Toplotne pumpe nove generacije: Kako termalne baterije smanjuju troškove grejanja i čine domove energetski pametnijim?

Razvoj obnovljivih izvora energije i rast cena električne energije podstakli su potragu za pametnijim načinima grejanja domaćinstava.

Jedno od najperspektivnijih rešenja dolazi iz Evrope, gde su istraživači osmislili način da kućne toplotne pumpe postanu i – termalne baterije.

Istraživači norveškog instituta SINTEF, u saradnji sa švajcarskom kompanijom COWA Thermal Solutions, razvili su kompaktno i bezbedno rešenje za skladištenje toplote koje omogućava da se energija akumulira kada je električna energija jeftina ili dostupna iz obnovljivih izvora, a zatim koristi u periodima najveće potrošnje,

Toplotna pumpa kao baterija za toplotu

Toplotne pumpe su već prepoznate kao održiv način grejanja i hlađenja prostora, jer koriste energiju iz okoline i uz relativno malu potrošnju električne energije obezbeđuju prijatnu temperaturu tokom cele godine. Međutim, problem nastaje jer se najveća potreba za grejanjem često poklapa sa periodima kada obnovljivi izvori, poput sunca i vetra, nisu dostupni.

Novo rešenje menja tu dinamiku. Umesto da toplotna pumpa radi isključivo „u realnom vremenu“, sistem omogućava skladištenje toplote, čime se pumpa može „puniti“ noću ili u periodima niže tarife, a akumulirana energija koristiti ujutru, uveče ili tokom hladnih dana.

Galina Simonsen, viši istraživač u SINTEF-u, objašnjava da se ovim pristupom značajno povećava energetska efikasnost, komfor stanovanja i kontrola nad troškovima grejanja. Posebna prednost sistema je brz odziv – baterije se brzo pune i podjednako brzo oslobađaju toplotu, što je naročito važno kada više članova domaćinstva istovremeno koristi toplu vodu ili kada je potrebno naglo zagrejati prostor.

Termalne baterije koje „rade kao sunđeri“

Za razliku od klasičnih bojlera i velikih rezervoara tople vode, nova tehnologija se oslanja na hidrate soli – materijale koji u svojoj strukturi vezuju vodu i specifično reaguju na promenu temperature. Ovi materijali spadaju u grupu fazno promenljivih materijala (PCM), koji prilikom prelaska iz čvrstog u tečno stanje skladište velike količine toplote, a pri ponovnom očvršćavanju tu energiju oslobađaju.

Simonsen ovaj proces poredi sa sunđerom: materijal „upija“ toplotu dok se zagreva, a zatim je postepeno „cedi“ kada se hladi. U poređenju s vodom, hidrati soli mogu da skladište znatno više energije i da je zadrže duže, uz stabilniju temperaturu.
Dodatna prednost je bezbednost – hidrati soli nisu zapaljivi, nisu toksični i relativno su jeftini, što ih čini idealnim za upotrebu u privatnim kućama.

Manje prostora, veće uštede

Jedan od ključnih benefita ovog sistema jeste kompaktnost. Termalne baterije na bazi hidrata soli zauzimaju i do četiri puta manje prostora od klasičnih bojlera, što je posebno važno za stanove i manje kuće.
Finansijski efekat je takođe značajan. Skladištenjem toplote u periodima kada je struja jeftinija ili kada dolazi iz solarnih i vetroelektrana, domaćinstva mogu znatno da smanje ukupne račune za grejanje i toplu vodu. Sistem se prirodno uklapa sa solarnim panelima, baterijama za električnu energiju i pametnim tarifama, čineći dom energetski fleksibilnim i otpornijim na promene cena.

Reciklirani aluminijum i pametna zaštita

Važan deo inovacije odnosi se i na konstrukciju samih baterija. SINTEF je razvio sistem tankih rashladnih rebara od recikliranog aluminijuma, koji odlično provodi toplotu i omogućava njeno ravnomerno raspoređivanje kroz hidrate soli.
Korišćenjem ovog rešenja, efikasnost baterija povećana je sa oko 65% na čak 85%, vreme punjenja smanjeno je za više od 70%, a vreme oslobađanja toplote skraćeno za više od 80%.

Iako je reciklirani aluminijum ekološki prihvatljiv i jeftin, on može biti podložan koroziji u kontaktu sa hidratima soli. Zato su istraživači primenili tehnologiju plazma-elektrolitičke oksidacije (PEO), kojom se na površini aluminijuma formira tanak, keramički zaštitni sloj. Simonsen ovu zaštitu poredi sa premazima koji se koriste na nelepljivim tiganjima – izuzetno je izdržljiva i značajno produžava vek trajanja sistema.

Evropska saradnja i pogled u budućnost

Ova tehnologija razvijena je u okviru evropskog projekta Sure2Coat, koji okuplja 14 partnera iz sedam zemalja, uz finansijsku podršku Evropske unije. Cilj projekta je unapređenje površinske obrade metala kako bi se smanjila potrošnja energije, materijala i emisija CO₂ u industriji.

Dok je COWA Thermal Solutions radila na stabilnosti i dugotrajnosti hidrata soli, SINTEF se fokusirao na povećanje ukupne efikasnosti sistema, čime je postavljen temelj za širu primenu ove tehnologije u domaćinstvima širom Evrope.

Termalne baterije u kombinaciji sa toplotnim pumpama predstavljaju veliki korak ka pametnijem, jeftinijem i održivijem grejanju. Omogućavaju bolju iskorišćenost obnovljivih izvora, smanjuju zavisnost od fosilnih goriva i čine domove spremnim za energetsku budućnost.

Izvor: https://www.mercomindia.com/researchers-develop-battery-for-efficient-heat-storage-from-heat-pumps