Termoakustyczne pompy ciepła zbliżają się do rynku. Holendrzy skalują technologię
Technologia termoakustycznych pomp ciepła przechodzi z fazy laboratoryjnej do etapu przemysłowego. Jakie są jej przewagi nad tradycyjnymi pompami ciepła?
Rozwój alternatywnych technologii pomp ciepła przyspiesza wraz z rosnącą presją na elektryfikację ogrzewania i redukcję emisji w sektorze budynków. Jednym z bardziej nietypowych kierunków pozostają rozwiązania termoakustyczne, które coraz wyraźniej przesuwają się z fazy koncepcyjnej w stronę wdrożeń przemysłowych.
O technologii termoakustycznych pomp ciepła holenderskiej firmy BlueHeart Energy pisaliśmy już w 2025 roku, analizując jej wczesny potencjał technologiczny. Obecnie projekt wchodzi w wyraźnie bardziej zaawansowaną fazę rozwoju.
Dodatkowy boost finansowy
Najnowszym impulsem dla rozwoju technologii termoakustycznych pomp ciepła BlueHart Energy jest inwestycja amerykańskiej firmy Copeland, działającej w obszarze systemów HVACR. Współpraca ma na celu przyspieszenie procesu komercjalizacji i skalowania rozwiązania, które według deklaracji spółek może w przyszłości stanowić alternatywę lub uzupełnienie dla klasycznych pomp ciepła w zastosowaniach domowych i komercyjnych. Nie ujawniono wartości inwestycji, jednak podkreśla się, że Copeland będzie aktywnie wspierać rozwój technologii, testy oraz integrację z produktami końcowymi.
Nowy zastrzyk finansowania oraz współpraca z partnerami (m.in. Ecoforest) gotowymi zaimplementować holenderskie rozwiązanie do swoich pomp ciepła, zgodnie z deklaracją CEO BlueHeart oznacza wprowadzenie urządzeń na rynki Europy w okolicach wiosny 2027 r.
Jak działają termoakustyczne pompy ciepła?
BlueHeart Energy rozwija koncepcję termoakustycznej pompy ciepła opartej na zjawiskach fizycznych, w których fale akustyczne generują kontrolowane zmiany ciśnienia i temperatury w zamkniętym układzie gazowym. W przeciwieństwie do klasycznych pomp ciepła, rozwiązanie nie wykorzystuje sprężarki ani czynnika chłodniczego w tradycyjnym sensie, lecz opiera się na ruchu fal dźwiękowych w helu, który pełni rolę medium roboczego.
Kluczowym elementem systemu jest tzw. „engine” termoakustyczny, w którym dwa tłoki generują falę akustyczną o stałej częstotliwości 60 Hz. Technologia rozwijana przez BlueHeart Energy bazuje na zjawisku termoakustyki, czyli (w uproszczeniu) procesie, w którym fale akustyczne (dźwiękowe) przenoszą energię cieplną w sposób czysty i kontrolowany. To podejście eliminuje m.in. potrzebę użycia szkodliwych chemikaliów, redukuje ryzyko wycieków i czyni cały system znacznie bardziej przyjaznym dla środowiska.
Kluczowym komponentem systemu jest tzw. Blueheart Engine, czyli jednostka termoakustyczna będąca sercem pompy ciepła. Technologia wykorzystuje uszczelniony obwód wypełniony helem. Dwa tłoki pracujące na 1 częstotliwości, zwrócone wzajemnie do siebie generują falę ciśnienia, która przesuwa się wzdłuż obwodu w określonym miejscu, w którym znajduje się jeden z dwóch wymienników ciepła. Hel rozszerza się i schładza pobierając ciepło ze źródła w innym punkcie. W innym punkcie, w którym znajduje się drugi wymiennik ciepła, hel jest sprężany i ogrzewany uwalniając ciepła do miejsca docelowego. Bufor zwany generatorem znajduje się pomiędzy dwoma wymiennikami w celu utrzymania różnicy temperatur między nimi.
Według spółki brak klasycznego układu sprężarkowego oraz ograniczona liczba elementów mechanicznych przekładają się na niższy poziom hałasu, większą trwałość oraz potencjalnie mniejsze wymagania serwisowe. System ma pracować w szerokim zakresie warunków środowiskowych, od około −25 do 40 st. C, co umożliwia jego zastosowanie zarówno w nowych budynkach, jak i w projektach modernizacyjnych.
Możliwość rozbudowy i hałas poniżej 40 dB(A)
Jednym z kluczowych założeń technologii jest jej modułowość. Pojedyncze jednostki mają oferować moc od 1 kW do 6 kW, przy czym możliwe jest skalowanie systemu poprzez łączenie wielu modułów do poziomu nawet 600 kW. Urządzenie ma również umożliwiać osiąganie temperatur wyjściowych do około 80 st. C, co jest istotne w kontekście współpracy z istniejącymi instalacjami grzewczymi opartymi na grzejnikach. Silnik o wymiarach około 55 x 55 cm i masie około 60 kg wykorzystuje zamknięty obieg helu oraz liniowe aktuatory generujące fale akustyczne.
Zastosowanie stałej częstotliwości pracy ma dodatkowo ograniczać drgania i poziom hałasu, który według deklaracji producenta utrzymuje się poniżej 40 dB(A). Konstrukcja została zaprojektowana z myślą o długiej żywotności i ograniczeniu elementów podatnych na zużycie mechaniczne.
Partycypacja w budowie produktu końcowego
Istotnym elementem strategii BlueHeart Energy jest model biznesowy oparty na dostarczaniu „silnika” technologicznego, który następnie integrują producenci systemów HVAC. W praktyce oznacza to, że spółka nie wprowadza na rynek kompletnych urządzeń końcowych, lecz komponent kluczowy dla ich działania. W związku z tym tempo komercjalizacji zależy zarówno od samej spółki, jak i od jej partnerów przemysłowych.
Obecnie firma współpracuje m.in. z jednym hiszpańskich producentów systemów grzewczych nad wdrożeniem pierwszych rozwiązań wykorzystujących technologię termoakustyczną. Równolegle prowadzone są demonstracje technologii, obejmujące zarówno sam silnik, jak i zintegrowane systemy prezentowane na wydarzeniach branżowych.
W kontekście efektywności technologii spółka podkreśla, że w przeciwieństwie do klasycznych pomp ciepła, które osiągają najwyższą sprawność w wąskim zakresie pracy, system termoakustyczny utrzymuje bardziej stabilną charakterystykę działania w szerokim spektrum warunków. Ma to być szczególnie istotne w przypadku modernizacji starszych budynków, gdzie wymagane są wyższe temperatury zasilania.
.
.
.
BlueHeart Energy, jako spin-off holenderskiej organizacji badawczej TNO, prowadzi prace rozwojowe w Heemskerk, gdzie zlokalizowane są zaplecze badawcze i niewielka linia produkcyjno-testowa.
Wraz z wejściem do projektu dużego gracza z sektora HVAC, jakim jest Copeland, technologia termoakustycznych pomp ciepła zyskuje wyraźny sygnał przejścia z fazy laboratoryjnej do etapu przemysłowego, w którym kluczowe znaczenie będą miały integracja z rynkiem oraz zdolność do skalowania produkcji.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
