Isı Pompaları Potasyum Karbonatlı Termokimyasal Depolamayla Daha Verimli Hâle Geliyor

Fosil yakıtlı ısıtma sistemlerinin yerini alabilecek en verimli teknolojilerden biri olan ısı pompalarının performansı, dış hava sıcaklığı düştükçe azalıyor. Bu durum, özellikle soğuk kış günlerinde elektrik şebekesi üzerindeki yükü artırırken, araştırmacılar bu soruna dikkat çekici bir çözüm önerisi sunuyor.

Geleneksel bataryalar elektrik enerjisini doğrudan depolarken, termokimyasal sistemler kimyasal reaksiyonlar üzerinden ısı enerjisini saklıyor. Pennsylvania Üniversitesi araştırmacılarının önerdiği sistemde, potasyum karbonatın ($K_2CO_3$) suyla tepkimeye girerek hidratlanması ve ısıtılarak suyunu kaybetmesi (dehidratasyon) prensibinden yararlanılıyor.

Isı pompası, havaların henüz çok soğuk olmadığı ve elektrik şebekesinin rahat olduğu dönemlerde, yaklaşık 80 derece sıcaklığındaki suyla termokimyasal depolama ünitesini şarj ediyor. İhtiyaç duyulduğunda ise malzeme yeniden suyla tepkimeye sokularak açığa çıkan ısı, yaklaşık 35 derece sıcaklığındaki su aracılığıyla binanın radyant ısıtma sistemine aktarılıyor.

New York koşullarında 220 metrekarelik müstakil bir ev üzerinden yapılan 96 farklı simülasyon; ısı pompasının performans katsayısı (COP), termokimyasal sistemin özgül ısıtma gücü ve enerji depolama verimliliği gibi değişkenleri ele aldı.

Başlangıç senaryosunda, termokimyasal sistemin yüzde 45'lik şarj verimliliği nedeniyle 68 kWh kapasiteli termokimyasal depolama ve 168 kWh kapasiteli batarya gerektiği hesaplandı. Ancak araştırmacılar; şarj verimliliğinin yüzde 65'e çıkarılması ve ısı pompasının COP değerinin iyileştirilmesi durumunda, termokimyasal depolamanın kapasitesinin 894 kWh seviyesine çıkabileceğini belirtti. Bu hedeflerin gerçekleştirilmesi hâlinde sistem, elektrik talebinin zirveye çıktığı dönemlerde bataryaların yükünü büyük ölçüde hafifletebilecek.