Aquecedores de água com bomba de calor central podem atuar como baterias de água maciça, mostra o projeto piloto de Seattle

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Aquecedores de água com bomba de calor central (CHPWH) apresentam uma tremenda oportunidade para reduzir a energia substancial usada no aquecimento de água e podem atuar como baterias térmicas gigantes. Eles fazem isso usando energia para aquecer a água em horários de baixa demanda da rede e armazenando-a para uso posterior, permitindo limitar o uso de energia nos horários de pico da rede elétrica. Organizações líderes no Grupo de Trabalho Comercial da Advanced Water Heating Initiative (AWHI) estão mostrando as implicações de ativos de rede disso no primeiro projeto-piloto Bayview Tower desse tipo em Seattle.

Bayview Tower é uma instalação de habitação pública de baixa renda para idosos localizada no centro de Seattle. A água quente para os residentes de Bayview era fornecida por um aquecedor de água de resistência elétrica ineficiente que usava muita eletricidade para aquecer a água. Em 2019, um time dos sonhos de organizações que incluía Ecotope, Seattle Housing Authority, Bonneville Power Administration, Steffes, SkyCentrics, Mitsubishi e Seattle City Light se uniram para reformar o prédio com um aquecedor de água com bomba de calor central (CHPWH) que tinha o potencial para reduzir a energia usada para aquecer a água, que responde por cerca de 25-35% do uso médio de energia do edifício multifamiliar, por um fator de três.

Os aquecedores de água com bomba de calor central são diferentes de seus primos residenciais de maneiras que você provavelmente esperaria. Em vez de ter tanques de aquecimento de água individuais em cada casa e apartamento, os sistemas centrais são muito maiores e fornecem água quente para muitas residências ao mesmo tempo. No caso de Bayview, um sistema atende 100 apartamentos. Nacionalmente, centenas de CHPWHs foram instalados até o momento, mas essa tecnologia ainda está no início de sua adoção.

O aquecedor de água com bomba de calor central instalado em Bayview abriu muitos novos caminhos e está provando muitos conceitos importantes que podem ajudar a orientar como aquecemos a água nas próximas décadas cruciais para a descarbonização. Em primeiro lugar, o CHPWH para Bayview era um sistema embalado e montado em skid (o que significa que é montado permanentemente em um palete de metal) com muitos componentes que eram fabricados fora do local e depois entregues por guindaste ao prédio, mais ou menos prontos para serem conectados lugar. A natureza "plug'n play" deste aquecedor de água significava que os residentes da Bayview Tower experimentaram apenas algumas horas de inatividade de água quente enquanto um novo sistema de aquecimento de água era instalado. O aquecedor de água foi instalado no verão de 2021 e o sistema já está operacional há um ano e meio, atendendo às necessidades de água quente dos residentes e economizando cerca de 135.000 quilowatts-hora (kWh) anualmente, além de reduzir significativamente as emissões de CO2 e as contas de eletricidade .

Sistema de aquecimento central de água montado em skid. Imagem cortesia de Ecotope.

Depois que o sistema CHPWH foi instalado e provou sua capacidade de funcionar bem, a equipe passou para a fase dois do projeto, que procurou provar que os CHPWHs podem fornecer capacidade significativa de deslocamento de carga. À medida que comunidades, regiões e estados eletrificam edifícios e transportes e passam a usar mais energia solar e eólica, os horários em que usamos eletricidade tornam-se cada vez mais importantes. Se todos usam muita eletricidade ao mesmo tempo (durante os períodos de pico da manhã e da noite, por exemplo), as concessionárias devem contar com usinas movidas a combustível fóssil para fornecer o suprimento extra ou, na pior das hipóteses, cortar um pouco de energia nas residências. Usar menos eletricidade, armazenar eletricidade em baterias e distribuir ou mudar nosso uso de energia são estratégias-chave para ajudar a resolver esse problema.

A organização sem fins lucrativos para a qual trabalho, o New Buildings Institute, tem trabalhado em soluções em escala de construção para permitir a descarbonização da rede por meio da GridOptimal Buildings Initiative há mais de três anos e descobriu consistentemente que os sistemas de aquecimento de água são uma tecnologia de bala de prata para deslocamento de carga e rede integração. Como a água pode conter muita energia, você pode usá-la como uma bateria - "carregue" o sistema usando a bomba de calor eficiente para aquecer a água durante os períodos de baixa demanda da rede (ou alta produção renovável) e, em seguida, use essa energia armazenada energia durante os períodos de alta demanda da rede enquanto ainda desfruta de muita água quente. Aquecedores de água em edifícios multifamiliares e comerciais podem ser jogadores importantes porque têm mais capacidade de armazenamento de água concentrada em um sistema.