AirTreater Čáhci saavuttaa lähes nollapäästöisen lämmityksen siirtämällä lämpöenergiaa ulkoilmasta nestekiertoon sähkövastusten polttamisen sijaan. Koska järjestelmä tuottaa jokaista kuluttamaansa kilowattituntia kohden moninkertaisen määrän lämpöenergiaa, suorat hiilidioksidipäästöt syntyvät ainoastaan sähköntuotannosta, eivät itse lämmitysprosessista. Seuraavat kysymykset avaavat mekanismin, suorituskyvyn rajat ja ne tilanteet, joissa päästöttömyyslupaus edellyttää lisätarkastelua.
Miten ilma-vesilämpöpumppu tuottaa lämpöä ilman polttamista?
Ilma-vesilämpöpumppu ei tuota lämpöä polttamalla polttoainetta vaan siirtämällä jo olemassa olevaa lämpöenergiaa ulkoilmasta nestekiertoon. Kompressori tiivistää kylmäainetta, jolloin sen lämpötila nousee. Lämmönvaihdin luovuttaa tämän energian lämmitysverkkoon kiertävään veteen. Koko prosessi käyttää sähköä ainoastaan kompressorin ja pumppujen pyörittämiseen.
AirTreater Čáhci hyödyntää tätä periaatetta nestekiertopohjaisessa järjestelmässä, jossa lämmitetty vesi jaetaan kohteen lämmitysverkkoon. Koska energianlähteenä on ulkoilma eikä fossiilinen polttoaine, suorat palamispäästöt puuttuvat kokonaan. Järjestelmän hiilijalanjälki määräytyy yksinomaan sen käyttämän sähkön tuotantotavasta.
Miksi lämpökerroin ratkaisee päästöjen määrän?
Lämpökerroin eli COP (Coefficient of Performance) kertoo, kuinka monta kilowattia lämpöä järjestelmä tuottaa jokaista kuluttamaansa sähkökilowattia kohden. Mitä korkeampi COP, sitä vähemmän sähköä tarvitaan saman lämpömäärän tuottamiseen. Koska päästöt syntyvät sähkönkulutuksen kautta, korkea COP tarkoittaa suoraan pienempiä välillisiä päästöjä.
Käytännössä tämä merkitsee, että lämpöpumppu, jonka COP on kolme, tuottaa saman lämpömäärän kolmanneksella siitä sähköstä, jonka suora sähkölämmitys vaatisi. Suomen sähköverkossa, jossa uusiutuvan energian osuus kasvaa jatkuvasti, tämä etu korostuu entisestään. Čáhcin nestekiertopohjainen arkkitehtuuri mahdollistaa vakaan lämpökertoimen myös alhaisissa ulkolämpötiloissa, koska nestekierto jakaa lämpöenergian tasaisesti koko järjestelmään ilman paikallisia lämpötilapiikkejä.
Miten Čáhci ylläpitää täyden tehon myös pakkasella?
AirTreater Čáhci ylläpitää 120 kW:n nimellistehon pelkillä kompressoreilla, ja maksimiteho on 420 kW erittäin alhaisissa ulkolämpötiloissa. Tämä ei ole laboratorio-olosuhteissa mitattu huipputeho, vaan taattu nimellinen suorituskyky todellisissa käyttöolosuhteissa. Suorituskyky ei romahda pakkasen kiristyessä, kuten tavanomaisissa markkinoiden lämpöpumppuratkaisuissa tyypillisesti tapahtuu.
Teknisesti tämä saavutetaan kompressorien mitoituksella ja kylmäaineen valinnalla siten, että lämmönsiirtokyky säilyy myös silloin, kun ulkoilman lämpösisältö laskee. Tavanomaisten ilma-vesilämpöpumppujen nimellinen teho on usein mitattu esimerkiksi +7 °C:ssa, ja todellinen teho voi olla murto-osa siitä hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Čáhcin suoritustakuu perustuu pohjoisen ilmaston asettamiin vaatimuksiin: Suomen talvi on järjestelmän luonnollinen testausympäristö, ei poikkeustilanne.
Mitä varajärjestelmä tarkoittaa päästöjen kannalta?
Čáhcin integroitu varajärjestelmä varmistaa vähintään 300 kW:n lämmitystehon myös äärimmäisissä olosuhteissa. Lämpöpumppu toimii aina -28 °C:seen asti, ja sen alapuolella varajärjestelmä takaa vähintään 300 kW:n tehon myös ilman ulkoista sähkönsyöttöä vaarallisissa tilanteissa. Varajärjestelmänä voidaan käyttää sähkökattilaa tai, mikäli kohteessa on kaivokenttä, maalämpöpumppua. Päästöjen kannalta ratkaiseva kysymys on, kuinka usein varajärjestelmä aktivoituu ja mitä energialähdettä se käyttää.
Sähkökattila varajärjestelmänä
Sähkökattila tuottaa lämpöä suoralla sähkömuunnoksella, jolloin COP on käytännössä yksi. Tämä tarkoittaa, että varajärjestelmän aktivoituessa energiankulutus kasvaa merkittävästi suhteessa kompressorikäyttöön. Päästövaikutus riippuu suoraan sähköverkon päästöintensiteetistä aktivointihetkellä. Koska Čáhci ylläpitää nimellistehon kompressoreilla aina -28 °C:seen asti, varajärjestelmä aktivoituu vain poikkeuksellisissa olosuhteissa, mikä rajoittaa sen päästövaikutuksen pieneksi kokonaisuuden kannalta.
Maalämpöpumppu varajärjestelmänä
Maalämpöpumppu varajärjestelmänä säilyttää korkean lämpökertoimen myös äärimmäisissä pakkasissa, koska maaperälämpö pysyy vakaana ulkolämpötilasta riippumatta. Tämä vaihtoehto pitää järjestelmän päästöprofiilin matalana myös huippukuormitustilanteissa. Se edellyttää kuitenkin toimivaa kaivokenttää kohteessa.
Miten etähallinta ja automaatio vähentävät energiankulutusta?
AirTreater-järjestelmät hallitaan automoidun etähallintaalustan kautta, joka tarjoaa reaaliaikaisen näkymän laitteiden toimintaan ja mahdollistaa asetusten säätämisen suoraan selaimesta. Nimetyillä loppukäyttäjillä voi myös olla pääsy automaatiojärjestelmään. Tarkka reaaliaikainen ohjaus estää ylilämmityksen ja turhan kompressorikäytön, jotka ovat yleisimmät energiahukan lähteet teollisuuden lämmitysjärjestelmissä.
Etähallinnan avulla käyttäjä voi optimoida lämpötila-asetukset vastaamaan todellista kuormitusta sen sijaan, että järjestelmä toimisi vakioasetuksilla riippumatta käyttötarpeesta. AirTreater tarjoaa 24/7/365 help desk -palvelun, joka mahdollistaa nopean reagoinnin poikkeamatilanteissa ennen kuin ne johtavat energiatehottomuuteen tai häiriöihin. Lisäksi Čáhci integroituu olemassa oleviin automaatiojärjestelmiin, jolloin lämmitystehon ohjaus voidaan yhdistää kohteen muihin prosesseihin ja aikatauluihin.
Milloin ilma-vesilämpöpumppu ei enää ole lähes nollapäästöinen?
Ilma-vesilämpöpumppu ei ole lähes nollapäästöinen silloin, kun se käyttää sähköä, joka on tuotettu pääosin fossiilisilla polttoaineilla. Lämpöpumppu ei itsessään polta mitään, mutta sen välilliset päästöt ovat suoraan verrannollisia käytetyn sähkön päästöintensiteettiin. Mitä hiili-intensiivisempää sähkö on, sitä suurempi on järjestelmän tosiasiallinen hiilijalanjälki.
Toinen merkittävä tekijä on kylmäaine. Nykyaikaiset lämpöpumput käyttävät kylmäaineita, joiden GWP-arvo (Global Warming Potential) vaihtelee huomattavasti. Kylmäainevuoto on ympäristöriski, jonka suuruus riippuu käytetystä kylmäainetyypistä ja järjestelmän tiiveydestä. Säännöllinen huolto ja tiiviyden valvonta ovat siksi olennainen osa lähes nollapäästöisen toiminnan ylläpitoa.
Käytännössä Suomen sähkömarkkinoilla, joissa uusiutuvan tuotannon osuus on korkea ja kasvussa, Čáhcin kaltainen korkean lämpökertoimen järjestelmä tuottaa selvästi pienemmät kokonaispäästöt kuin mikään suoraan polttamiseen perustuva lämmitysratkaisu. Päästöttömyyslupauksen täyttyminen edellyttää kuitenkin, että sähkönhankinta tukee tätä tavoitetta.
