Pompa panas raksasa dirancang untuk memanaskan seluruh distrik

Pipa yang akan menyuplai pompa panas, dari Sungai Rhine di Jerman, sangat besar sehingga Anda bisa berjalan melewatinya, lurus sepenuhnya, saya diberitahu.

“Kami berencana mengambil 10.000 liter per detik,” kata Felix Haack, manajer proyek di MVV Environment, sebuah perusahaan energi, sambil menggambarkan pipa berdiameter 2 meter yang akan menyedot air dari sungai Mannheim dan kemudian mengembalikannya setelah mengumpulkan panas dari air.

Pada bulan Oktober, perusahaan induk MVV Energie mengumumkan rencana untuk membangun modul pompa panas paling kuat yang pernah ada. Dua unit masing-masing berkapasitas 82,5 MW.

Jumlah ini cukup untuk memasok sekitar 40.000 rumah dengan sistem pemanas distrik. Tujuan MVV Energie adalah membangun sistem menggantikan pembangkit listrik tenaga batu bara yang sedang bertransisi ke teknologi ramah lingkungan.

Skala pompa panas sebagian ditentukan oleh batas ukuran peralatan yang dapat diangkut melalui jalan darat ke Mannheim atau mungkin dengan tongkang di sepanjang sungai Rhine. “Kami belum yakin mengenai hal itu,” kata Hack. “Itu mungkin datang melalui sungai.”

Di Everlens (sebelumnya Man Energy Solutions), perusahaan Jerman lainnya yang juga membuat pompa panas berukuran sangat besar, salah satu orang yang mengetahui proyek ini adalah Alexandre de Rougemont. “Ini kompetisi, ya,” katanya. “Kami terbuka tentang hal itu.”

Pompa panas menyerap panas dari udara, tanah atau dalam hal ini, badan air. Refrigeran di dalam pompa panas menguap ketika dipanaskan meski sedikit.

Dengan mengompresi zat pendingin, Anda meningkatkan panas tersebut. Meskipun proses yang sama terjadi pada pompa panas yang dirancang untuk memasok satu rumah, proses ini hanya terjadi pada pompa panas besar yang melayani seluruh distrik kota.

Ketika kota-kota besar dan kecil di seluruh dunia berupaya melakukan dekarbonisasi, banyak yang memutuskan untuk membeli pompa panas berukuran besar, yang dapat dihubungkan ke jaringan pemanas distrik.

Jaringan ini memungkinkan air panas atau uap mencapai beberapa bangunan, semuanya dihubungkan oleh pipa berkilo-kilometer. Model pompa kalor yang lebih besar bermunculan untuk memenuhi permintaan.

“Ada banyak tekanan pada kami untuk mengalihkan pembangkitan panas ke sumber-sumber baru, khususnya sumber-sumber terbarukan,” jelas Mr. Hack ketika ia membahas pembongkaran unit-unit berbahan bakar batu bara di pabrik Mannheim. Lokasinya tepat di sebelah sungai Rhine, sudah memiliki sambungan jaringan listrik yang besar, dan terhubung ke jaringan pemanas distrik, jadi masuk akal untuk memasang pompa panas di sini, katanya.

Ia mencatat bahwa teknologi ini dimungkinkan sebagian oleh ketersediaan kompresor yang sangat besar di industri minyak dan gas – yang mana kompresor tersebut digunakan untuk mengompresi bahan bakar fosil untuk penyimpanan atau transportasi, misalnya.

Pengerjaan proyek Mannheim dijadwalkan dimulai tahun depan. Pompa panas – dengan kapasitas gabungan 162MW – dijadwalkan akan beroperasi penuh pada musim dingin 2028-29. Mr Hack menambahkan bahwa sistem filter multi-tahap akan mencegah pompa panas menyedot ikan dari sungai dan pemodelan menunjukkan bahwa sistem tersebut akan mempengaruhi suhu rata-rata sungai kurang dari 0,1C.

Instalasi jenis ini tidak murah. Pemasangan pompa panas Mannheim akan menelan biaya €200 juta ($2,3 juta; £176 juta). De Rougemont dari Everllence mengatakan bahwa, di perusahaannya, biaya peralatan pompa panas sekitar €500.000 per megawatt kapasitas terpasang – tidak termasuk biaya tambahan untuk bangunan, infrastruktur terkait, dll.

Everllence saat ini sedang mengerjakan proyek di Aalborg, Denmark yang bahkan lebih bertenaga daripada sistem Mannheim, dengan total kapasitas 176MW. Namun, pembangkit listrik ini akan menggunakan modul yang lebih kecil – empat unit berkapasitas 44 MW – dan dijadwalkan mulai beroperasi pada tahun 2027, yang akan memasok sekitar sepertiga dari seluruh kebutuhan pemanas kota.

Mesin berkapasitas 44MW ini sebenarnya sama dengan yang digunakan pada proyek sebelumnya, yang kini beroperasi penuh, di Esbjerg selatan Aalborg. Di sana, pembangkit listrik tersebut tidak beroperasi pada kapasitas puncak tetapi masing-masing menyuplai 35MW.

Tangki penyimpanan air panas yang besar, masing-masing mampu menampung 200.000 meter kubik cairan, akan memberikan sistem lebih fleksibilitas, Mr de Rougemont menambahkan: “Ketika harga listrik tinggi, Anda mematikan pompa panas dan hanya memasok panas dari penyimpanan.”

“Pompa panas dan sistem pemanas distrik sangat cocok,” kata Veronika Wilk dari Institut Teknologi Austria. Sistem seperti ini dapat mengambil panas dari badan air atau bahkan air limbah dari instalasi pengolahan limbah.

Dr Wilk mencatat bahwa ketika Anda menggunakan beberapa pompa panas besar di jaringan pemanas distrik, Anda mendapatkan fleksibilitas dan efisiensi. Anda dapat menjalankan dua dari empat pompa panas di musim gugur, katakanlah, ketika lebih sedikit panas yang dibutuhkan dibandingkan di musim dingin.

Semua sistem yang disebutkan sejauh ini mengumpulkan energi dari sumber air, namun yang jarang terjadi, pompa panas berukuran sangat besar juga dapat menggunakan udara sebagai sumber panas. Bahkan di kota yang relatif dingin seperti Helsinki.

“Laut di depan Helsinki sangat dangkal,” jelas Timo Aaltonen, wakil presiden senior bidang pemanas dan pendingin di Helen Way, sebuah perusahaan energi. “Kami menghitung bahwa kami harus membangun terowongan sepanjang lebih dari 20 kilometer di lautan, untuk mendapatkan cukup air pada suhu (a).

Helsinki sedang dalam proses merombak sistem pemanas distriknya secara radikal. Kota ini telah menambahkan pompa panas, pembakar biomassa, dan ketel listrik ke jaringan sepanjang 1.400 km yang menghubungkan sekitar 90% bangunan di ibu kota Finlandia, tambah Aaltonen.

Pompa panas mengubah satu kilowatt jam listrik menjadi beberapa kilowatt jam panas, namun ketel listrik tidak bisa dan oleh karena itu dianggap kurang efisien.

Saya bertanya mengapa Helen Way memutuskan untuk memasang ratusan megawatt boiler ini, dan Mr. Aaltonen mengatakan bahwa pemasangannya lebih murah daripada pompa panas dan dengan memilikinya berarti dia dan rekan-rekannya tidak harus bergantung sepenuhnya pada angin, yang terbatas dalam hal seberapa banyak panas yang dapat dihasilkan dalam skala besar. Selain itu, boiler listrik dapat membantu menyerap kelebihan energi terbarukan dan menyediakan fungsi penyeimbangan jaringan listrik, katanya.

Tidak ada pompa panas di Inggris yang bersaing dengan sistem yang sedang dikembangkan di Denmark, Jerman dan Finlandia. Namun, beberapa jaringan pemanas distrik baru sedang dalam proses, seperti Jaringan Energi Exeter, yang akan memasok Universitas Exeter dan pelanggan lainnya.

Kapasitas minimum jaringan yang direncanakan adalah 12 MW. Pabrik ini akan memiliki tiga pompa panas udara-ke-air berkapasitas 4MW, dengan unit pertama akan ditugaskan pada tahun 2028.

Keith Baker dari Glasgow Caledonian University, yang meneliti sistem pemanas distrik, mengatakan Inggris memiliki ruang untuk mengembangkan teknologi ini lebih lanjut. Air di bekas tambang, yang suhunya relatif stabil, mulai mengirimkan Berikut ini pompa panas besar, misalnya.

Daerah pasca-industri dan pedesaan di mana terdapat cukup ruang untuk memasang pompa panas dan tangki penyimpanan panas adalah “titik terbaik”, katanya.