Regulacje prawne dotyczące F-gazów, rozwój e-busów i specyfikacja przetargowa dla systemów e-HVAC dobrze wróży pompie ciepła CO2 Konvekta
Pompa ciepła Konvekta UL700EMCO2
Niemcy – Zmiany w przepisach dotyczących F-gazów, wzrost produkcji na europejskim rynku autobusów elektrycznych, rosnąca liczba przetargów na autobusy elektryczne określające w pełni elektryczne systemy HVAC, a także korzyści dla środowiska, koszty i efektywność energetyczna systemu HVAC pompy ciepła CO2 Konvekta są czynnikami przyczyniającymi się do rosnącego popytu.
W rozmowie z T&BB Reiner Boland – Kierownik działu autobusowego w Konvekta AG w Schwalmstadt powiedział, że ponad 2000 autobusów zostało wyposażonych w system HVAC z pompą ciepła CO2 i są one obecnie z powodzeniem eksploatowane w całej Europie.
System HVAC pompy ciepła CO2 Konvekta wykorzystuje dwutlenek węgla jako czynnik chłodniczy, którego współczynnik ocieplenia globalnego GWP (GWP porównuje ilość absorbowanego przez określoną masę gazu ciepła do ilości ciepła zatrzymanego przez podobną masę dwutlenku węgla ) wynosi 1. Pompa ciepła CO2 Konvekta wykorzystuje „energię ciepła odpadowego” do ogrzewania autobusu, energię, która w konwencjonalnych systemach klimatyzacji byłaby po prostu odprowadzana do atmosfery. W pełni elektryczny system 400V oferuje znaczne oszczędności energii w porównaniu z autobusami wykorzystującymi konwencjonalne systemy grzewcze, ponieważ może sam wytwarzać ciepło (wodę i powietrze) potrzebne do ogrzania wnętrza. Można to zrobić do temperatury zewnętrznej -22°C.
W konwencjonalnych autobusach silnik wysokoprężny w autobusie jest najczęściej używany do produkcji i przesyłu ciepłej wody do wymienników ciepła, aby umożliwić dostarczenie ciepłego powietrza do wnętrza. W autobusach elektrycznych nie ma ciepłej wody dostarczanej z silnika wysokoprężnego, ponieważ oczywiście nie ma silnika wysokoprężnego, ale do wymienników ciepła nadal potrzebna jest ciepła woda. Istnieją dwie opcje rozwiązania tego problemu, doradził R. Boland; albo zastosowanie małej nagrzewnicy diesla, która nie jest już akceptowana przez prawie 95% rynków, albo zastosowanie nagrzewnicy elektrycznej, która potencjalnie stanowi znaczący pobór energii w akumulatorze trakcyjnym, co ostatecznie zagraża zasięgowi pojazdu.
Schemat pokazujący zasadę działania pompy ciepła CO2 Konvekta
Pompa ciepła, w najlepszym przypadku, może zużywać 75% energii z otaczającego powietrza. Zimą, na przykład, pobiera zimne powietrze (energię) z zewnątrz i zamienia je w ciepłą energię, aby uzyskać ciepłą wodę i ciepłe powietrze za pomocą pompy ciepła. (W niektórych przypadkach jednak nadal konieczne jest użycie grzejnika elektrycznego).R. Boland zwrócił uwagę, że pompa ciepła ma współczynnik wydajności (COP) równy 4, podczas gdy grzejnik elektryczny ma COP tylko 1. (Tak więc, w przypadku grzejnika elektrycznego, aby wytworzyć jeden kilowat energii grzewczej, musisz zainwestować w 1 kW energii elektrycznej). Dodatkową zaletą, jak wspomniano wcześniej, stosowania CO2 jako czynnika chłodniczego jest to, że ma on współczynnik ocieplenia globalnego (GWP) równy 1.
Na początku Konvekta montowała swoje jednostki CO2 w konwencjonalnych autobusach z silnikiem wysokoprężnym. Jednak ze względu na różnicę w wymaganiach ciśnieniowych, do pracy potrzeba 400 woltów, co oznaczało, że trzeba było zamontować generator elektryczny, co zwiększyło wagę i zużycie energii. Pompa ciepła CO2 jest obecnie oferowana tylko z autobusami napędzanymi elektrycznie.
F – Regulacja gazu – wymuszanie zmian, szansa dla Konvekty
Rozporządzenie w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych prawdopodobnie będzie miało również znaczący wpływ na popyt na czynniki chłodnicze niewodorofluorowęglowodorowe (HFC). Rozporządzenie w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych, które zostało wprowadzone w 2015 r. przez Wspólnotę Europejską, ma na celu zmniejszenie importu i produkcji fluorowanych gazów cieplarnianych lub HFC ze 100 % w 2015 r. do 21 % w 2030 r.; oznacza to, że dostępność fluorowanych gazów cieplarnianych do stosowania we wszystkich zastosowaniach (domy, budynki komercyjne i transport) zmniejszy się, a ceny będą tylko rosły. Ograniczenie to dotyczy wszystkich pojazdów nowych i używanych. Obecnie UE pracuje nad dalszą zmianą rozporządzenia w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych, planując zmniejszenie zużycia gazów HFC do 5% w 2030 r., a prawodawstwo spodziewane jest w ciągu najbliższych dwóch lat.
Wykres przedstawiający wpływ rozporządzenia w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych z 2015 r. na dostępne gazy HFC w Europie
Co to oznacza dla nabywcy i operatora autobusu? Konvekta, powiedział R. Boland, nieustannie stara się przypominać lub edukować swoich klientów, że jeśli wymagają R134a lub inne konwencjonalne czynniki chłodnicze (takie jak R407), mogą mieć duży problem w 2030 r. ze znalezieniem czynnika chłodniczego dla swoich jednostek AC. „Większość klientów nawet nie wie, że może to być dla nich duży problem.” Bez tych gazów jednostka HVAC po prostu nie będzie działać! Wymiana i modernizacja systemu HVAC za pomocą pompy ciepła CO2 będzie również trudna i kosztowna; Będzie to również najprawdopodobniej ekonomicznie nieopłacalne, biorąc pod uwagę wiek autobusu.
Rynki dla pompy ciepła CO2
Pompa ciepła CO2 Konvekta została po raz pierwszy zamontowana w autobusie 9-metrowym i 12-metrowym. System został następnie zainstalowany w pojazdach przegubowych o długości 15 m i 18 m, a następnie dwupokładowych. Rozwiązanie HVAC z pompą ciepła CO2 może być również instalowane w pojazdach o długości do 24 metrów.
Konvekta koncentruje się silnie na wysokiej jakości i zaawansowanych rynkach technologicznych w Europie; Obecni klienci budujący autobusy elektryczne z pompą ciepła CO2 to Solaris (pojedynczy i przegubowy), Evobus (pojedynczy i przegubowy), MCV-Volvo na rynek brytyjski (zarówno jedno-, jak i dwupokładowy) oraz Irizar (opcja dla modelu autobusu jedno- i przegubowego, pierwszy pojazd był dla operatora w Szwajcarii).
Firma ma kilka projektów z nowymi klientami budującymi autobusy, w tym Hess, BYD i Ikarus.
W przypadku Carrosserie HESS AG z Bellach w Szwajcarii pompa ciepła CO2 zostanie zamontowana w 2023 r. zarówno w autobusach o długości 12 m, jak i 18 m.
Chiński producent autobusów elektrycznych, BYD Inc z Shenzhen, jest kolejnym producentem autobusów elektrycznych stosującymh pompę ciepła CO2 Konvekta.R. Boland poinformował, że w połowie 2022 r. rozpoczął swój pierwszy projekt, w którym BYD dostarczy pompy ciepła CO2 do autobusów elektrycznych w swojej fabryce na Węgrzech. Autobusy te są przeznaczone dla Niemiec, gdzie rośnie zapotrzebowanie niemieckich operatorów na tę technologię. Boland dodał, że na rynku europejskim rośnie liczba przetargów na autobusy elektryczne, określających pompę ciepła CO2 ze względu na koszty i zalety środowiskowe tego produktu.
Kolejny nowy projekt jest realizowany przez węgierskiego producenta autobusów, Ikarus Electric Zrt. z Székesfehérvár – Konvekta planuje dostarczyć pierwszy prototyp pompy ciepła CO2 w połowie 2023 roku.
Niektórzy z dużych producentów w Europie dopiero rozpoczynają budowę autobusów elektrycznych, a dostawy masowe zaczną się odbywać w ciągu najbliższych dwóch lat. W ciągu pięciu lat, jeśli nie wcześniej, wszystkie autobusy miejskie będą elektryczne, przewiduje Boland.
R. Boland stwierdził, że Konvekta koncentruje się na regionie MENA i że niedawno wznowiła działalność z MCV w Egipcie. Jeśli chodzi o nowicjuszy, każda firma jest oceniana, stwierdził, a następnie po przeprowadzeniu dyskusji podejmowana jest decyzja, czy kontynuować projekt, czy nie.
Działalność Konvekty w Chinach polega głównie na pozyskiwaniu części z lokalnego rynku i utrzymaniu łańcucha dostaw wysokiej jakości. Nadal zaopatruje firmę Scania w Chinach, która produkuje niektóre produkty w Chinach – takie jak Scania Touring – na eksport na rynki Europy oraz Azji i Pacyfiku. Nie dostarcza pompy ciepła dla producentów OEM na rynek chiński, ponieważ rynek autobusów i autokarów w Chinach jest zupełnie inny z różnymi oczekiwaniami pod względem jakości i niezawodności produktu.
Inwestycje – R&D i magazynowanie
Przed pandemią Konvekta zainwestowała w zaawansowane centrum testowania, które może pomieścić autobusy o długości do 24 metrów. Może tworzyć temperatury przekraczające 50 stopni i minus 20 stopni Celsjusza. Jest również w stanie symulować promieniowanie słoneczne w celu testowania autobusów w tych ekstremalnych warunkach, a także do precyzyjnego dostrajania swoich systemów.
Konvekta zainwestowała również znaczną sumę w komory ciśnieniowe, w których przeprowadza końcowy test ciśnieniowy do 160 barów jednostek CO2. (Jednostki CO2 mogą osiągnąć maksymalne ciśnienie 120 barów, ale jest to ostateczna kontrola – każda jednostka jest testowana pod ciśnieniem 160 bar).
Kolejną dużą inwestycją był magazyn części w celu zabezpieczenia łańcucha dostaw. W ciągu ostatnich dwóch lub trzech lat łańcuch dostaw był dużym problemem. Aby zapewnić dostawy swoich systemów wszystkim klientom w 2022 r., Konvekta podwoiła swoje możliwości magazynowe części – dlatego Konvekta była wiarygodnym partnerem w ciągu ostatnich dwóch lat, mając niewiele opóźnień w dostawach do klientów.
Zdjęcie Centrum Magazynowo-Logistycznego części Konvekta
Podczas gdy sprzedaż konwencjonalnych systemów HVAC dla autobusów napędzanych olejem napędowym i gazem nadal stanowi większość sprzedaży firmy,
R. Boland stwierdził, że 90% jej badań i rozwoju jest obecnie wydawanych na produkty do autobusów elektrycznych, dzięki czemu jej produkty są jeszcze lepsze i bardziej wydajne. Obejmuje to kolejną generację produktów do autobusów elektrycznych, które zostaną wprowadzone w ciągu najbliższych kilku lat.
