Điện khí hóa ngành công nghiệp bằng bơm nhiệt linh hoạt – một phương pháp tiếp cận mới có thể giúp các công ty tạo ra nhiệt quy trình không có carbon

Điện khí hóa ngành công nghiệp bằng bơm nhiệt linh hoạt – một phương pháp tiếp cận mới có thể giúp các công ty tạo ra nhiệt quy trình không có carbon

    Dù sản xuất thực phẩm, đồ uống, thuốc, kim loại hay giấy hay xử lý bề mặt và dệt may, các công ty công nghiệp đều cần nhiệt xử lý cho nhiều ứng dụng. Phần lớn trong số này vẫn được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch. Do đó, việc tạo ra nhiệt trong quá trình chiếm tỷ lệ lớn phát thải khí nhà kính (GHG) trong lĩnh vực công nghiệp toàn cầu. Ở Thụy Sĩ, nó chịu trách nhiệm cho khoảng 8% tổng lượng phát thải khí nhà kính.

    Điện khí hóa ngành công nghiệp với máy bơm nhiệt linh hoạt

    Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp mới của họ trên cơ sở thử nghiệm này. Nhà cung cấp hình ảnh: Đại học Khoa học Ứng dụng Đông Thụy Sĩ

    Ngành công nghiệp có thể đã tạo ra nhiệt lượng xử lý lên tới 200 độ C theo cách thân thiện với môi trường, sử dụng máy bơm nhiệt công nghiệp chạy bằng điện được tạo ra từ các nguồn tái tạo. Tuy nhiên, bất chấp tiềm năng này, máy bơm nhiệt vẫn chưa phổ biến trong môi trường công nghiệp. Điều này là do các mô hình hiện tại có xu hướng là những công trình đắt tiền được thiết kế riêng cho một ứng dụng công nghiệp và nhiệt độ cụ thể.

    Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ ETH Zurich và Đại học Khoa học Ứng dụng Đông Thụy Sĩ ở Buchs đã phát triển một giải pháp cho phép bơm nhiệt tạo ra nhiệt với chi phí rẻ và linh hoạt ở nhiều nhiệt độ khác nhau lên tới 200 độ C. Điều này phù hợp hơn với nhu cầu của ngành so với các giải pháp thương mại sẵn có, đó là lý do tại sao nhiều công ty Thụy Sĩ và quốc tế đã bày tỏ sự quan tâm đến công nghệ này. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Điện lạnh Quốc tế.

    Khai thác nhiệt từ môi trường

    Bơm nhiệt khai thác năng lượng được lưu trữ trong nhiệt thải hoặc trong không khí xung quanh, nước ngầm hoặc đất. Chúng tạo ra nhiệt để sưởi ấm hoặc xử lý nhiệt bằng cách làm bay hơi chất lỏng làm lạnh trong một hệ thống kín và sau đó đưa khí qua máy nén để tăng nhiệt độ. Nhiệt thu được trong quá trình này sau đó có thể được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà hoặc cho các quy trình công nghiệp.

    Trong máy bơm nhiệt thông thường, nhiệt độ và nhiệt độ có thể đạt được phần lớn được xác định bởi việc lựa chọn chất làm lạnh. Tất cả các bộ phận của bơm nhiệt—từ dàn bay hơi và máy nén đến bình ngưng và van giãn nở—đều được thiết kế riêng cho chất làm lạnh này.

    Nếu một nhà máy yêu cầu nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau cho nhiều ứng dụng thì hiện tại điều này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiều máy bơm nhiệt, mỗi máy có một chất làm lạnh khác nhau. Điều này vừa tốn kém vừa bất tiện, đó là lý do tại sao máy bơm nhiệt không đạt được tiến bộ trong lĩnh vực công nghiệp.

    Hỗn hợp chất làm lạnh tăng cường tính linh hoạt

    André Bardow, Giáo sư Kỹ thuật Hệ thống Quy trình và Năng lượng tại ETH Zurich, tin rằng nhóm của ông đã đưa ra giải pháp tốt hơn: "Thay vì sử dụng một chất làm lạnh duy nhất, chúng tôi sử dụng hỗn hợp. Điều này cho phép bơm nhiệt sử dụng các nguồn nhiệt khác nhau và tạo ra các nguồn nhiệt khác nhau. hồ sơ nhiệt độ."

    Tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp (các chấm màu xanh và màu vàng ở bên phải), đường cong nhiệt độ của bơm nhiệt thay đổi (trái). Nhà cung cấp dịch vụ tín dụng: Dennis Roskosch / ETH Zurich
    Thành phần của hỗn hợp chất làm lạnh có thể thay đổi để phục vụ cho các ứng dụng khác nhau. Đây là lợi ích chính cho các công ty: thay vì phải thiết kế lại toàn bộ máy bơm nhiệt bất cứ khi nào họ cần nhiệt độ khác, họ có thể chỉ cần sửa đổi hỗn hợp, cách này đơn giản và rẻ hơn nhiều.

    Bản thân hỗn hợp này bao gồm chất làm lạnh truyền thống và một thành phần nữa. Đặc tính nhiệt độ của bơm nhiệt được quyết định bởi tỷ lệ của hai thành phần này. Bardow cho biết: “Về nguyên tắc, bạn có thể có nhiều cấu hình khác nhau cho các quy trình công nghiệp, miễn là nhiệt độ không vượt quá 200 độ. Đó là lợi thế lớn mà công nghệ của chúng tôi mang lại”.

    Sử dụng mô hình máy tính để xác định sự pha trộn phù hợp

    Để xác định các thành phần phù hợp cho hỗn hợp chất làm lạnh, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình máy tính mô phỏng mạch bơm nhiệt với các biến thể khác nhau của hỗn hợp chất làm lạnh. Dennis Roskosch, Nhà khoa học cao cấp trong nhóm nghiên cứu của Bardow cho biết: “Chúng tôi đã mở rộng các mô hình nhiệt động lực học hiện có cho máy bơm nhiệt bằng cách tích hợp các bộ phận của máy bơm nhiệt cũng như thành phần của hỗn hợp vào quy trình tối ưu hóa”.

    Mô hình của các nhà nghiên cứu dựa trên hơn 200 triệu phân tử tổng hợp đã biết để mô phỏng sự pha trộn của hai phân tử mang lại hiệu suất bơm nhiệt hiệu quả nhất.

    Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
    FanPage:  https://www.facebook.com/Pacific-Group
    YouTube:  https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt 

    Zalo
    Hotline