Värmepumpar: vad de gör och varför de är varma nu

Heat pumps: what they do and why they’re hot now

Den ödmjuka värmepumpen har äntligen hittat sitt ögonblick i rampljuset. Apparaten kan potentiellt spara pengar på dina energiräkningar, bekämpa klimatförändringarna och minska Europas beroende av rysk gas, säger förespråkarna. En dag kan värmepumpar till och med ersätta luftkonditionering och värmesystem över hela världen.

Visst, det låter superambitiöst, men lagstiftare kämpar för att installera värmepumpar överallt där de kan. President Joe Biden åberopat lagen om försvarsproduktion tidigare i år för att öka inhemsk tillverkning av tekniken, och kongressen skapade större klimatlagstiftning som gör det lättare för amerikaner att ha råd med dem. Över dammen i Europa är värmepumpar en del av ansträngningarna att svänga bort från ryska bränslen.

Med all den hypen kanske du vill bekanta dig med tekniken som plötsligt skapar rubriker. Så, Gränsen sätta ihop den här guiden om vad värmepumpar är, vad de gör och varför de gör så mycket nu.

Först och främst, vad i hela friden är en värmepump?

Det finns olika typer av värmepumpstekniker, men för enkelhetens skull fokuserar vi på de apparater som gör mest vågor just nu. De apparater som orsakar allt väsen är elektriska värmepumpar som används för att värma och kyla luften i bostäder och byggnader. Och låt inte namnet lura dig. Värmepumpar kan göra samma jobb som ugnar och luftkonditioneringar.

Hur fungerar saken?

Detta varierar beroende på typ av värmepump, men den avgörande egenskapen är att de flyttar runt värmen dit du vill ha den. Specifikt använder apparaterna ett köldmedium för att dra in värme och omfördela den. Ett köldmedium är ett ämne med låg kokpunkt som lätt kan absorbera värme. De används också i luftkonditioneringsapparater och kylskåp.

Den vanligaste typen av värmepump du kommer att höra talas om är ”air-source” värmepumpar som flyttar värme mellan ditt hem och uteluften.

Den har två delar: en inomhuskomponent och en utomhuskomponent. När den används för att kyla ner ett utrymme, trycker inomhuskomponenten varm luft inifrån ett utrymme över slingor fyllda med flytande köldmedium. Köldmediet absorberar värmen från luften, kokar och avdunstar till en gas. Därifrån går det uppvärmda köldmediet vidare till utomhuskomponenten, där det avger värmen. Köldmediet svalnar, förvandlas tillbaka till en vätska och processen kan börja igen. När värmepumpar används för att värma upp ett rum, fungerar processen omvänt. Köldmediet absorberar värme utifrån och flyttar den inomhus. Tack vare några relativt nya genombrott inom värmepumpstekniken fungerar detta även i kalla klimat eftersom köldmediet kommer att absorbera värme så länge det är kallare än omgivningen.

Det finns också ”markkälla” eller bergvärmepumpar som flyttar värme mellan en bostad eller byggnad och antingen marken utanför eller en närliggande vattenkälla.

Det låter förvånansvärt lågteknologiskt. Har inte värmepumpar funnits ett tag?

Japp. Den österrikiske ingenjören Peter von Rittinger designade och installerade den första dokumenterade värmepumpsystem på 1850-talet. Den första elektriska bergvärmepumpen krediteras amerikansk uppfinnare Robert C. Webber, som pysslade med en djupfrys i sin källare i slutet av 1940-talet när han insåg att det gav skållningsvatten. Eftersom han inte ville slösa med det varma vattnet, avledde han det till sin panna och designade så småningom ett system för att värma upp hela hans hem.

Även om värmepumpar har funnits länge så har de inte blivit mainstream. 2020 uppfyllde de bara 7 procent av globalt värmebehov. Under årens lopp har andra tekniker som många människor har blivit mer bekanta med – dvs luftkonditionering och ugnar – blivit billigare att köpa och installera. På många ställen var det dessutom billigare att värma sin bostad med gas än el. Dessutom har värmepumpar inte alltid fungerat lika bra på mycket kalla platser som de gör i mildare klimat.

Varför hör vi så mycket om värmepumpar nu?

För det första har tekniken förbättrats. Och det har gjort att värmepumpar verkar idealiska för att hantera flera kriser som världen står inför idag.

Både covid-19-pandemin och Rysslands krig i Ukraina har bidragit till en globala gaskrisen. Det har blivit mycket dyrare att värma upp ditt hem med gas eller lita på ett gaseldat kraftverk för att hålla lamporna tända.

Den energikrisen är verkligen stark i Europadär kostnaden för gas har stigit från cirka 5 USD per miljon brittiska termiska enheter (MMBtu) till 55 USD per MMBtu bara under de senaste åren. En stor del av problemet är att Europa historiskt sett har varit väldigt beroende av Ryssland för sin leverans av naturgas. Sedan Ryssland invaderade Ukraina har blocket gjort det försökte sluta med det beroendet — och elektriska värmepumpar är en stor del av den planen. Gas är för närvarande bränslet i Europa använder mest för sin uppvärmning, och mycket av den gasen har historiskt sett kommer från Ryssland. Europeiska kommissionen vill fördubbla hastigheten med vilken den använder värmepumpar, med en mål att distribuera 10 miljoner enheter under de kommande fem åren.

Detta är en acceleration av en annan övergång som redan var igång. En av huvudstrategierna för att bromsa klimatförändringarna är att elektrifiera allt – från bilar till byggnader. På så sätt kan de drivas på ren, förnybar energi som vind och sol när dessa kraftkällor tränger undan fossila bränslen på nätet. Vissa städer – som Berkeley, Kalifornien — har till och med förbjudna nya bensinkopplingar i bostäder och byggnader.

Värmepumpar blev ett självklart alternativ till gammaldags gas- och oljeuppvärmning. Så ansträngningar för att främja användningen av värmepumpar är genomsyrade av många föreslagna klimatpolitiker. Jätten klimaträkningen Demokrater arbetar för att passera, kallad Inflationsreduktionslagen, till exempel, inkluderar upp till en rabatt på $8 000 för inkomstberättigade amerikaner som installerar en ny värmepump i sitt hem. Den som inte är berättigad till rabatten kan fortfarande få ett skatteavdrag på upp till 2 000 dollar för att installera en värmepump.

Så du menar att värmepumpar är bra för miljön?

För det mesta, ja. De är elektriska apparater, så de kan drivas på ren energi som vi nämnde ovan. Men miljövinsterna beror fortfarande på hur rent nätet de är anslutna till är. Om du har ett nät som fortfarande domineras av kol och gas — vilket många fortfarande är — då är den elen inte särskilt ren. Åtminstone inte än. Klimatfallet för värmepumpar är framåtblickande. Tanken är att om människor byter från gas till värmepumpar medan nätet håller på att städas, så kan länder nå sina klimatmål mycket snabbare. Mer än 30 länder och Europeiska unionen har förankrat ett mål i lag eller policy att nå nettoutsläpp av koldioxid till noll. Och mer än 100 länder har lagt fram liknande förslag men arbetar fortfarande med att anta policyer för att nå dessa mål.

Den andra klimatfördelen som kommer med värmepumpar är att de generellt sett är ganska energieffektiva. Det är de trots allt inte alstrande värme — de flyttar helt enkelt runt den. Luftvärmepumpar är 2,2 till 4,5 gånger effektivare än Energy Star-gasugnar, enligt en USA-fokuserad analys publicerad 2020 av den ideella forskningsorganisationen RMI för ren energi. Jordvärmepumpar kan minska energianvändningen med 30 till 60 procent, enligt Institutionen för energi. Effektivitetsvinster varierar dock, eftersom värmepumpar i huvudsak måste arbeta hårdare för att samla tillräckligt med värme från den omgivande miljön i kallare klimat.

Allt sagt, 70 procent av husen i USA skulle minska utsläppen idag genom att installera en värmepump, enligt en studie publicerades förra året i tidskriften Miljöforskningsbrev. Den studien tog hänsyn till både växthusgasutsläpp och luftföroreningar som partiklar. Om man bara tittar på koldioxid som värmer planeten, skulle USA minska utsläppen av koldioxid från bostäder med rejäla 32 procent om varje enfamiljshus började använda en värmepump.

Kommer en värmepump att spara pengar?

Än en gång beror det på. För närvarande skulle bara 32 procent av hushållen ”gynnas ekonomiskt” av att installera en värmepump, enligt samma studie i Miljöforskningsbrev.

Även om apparaten kan spara pengar på lång sikt genom lägre elräkningar, kommer värmepumpar vanligtvis fortfarande med högre initiala kostnader än traditionella värme- eller kylsystem. Folk betalade i median 7 791 $ för att köpa och installera en luftvärmepump med kanal jämfört med 6 870 $ för en gasugn, enligt en Konsumentrapporter undersökning av dess medlemmar. Ett värmepumpsystem kan dock bli mer kostnadskonkurrenskraftig om det ersätter både en gasugn och en luftkonditioneringsenhet eller om den byggs in i en ny struktur. Det är därför, på kort sikt, subventioner kommer att vara nyckeln till att göra värmepumpar mer tilltalande för konsumenterna.

Tack vare sin energieffektivitet kan värmepumpar erbjuda det billigaste alternativet för ren energi till att värma och kyla ett hem för de flesta hushåll i USA under de kommande decennierna, enligt en analys av American Council for an Energy-Efficient Economy.

Fungerar en värmepump för vem som helst, var som helst?

Tekniskt sett kan värmepumpar fungera nästan överallt. Tack vare tekniska genombrott under det senaste decenniet kan värmepumpar nu värm bostäder även när utomhustemperaturen når minusgrader. Apparaterna fungerar för närvarande inte lika effektivt i så kalla temperaturer som de gör i mildare klimat.

Den som inte äger sin egen bostad kommer också att ha svårare att vända sig till en värmepump eftersom den vanligtvis måste installeras professionellt. Nästa stora framsteg inom nymodern värmepumpsteknik är lättinstallerade fönsterenheter, jämförbara med fönster AC-enheter. Till skillnad från mer traditionella värmepumpar kan dessa nya fönsterenheter i princip bara sitta i din fönsterbräda. Delstaten New York sa nyligen att den skulle skjuta upp 70 miljoner dollar till två företag – Gradient och Midea America – för att producera 30 000 fönstervärmepumpsenheter för allmännyttiga bostäder i New York City.

Gradient säger att dess produkt kommer att bli kommersiellt tillgänglig någon gång i år. Men det kommer inte billigt. Medan en AC-enhet för fönster kan kosta ett par hundra dollar eller mindre, kostar Gradients nya fönstervärmepump (som både kan värma och kyla ett hem) mycket mer: $1 999.

Detta är ett stort problem med energieffektiva apparater och ren energiteknik i allmänhet. Hittills har många av dessa tekniker varit det utom räckhåll för många människor – ofta hyresgäster och folk utan tusentals extra dollar att spendera på en ny apparat, särskilt när deras gamla fortfarande fungerar bra. För att verkligen utlösa en värmepumpsrevolution måste det ändras.

Inlägget Värmepumpar: vad de gör och varför de är varma nu dök upp först Gränsen.

.

Loading...