Konferencja Heat Pump Summit 2015 odbyła się w Norymberdze w dniach 20–21 października 2015 roku. Głównym tematem konferencji były pompy ciepła, których rynek zarówno w Polsce, Europie, jak i na świecie rozwija się bardzo dynamicznie. Perspektywy dla możliwości wykorzystania potencjału pomp ciepła na najbliższe dziesięciolecia są również optymistyczne, szczególnie w krajach rozwijających się takich jak Polska. Z roku na rok, producenci pomp ciepła modernizują konstrukcje swoich urządzeń, wdrażając nowe rozwiązania, dzięki którym osiągane są coraz wyższe wskaźniki efektywności energetycznej. Warto zatem poszerzać swoją wiedzę na temat działania, możliwości i korzyści jakie może przynieść zastosowanie pomp ciepła współpracujących z różnymi dolnymi źródłami ciepła.

Rys. 1. Duża liczba uczestników świadczy o randze konferencji Heat Pump Summit [1]

Ogromne zainteresowanie Heat Pump Summit 

Heat Pump Summit to największa w Europie konferencja dotycząca pomp ciepła do zastosowań przemysłowych i handlowych, jak również układów hybrydowych oraz podzespołów. Konferencji towarzyszyła wystawa Foyer Expo, podczas której 21 wystawców przedstawiło szeroką gamę nowych produktów i komponentów. 

Podczas konferencji przedstawiciele instytutów technicznych i firm z całego świata przedstawili szereg prezentacji na temat aktualnych trendów, prowadzonych badań, a także swoich osiągnięć w dziedzinie pomp ciepła. 240 ekspertów z całego świata, łącznie z 27 krajów, skorzystało z okazji do wymiany poglądów, podzielenia się swoimi doświadczeniami i skonfrontowania wyników badań. Wysoka frekwencja oraz pozytywne opinie uczestników podkreślają międzynarodowe znaczenie konferencji. Prelegenci przedstawili ponad 40 prezentacji.

Prezentacje zostały podzielone na bloki tematyczne, tj.: rynki, wyzwania, badania i rozwój, systemy, komponenty, systemy testowe. W ramach pych bloków zaprezentowane zostały zagadnienia: 

Rynki:

• Europejskie rynki pomp ciepła. Statystyki roku 2015;
• Hybrydowe pompy ciepła – ich potencjał;
• Paliwo do napędu pomp ciepła – przegląd technologii i rynków (IEA HPP Załącznik 43).

Wyzwania:

• Zarządzanie zapotrzebowaniem energii hybrydowych pompciepła w sieci smart grid;
• Duński projekt demonstracyjny z wdrożenia systemów hybrydowych pomp ciepła;
• Pompy ciepła w budynkach prawie zero – energetycznych – wyniki IEA HPP Annex 40;
• Zamiana mocy na ciepło – inteligentne zarządzanie energią;
• Przyszłość pomp ciepła – energetyczne i ekonomiczne oceny dolnych źródeł ciepła dla pomp ciepła. 

Badania i rozwój:

• Międzynarodowa Agencja Energetyczna, Technologia Pomp Ciepła (IEA HPT) – przegląd programu i działalności;
• Porównanie sprężarkowych pomp ciepła z innymi technologiami – badania symulacyjne (IEA HPP Annex 43);
• Pompy ciepła na CO₂;
• Doświadczenia z eksploatacji termosyfonu geotermalnego na CO₂ o długości 400 m.

Systemy:

• Przemysłowe sprężarki śrubowe do pomp ciepła;
• Absorpcyjna pompa ciepła w układzie ciepłowniczym;
• Absorpcyjne pompy ciepła dużej mocy;
• Rozwój gazowych pomp ciepła i ocena ich wydajności (IEA HPP Annex 43);
• Zastosowanie gazowych pomp ciepła i prezentacja wyników badań (IEA HPP Annex 43);
• Doświadczalne wyniki zachowania wysokotemperaturowej hybrydowej pompy ciepła amoniak-woda;
• Przyszłość pomp ciepła – energetyczne i ekonomiczne oceny źródeł ciepła dla pomp ciepła.

Komponenty:

• Kilfrost-geo – nowy nietoksyczny o niskiej lepkości i wysokiej wydajności płyn do gruntowych wymienników pomp ciepła;
• Centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła o wysokiej efektywności; 
• Jak najlepiej przysłużyć się do rozwoju technologii pomp ciepła;
• Perspektywy technologii sprężarek na rynku pomp ciepła – podejście wielopoziomowe;
• Najlepsze możliwe wentylatory do powietrznych pomp ciepła;
• Testowanie wydajności, w skali laboratoryjnej, wysokotemperaturowej pompy ciepła z czynnikiem roboczym HFO – 1336mzz – Z;
• Nowe rozwiązania sterowania pompami ciepła.

Systemy testowe:

• Obliczanie sezonowej efektywności cieplnej kombinacji pompy ciepła i kolektorów słonecznych za pomocą metody Bin;
• Optymalizacja sezonowej wydajności pomp ciepła poprzez zmianę punktu biwalentnego;
• Ewolucja certyfikacji pomp ciepła;
• Pojedynczy certyfikat dla europejskiego rynku pomp ciepła;
• Badania wysokotemperaturowej pompy ciepła na stanowisku testowym.

Dodatkowo, w specjalnym równoległym cyklu wykładów, zostało wygłoszonych kilka ciekawych referatów w języku niemieckim, w tym przede wszystkim o przemysłowym wykorzystaniu pomp ciepła.

Rys. 2. Referaty wygłaszane w czasie trwania obu dni konferencji cieszyły się dużym zainteresowaniem [1]

W konferencji Heat Pump Summit uczestniczyło pięcioro przedstawicieli z Polski: Leszek Wojtan z firmy Friotherm, Marek Miara z Instytutu Fraunhofer, Marek Zgliczyński reprezentujący firmę Embraco oraz dwóch przedstawicieli firmy Systherm z Poznania.

Pompy ciepła w liczbach

Na Konferencji poruszono bardzo ważne tematy dotyczące zastosowań nowych czynników chłodniczych. Związane jest to ściśle z nowymi wymogami prawnymi jak i rozwojem technicznym oraz potrzebą ochrony środowiska naturalnego. Prelegenci wskazywali na korzyści dla środowiska jakie płyną z zastosowania pomp ciepła.

Rynek pomp ciepła urósł od roku 2005 do roku 2014 o średnio 7,4% rocznie (rys. 3.). Tylko w latach 2009 i 2011 rynek pomp ciepła odnotował spadek o odpowiednio 9% i 7% r/r. Największy wzrost odnotowano w roku 2007, aż o 37% r/r. Łączna ilość zainstalowanych pomp ciepła w UE w latach 2005÷2014 to ponad 7 milionów sztuk.

Rys. 3. Rynek pomp ciepła UE. Thomas Nowak [2]

W Europie w roku 2014, w 10 krajach o największej ilościowej sprzedaży pomp ciepła sprzedano ponad 706 tysięcy sztuk urządzeń (rys. 4.). Stanowi to około 89% sprzedaży całej UE. Polska uplasowała się na 11 miejscu. W 2014 roku w naszym kraju sprzedano 18 771 sztuk pomp ciepła. We Francji, ze względu na bardzo tanią energię elektryczną, pompy ciepła są bardzo opłacalnym źródłem ciepła, co przełożyło się na większą sprzedaż ponad 10. większą niż w Polsce.

Rys. 4. Sprzedaż pomp ciepła w krajach Europy w roku 2014 [2]

W ostatnich latach najbardziej zyskały na popularności pompy ciepła powietrze-woda (Air-To-Water) (rys. 5.). Taki stan rzeczy wynika z kilku czynników. Po pierwsze, koszty inwestycyjne, w porównaniu z pompami ciepła z wymiennikami gruntowymi poziomymi lub pionowymi, są niższe. Pompy ciepła powietrze – woda są dużo prostsze w montażu, a ponadto w razie problemów eksploatacyjnych związanych z dolnym źródłem ciepła, nie ma potrzeby kosztownego odkrywania i naprawiania wymienników ciepła umieszczonych w gruncie lub wykonywania dodatkowych odwiertów. Powietrze jako dolne źródło ciepła ma wadę taką, że w przypadku gdy jego temperatura spada, rośnie zapotrzebowanie na ciepło w ogrzewanym obiekcie. Jest to jednak niedogodność, której da się łatwo zaradzić.

Surowce energetyczne na świecie są coraz tańsze. Ceny ropy i gazu na światowych giełdach spadają, a tendencja ta ma utrzymać się w najbliższej przyszłości. Z tego powodu, już teraz, coraz bardziej popularne stają się pompy ciepła hybrydowe. Budowa pomp ciepła hybrydowych jest zróżnicowana. Mogą to być urządzenia typu monoblock albo split. Głównym celem stosowania hybrydowych pomp ciepła jest możliwość wyboru źródła ciepła, którego wykorzystanie w danej chwili będzie tańsze. W zależności od temperatury panującej na zewnątrz (w przypadku powietrznej pompy ciepła) oraz aktualnego zapotrzebowania na ciepło ogrzewanego obiektu, sterownik pompy ciepła na podstawie swojego algorytmu oraz wprowadzonych cen energii elektrycznej i gazu, decyduje czy urządzenie ma pracować w danej chwili jako pompa ciepła czy jako kocioł gazowy. W ten sposób albo będzie pobierać energię elektryczną, albo spalać gaz. Wg prognozy Instytutu Fraunhofer, sprzedaż pomp ciepła jako źródeł ciepła w roku 2050 ma stanowić 80% rynku, z czego 20% to hybrydowe pompy ciepła (rys. 6.). Kotły gazowe oraz kotły na biomasę w przyszłości mają całkowicie wyjść ze sprzedaży.

Rys. 6. Prognoza wielkości sprzedaży pomp ciepła w Niemczech [3]

Prognoza sprzedaży hybrydowych pomp ciepła przedstawiona przez Juliana Jansena z Delta Energy & Environment (rys. 7.) również pokazuje, że w najbliższym czasie ma nastąpić duży wzrost popularności tego rozwiązania. 

Rys. 7. Prognoza sprzedaży hybrydowych pomp ciepła [4]

Na konferencji przedstawiono też prezentacje dotyczące pomp ciepła dla budynków blisko zero-energetycznych. Omówiono możliwości zastosowania układów klimatyzacyjnych z układami fotowoltaicznymi. Ciekawe jest to z punktu widzenia energetycznego, ponieważ najwięcej energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych uzyskuje się w czasie, gdy wystepuje największe zapotrzebowanie na energię elektryczną na cele klimatyzacji.

Roger Nordman omówił kluczową rolę jaką spełniają pompy ciepła w temacie ograniczenia ilości gazów cieplarnianych. Przedstawił zagadnienia związane z nowymi czynnikami chłodniczymi oraz związane z tym najnowsze regulacje prawne. Na rysunku 8. przedstawiono zużycie poszczególnych paliw na świecie w roku 2010 na cele ogrzewania i chłodzenia. 

Rys. 8. Zużycie poszczególnych paliw na świecie w roku 2010 na cele ogrzewania i chłodzenia [5]

Roger Nordman przedstawił także schemat miejskiego systemu energetycznego, w którym 100% energii pochodzi ze źródeł odnawialnych (rys. 9.). Rodzaje źródeł odnawialnych użytych po produkcji ciepła i energii elektrycznej mogą różnić się ze względu na położenie geograficzne regionu, w którym układ miałby funkcjonować. Do wyboru są takie rodzaje źródeł jak: energia wiatru, wody, słońca, energia geotermalna, ze spalania biogazów i drewna.

Rys. 9. Miejski system energetyczny oparty w 100% na odnawialnych źródłach energii [5]

W zakresie dużych rozwiązań z naturalnymi czynnikami chłodniczymi Kenneth Hoffman z firmy GEA omówił układ z pompą ciepła zamontowany w Szwecji. Jest to pompa ciepła o mocy grzewczej 560 kW i mocy chłodniczej 380 kW, w której czynnikiem roboczym jest amoniak. W pompie ciepła pracują dwie sprężarki śrubowe firmy GEA (rys. 10.). W skraplaczu pompy ciepła woda podgrzewa się od temperatury 40°C do 78°C, a w parowniku schładza się o 10 stopni, z 20°C do 10°C. W obiegu zamkniętym krąży 110 kg NH₃. Średnie zmierzone COP wynosi 3,11.

Rys. 10. Pompa ciepła dużej mocy [6]

Podsumowanie

Duże zainteresowanie Konferencją Heat Pump Summit 2015 oraz pozytywne opinie zarówno organizatorów jak i uczestników potwierdzają, że było to dobrze zorganizowane spotkanie specjalistów z branży pomp ciepła. Organizatorzy przygotowują się już do konferencji Heat Pump City, która odbędzie się 24-25 października 2017 w Norymberdze. Warto zapisać sobie tę datę w terminarzu.

LITERATURA:

[1] Strona internetowa https://www.hp-summit.de/en/press/media-library/photos

[2] T. NOWAK: European heat pump markets. Nurnberg 2015.

[3] P. SCHOSSIG: Fuel driven heat pumps – overwiew technology and markets (IEA HPT Annex 43). Nurnberg 2015.

[4] J. JANSEN: Hybrid Heat Pumps. Nurnberg 2015.

[5] R. NORDMAN: IEA Heat Pumping Technologies – An overview of the programme and its activites. Nurnberg 2015.

[6] K. HOFFMAN: Industrial screw compressor heat pumps. Nurnberg 2015.

mgr inż. Maciej GRZEGORSKI
projektant instalacji badawczych w Zespole Badawczo Rozwojowym,
SYSTHERM D. Gazińska Sp. j.

dr inż. Marek GAZIŃSKI
kierownik Działu Badawczo Rozwojowego,
SYSTHERM D. Gazińska Sp. j.