Pompy ciepła a zmiany klimatu. Czeka nas poważny problem?

Powietrzne pompy ciepła działają w oparciu o energię cieplną pobieraną z powietrza znajdującego się na zewnątrz. Gdy jednak za oknem panują warunki wilgotne i chłodne, to elementy pompy z czasem pokrywają się lodem i muszą zostać odmrożone i następnie wysuszone, aby mogły efektywnie pracować.

W procesie odmrażania bardzo przeszkadzają jednak wiatry, które ostatnimi czasy stają się coraz silniejsze na skutek zmian klimatycznych. Nawet jeśli nie są one szczególnie chłodne, to proces odmrażania wymaga wtedy więcej energii.

Pompy ciepła mogą kiedyś stracić swoje zalety

Urządzenia, które można określić mianem pomp ciepła, wykorzystywane były w zasadzie już od XIX wieku do pobierania energii z powietrza, gruntu lub wody. Było tak dlatego, że są one niezwykle efektywne i na każdą kilowatogodzinę zużytej energii elektrycznej mogą pobrać wiele kilowatogodzin ciepła.

Obecnie pompy ciepła uważane są także za bardzo skuteczne narzędzie w ograniczaniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Umożliwiają w wygodny sposób odejść od tradycyjnych metod ogrzewania wykorzystujących paliwa kopalne, a dodatkowo cały czas rośnie ich wydajność.

Oczywiście technologia ta ma swoje wady. Należy do nich zaliczyć przede wszystkim wspomnianą już wrażliwość na silne wiatry, a także bardzo niskie temperatury oraz wysoką wilgotność – wszystkie te czynniki negatywnie wpływają na wydajność pomp ciepła. Zdecydowanie mniej wrażliwe na gwałtowne wiatry, czy zmiany temperatury są natomiast gruntowe pompy ciepła, gdyż warunki pod ziemią są znacznie bardziej stabilne.

Z powodu dynamicznie zmieniającego się klimatu, którego ewolucja tylko przyspiesza, powstaje spore ryzyko, że sporo z obecnie działających instalacji ogrzewania wykorzystujących powietrzne pompy ciepła może w przyszłości okazać się bardzo wymagającymi energetycznie.

Przyszłe pompy będą zabezpieczone przed silnym wiatrem

Problem wiatru inspiruje jednak producentów do dalszego rozwoju technologii pomp tak, aby lepiej dopasować je do przyszłych wyzwań klimatycznych. Przyszłe pompy ciepła mają mieć możliwość tymczasowego zablokowania dostępu powietrza do wnętrza tak, aby ograniczyć negatywny wpływ wiatru na wydajność.

Dla osób, które z problemem mierzą się już teraz, pewne rozwiązanie zaproponował natomiast Departament Energii USA. Mowa tutaj o „strategicznym zasadzeniu krzewu, lub umiejscowieniu płotu„, które mają blokować silne wiatry przed bezpośrednim trafianiem w jednostkę. Ważne także, aby regularnie czyścić znajdujący się na zewnątrz element pompy, gdyż pył niesiony przez wiatr może zapychać niektóre jej elementy i tym samym ograniczać wydajność.

Czy inne zmiany w ziemskim klimacie będą miały wpływ na pompy ciepła?

Naukowcy od pewnego czasu zainteresowali się tematem wpływu zmian klimatu na pompy ciepła i poza dość oczywistym wnioskiem, że łagodniejsze zimy zmniejszą zapotrzebowanie energetyczne jednostek, rozważyli także pewien czarny scenariusz.

Mowa o atlantyckiej południkowej cyrkulacji wymiennej, czyli systemie prądów morskich, który pomaga ciepłej wodzie docierać daleko na północne rubieże naszej planety. Mają one bardzo duży wpływ na klimat Europy i Ameryki Północnej – gdyby ich zabrakło, to średnie temperatury na naszym kontynencie spadłyby nawet o 8 stopni Celsjusza.

Bez atlantyckiej południkowej cyrkulacji wymiennej zimy stałyby się znacznie mroźniejsze i wiele pomp niedostosowanych do niskich temperatur mogłoby nie działać prawidłowo, przez co potrzebne byłyby większe i mocniejsze jednostki. Prof. Duncan Callaway z Uniwersytetu Berkeley jest jednak zdania, że nawet gdyby prądy zanikły, to ocieplenie klimatu zniwelowałoby różnicę i głównym problemem nie będą zimy, ale ekstremalne upały i rozwój technologii wydajnego chłodzenia.

Najprawdopodobniej zmiany klimatu nie sprawią, że pompy ciepła staną się bezużyteczne. Przeciwnie, będą one użytecznym narzędziem do kontrolowania zużycia energii elektrycznej podczas okresów przeciążenia sieci w dniach ekstremalnej pogody. Warto jednak, abyśmy rozważali różnorodne scenariusze i przygotowali się technologicznie na możliwe trudności, dzięki czemu przyszły „zielony” system ogrzewania nie będzie mechanizmem wrażliwym na czynniki zewnętrzne.