پمپ‌های حرارتی: کارایی بالا، اما چالش‌های مالی در بریتانیا

در دنیای امروز، روش‌های گرمایش خانگی در آستانه تحولی تاریخی قرار دارند؛ حرکتی شبیه به گذار از اسب به خودرو. پمپ‌های حرارتی که نسل جدیدی از سیستم‌های گرمایشی به شمار می‌روند، وعده کاهش چشمگیر مصرف انرژی و سازگاری بیشتر با محیط زیست را می‌دهند. اما در کشوری مانند بریتانیا، جایی که هزینه برق به مراتب بالاتر از گاز است، آیا این فناوری واقعاً می‌تواند به یک گزینه مقرون‌به‌صرفه برای عموم مردم تبدیل شود؟

تجربه شخصی با پمپ حرارتی

تجربه شخصی من با پمپ‌های حرارتی در خانه‌ای قدیمی در شمال فرانسه آغاز شد. پس از رفع نقص اولیه، کارایی این سیستم به حدی بود که ما تصمیم گرفتیم برای بخش جدید خانه نیز یک پمپ حرارتی دیگر نصب کنیم. این تجربه، من را به این فناوری علاقه‌مند کرد و اکنون به آن به چشم یک تغییر تاریخی در نحوه گرمایش خانه‌ها نگاه می‌کنم؛ تغییری که می‌تواند جایگزین روش‌های سنتی سوزاندن سوخت‌های فسیلی شود.

چالش‌های پذیرش پمپ حرارتی در بریتانیا

دولت بریتانیا از پذیرش پمپ‌های حرارتی حمایت می‌کند، اما هزینه‌های بالای برق در این کشور، مانعی جدی برای گسترش این فناوری است. در حال حاضر، نصب و حتی بهره‌برداری از پمپ‌های حرارتی می‌تواند گران‌تر از دیگ‌های گازسوز باشد. این موضوع باعث شده است که پمپ‌های حرارتی بیشتر مورد توجه افراد مرفه و آگاه به مسائل زیست‌محیطی قرار گیرند.

داستان خانواده بوینتون: سرمایه‌گذاری برای آینده‌ای سبز

امیلی و استفن بوینتون، ساکن حومه لندن، در دوران همه‌گیری کرونا تصمیم گرفتند در خانه چهار خوابه خود یک پمپ حرارتی نصب کنند. امیلی با نگاهی به آینده و مسائل زیست‌محیطی، این تصمیم را گرفت. آنها معتقدند اگر توانایی مالی و فضای لازم را دارید، باید این کار را انجام دهید.

• پیش‌نیازها: نصب پمپ حرارتی اغلب شامل لوله‌کشی جدید و گاهی تعویض رادیاتورها می‌شود.
• فرصت مناسب: خانواده بوینتون از فرصت بازسازی آشپزخانه برای انجام این کار استفاده کردند.
• نوع سیستم: آنها یک پمپ حرارتی منبع هوا در فضای باز نصب کردند که آب را برای رادیاتورها و گرمایش از کف گرم می‌کند.

هزینه‌ها و صرفه‌جویی در انرژی

امیلی با استفاده از یک صفحه گسترده، هزینه‌ها و مصرف انرژی را پیگیری کرده است:

• عایق‌بندی: قبل از نصب پمپ حرارتی، ۵,۰۰۰ پوند برای بهبود عایق‌بندی هزینه شد.
• هزینه کل: مجموعاً ۱۷,۰۰۰ پوند برای پمپ حرارتی و گرمایش از کف پرداخت شد.
• کمک‌هزینه دولتی: آنها ۵,۰۰۰ پوند کمک‌هزینه دولتی دریافت کردند.
• کاهش مصرف انرژی: مصرف انرژی سالانه از ۲۸,۰۰۰ کیلووات ساعت (kWh) به ۱۰,۰۰۰ کیلووات ساعت کاهش یافت که تقریباً دو سوم صرفه‌جویی را نشان می‌دهد.

«فکر می‌کنم این کاهش نشان‌دهنده کارایی بالای پمپ حرارتی و همچنین تأثیر عایق‌بندی است.» - امیلی بوینتون

این فناوری، کاهش چشمگیری در مصرف انرژی به ارمغان می‌آورد و با وجود بحث‌های داغ، صدها هزار خانه در بریتانیا و ده‌ها میلیون خانه در اروپا از آن استفاده می‌کنند.

علم پمپ‌های حرارتی: چگونه کار می‌کنند؟

پمپ حرارتی با چرخاندن یک ماده شیمیایی (مبرد) در یک حلقه بسته کار می‌کند. این فرآیند شامل تغییر حالت مبرد از گاز به مایع و از گرم به سرد است:

1. فشرده‌سازی: مبرد در حالت گاز فشرده شده و بسیار داغ می‌شود. این گرما برای گرم کردن آب رادیاتورها استفاده می‌شود.
2. چگالش و انبساط: با از دست دادن گرما، گاز به مایع تبدیل شده و از طریق یک شیر انبساط عبور می‌کند که دمای آن را به شدت کاهش می‌دهد.
3. جذب گرما از محیط: مبرد مایع اکنون آنقدر سرد است که حتی هوای منجمد بیرون نیز برای آن گرم محسوب می‌شود. این هوای بیرون برای جوشاندن مبرد استفاده شده و چرخه تکرار می‌شود.

ریچارد فیتون، استاد عملکرد ساختمان در دانشگاه سالفورد، تأیید می‌کند که پمپ‌های حرارتی با یک واحد انرژی ورودی، سه واحد گرما تولید می‌کنند که نشان‌دهنده تحولی در بهره‌وری انرژی است.

گرمای متفاوت و چالش‌های آن

پمپ‌های حرارتی در دمای پایین‌تری (حدود ۴۵ درجه سانتی‌گراد) نسبت به دیگ‌های گازسوز (۷۰ درجه سانتی‌گراد) کار می‌کنند. این به معنای گرمای ملایم‌تر است که ممکن است نیاز به رادیاتورهای بزرگ‌تر یا عایق‌بندی بهتر داشته باشد.

«تجربه معمول این است که پمپ‌های حرارتی آب سردتری نسبت به دیگ‌های گاز تولید می‌کنند و اگر رادیاتورهای خود را تغییر ندهید، خانه شما سرد خواهد بود.» - دیل وینس، مدیر عامل شرکت برق اکوتریسیتی

پمپ‌های حرارتی به آرامی خانه را گرم می‌کنند و برای حفظ دمای ثابت طراحی شده‌اند، نه گرمایش سریع. امیلی بوینتون می‌گوید: «ما به آن دست نمی‌زنیم و به آن فکر نمی‌کنیم؛ خانه به اندازه کافی گرم است.»

آیا پمپ حرارتی انتخاب درستی برای بریتانیا است؟

چالش اصلی در بریتانیا، هزینه بالای برق است. در حالی که یک پمپ حرارتی ممکن است یک چهارم انرژی یک دیگ گاز را مصرف کند، هزینه هر کیلووات ساعت برق در بریتانیا حدود چهار برابر گاز است. این اختلاف قیمت، توجیه اقتصادی پمپ‌های حرارتی را دشوار می‌کند.

گرگ جکسون، مدیر عامل Octopus (بزرگترین عرضه‌کننده پمپ حرارتی در بریتانیا)، ماهانه حدود ۱۰۰۰ پمپ حرارتی نصب می‌کند و از این فناوری حمایت می‌کند، اما اذعان دارد که قیمت بالای برق در بریتانیا یک مشکل جدی است. او اشاره می‌کند که قیمت برق در بریتانیا حدود ۴ برابر گاز، در آلمان ۳ برابر، در فرانسه کمی بیش از ۲ برابر و در اسکاندیناوی تقریباً برابر با گاز است.

جاه‌طلبی‌های خالص صفر و آینده انرژی

اگر دولت بریتانیا در هدف خود برای رسیدن به خالص صفر جدی است، باید راهی برای برقی کردن بیشتر سیستم‌های گرمایشی و حمل و نقل پیدا کند. پمپ‌های حرارتی بخش بزرگی از این گذار خواهند بود و باید راهی برای اقتصادی کردن آنها برای مصرف‌کننده عادی یافت.

با وجود اینکه در کوتاه‌مدت پمپ‌های حرارتی تأثیر زیادی بر ثبات انرژی نخواهند داشت (زیرا بیشتر برق بریتانیا از گاز تولید می‌شود)، اما در بلندمدت، با اتکا به انرژی‌های تجدیدپذیر و هسته‌ای، می‌توانند وابستگی به بازارهای آشفته انرژی بین‌المللی را کاهش دهند.

این گذار، مانند انتقال از اسب به خودرو در اوایل قرن بیستم، آسان نخواهد بود، اما برای آینده‌ای پایدار ضروری است.