تدفئة بمضخة حرارية
التوازن البيئي > توازن ثاني اكسيد الكربون

تعتبر الطريقة التي تم بها إنتاج الكهرباء المطلوبة للتشغيل أمرًا حاسمًا لتحقيق التوازن البيئي لمضخات الحرارة الكهربائية. يعتمد توفير ثاني أكسيد الكربون بشكل خاص على عامل الأداء السنوي وكثافة انبعاثات توليد كهرباء التشغيل. يجب أن تؤخذ أنواع الوقود المختلفة في محطات الطاقة وأنظمة التدفئة المنزلية ومعاملات الانبعاث الخاصة بها في الاعتبار ، حتى مع وجود نفس متطلبات الطاقة الأولية ، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن توليد الطاقة تكون أعلى (على سبيل المثال. على سبيل المثال مع التركيز على توليد الطاقة باستخدام الليغنيت) أو أقل (على سبيل المثال ب- بسبب نسبة عالية من الغاز أو محطات الطاقة النووية).
في البلدان التي لديها نسبة عالية من إنتاج الطاقة عديمة الانبعاثات ، على سبيل المثال ب النمسا ، حيث الطاقة الكهرومائية هي المصدر المهيمن للكهرباء ، يتم بالفعل توفير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مع عامل أداء سنوي قدره 1.0 ، و من ناحية أخرى إستونيا عامل أداء سنوي قدره 5.1. في ألمانيا تبلغ القيمة 2.2. تم استخدام غلاية الغاز بكفاءة 95% كقيمة مقارنة وانبعاثات 213 جم / كيلوواط ساعة.
في عام 2020 ، نُشرت دراسة في مجلة Nature Sustainability التي حللت البصمة الكربونية لأنظمة تسخين المضخات الحرارية على مدار دورة الحياة بأكملها (أي. ح. التصنيع والتشغيل وإعادة التدوير) لعام 2015 والمستقبل. درس المؤلفون أولاً متوسط التوازن العالمي وقسموا العالم أخيرًا إلى 59 منطقة ، ثم قاموا بتحليلها بشكل فردي لتحديد الاختلافات الإقليمية. توصلوا إلى استنتاج مفاده أنه في وقت مبكر من عام 2015 ، كان من الممكن أن ينتج عن استخدام مضخة حرارية متوسطة كمية أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بنظام التدفئة الجديد الذي يعمل بالحرق الأحفوري. ووفقًا لذلك ، كانت المضخات الحرارية دائمًا أكثر ملاءمة للمناخ من أنظمة تسخين الوقود الأحفوري عندما تم شراء الكهرباء التي أنتجت أقل من 1000 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلووات ساعة. أكثر من 90 النسبة المئوية لتوليد الكهرباء في العالم أقل من مستوى الانبعاث هذا. إذا كانت الانبعاثات من توليد الكهرباء أقل من 500 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلوواط ساعة ، فإن المضخات الحرارية - حتى لو كانت تعمل بشكل غير فعال للغاية - تنبعث منها انبعاثات أقل من أنظمة التدفئة الأحفورية الجديدة عالية الكفاءة على المتوسط العالمي. بشكل عام ، توصل المؤلفون إلى استنتاج مفاده أن المضخات الحرارية كانت قيد الاستخدام بالفعل في عام 2015 في 53 من 59 منطقة حول العالم بإجمالي 96 ٪ من متطلبات الحرارة العالمية كانت أكثر ملاءمة للمناخ من التسخين القائم على الأحفوري. في المتوسط ، كانت الانبعاثات من أنظمة تسخين المضخات الحرارية حوالي 35 ٪ أقل من السخانات الأحفورية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الميزة المناخية للمضخات الحرارية ستتحسن أكثر في المستقبل مع الانخفاض المتوقع في الانبعاثات الناتجة عن توليد الكهرباء ، وبالتالي فإن التحول إلى المضخات الحرارية بشكل عام سيقلل بشكل شبه مؤكد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في معظم المناطق في جميع أنحاء العالم ؛ على افتراض أن كهربة قطاع التدفئة لن تكون مصحوبة بمزيد من إزالة الكربون من توليد الكهرباء.
2013 بتكليف من الرابطة الفيدرالية للمضخات الحرارية e. ذكرت دراسة أجرتها جامعة ميونخ التقنية أنه على الرغم من أن "متطلبات الكهرباء للمضخات الحرارية [في ألمانيا] تميل إلى أن يتم توفيرها من خلال استخدام محطات طاقة الحمل الأساسي ، أي على وجه الخصوص محطات الطاقة التي تعمل بالفحم" ، إلا أنه حتى مع مزيج الكهرباء في ذلك الوقت ، وفورات في الانبعاثات تبلغ "41 ٪ إلى 52 ٪ مقارنة بغلاية قديمة ذات درجة حرارة منخفضة ". إذا استمرت التغذية من الطاقات المتجددة في الارتفاع بشكل حاد ، فمن المتوقع أن يتم استخدام المضخات الحرارية "حوالي 73 ٪ إلى 83 تتطلب طاقة أولية غير متجددة أقل بنسبة٪ من الأنظمة التي تعمل بالغاز الطبيعي أو زيت الوقود ". ينتج عن هذا "انخفاض في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بين 56 ٪ و 78 ٪ ". مع وجود 3.5 مليون مضخة حرارية في عام 2030 ، من المتوقع استهلاك إضافي للكهرباء يقارب 13.5 تيراواط ساعة (حوالي 3.5 من إجمالي متطلبات الكهرباء في ألمانيا) ، وهذا هو السبب في وجود تأثيرات طفيفة فقط على مزيج توليد الكهرباء.
يمكن أن تحتوي المضخات الحرارية على مبردات ضارة بالمناخ مثل R134a ( 1،1،1،2-tetrafluoroethane ) ، R404A (مبرد بديل لـ R502 و R22 ( كلورو فلورو الميثان )) ، R407C (استبدال المبرد R22) أو R-410A . يطور كيلوغرام واحد من هذه المبردات نفس إمكانية الاحترار العالمي مثل 1.3 إلى 3.3 طن من ثاني أكسيد الكربون. يمكن أن يؤدي التدوير غير السليم إلى إطلاق هذه المواد وما يقابلها من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ومع ذلك ، هناك أيضًا بدائل صديقة للمناخ مثل R744 أو R290 أو R600a أو R1270 .