IIR выпустил технический обзор промышленных высокотемпературных тепловых насосов

Международный институт холода (International Institute of Refrigeration, IIR) выпустил технический обзор, посвящённый высокотемпературным тепловым насосам (High-Temperature Heat Pumps, HTHP). Документ подготовлен авторским коллективом под руководством профессора Ван Жучжу (Shanghai Jiao Tong University, Китай) и содержит анализ текущего состояния технологий, применения и показателей эффективности HTHP.

Роль промышленного теплоснабжения

На промышленный нагрев приходится около 37% мирового энергопотребления, причём две трети этой энергии используется именно для производства тепла. Диапазон температур 100–200°C, который является основным целевым для HTHP, критически важен для пищевой, химической, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности и производства пластмасс. Замена ископаемых котлов, доминирующих в этом секторе, электрифицированными высокоэффективными альтернативами необходима для достижения глобальных целей декарбонизации.

Технология, достигшая коммерческой зрелости

За последнее десятилетие высокотемпературные тепловые насосы значительно продвинулись в своём развитии. Серийные системы доступны на высоком уровне технологической готовности, обеспечивая температуры нагрева от 90°C до 300°C и мощности от единиц киловатт до 100 МВт. Рост научных публикаций по данной тематике — с 921 в 2010 году до 5480 в 2024 году — отражает устойчивый интерес и интенсивное развитие глобальных исследований.

Технический обзор IIR описывает три основных типа систем:

• компрессионные,

• абсорбционные

• и гибридные абсорбционно-компрессионные высокотемпературные тепловые насосы.

В документе также рассматриваются инновационные применения: двухцелевые системы с одновременной выработкой тепла и холода, а также интеграция с аккумуляторами тепловой энергии (тепловыми накопителями), что позволяет дополнительно повысить эффективность и экономические показатели.

«Высокотемпературные тепловые насосы — ключ к декарбонизации промышленного теплоснабжения и снабжения тепловой энергией за счёт возобновляемого электричества. Рабочие тела, энергоэффективность, стабильность, масштабируемость, преобразование электроэнергии в тепловую и регулирование, а также хранение тепла — это ключевые элементы. Насущной необходимостью является исследование и разработка различных типов высокотемпературных тепловых насосов для замены котлов на ископаемом топливе и электрокотлов»,

— отметил профессор Ван Жучжу, ведущий автор обзора.

Экономическая и экологическая эффективность

В обзоре приводится строгое сравнение HTHP с традиционными котлами на ископаемом топливе. Коэффициент преобразования теплового насоса (COP) выше 1,5 означает, что устройство отдаёт больше тепловой энергии, чем потребляет электрической, что даёт ему неотъемлемое преимущество в эффективности перед любыми типами котлов. Однако экономическая и экологическая конкурентоспособность HTHP в настоящее время зависит от локальных соотношений цен на электроэнергию и топливо.

По мере перехода энергосистем на возобновляемые источники ожидается, что экологические и экономические выгоды HTHP будут значительно возрастать во всех регионах.

Рекомендации по политике

Технический обзор IIR выделяет несколько адресных мер, необходимых для ускорения масштабного внедрения HTHP: введение результативно-ориентированных субсидий; поддержка демонстрационных проектов в ключевых промышленных секторах; внедрение или расширение механизмов ценообразования на выбросы углерода; инвестиции в профессиональное обучение и развитие кадров; а также чёткое нормативное регулирование сроков поэтапного отказа от ГФУ-хладагентов.