Raziskovalci iz Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) so skupaj z mednarodno ekipo objavili raziskavo v reviji Nature Energy (Springer Nature), ki velja za vodilno znanstveno publikacijo na področju energetike. V članku so prvič celovito ovrednotili doslej spregledan potencial alternativnih tehnologij visokotemperaturnih toplotnih črpalk, ki bi lahko v industriji in energetiki nadomestile neučinkovito kurjenje fosilnih goriv ter neposredno električno ogrevanje. S tem bi bistveno zmanjšali rabo energije, emisije in toplotno obremenjevanje okolja.
Toplota je srce energetskega problema: za ogrevanje in hlajenje uporabimo približno 50 % končne rabe energije, hkrati pa se približno 50 % končne rabe energije pretvori v odpadno toploto – toploto, ki jo danes pogosto preprosto zavržemo v okolje prek hladilnih stolpov, segrevanja rek ali morja in drugih izpustov. Raziskava pokaže, da lahko visokotemperaturne toplotne črpalke to odpadno toploto učinkovito zajamejo in jo nadgradijo na bistveno višje temperature, primerne za najzahtevnejše industrijske procese.
Današnje tržne rešitve visokotemperaturnih toplotnih črpalk so praviloma omejene na temperature približno do 250 °C, medtem ko številni industrijski procesi zahtevajo več –tudi do ali celo prek 1000 °C. Objavljena raziskava zato sistematično predstavi in primerja alternativne pristope, ki bi lahko omogočili preboj: kalorične, termoelektrične, termoakustične tehnologije ter mehanske procese na osnovi Stirlingovega in Braytonovega krožnega procesa.
“Rešitve nam podajajo možnosti novih produktov in storitev, ob istočasnem pomembnem znižanju rabe energije, emisij, toplotnem obremenjevanju okolja ter omogočajo povečanje odpornosti. Sedaj je čas, da te produkte spravimo v življenje, spodbudimo razvoj v gospodarstvu, hkrati pa naredimo popolno revizijo naših energetskih sistemov in industrije,” poudarja prof. dr. Andrej Kitanovski, prvi avtor članka.
Soavtorica doc. dr. Katja Klinar z UL FS dodaja: “Naša raziskava odpira povsem nova področja uporabe toplotnih črpalk. Medtem ko je danes samoumevno, da jih uporabljamo za ogrevanje in hlajenje stavb, se postavlja vprašanje, zakaj jih ne bi izkoristili tudi v industrijskih procesih – na primer za področja ogrevanja od 250 °C in vse do 1200 °C.”
Ključna prednost visokotemperaturnih toplotnih črpalk je njihova energijska učinkovitost: namesto da bi industrija toploto ustvarjala z neposrednim kurjenjem ali uporovnim električnim ogrevanjem, lahko obstoječo odpadno toploto ponovno uporabi in jo dvigne na višjo temperaturno raven. Avtorji izpostavljajo, da bi se s tem lahko raba energije in posledične emisije pri visokotemperaturnih procesih vsaj razpolovile v primerjavi z danes razširjenimi pristopi. Največji potencial uporabe vidijo v predelovalni industriji (metalurgija, proizvodnja nekovinskih mineralnih proizvodov, kemijska industrija in rafinerije, deloma prehrambna in tekstilna industrija) ter tudi v energetiki, kjer so priložnosti velike pri izrabi odpadne toplote, povezovanju sektorjev in bolj učinkovitih poteh pretvorbe viškov električne energije v toploto – namesto energetsko skromnih rešitev, ki danes pogosto prevladujejo.
Pri raziskavi so sodelovali strokovnjaki iz Kitajske, Španije, Hrvaške in Velike Britanije, kar potrjuje globalni pomen teme in krepi vlogo Slovenije v mednarodni znanstveni skupnosti. Raziskava poudari tudi širši izziv: odpadna toplota je danes pogosto obravnavana kot breme, ne kot priložnost – in prav tu se odpira prostor za nove tehnologije, nove industrijske rešitve in nova delovna mesta z višjo dodano vrednostjo. Avtorji ob tem napovedujejo, da raziskava odpira vrata novim projektom in razvoju prototipov, razmišljajo pa tudi o komercializaciji nekaterih idej, ki so jih v zadnjih letih že pripeljali do konceptualnih rešitev.
Objava v reviji Nature Energy je izjemno pomembna tako na mednarodni ravni kot tudi za slovensko znanost in industrijo. Z objavo so avtorji postavili nove mejnike na področju visokotemperaturnih grelnih procesov in toplotnih črpalk, ki jih doslej nihče še ni obravnaval. Hkrati pa so ponovno opozorili na dejstvo, da v svetu in tudi v Sloveniji odpadno toploto obravnavamo kot neizkoriščen odpadek, ki ga enostavno zavržemo v okolje. Rešitve, ki so jih podali, ponujajo za slovensko gospodarstvo razvoj novih globalno konkurenčnih produktov in storitev. Za slovensko politiko pa je to alarm, da je potrebno narediti popolno revizijo naših energetskih sistemov in industrije ter zagotoviti sodelovanje strokovnjakov iz različnih področij.
Članek je dostopen na povezavi: https://www.nature.com/articles/s41560-025-01908-4