Vykurovanie domácností je dnes vo veľkej miere závislé od elektriny alebo fosílnych palív. Moderné tepelné čerpadlá síce dokážu výrazne znížiť spotrebu energie, no bez elektrického napájania sa nezaobídu. Pre ľudí žijúcich v odľahlých oblastiach preto nemusia byť ideálnym riešením. Vedci z Číny však predstavili koncept, ktorý by mohol tento problém vyriešiť. Ich technológia kombinuje niekoľko existujúcich zariadení spôsobom, ktorý zatiaľ nebol dostatočne preskúmaný.
Vedci z univerzít Dongguan University of Technology a Sun Yat-sen University navrhli vykurovací systém, ktorý by dokázal fungovať bez pripojenia k elektrickej sieti. Namiesto nej totiž využíva vodík, z ktorého si potrebnú elektrinu vyrába priamo na mieste. Výsledky výskumu publikovali v odbornom časopise Results in Engineering.
Elektrinu si vyrába priamo z vodíka
Celý systém pozostáva z troch hlavných častí. Základom je vodíkový palivový článok, ktorý vyrába elektrinu pre tepelné čerpadlo. To namiesto bežného syntetického chladiva využíva oxid uhličitý (CO₂) a získané teplo následne odovzdáva vode v akumulačnej nádrži. Zaujímavou súčasťou je aj samotný zásobník, ktorý obsahuje trubice naplnené hexadekánom, teda látkou, ktorá sa pri teplote približne 18 stupňov Celzia mení z pevného skupenstva na kvapalné. Počas tohto procesu dokáže pohlcovať a ukladať tepelnú energiu, ktorú možno neskôr opäť využiť.
Výhodou oxidu uhličitého je aj jeho nízky potenciál globálneho otepľovania v porovnaní s niektorými staršími chladivami. Napríklad R410A má tento potenciál viac ako 2 000-násobne vyšší. Tepelné čerpadlá využívajúce CO₂ navyše dokážu za vhodných podmienok pripravovať vodu s vyššou teplotou.
Výsledky zatiaľ existujú iba v počítači
Hoci technológia vyzerá sľubne, má jeden zásadný nedostatok, vedci zatiaľ nevytvorili funkčný prototyp. Jej fungovanie overovali pomocou počítačovej simulácie, v ktorej sledovali vplyv rôznych teplôt na výkon palivového článku a celého vykurovacieho systému. Ukázalo sa, že mimoriadne dôležitá je teplota na katódovej strane palivového článku. Pri jej zvýšení z 2 na 34 stupňov Celzia vzrástlo množstvo získaného tepla z jedného kilogramu vodíka približne o 29 percent. Zároveň však klesol vykurovací faktor COP o takmer 20 percent, pretože tepelné čerpadlo potrebovalo viac elektriny.
Simulácia tiež naznačila, že zásobník by dokázal pokryť modelovú dennú potrebu 75 litrov teplej vody pri požadovanom zvýšení jej teploty o 40 stupňov. To zodpovedá približne 3,5 kWh tepelnej energie.
Pri využití vzduchu ako zdroja tepla dosahoval simulovaný systém COP približne 2,6 až 3,2. Pri vode boli výsledky priaznivejšie, a to od 3,3 do 4,2. Model však pracoval s teplotou zdroja tepla 19 stupňov Celzia, takže výsledky pri slovenských, hoc i miernych zimách, môžu byť podstatne horšie. Vedci navyše nezohľadnili všetky reálne energetické straty a predpokladali dokonale izolovaný zásobník. Skutočná účinnosť by preto mohla byť nižšia.
