Производители электромобилей «весьма вероятно» переведут кондиционеры на природные хладагенты

В течение следующих пяти лет производители гибридных электромобилей (PHEV) и электромобилей (EV) «весьма вероятно» сделают выбор в пользу натуральных хладагентов, таких как CO2 (R744) или пропан (R290), заменив тем самым широко используемый в кондиционерах ГФО 1234yf. Об этом говорится в официальном документе консалтинговой фирмы Ducker Carlisle.

«Из-за более строгого экологического законодательства в различных отраслях многие OEM-производители и поставщики систем терморегулирования ожидают, что ЕС введет постановление, запрещающее R1234yf к 2030 году»,

— пояснили в компании, отметив, что ГФО используется в большинстве современных PHEV и электромобилей.

Как PFAS (пер- и полифторалкильное вещество), R1234yf может быть запрещен в соответствии с регламентом ЕС по химическим веществам REACH, если предложение по универсальному ограничению будет одобрено Европейским химическим агентством.

«Если за запрет проголосуют, OEM-производители будут вынуждены перейти либо на CO2, либо на пропан – при условии, что будут решены вопросы безопасности, связанные с воспламеняемостью пропана»,

– заявили в консалтинговой фирме.

Переход на натуральные хладагенты также обусловлен государственными субсидиями, которые благоприятствуют использованию хладагентов с низким ПГП в системах HVACR, добавил он.

Помимо экологических норм, движущим фактором также являются характеристики автомобиля. Поскольку производители увеличивают производство электромобилей, многие из них уделяют все больше внимания концепциям конструкции тепловых насосов и выбору хладагента из-за влияния систем терморегулирования на запас хода и срок службы аккумуляторов транспортных средств. Например, в электрических автобусах тепловые насосы на базе R744 превосходят электрические обогреватели, увеличивая запас хода более чем на 32%.

По словам Нины Пиш, научного сотрудника Норвежского университета науки и технологий, тепловые насосы на CO2 могут похвастаться более высокой эффективностью в электромобилях из-за увеличенной плотности пара на всасывании. Они также устраняют необходимость во дополнительном нагревателе, что повышает общую эффективность.

«В то время как все OEM-производители уделяют внимание конструкции тепловых насосов и выбору хладагента, это является особым приоритетом для производителей премиум-класса, поскольку их клиенты требуют более высокого уровня комфорта и производительности», — пояснил Дакер Карлайл.

Природные хладагенты в легковых автомобилях

По словам Дакера Карлайла, все большее число автопроизводителей присматриваются к тепловым насосам CO2 после объявления о том, что Volkswagen выбрал эту технологию для своей платформы modular electric drive matrix (MEB). Volkswagen заявил, что его цель - использовать тепловые насосы R744 во всех своих электромобилях к 2030 году.

Платформа Volkswagen MEB лежит в основе нескольких электромобилей в портфолио группы, включая Audi Q4 e-tron, которая впервые начала предлагать тепловые насосы на CO2 в качестве опции в 2021 году.

«Когда Volkswagen примет стратегию, другие, скорее всего, последуют ее примеру. В настоящее время мы получаем многочисленные запросы предложений на тепловые насосы R744, что позволяет предположить, что многие из них, похоже, рассматривают возможность использования этого хладагента»,

— отметил Дакер Карлайл.

Тем не менее, это решение зависит от множества факторов, включая правила, субсидии, тип и размер транспортного средства, проблемы безопасности и позиционирование бренда, пояснил Дакер Карлайл.

Хотя пропан является высокоэффективным и недорогим хладагентом, существуют серьезные проблемы с безопасностью из-за его воспламеняемости, объяснил Стефан Шефер, менеджер по развитию бизнеса Burger Group. Однако при правильной технологии и проектировании пропан также может быть безопасным хладагентом, добавил он, отметив, что системы должны быть «проектированы как закрытый блок с постоянно герметичными соединениями».

Несмотря на то, что регулирующие органы, такие как Агентство по охране окружающей среды США (EPA), советуют не использовать пропан автомобильных кондиционерах, автопромышленность не исключает этого.

В июне 2023 года немецкая технологическая компания ZF представила TherMas — новую систему электропривода с пропановым тепловым насосом. Благодаря одному контуру, предназначенному для пассажирского салона, и двум дополнительным и отдельным контурам, используемым для терморегулирования силовой электроники и электронного привода, тепловой насос удваивает охлаждающую способность по сравнению с современными хладагентами, а безопасность обеспечивается за счет герметичной системы.

На сегодняшний день ни один автопроизводитель не объявил о планах по внедрению R290 в системы кондиционирования.

«Из-за воспламеняемости пропана ожидается, что тепловые насосы на CO2 будут занимать более высокую долю рынка легковых автомобилей»,

— сказал Дакер Карлайл.

Природные хладагенты в общественном транспорте

По словам Дакера Карлайла, из-за значительных потребностей в отоплении и охлаждении автобусы с еще большей вероятностью будут использовать CO2 и R290 в своих системах HVACR, чем легковые автомобили.

В Германии CO2 стал предпочтительным хладагентом для тепловых насосов в электрических автобусах, и многие города выбирают эту технологию в своих автобусных парках. Фактически, по состоянию на 2021 год более 60% электробусов Германии использовали системы тепловых насосов R744 от производителя Konvekta.

«С 2018 года мы установили более 3500 воздухо-водяных тепловых насосов CO2 в европейских автобусах и планируем установить еще 2500 новых агрегатов в этом году. Кроме того, растущий спрос на приложения CO2 в автомобильном секторе будет стимулировать инновации, снижать цены на компоненты и обеспечивать безопасность и эффективность для операторов»,

— сказал Карстен Мундт, директор по международным продажам Konvekta.

Использование пропана в автобусах также растет, поскольку существует возможность преодолеть проблемы безопасности за счет установки тепловых насосов на крышах автобусов, а не рядом с двигателями, как в случае с автомобилями.

«Пропан начал использоваться в автобусах несколько лет назад, и ожидается, что в ближайшие годы объемы его использования значительно расширятся благодаря его превосходным термическим характеристикам»,

— пояснил неназванный поставщик систем управления температурным режимом.

Природные хладагенты также все чаще используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования поездов: исследователи обнаружили, что кондиционер на основе CO2 может обеспечить увеличение холодопроизводительности на 14% и повышение COP на 16% по сравнению с системой, использующей смесь ГФУ R407C.

Немецкий железнодорожный оператор Deutsche Bahn обязался с 2020 года использовать в своих поездах только системы отопления и охлаждения на основе природного хладагента. У компании уже есть пассажирский поезд, в котором установлены кондиционеры на пропане, также идет тестирование тепловых насосов на СО2.