لقد تم تحسين الأداء الموسمي للمضخة الحرارية بشكل مطرد
بالنسبة لمعظم تطبيقات التدفئة الفضائية، ارتفع معامل الأداء الموسمي النموذجي للمضخة الحرارية (متوسط مؤشر أداء الطاقة السنوي، COP) بشكل مطرد إلى ما يقرب من 4 منذ عام 2010.
ومن الشائع أن يصل شرطي المضخة الحرارية إلى 4.5 أو أعلى، خاصة في المناخات المعتدلة نسبياً مثل منطقة البحر الأبيض المتوسط ووسط وجنوب الصين. على العكس من ذلك، في المناخات شديدة البرودة مثل شمال كندا، سوف يؤدي انخفاض درجة الحرارة الخارجية إلى تقليل أداء الطاقة للتكنولوجيات المتاحة حاليًا إلى متوسط يبلغ حوالي 3-3.5 في الشتاء.
في العقود الأخيرة، أدى التحول من تكنولوجيا غير العاكس إلى تكنولوجيا العاكس إلى تحسين الكفاءة. اليوم، تعمل تقنية تحويل التردد على تجنب معظم فقدان الطاقة الناتج عن توقف وبدء تشغيل تقنية التحويل غير الترددي، كما تقلل من ارتفاع درجة حرارة الضاغط.
لقد أدت اللوائح والمعايير والعلامات، فضلاً عن التقدم التكنولوجي، إلى دفع التحسينات العالمية. على سبيل المثال، بعد رفع الحد الأدنى لمعايير كفاءة استخدام الطاقة مرتين، ارتفع متوسط معامل الأداء الموسمي للمضخات الحرارية المباعة في الولايات المتحدة بنسبة 13% و8% على التوالي في عامي 2006 و2015.
بالإضافة إلى المزيد من التحسينات في دورة ضغط البخار (على سبيل المثال من خلال مكونات الجيل التالي)، إذا كنت ترغب في زيادة معامل الأداء الموسمي للمضخة الحرارية إلى 4.5-5.5 بحلول عام 2030، فستحتاج إلى حلول موجهة نحو النظام (لتحسين الطاقة استخدام المبنى بأكمله) واستخدام المبردات ذات القدرة المنخفضة جدًا أو الصفر على إحداث الاحتباس الحراري.
بالمقارنة مع غلايات التكثيف التي تعمل بالغاز، يمكن للمضخات الحرارية أن تلبي 90% من الطلب العالمي على التدفئة ولها بصمة كربونية أقل.
على الرغم من أن المضخات الحرارية الكهربائية لا تزال تمثل ما لا يزيد عن 5% من تدفئة المباني العالمية، إلا أنها يمكن أن توفر أكثر من 90% من تدفئة المباني العالمية على المدى الطويل ولها انبعاثات أقل من ثاني أكسيد الكربون. وحتى مع الأخذ في الاعتبار كثافة الكربون في المراحل الأولية للكهرباء، فإن المضخات الحرارية تنبعث منها كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بتكنولوجيا الغلايات التي تعمل بالغاز (التي تعمل عادة بكفاءة تتراوح بين 92 و95%).
منذ عام 2010، وبالاعتماد على التحسين المستمر لأداء طاقة المضخة الحرارية وتوليد الطاقة النظيفة، تم تحسين التغطية المحتملة للمضخة الحرارية بشكل كبير بنسبة 50%!
منذ عام 2015، ساهمت هذه السياسة في تسريع تطبيق المضخات الحرارية
وفي الصين، تساعد الإعانات المقدمة في إطار خطة عمل مكافحة تلوث الهواء على خفض تكلفة التركيب والمعدات المبكرة. في فبراير 2017، أطلقت وزارة حماية البيئة الصينية إعانات مالية للمضخات الحرارية ذات مصدر الهواء في مقاطعات مختلفة في الصين (على سبيل المثال، 24000-29000 يوان صيني لكل أسرة في بكين وتيانجين وشانشي). ولدى اليابان خطة مماثلة من خلال خطتها للحفاظ على الطاقة.
الخطط الأخرى مخصصة للمضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي. وفي بكين وفي مختلف أنحاء الولايات المتحدة، تتحمل الدولة 30% من تكلفة الاستثمار الأولية. ومن أجل المساعدة في تحقيق هدف نشر 700 مليون متر من المضخات الحرارية الأرضية، اقترحت الصين تقديم إعانات تكميلية (35 يوان/م إلى 70 يوان/م) لحقول أخرى، مثل جيلين وتشونغتشينغ ونانجينغ.
تشترط الولايات المتحدة أن تشير المنتجات إلى معامل الأداء الموسمي للتدفئة والحد الأدنى لمعايير كفاءة استخدام الطاقة للمضخة الحرارية. يمكن لنظام الحوافز القائم على الأداء تحسين الأداء المستقبلي بشكل غير مباشر من خلال تشجيع الجمع بين المضخة الحرارية والخلايا الكهروضوئية في وضع الاستخدام الذاتي. ولذلك، فإن المضخة الحرارية سوف تستهلك مباشرة الطاقة الخضراء المنتجة محليا وتقلل من صافي استهلاك الطاقة للشبكة العامة.
بالإضافة إلى المعايير الإلزامية، تستخدم علامة أداء التدفئة الأوروبية نفس مقياس المضخة الحرارية (على الأقل من الدرجة A +) وغلاية الوقود الأحفوري (حتى الدرجة A)، بحيث يمكن مقارنة أدائها مباشرة.
بالإضافة إلى ذلك، في الصين والاتحاد الأوروبي، يتم تصنيف الطاقة المستخدمة بواسطة المضخات الحرارية على أنها طاقة حرارية متجددة، وذلك للحصول على حوافز أخرى، مثل الخصم الضريبي.
تدرس كندا الشرط الإلزامي لعامل كفاءة أكبر من 1 (أي ما يعادل كفاءة المعدات بنسبة 100٪) لأداء الطاقة لجميع تقنيات التدفئة في عام 2030، والذي سيحظر بشكل فعال جميع الغلايات التقليدية التي تعمل بالفحم والنفط والغاز. .
تقليل العوائق التي تحول دون التبني في الأسواق الأكبر، وخاصة أسواق التجديد
وبحلول عام 2030، يجب أن تتضاعف حصة الحرارة السكنية التي توفرها المضخات الحرارية العالمية ثلاث مرات. ولذلك، تحتاج السياسات إلى معالجة عوائق الاختيار، بما في ذلك ارتفاع أسعار الشراء المبكر، وتكاليف التشغيل والمشاكل القديمة لمخزونات البناء الحالية.
في العديد من الأسواق، يعني التوفير المحتمل في تكلفة تركيب المضخات الحرارية مقارنة بإنفاق الطاقة (على سبيل المثال، عند التحول من الغلايات التي تعمل بالغاز إلى المضخات الكهربائية) عادة أن المضخات الحرارية قد تكون أرخص قليلاً فقط خلال 10 إلى 12 عامًا، حتى إذا كان لديهم أداء طاقة أعلى.
منذ عام 2015، أثبت الدعم فعاليته في تعويض التكاليف الأولية للمضخات الحرارية، وبدء تطوير السوق وتسريع تطبيقها في المباني الجديدة. إن إلغاء هذا الدعم المالي قد يعيق بشكل كبير تعميم المضخات الحرارية، وخاصة المضخات الحرارية الأرضية.
ويمكن أن يكون تجديد معدات التدفئة واستبدالها أيضًا جزءًا من إطار السياسات، حيث لن يكون النشر المتسارع في المباني الجديدة وحده كافيًا لزيادة مبيعات الوحدات السكنية ثلاث مرات بحلول عام 2030. كما سيؤدي نشر حزم التجديد التي تتضمن تحديث مكونات ومعدات هيكل المبنى إلى تقليل تكلفة تركيب المضخة الحرارية، والتي يمكن أن تمثل حوالي 30% من إجمالي تكلفة الاستثمار لمضخة الحرارة مصدر الهواء وتحتل 65-85% من إجمالي تكلفة الاستثمار لمضخة المصدر.
يجب أن يتنبأ نشر المضخة الحرارية أيضًا بتعديلات نظام الطاقة المطلوبة لتلبية معايير SDS. على سبيل المثال، فإن خيار الاتصال بالألواح الشمسية الكهروضوئية الموجودة في الموقع والمشاركة في أسواق الاستجابة للطلب سيجعل المضخات الحرارية أكثر جاذبية.
وقت النشر: 16 مارس 2022