EcoCute - EcoCute
A EcoCute é uma bomba de calor elétrica com eficiência energética , sistema de aquecimento e abastecimento de água que utiliza o calor extraído do ar para aquecer água para uso doméstico, industrial e comercial . Em vez dos gases mais convencionais de amônia ou haloalcano , o EcoCute usa dióxido de carbono supercrítico como refrigerante . A tecnologia oferece um meio de conservação de energia e reduz a emissão de gases de efeito estufa .
Etimologia
O nome do EcoCute vem da frase japonesa Shizen Reibai Hīto Ponpu Kyūtō-ki (自然 冷媒 ヒ ー ト ポ ポ ン プ 給 湯 機) , que significa literalmente "aquecedor de água com bomba de calor refrigerante natural". Eco é uma contração de ecologia ou economia e Cute é quase um homônimo de kyūtō (給 湯) ; literalmente "fornecer água quente".
História
Modernas técnicas de refrigeração química foram desenvolvidas após a proposta do ciclo de Carnot em 1824. Jacob Perkins inventou uma máquina de fazer gelo que usava éter em 1843, e Edmond Carré construiu uma geladeira que usava água e ácido sulfúrico em 1850. No Japão, Fusanosuke Kuhara , fundador da Hitachi, Ltd. , fez um ar condicionado para uso doméstico usando CO 2 comprimido como refrigerante.
Em 1930, Thomas Midgley Jr. descobriu o diclorodifluorometano, um fluorocarbono clorado ( CFC ) conhecido como freon . Os CFCs substituíram rapidamente as substâncias refrigerantes tradicionais, incluindo o CO 2 (que se mostrou difícil de comprimir para uso doméstico), para uso em bombas de calor e refrigeradores . Mas, a partir da década de 1980, os CFCs começaram a perder a preferência como refrigerantes quando seus efeitos prejudiciais sobre a camada de ozônio foram descobertos. Dois tipos alternativos de refrigerante, hidrofluorocarbonos ( HFCs ) e hidroclorofluorocarbonos ( HCFCs ), também perderam a preferência quando foram identificados como gases de efeito estufa (além disso, os HCFCs foram considerados mais prejudiciais à camada de ozônio do que se pensava originalmente). A Convenção de Viena para a Proteção da Camada de Ozônio , o Protocolo de Montreal e o Protocolo de Kyoto exigem o abandono completo de tais refrigerantes até 2030.
Em 1989, em meio à preocupação internacional sobre os efeitos dos clorofluorocarbonos e hidroclorofluorocarbonos na camada de ozônio, o cientista Gustav Lorentzen e a SINTEF patentearam um método para usar CO 2 como refrigerante em aquecimento e resfriamento. Pesquisas adicionais sobre refrigeração com CO 2 foram conduzidas em Shecco (Aquecimento e Resfriamento Sustentáveis com CO 2 ) em Bruxelas , Bélgica , levando ao uso crescente da tecnologia de refrigerante com CO 2 na Europa.
Em 1993, a empresa japonesa Denso , em colaboração com Gustav Lorentzen, desenvolveu um ar condicionado automotivo usando CO 2 como refrigerante. Eles demonstraram a invenção na Conferência Gustav Lorentzen do Instituto Internacional de Refrigeração de junho de 1998. Após a conferência, o CRIEPI ( Instituto Central de Pesquisa da Indústria de Energia Elétrica ) e a TEPCO ( The Tokyo Electric Power Company ) abordaram a Denso sobre o desenvolvimento de um protótipo de ar condicionado usando materiais refrigerantes naturais em vez de freon. Juntos, eles produziram 30 unidades protótipo EcoCute para uma instalação experimental de um ano em locais em todo o Japão , desde o clima frio de Hokkaidō até a mais quente Okinawa . Após este estudo de viabilidade bem-sucedido , a Denso obteve uma patente para comprimir refrigerante CO 2 para uso em uma bomba de calor da SINTEF em setembro de 2000.
O primeiro EcoCute comercial doméstico foi comercializado no Japão pela Corona Corporation em maio de 2001, e vários fabricantes venderam 1,5 milhão de unidades lá em outubro de 2008.
A FEPC informou que 2 milhões de unidades EcoCute foram entregues até o final de outubro de 2009, com a absorção de CO 2 equivalente a 9.400 km 2 de floresta .
Recursos e demanda
No Japão, em 1998, o aquecimento de água (Kyuto (給 湯, kyūtō ) ) foi responsável por 33,8% do consumo doméstico típico de energia, com ar condicionado e aquecimento por aquecedor a querosene respondendo por outros 26,9% e resfriamento por ar condicionado outros 2,3%. A maior parte dos 37% restantes foi gasta em eletrodomésticos, um campo em que as inovações do século 21 em conservação de energia começaram a gerar consideráveis economias de energia. Isso deixou o abastecimento de água quente como a área mais difícil para a conservação de energia, deixando uma lacuna no mercado para a EcoCute. Em janeiro de 2005, 26 empresas japonesas estavam produzindo mais de 450 modelos de máquinas EcoCute, e as vendas de unidades domésticas aumentaram 130-150% a cada ano entre 2001 e 2005.
A Denso apresentou o EcoCute pela primeira vez fora do Japão na COP9 em Milão , Itália , em 9 de dezembro de 2003. A partir de 2007, a Denso começou a se concentrar na comercialização do EcoCute na UE . No Japão, o governo japonês incorporou o EcoCute em seu programa de redução de CO 2 sob o Protocolo de Kyoto, determinando a instalação de 5,2 milhões de unidades em propriedades comerciais e domésticas até 2010. O custo do EcoCute é de aproximadamente 500 mil ienes japoneses em fevereiro - março 2009
Princípios básicos da máquina EcoCute
Uma máquina ou sistema EcoCute consiste em uma bomba de calor e uma unidade de armazenamento de água quente . Os componentes selados são conectados em série com gás refrigerante CO 2 em circulação .
- No primeiro estágio, um trocador de calor coleta calor do ar externo para usar como energia para o refrigerante. O fluxo de ar é geralmente obtido usando um ventilador centrífugo ; em zonas frias, com temperaturas ambientes ao redor de -20 a -25 ° C, um auxiliar ventilador aquecedor é ligado.
- Um compressor de gás é usado para aumentar a temperatura do refrigerante CO 2 gasoso para cerca de 100 ° C sob pressão de 10 M Pa via compressão adiabática . O dióxido de carbono se torna um fluido supercrítico. Vários tipos de compressores podem ser usados, incluindo compressores cilíndricos de camada dupla, compressores scroll e compressores rotativos de estágio duplo .
- No segundo estágio, um trocador de calor transfere energia do refrigerante quente para a água para produzir água quente. As temperaturas da água em torno de 5 ° C e superiores são adequadas neste estágio.
- Finalmente, as válvulas ejetoras ou de expansão reduzem a pressão no refrigerante, permitindo que ele resfrie por meio de expansão adiabática e reverta para gás CO 2 .
O EcoCute pode derivar de duas a cinco unidades de energia térmica do ar ambiente para cada unidade de energia elétrica de entrada. Ele produz de três a cinco unidades de energia de água quente, resultando em emissões reduzidas de CO 2 em comparação com o aquecimento de água por eletricidade ou gás natural . Para produzir água quente a 90 ° C, um EcoCute consome 66% menos eletricidade do que um aquecedor elétrico de água e custa 80% menos do que o aquecimento de água por gás natural no Japão. Além disso, ao reduzir o uso de combustíveis fósseis, o EcoCute resulta em mais de 50% de reduções nas emissões de CO 2
Sem considerar as perdas a montante da energia da fonte de entrada, o COP do EcoCute é de 3,8 no uso industrial, enquanto o aquecimento de água por energia elétrica é de 1,0 e a caldeira a gás é de 0,88 incluindo a perda de luz piloto .
Outras
EcoCute (エ コ キ ュ ー ト, ekokyūto ) é uma marca registrada (nº 4575216 - Japão) da Kansai Electric Power Company .