые насосы только в домах с хорошей теплоизоляцией?
Существуют и другие сопутствующие расходы, связанные с использованием тепловых насосов. Поскольку производимая ими горячая вода имеет более низкую температуру, чем у газовых котлов, то плюсом являются радиаторы большего размера.
Двойное остекление и другие меры по улучшению теплоизоляции также помогут вашему дому удерживать больше тепла, но за все это приходится платить.
Однако, по словам одного из экспертов, «для установки теплового насоса не обязательно проводить капитальный ремонт дома».
Марек Миара, пишущий в научном блоге Института солнечных энергетических систем Фраунгофера (ISE), добавляет, что чем меньше тепловые потери, тем эффективнее может работать тепловой насос. Поэтому меры по реконструкции, направленные на снижение потребности в тепловой энергии, действительно имеют смысл, как и в случае с любой другой системой отопления.
Шумят ли тепловые насосы?
Тепловые насосы с наземным источником тепла вообще не издают шума.
Воздушные тепловые насосы обычно состоят из наружного и внутреннего блоков. Последняя часть обычно имеет уровень шума от 18 до 30 децибел — примерно как шепот, по данным EHPA.
Большинство наружных блоков имеют уровень шума около 60 децибел, что сравнимо с обычным разговором или умеренным дождем.
«Помните также, что летом, когда вы находитесь в саду, тепловые насосы обычно не работают, поскольку обогрев не требуется», — говорит Ян Розеноу. Директор британской неправительственной организации Regulatory Assistance Project (RAP), занимающейся вопросами экологически чистой энергии, составил полезную подборку мифов о тепловых насосах, где можно найти больше фактов, которые помогут вам в выборе энергоресурсов.
¿Cómo funcionan las bombas de calor y cuánto cuestan? Un vistazo al nuevo sistema energético favorito de los europeos.
Las bombas de calor han sido anunciadas como una importante solución de energía limpia, pero criticadas por ser demasiado caras. Esto es lo que hay que saber.
Seguro que ya ha oído hablar de las bombas de calor: aparatos que toman energía del aire, el suelo y el agua y la transforman en calor o aire frío. Pero, ¿cómo, cuándo y dónde funcionan exactamente?
Dada la urgencia de la transición energética, es comprensible que las discusiones sobre cuáles son las mejores soluciones renovables puedan llegar a ser bastante… acaloradas. Y lo más probable es que antes de conocer los fundamentos de las bombas de calor se haya enfrentado a ellas de forma positiva o negativa.
Cada vez hay más gente que instala esta tecnología. El año pasado, las bombas de calor ayudaron a Europa a ahorrar 8 millones de toneladas de emisiones de CO2, ya que 3 millones de unidades sustituyeron a unos 4.000 millones de metros cúbicos de gas fósil, así que el potencial es enorme.
Si está pensando en ser propietario de una bomba de calor, aquí tiene algunas cosas que debe saber.
¿Qué es el hidrógeno blanco? Ventajas e inconvenientes de la última fuente de energía limpia europea
¿Cómo funcionan las bombas de calor?
Las bombas de calor de aire, agua y suelo toman la energía de estas fuentes y la transforman en calor o aire frío. Lo hacen dentro del «ciclo del refrigerante», con sus cuatro fases de evaporación, compresión, condensación y expansión, explica la Asociación Europea de Bombas de Calor (EPHA).
Básicamente, el calor recogido se utiliza para convertir el fluido refrigerante del intercambiador de calor de la bomba en gas, que luego se concentra a alta presión en el compresor, provocando un aumento de la temperatura. Se necesita energía adicional para hacer funcionar esta parte de la maquinaria, idealmente a partir de electricidad verde, lo que haría que todo el proceso fuera neutro en carbono.
A continuación, el vapor caliente y altamente presurizado pasa por el segundo intercambiador de calor, conocido como condensador. Aquí es donde el refrigerante descarga calor en el sistema de calefacción de la casa, ya sea un sistema basado en agua, como radiadores o calefacción por suelo radiante, o una unidad de aire acondicionado.
Al liberar el calor, el refrigerante vuelve a su estado líquido y pasa por un dispositivo que reduce la presión (la válvula de expansión) antes de volver a empezar el ciclo.
Las bombas de calor pueden utilizarse en viviendas, oficinas y en entornos industriales. Tienen la virtud de ser muy eficientes: por cada unidad de energía que entra, se obtienen unas tres unidades de calor.
¿Funcionan las bombas de calor en climas fríos?
Este es uno de los principales mitos sobre las bombas de calor. La realidad es que los cuatro países con mayor proporción de bombas de calor -Noruega (60% de los hogares), Suecia (43%), Finlandia (41%) y Estonia (34%)- se enfrentan a algunos de los inviernos más fríos de Europa.
Según un estudio reciente, las bombas de calor pueden instalarse con éxito en países donde las temperaturas invernales rara vez descienden por debajo de -10 ºC, lo que ocurre en la mayor parte del continente. Incluso a temperaturas cercanas a los -30 ºC pueden ser más eficientes que la calefacción eléctrica.
La razón es que, a temperaturas bajo cero que nos hacen tiritar, el aire y el agua del exterior siguen conteniendo cantidades útiles de energía. La medida clave en este caso es el «coeficiente de rendimiento» (o COP), que es el calor que se puede producir por cada unidad de energía que entra.
En la mayoría de los hogares, las bombas de calor tienen un COP de tres a cuatro de media anual. Son menos eficientes cuanto más frío hace, pero hay estudios que demuestran que las bombas de calor se mantienen muy bien incluso en olas de frío.
En Finlandia, por ejemplo, las pruebas de laboratorio realizadas con algunas bombas de calor líderes del mercado demostraron que dos modelos tienen un COP superior a dos a -20 ºC. Y a -30 ºC, el COP es de tres a cuatro. Y a -30 ºC, los COP siguen siendo superiores a uno, por lo que pueden seguir proporcionando calor.
Según otro estudio, las bombas de calor geotérmicas podrían ser mejores en estos climas, ya que las temperaturas del suelo no cambian tan drásticamente entre estaciones (y el equipo no necesita consumir energía para descongelarse).
Un proyecto finlandés premiado por la EPHA combina la energía geotérmica con la tecnología de las bombas de calor para crear un sistema móvil que alimenta las obras. La operación «Geolo» en Vantaa es eficiente hasta -30C, y se ha utilizado para ayudar a construir un instituto y viviendas.
¿Funcionan las bombas de calor en invierno? Los expertos explican por qué los países nórdicos son los que más aparatos han instalado
¿Se pueden instalar bombas de calor en edificios antiguos y existentes?
Hay unos 20 millones de bombas de calor instaladas en Europa, que evitan 54 megatoneladas de CO2, aproximadamente las emisiones anuales de Grecia.
A muchas personas les gustaría sumarse a la ola de las bombas de calor, pero no están seguras de que estos aparatos sean los adecuados para sus hogares.
Una de las preocupaciones es que no funcionen en edificios antiguos. Pero la EPHA afirma que las bombas de calor son adecuadas para cualquier tipo de edificio, siempre que el sistema de calefacción o refrigeración existente sea compatible.
Un proyecto financiado por el Gobierno británico ha demostrado que pueden instalarse en viviendas de todos los estilos y épocas, desde casas victorianas de media altura hasta casas prefabricadas de antes de la Segunda Guerra Mundial y bloques de pisos de los años sesenta.
«Las bombas de calor alimentadas por energías limpias y renovables serán la clave para calentar los hogares británicos en un futuro neto cero», declaró el ministro de Energía y Crecimiento Limpio, Lord Callanan.
«Este ensayo demuestra que los sistemas de calefacción con bajas emisiones de carbono son una alternativa eficaz para viviendas de todo tipo y antigüedad. A medida que la tecnología siga mejorando y los costes caigan en picado durante la próxima década, se convertirán en la opción obvia y asequible para los consumidores.»
La Abadía de Bath, en Inglaterra, demuestra que hasta en el edificio más antiguo y grandioso puede haber sitio para una bomba de calor. Pero el mayor escollo para los británicos no suele ser el permiso de obras, sino el coste.
Hasta la fecha, la mayoría de las bombas de calor del Reino Unido han sido instaladas en viviendas grandes sin conexión a la red de gas por promotores inmobiliarios o propietarios sociales, según Energy Systems Catapult.
«Un nuevo amanecer»: Los arquitectos afrontan el reto de construir durante el cambio climático
¿Cuestan más las bombas de calor que las calderas de gas?
No cabe duda de que las bombas de calor tienen un coste prohibitivo para muchas personas.
Comprar e instalar una bomba de calor aerotérmica cuesta alrededor de 10.000 libras (11.500 euros). Los costes medios iniciales son entre dos y cuatro veces superiores a los de las calderas de gas.
El precio de la electricidad también es más caro que el del gas: unas tres veces más por unidad en el Reino Unido. Desgraciadamente, esto puede mermar el ahorro en eficiencia que supone tener una bomba, pero depende de los precios de la energía en su país, como ilustra esta práctica calculadora de la Agencia Internacional de la Energía (AIE).
Y la AIE afirma que las bombas de calor pueden ahorrar dinero a los consumidores a largo plazo, al tiempo que los protegen de las crisis de precios. Según un informe de 2022, el ahorro de los hogares europeos se situó en torno a los 840 euros.
«Con el apoyo adecuado para que los hogares más pobres puedan hacer frente a los costes iniciales, las bombas de calor pueden contribuir significativamente a la lucha contra la pobreza energética», añade.
Esto depende de las decisiones políticas nacionales, por supuesto, con una gama de ofertas de subvenciones en toda Europa.
¿Las bombas de calor sólo funcionan en casas bien aisladas?
Las bombas de calor tienen otros costes asociados. Como el agua caliente que producen sale a temperaturas más bajas que las calderas de gas, los radiadores más grandes son una ventaja.
El doble acristalamiento y otros elementos de aislamiento también ayudan a retener mejor el calor.
Pero, según un experto, «no hace falta reformar mucho las casas para poder instalar una bomba de calor».
En el blog científico del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE), Marek Miara añade que, cuanto menores sean las pérdidas de calor, más eficiente será el funcionamiento de una bomba de calor. Así que las medidas de renovación para reducir la demanda de energía de calefacción tienen sentido, como con cualquier otro sistema de calefacción.
¿Son ruidosas las bombas de calor?
Las bombas de calor geotérmicas no hacen mucho ruido.
Las aerotérmicas suelen estar compuestas por una unidad exterior y otra interior. Esta última suele tener niveles sonoros de entre 18 y 30 decibelios, más o menos el volumen de un susurro, según la EHPA.
La mayoría de las unidades exteriores tienen una clasificación de unos 60 decibelios, que compara con una conversación normal o una lluvia moderada.
«Recuerde también que en verano, cuando está en el jardín, las bombas de calor no suelen funcionar porque no necesitan calefacción», dice Jan Rosenow. El director del Regulatory Assistance Project (RAP), una ONG de energías limpias con sede en el Reino Unido, ha recopilado un útil hilo de falsos mitos sobre las bombas de calor en X, donde puedes encontrar más comprobaciones para ayudarte en tus elecciones energéticas.
Благодаря жесткой конкуренции на рынке, цены на энергоносители ( в частности на пропан-бутан) хотя бы приостановились И в этом выигрыш для рядовых пользователей А какая технология победит в конце концов- будем поглядеть Что в конечном итоге будет, то и будет у всех