ヨーロッパのクリーン エネルギーへの移行において、業界はヒート ポンプに目を向けています

チロル アルプスにあるオーストリアのウッテンドルフにあるウィーナーベルガーのレンガ工場では、建設ブロックを乾燥させるために常に華氏 194 度の熱の流れが安定して必要でした。 このプロセスは、ロシアの後に会社にとって高価な提案だったでしょう ガス輸出の削減 ヨーロッパのエネルギー集約型の建設産業のほとんどがそうであったように、ヨーロッパにも。 しかし 456,000 年前、世界最大のレンガ生産会社である Wienerberger は、将来に向けて投資を行い、それが実を結びました。それは、Uttendorf のガス燃焼ボイラーを産業規模のヒート ポンプに置き換え、工場のエネルギー料金を約 XNUMX ドル削減しました。年。

何十年もの間、電気ヒートポンプはヨーロッパの家庭やその他の建物で冷暖房に使用されてきましたが、温水や蒸気を生成するためのエネルギー需要がはるかに高い製造業ではあまり普及していません。 また、化石燃料は長い間比較的安価であったため、産業界はガスや石油を動力とするシステムをより環境に優しい機器に置き換えるインセンティブをほとんど持っていませんでした。 現在、ガスボイラーの数分の 320 の価格で最大 XNUMXF の温度を供給できるヒートポンプの開発と、ウクライナでの戦争によるガス価格の急騰により、その計算は逆になっています. ヨーロッパの多くの企業は、EU の要件である温室効果ガスの排出量を削減しながら、エネルギー源を再考しています。 欧州産業界の責任 4分の1以上 ブロックの温室効果ガスの。

国際エネルギー機関によると、ヒートポンプはガスボイラーよりも 3 倍から 5 倍効率的です。

高いエネルギー目標を達成し、ロシアのガスへの依存を断ち切るために、EU はヒートポンプ革命に頼っています。 多くの国で、主に住宅用のヒートポンプが販売されています。 倍増 ヨーロッパ最大のロシア産ガス消費国であるドイツでは、需要が昨年 2022% 急増し、52 年の EU 全体の成長率は 2021% でした。 一方、あまり知られていない製造用ヒートポンプへの移行が加速しています。 たとえば、Wienerberger は、オランダ、英国、ポーランド、ルーマニア、およびオーストリアの他の場所にあるレンガ工場に同様のポンプを設置しています。

「XNUMX 年前、ほとんどの企業はヒート ポンプについてほとんど何も知りませんでした」と、オーストリア工科大学のシニア リサーチ エンジニアである Veronika Wilk は言います。 「現在、企業はそれらを認識しており、これまで以上に多くのヒート ポンプが産業界に設置されています。」

圧縮ヒートポンプは、空気を暖めたり冷やしたりできます。 冬になると、水や地中深く、外気などから熱を奪って室内の温度を上げ、少量の電気で温度を上げて室内の空気を動かします。 華氏 10 度ほどの冷たい空気でさえ、ヒート ポンプがその温度を抽出して上昇させるのに十分なエネルギーを含んでいます。 夏には、電気ヒートポンプが室内の空気から熱を取り除き、外に逃がして室内の温度を下げます。 吸収式ヒートポンプは電気ではなく熱源で作動します。熱源は天然ガスである場合もありますが、太陽熱で加熱された水や、データセンターや下水道からの廃熱である場合もあります。 彼らはこの熱を「有用な」温度まで上げてから、暖かい空気またはお湯として送り出します。

熱が屋内または屋外のどちらに移動するかに応じて、ヒート ポンプのピストンが液体を圧縮または膨張させ、それぞれ加熱または冷却します。 ヒート ポンプは液体を動かすだけなので、燃料を燃やすヒーターの XNUMX 倍以上のエネルギー効率が得られます。

国際エネルギー機関 (IEA) によると、ヒートポンプは XNUMX〜XNUMX回 ガスより効率的です。 また、太陽光、風力、水力、または廃熱で稼働している場合、排出物はまったくありません。

屋外のコンポーネントが洗濯機ほどの大きさの住宅用ヒートポンプとは異なり、産業用バージョン (家と同じ大きさ) は、工場からの無駄な「プロセス エネルギー」を利用して、水温を 374 F 以上に上昇させることができます。 たとえば、ウィーナーベルガーの工場では、レンガ乾燥機が膨大な量のエネルギーを消費し、乾燥室は主に水蒸気を放出します。 これを熱湯に凝縮。 ヒートポンプは、温度を約 104°F から約 194°F に上げ、乾燥プロセスに戻します。 ヒート ポンプの動力源は廃熱そのものであるため、このシーケンスでは、プラントがガスで稼働していた場合よりも 80% 近く少ないエネルギーを消費します。

EU は、温室効果ガスの排出量を削減するという目標にとって、ヒート ポンプの構築が不可欠であると考えています。

「このシステムは閉じたループです」と Wienerberger の最高技術責任者 Johannes Rath は言います。 「高温で開始するため、住宅用ポンプで生成される温度よりも高温になります」。

で作られたプロトタイプのヒートポンプ ノルウェー すでに華氏 356 度前後で動作しており、専門家はエンジニアが 392 年以内に華氏 XNUMX 度を超える温度に達する技術を設計することを期待しています。 この進歩により、エネルギー集約型の化学、製紙、食品、製油所の各部門で、ヒート ポンプ技術が利用できるプロセスがこれまで以上に開かれることになります。

この種の頑丈なヒート ポンプは、ホテル、レストラン、菓子店、倉庫、スイミング プール、温室、化学製造、紙やでんぷんなどの材料の乾燥に使用されています。 吸収式ヒートポンプは、暖房と冷房の両方を使用する施設に特に適しています。

　 フィンランドの会社 Kiiltoたとえば、建設部門向けの接着剤などの化学薬品を製造しています。 同社のレンパーラ工場では、ハイブリッド産業用ヒート ポンプを使用して、現場の電気冷却プロセスと近くの地熱源から熱を回収し、温度を 167F まで上昇させています。

ドイツのシンクタンクは、ヒートポンプへの広範な転換により、EU のガス使用量を 32 年間で 5% 削減できると見積もっています。

世界最大のチョコレート工場であるオランダの Mars Wrigley Confectionery では、ヒート ポンプが冷蔵ユニットからの使用できない排熱を抽出して増幅し、華氏 145 度の高温の水を生成します。 チョコレートとシロップを保温するために、水は工場の配管ネットワークを通って送られます。 この技術により、工場のエネルギー料金が 6% 削減され、工場のガスが約 26 テラジュール節約されました。これは、ヨーロッパの 625 世帯が消費するエネルギー量に相当します。 176 番目のヒート ポンプは、洗浄用の水を華氏 12.25 度まで加熱し、さらに XNUMX テラジュールの節約を実現します。

水は別の実行可能な熱源です。 インタル ナーサリー (ドイツ語) ドイツのバイエルン州では、イン川近くの井戸からの地下水と、シャーマン タンクとほぼ同じサイズの水から空気へのヒート ポンプ 30,000 台を使用して、95 平方メートルの温室を年間を通じて加熱しています。 水はヒートポンプに引き込まれ、華氏 XNUMX 度まで加熱され、床暖房システムに送られ、冷やされて川に戻されます。

最近の転換者はドイツの化学大手 BASF であり、ドイツ西部にある BASF のルートヴィヒスハーフェン サイトで世界最大のヒート ポンプを構築するために、トラックとバスで知られるドイツのエンジニアリング会社である MAN を雇いました。 このシステムは、従来の発電所のサイズで、冷却プロセスの廃熱を利用して発電します。 150トンの蒸気 これにより、年間推定 390,000 トンの二酸化炭素が大気に到達するのを防ぎます。

米国に関しては、一戸建て住宅での家庭用ヒートポンプの拡大により、エネルギー部門の排出量が 14% 削減される可能性があるという報告があります。

より効率的な運用の利点に加えて、低炭素プロセスを使用する企業は、欧州連合の排出量取引システムを通じてトンごとに請求される CO2 排出のコストを削減することもできます。 二酸化炭素 92 トンあたり約 XNUMX ドル (XNUMX 月の価格) で、大幅な節約になります。

EU は、55 年までに温室効果ガスの排出量を少なくとも 2030% 削減するという EU の目標にとって、工業用および非工業用の建物の両方にヒート ポンプを構築することが重要であると考えています。の 150億XNUMX万台の熱ボイラー ヒートポンプで使用中。 ノルウェー、スウェーデン、デンマークで行われているように、地域熱ネットワークに蒸気または温水を供給する大規模なヒート ポンプの数が増加しています。 気候に配慮した建築基準法を作成し、建物の建設にリサイクル材料を使用し、最先端の断熱材を設置し、省エネを強化することで、省エネをさらに促進できます。

ドイツのシンクタンク Agora Energiewende 見積もり 家庭用および産業用ヒートポンプへの広範な転換と効率対策を組み合わせることで、EU の天然ガスの使用量を 32 年間で 932% 削減できる可能性があります。 液体天然ガス供給の増加と相まって、これはヨーロッパでのロシアのガスの必要性を完全になくす可能性があります。 また、産業規模の技術の進歩により、ヒートポンプが近い将来 XNUMX°F の温度に達することが可能になるため、シンクタンクは、電気がガスに取って代わる可能性があると予測しています。

最近公開された 紙、国際エネルギー機関は、ブロック全体が家庭用、商業用、産業用のヒートポンプに切り替えた場合、EU がガス輸入を 65 億ドル削減できると推定しています。 2050 年までに、ヒート ポンプは世界のほとんどの暖房と冷房のニーズを満たすと主張しています。

EU と国のインセンティブと補助金は、ヨーロッパの産業の移行を加速すると予想されます。 たとえば、レンガ製造業者の Wienerberger は、ヨーロッパ全体で新しい圧縮ポンプ システムに 2.72 万ドルから 3.26 万ドルを支払うと予想しており、そのうちの 20 ～ 40% の費用は補助金でカバーされます。 それらはソーラーパネルで発電された電気で動きます。

暖房を化石燃料に大きく依存している米国に関しては、 1つのレポート は、一戸建て住宅での家庭用ヒート ポンプの拡張により、排出量を年間 142 億 14 万トン削減し、エネルギー部門の排出量を XNUMX% 削減できることを示しています。 米国の住宅所有者の場合、標準的な空気熱源ヒート ポンプは約 $ 3,500ドル7,500. ジョー・バイデン大統領のインフレ削減法は、家庭用ヒートポンプの価格の最大 30% (低所得および中所得世帯にはそれ以上) の補助金と税額控除を提供します。 この法律は、 産業施設 同じように。 しかし、米国の多くの人々にとって、補助金があっても、投資コストは依然として大きな障害となっています。

しかしヨーロッパでは、家庭、商業ビル、産業でこの技術に対する熱意が際立っています。 ほとんどの場所では、ヒート ポンプを設置するのに XNUMX 年以上かかります。

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• 情報源： https://www.greenbiz.com/article/europes-clean-energy-transition-industry-turns-heat-pumps