Odpadna toplota - problem ali rešitev?
Fakulteta za strojništvo UL
Datum objave:
Odpadna toplota bi lahko postala eden ključnih virov čiste energije prihodnosti. Nova prebojna raziskava raziskovalcev Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani kaže, da lahko napredne visokotemperaturne toplotne črpalke bistveno zmanjšajo porabo energije, emisije toplogrednih plinov in toplotno obremenjevanje okolja – zlasti v industriji in energetiki.
Raziskavo so izvedli raziskovalci Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) skupaj z mednarodno ekipo strokovnjakov. V njej so prvič celovito ovrednotili potencial alternativnih tehnologij visokotemperaturnih toplotnih črpalk, ki lahko nadomestijo neučinkovito kurjenje fosilnih goriv in neposredno električno ogrevanje pri visokotemperaturnih procesih.
Zakaj je to pomembno? Ogrevanje in hlajenje danes predstavljata približno polovice končne rabe energije, hkrati pa se skoraj polovica vse porabljene energije izgubi kot odpadna toplota, ki jo običajno preprosto odvajamo v okolje. Raziskava kaže, da lahko to toploto zajamemo, ponovno uporabimo in jo s pomočjo naprednih toplotnih črpalk dvignemo na temperaturne ravni, primerne tudi za najzahtevnejše industrijske procese.
Današnje komercialne visokotemperaturne toplotne črpalke večinoma dosegajo temperature do približno 250 °C, medtem ko industrija pogosto potrebuje 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 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 da industrija toploto proizvaja z neposrednim kurjenjem ali neučinkovitim električnim ogrevanjem, lahko ponovno uporabi obstoječo odpadno toploto. Avtorji ocenjujejo, da bi se lahko pri visokotemperaturnih procesih poraba energije in emisije vsaj prepolovile. Največji potencial uporabe vidijo v predelovalni industriji (metalurgija, kemijska industrija, rafinerije, proizvodnja nekovinskih materialov) ter tudi v energetiki.
Pri raziskavi so sodelovali strokovnjaki iz Kitajske, Španije, Hrvaške in Velike Britanije, kar potrjuje globalni pomen tematike in hkrati krepi vlogo Slovenije v mednarodnem znanstvenem prostoru. Raziskava opozarja tudi na širši družbeni izziv: odpadna toplota je še vedno obravnavana kot problem, 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 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 hkrati pošiljajo jasno sporočilo: brez celovite prenove energetskih sistemov in tesnega sodelovanja znanosti, industrije in politike ne bomo izkoristili ogromnega potenciala, ki ga ponuja odpadna toplota.
