ปั๊มความร้อนอุณหภูมิสูงที่ใช้พลังงานหมุนเวียนเป็นตัวเลือกที่ถูกที่สุดสำหรับไอน้ำในอุตสาหกรรม

งานวิจัยใหม่จากออสเตรียได้เปรียบเทียบเทคนิคการสร้างความร้อนในอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน และพบว่าปั๊มความร้อนพลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นโซลูชันที่ถูกที่สุดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย Johannes Kepler ในเมือง Linz ประเทศออสเตรีย เสนอแนะให้ผู้กำหนดนโยบายอุดหนุนโครงการอุตสาหกรรมที่ใช้ปั๊มความร้อนในการผลิตไอน้ำในอัตรา 3 ยูโร (3.2 ดอลลาร์) ต่อกิกะจูล (GJ) ซึ่งเป็นผลจากการวิเคราะห์ราคาของเทคนิคการผลิตไอน้ำที่แตกต่างกัน ซึ่งพบว่าปั๊มความร้อนที่ใช้พลังงานหมุนเวียนมีต้นทุนต่ำที่สุด “หากคำนึงถึงปริมาณ 43.20 เทราจูล (TJ) ที่ผลิตได้ตลอดอายุการใช้งานของโรงงาน จะสามารถจ่ายเงินอุดหนุนได้ 129,600 ยูโร” นักวิจัยกล่าว

แม้ว่าการวิจัยจะเน้นที่พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน แต่ผู้เขียนร่วม ลูคัส เซเลอร์เบาเออร์ กล่าวว่า นิตยสาร pv การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ควรให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกันมาก “โดยทั่วไปแล้ว พลังงานแสงอาทิตย์มีผลกระทบต่อศักยภาพในการทำให้โลกร้อนมากกว่าพลังงานลม แต่แน่นอนว่ายังคงต่ำกว่าผู้ให้บริการพลังงานฟอสซิลมาก” เขากล่าว “พลังงานแสงอาทิตย์แสดงราคาเงาที่ 1.46 ยูโร (1.58 ดอลลาร์) ดังนั้นจึงเกือบจะเท่ากับพลังงานลม”

ในเอกสาร “การประเมินวงจรชีวิตและต้นทุนเงาของไอน้ำที่ผลิตโดยปั๊มความร้อนอุณหภูมิสูงขนาดอุตสาหกรรม” ที่ตีพิมพ์ใน การผลิตและการบริโภคอย่างยั่งยืนนักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าพวกเขาใช้การประเมินวงจรชีวิต (LCA) เพื่อเปรียบเทียบเทคนิคการผลิตไอน้ำที่แตกต่างกันที่ใช้ในระดับอุตสาหกรรม รวมถึงปั๊มความร้อนอุณหภูมิสูง (HTHP) เทคนิคการผลิตไอน้ำอื่นๆ ได้แก่ กระบวนการก๊าซชีวภาพไอน้ำ กระบวนการชีวมวลแข็ง และกระบวนการอื่นๆ ที่ใช้ก๊าซธรรมชาติและน้ำมันเชื้อเพลิงเบา

นักวิจัยได้พิจารณาสถานการณ์ที่แตกต่างกันสองแบบ หนึ่งคือสถานการณ์ที่ไอน้ำถูกผลิตด้วยแรงดัน 2 บาร์ และอีกสถานการณ์หนึ่งคือสถานการณ์ที่แรงดัน 5 บาร์ สำหรับทั้งสองสถานการณ์ พวกเขาได้คำนึงถึงการใช้ลมหรือไฟฟ้าจากระบบสายส่งไฟฟ้าด้วย

“ปัญหาเกี่ยวกับวิธี LCA ก็คือโดยปกติแล้ววิธีดังกล่าวจะประกอบด้วยหมวดหมู่ความเสียหายมากกว่า 10 หมวดหมู่ ดังนั้นจึงมีผลลัพธ์ที่แตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ และเป็นการยากที่จะหาปัจจัยถ่วงน้ำหนักระหว่างผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเหล่านี้” กลุ่มวิจัยอธิบาย “อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญได้เสนอให้ใช้มูลค่าทางการเงินตั้งแต่เนิ่นๆ แนวทางหนึ่งคือราคาเงา ซึ่งมีแนวคิดพื้นฐานที่ว่าในท้ายที่สุด รัฐบาลซึ่งเป็นตัวแทนของประชาชนจะต้อง 'ซ่อมแซม' ความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม และด้วยเหตุนี้ จึงมีความสนใจที่จะลดต้นทุนเหล่านี้”

ไม่น่าแปลกใจที่นักวิชาการพบว่าการผสมผสานปั๊มความร้อนกับพลังงานลมมีต้นทุนต่ำสุดที่ 1.44 ยูโรต่อกิกะจูลในสถานการณ์ 2 บาร์ และ 2.24 ยูโรในกรณี 5 บาร์ การเปลี่ยนพลังงานลมมาใช้ระบบกริดแบบผสมของสเปนส่งผลให้ราคา LCA อยู่ที่ 3.83 ยูโรและ 6.23 ยูโรตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว การใช้ชีวมวลแข็งสำหรับกระบวนการไอน้ำมีราคาต่อสิ่งแวดล้อมที่ 17.2 ยูโรต่อกิกะจูล และน้ำมันเชื้อเพลิงเบามีราคา 9.81 ยูโร

จากการศึกษาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากวิธีการต่างๆ อย่างละเอียดมากขึ้น พบว่าวิธีที่ดีที่สุดคือการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลงได้ 98% อย่างไรก็ตาม มาตรการด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ กลับให้ผลลัพธ์ที่หลากหลายกว่า เช่น ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับความเป็นพิษที่ผันผวนระหว่างปั๊มความร้อนและเกณฑ์มาตรฐาน

“การค้นพบที่ไม่คาดคิดก็คือของเหลวทำงานและการรั่วไหลของของเหลวไม่ได้มีส่วนสำคัญต่อศักยภาพในการทำให้โลกร้อน แต่เป็นสาเหตุเพียงอย่างเดียวของศักยภาพในการทำลายชั้นโอโซน” นักวิจัยเน้นย้ำ พวกเขาสันนิษฐานว่ามีการใช้ R134a เป็นของเหลวทำงาน เนื่องจากเป็นของเหลวชนิดเดียวที่มีข้อมูลในเอกสารวิชาการ LCA

HTHP ที่ตรวจสอบในงานวิจัยนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อนำไปใช้ในสายการผลิตเหล็กดองของโรงงานเหล็กแห่งหนึ่งในสเปน โดยมีกำลังการจ่ายความร้อนที่กำหนดไว้ที่ 250 กิโลวัตต์ และประกอบด้วยถังแฟลชที่ออกแบบเฉพาะสำหรับการผลิตไอน้ำ รวมถึงปั๊มหมุนเวียน

“แม้ว่าปั๊มความร้อนที่สร้างไอน้ำที่พิจารณาในงานวิจัยนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อนำไปใช้ในสายการผลิตของโรงงานเหล็ก แต่ผลการศึกษานี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้อีกมากมาย เนื่องจากไอน้ำเป็นตัวพาความร้อนสากลสำหรับกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ” นักวิชาการอธิบาย “ปั๊มความร้อนนี้สามารถใช้ในกระบวนการอื่นๆ ที่ต้องการไอน้ำแรงดันต่ำถึง 5 บาร์ได้”

เนื้อหานี้ได้รับการคุ้มครองลิขสิทธิ์และไม่อาจนำไปใช้ซ้ำได้ หากคุณต้องการร่วมมือกับเราและต้องการนำเนื้อหาบางส่วนของเราไปใช้ซ้ำ โปรดติดต่อ: editors@pv-magazine.com

ที่มาจาก นิตยสาร pv

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: ข้อมูลที่ระบุไว้ข้างต้นจัดทำโดย pv-magazine.com โดยเป็นอิสระจาก Chovm.com Chovm.com ไม่รับรองหรือรับประกันคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผู้ขายและผลิตภัณฑ์