Niższe zużycie wodoru w procesach przemysłowych dzięki pompom ciepła

Naukowcy z Wielkiej Brytanii postanowili sprawdzić możliwość użycia pomp ciepła w procesach  przemysłowych wykorzystujących systemy wodorowe. Konkretnie chodziło o zastosowanie pomp w celu zwiększenia opłacalności tych procesów.

Na podstawie wyników eksperymentów brytyjscy naukowcy doszli do wniosku, że wykorzystanie pomp ciepła do wstępnego podgrzania wodoru do wysokiej temperatury jeszcze przed właściwym procesem jego spalania mogłoby przyczynić się do oszczędności samego paliwa, a także do redukcji zużycia energii elektrycznej niezbędnej do prowadzenia całego procesu.

Nowe zadanie dla pomp ciepła

Jak wskazują badacze, w większości przypadków pompy ciepła kojarzone są z niskotemperaturowymi systemami stosowanymi w budownictwie, sieciach ciepłowniczych i niewielkim przemyśle, czyli tam, gdzie zakres maksymalnych temperatur często nie przekracza poziomu około 100 st. C. Teraz jednak naukowcy z University of Leeds w północnej Anglii zaproponowali, aby wykorzystać pompy ciepła w procesie wysokotemperaturowym i użyć ich do przekierowania ciepła z jednego źródła do miejsca, w którym odbywa się właściwy proces technologiczny.

REKLAMA

Mowa tu o wykorzystaniu pomp ciepła do wstępnego podgrzania wodoru do wysokiej temperatury (dochodzącej do 500 st. C) za pośrednictwem pomp ciepła, dla których dolnym źródłem (źródłem, z którego pobierają energię – temperaturę) jest woda kopalniana. Wodę kopalnianą jako nośnik energii geotermalnej wykorzystuje się już m.in. w Kanadzie, Holandii, Hiszpanii, a także Wielkiej Brytanii.

Wspomniany proces zdaniem badaczy może zredukować ilość potrzebnego wodoru o 20 proc. i obniżyć sumaryczny koszt ciepła technologicznego w technologiach przemysłu ciężkiego o ponad 10 proc.

REKLAMA

Naukowcy podają także, że wstępne podgrzewanie wodoru do wysokich temperatur w przypadku wykorzystywania systemów grzewczych bazujących na wodorze w skali europejskiej pomogłoby zmniejszyć zapotrzebowanie na energię o około 200 TWh rocznie. Dla samej Wielkiej Brytanii mowa o redukcji o 40 TWh/rok.

Realne oszczędności

Według szacunków badaczy dodanie pompy ciepła do systemu grzewczego opartego na wodorze może przyczynić się do oszczędności w wysokości 8 proc. przy wstępnym podgrzewaniu wodoru do temperatury 500 st. C. Przyjęli założenia, że cena energii elektrycznej oscyluje w okolicach 30 funtów/MWh (około 154 zł/MWh), a koszty elektrolizera wynoszą więcej niż 400 funtów (około 2050 zł) w przeliczeniu na kW mocy. Dla tych samych warunków, ale przy założeniu, że wodór jest podgrzewany nie do 500 st. Celsjusza, lecz do 300 st. C, oszczędności sięgają 5 proc. Widać zatem, że istnieje pewna liniowa zależności pomiędzy temperaturą wodoru (podniesioną za pomocą pompy ciepła) a wygenerowanymi oszczędnościami.

Zespół z University of Leeds zaznacza, że konieczne są dalsze badania w celu optymalizacji i lepszej kontroli procesu. Wyniki swoich dotychczasowych doświadczeń zespół opisał w artykule opublikowanym w „Applied Energy”.