Nad systemem alternatywnego chłodzenia pracują naukowcy z Politechniki Wrocławskiej. Ich rozwiązanie będzie oparte na nowatorskich czynnikach chłodniczych i innowacyjnej technologii magazynowania energii.
W ostatnich 25 latach ponad trzykrotnie wzrosło zużycie energii, jaką na całym świecie przeznacza się na chłodzenie mieszkań, domów i budynków komercyjnych. A będzie jeszcze gorzej, bo wraz ze wzrostem temperatur z powodu ocieplania się klimatu rośnie zapotrzebowanie na urządzenia klimatyzacyjne. Międzynarodowa Agencja Energetyczna prognozuje nawet, że do 2050 r. zużycie energii na chłodzenie budynków będzie stanowiło 16 proc. całego zapotrzebowania na energię elektryczną, stanowiąc dominujący segment. To zwiększy ryzyko niedoborów energii w momentach szczytowych obciążeń, czyli np. upałów. Istnieje zatem ogromna potrzeba wdrożenia rozwiązań, które pozwolą uniknąć takich problemów.
Kolejny krok, by stać się zieloną uczelnią
Na Politechnice Wrocławskiej zaczęły się prace nad systemem alternatywnego chłodzenia, prowadzone w ramach prestiżowego programu LIFE. Finansuje je Komisja Europejska, przy współfinansowaniu ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Budżet przedsięwzięcia wynosi prawie 9 mln zł.
Badania realizują naukowcy z Wydziału Mechaniczno-Energetycznego PWr we współpracy z PROZON – Fundacją Ochrony Klimatu oraz hiszpańskimi partnerami: Uniwersytetem w Almerii, Solar Energy Research Center, Hedera Helix Ingenieria y Biotecnologia. Projekt COOLSPACES 4 LIFE potrwa pięć lat. W tym czasie jego uczestnicy zamierzają zaprojektować, stworzyć i przetestować pilotażowy system alternatywnego chłodzenia.
Będzie się składał z opracowanego przez nich urządzenia chłodniczego o mocy 70 kW zasilanego energią odnawialną, połączonego z innowacyjnym magazynem energii oraz inteligentnym systemem sterowania.
Oparty na przyjaznych środowisku technologiach system zostanie wykorzystany do chłodzenia jednego z pięter budynku Geocentrum w kampusie uczelni. Stanie się zatem przykładem żywego laboratorium do opracowywania innowacyjnych technologii z zakresu OZE, chłodnictwa, a także nowych technologii komunikacyjnych, pozwalających na dużą elastyczność w zarządzaniu energią – mówi dr hab. inż. Sabina Rosiek-Pawłowska z Katedry Termodynamiki i Odnawialnych Źródeł Energii.
Chłód i ciepło w jednym
Jak będzie działał system? Zasili go 75 paneli fotowoltaicznych zainstalowanych na dachu Geocentrum. Stamtąd energia elektryczna będzie trafiała do instalacji, na którą złożą się urządzenie chłodnicze oparte o tzw. zielone czynniki chłodnicze i specjalny – także zaprojektowany w ramach projektu – magazyn chłodu. Z instalacji popłynie chłodna woda, która zapewni klimatyzację na trzecim piętrze budynku, a w zimniejszych miesiącach urządzenie będzie dogrzewać pomieszczenia, jako że z instalacji może płynąć także ciepła woda. Część ciepła pozwoli także ogrzać wodę użytkową w Geocentrum.
Wykorzystując technologie magazynowania energii cieplnej i elektrycznej, będziemy za pomocą odpowiednich systemów sterowania i kontroli przełączać się z jednego źródła na inne. Wszystko po to, by mając wiedzę o kosztach energii z różnych źródeł oraz korzystając z informacji o cenie energii elektrycznej w sieci, móc decydować w każdym momencie: kiedy z jakiego źródła pobierzemy tę energię, by wybrać tę bardziej opłacalną – tłumaczy badaczka.
Samo urządzenie klimatyzacyjne będzie wykorzystywało przyjazne dla środowiska czynniki chłodnicze, ograniczając tym samym do minimum bezpośredni wpływ instalacji na tworzenie efektu cieplarnianego. Zastosowana w nim mieszanina czynników naturalnych i syntetycznych, pozwoli na uzyskanie maksimum korzyści ekologicznych i ekonomicznych, przy jednoczesnej wysokiej wydajności i efektywności pracy instalacji.
Co ważne, urządzenie będzie wykorzystywało odpadowe czynniki chłodnicze odzyskiwane z utylizowanych urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych. Jest to możliwe dzięki współpracy z warszawską fundacją PROZON, która w innym projekcie LIFE pracuje nad instalacją do rozdziału odpadów mieszanin czynników chłodniczych.
Mieszaniny wykorzystywane w takich urządzeniach są rozdzielane na czynniki bazowe. W naszym rozwiązaniu zastosujemy te, które mają niski parametr GWP, który określa potencjał tworzenia efektu cieplarnianego. Na razie ich ilość na rynku wtórnym jest niewielka, ale z każdym rokiem będzie wzrastać. Przepisy prawne stopniowo obligują producentów urządzeń chłodniczych do stosowania czynników o coraz niższym GWP – wyjaśnia prof. Rosiek-Pawłowska.
Uniwersalne rozwiązanie
Projekt obejmie zarówno badania podstawowe, jak i wdrożeniowe.
Udowodnimy, że możliwe jest wykorzystanie budynków jako zasobu środowiskowego do generowania, magazynowania i oszczędzania energii. Stworzymy gotowe rozwiązanie, które będzie testowanie nie tylko u nas, w kampusie Politechniki Wrocławskiej, ale także w Hiszpanii, u naszych partnerów. Będziemy sprawdzać efektywność działania projektowanej instalacji w innych warunkach klimatycznych, na południu Hiszpanii, gdzie od maja do października potrzeba chłodu jest wręcz ekstremalna. Ponieważ nasze urządzenie może dostarczać także ciepło, dążymy do tego, żeby było uniwersalne i można je było zamontować i używać na dowolnej szerokości geograficznej w Europie – zapowiada badaczka.
Projekt wiąże się z rozwijaniem wielu aspektów naukowo-technicznych m.in. z optymalizacją, algorytmami sterowania czy modelowaniem urządzeń i magazynów energii. Naukowcy planują także, że jego efektem będą wdrożeniowe doktoraty oraz międzynarodowe szkolenia i wyjazdy naukowe.
źródło: PWr