Rewolucja w ogrzewaniu. Pompy ciepła u progu zmiany

Rewolucja w ogrzewaniu. Pompy ciepła u progu zmiany

Pompy ciepła torują sobie drogę na polskim rynku. Ich popularyzacja może pomóc w zmniejszeniu smogu. Przychylnym okiem patrzy na nie również wielka energetyka, która liczy na rozpowszechnienie się tej formy ogrzewania elektrycznego. Mało kto wśród użytkowników, a nawet wśród instalatorów, zdaje sobie jednak sprawę z ogromnych zmian, jakie czekają branżę.

Polacy przekonują się do pomp ciepła. Od siedmiu lat sprzedaż nieustannie rośnie, a ubiegły rok był pod tym względem wręcz rekordowy. Rynek wszystkich typów pomp ciepła związanych z centralnym ogrzewaniem wzrósł o 30 proc. Wzrósł też znacznie ich udział w nowych budynkach jednorodzinnych. To świadczy o tym, że technologia ta zyskuje coraz szerszą akceptację - ocenia Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła. - Rola pomp ciepła będzie wzrastała wraz z elektryfikacją sektora ciepłownictwa i ogrzewnictwa, oraz realizacją wyższego celu OZE w Polsce w 2030 roku. To konieczność i coraz mocniejszy trend w ogrzewaniu budynków. Zdają sobie z tego sprawę inwestorzy, którzy doceniają tę technologię i chętnie z niej korzystają w nowych budynkach - mówi Paweł Lachman, prezes PORT PC.

Coraz liczniejsza rzesza Polaków instaluje panele fotowoltaiczne na dachach, a własna produkcja prądu świetnie współgra z ogrzewaniem elektrycznym.  Budowane są mniejsze domy, bez piwnic i miejsca na kotły. Zastosowanie pompy ciepła okazuje się wygodniejsze, a nawet inwestycyjnie nie tak drogie, bo nie potrzeba przyłącza gazu, komina, pomieszczenia kotłowni czy miejsca na opał. Wzrosła świadomości Polaków dotycząca zanieczyszczenia powietrza przez kotły na paliwa stałe. Uruchamiany właśnie program dotacji i pożyczek Czyste Powietrze może dodatkowo przekonać właścicieli domków, by zmienili sposób ogrzewania na bardziej ekologiczny.

Pompy ciepła mają też swoje wady, a jedną z nich jest potencjalny wpływ na środowisko. W razie uwolnienia się gazu chłodniczego dochodzi do zwiększenia efektu cieplarnianego, choć - jak zaznacza branża - upowszechnianie pomp ciepła przyczynia się w znacznie większym stopniu do ograniczania szkodliwych emisji. Unia Europejska przyjęła już kilka lat temu regulacje, które prowadzą do stopniowej zmiany technologii.

Czynniki chłodnicze w centrum uwagi

Zacznijmy od prostego faktu. Pompa ciepła, podobnie jak lodówka lub niemal każde urządzenie chłodnicze, jest napełniona sprężonym do wysokiego ciśnienia gazem. Ten skraplając się pod wysokim ciśnieniem oddaje ciepło do ogrzewania. Następnie jest dławiony przez zawór do niskiego ciśnienia, dzięki czemu może odparować i odebrać ciepło od otoczenia. Podobnie jak pompa ciepła działa klimatyzator, tylko że zamiast ciepła podaje do wnętrza budynku chłód.

Jako gazów chłodniczych nie używa się już tzw. freonów, czyli węglowodorów zawierających w swojej cząsteczce atomy chloru. W razie wycieku freon ulatywał do górnej warstwy atmosfery, gdzie atomy chloru niszczyły naturalne cząsteczki ozonu powodując tzw. dziurę ozonową. Dzięki realizacji postanowień Protokołu montrealskiego, praktycznie wyeliminowano substancje zubożające warstwę ozonową. Zamiast nich stosuje się gazy F, czyli gazy fluorowane, które jednak mają wysoki wpływ na efekt cieplarniany.

Dzisiaj używane czynniki chłodnicze (ciągle popularnie nazywane "freonami") zawierają fluor zamiast chloru i nie powodują niszczenia warstwy ozonowej. W razie wycieku do atmosfery ich działanie jest często tysiąc razy (albo i więcej) silniejsze od porównywalnej ilości CO2. Wpływ ten określa wartość tzw. GWP (Global Warming Potential).

Czytaj także: Sprzęt pobierający energię czeka rewolucja

Unia Europejska rozpoczęła ograniczanie  wykorzystania F-gazów w 2006 r. Kolejne rozporządzenie z 2014 roku znacznie zaostrza wymogi. Gazy F obejmują praktycznie wszystkie powszechnie stosowane czynniki chłodnicze. Niektórych z  nich zostaną stopniowo zabronione, koszt innych znacznie się zwiększy. Wzrośnie rola czynników "naturalnych" (jak węglowodory, amoniak, CO2) oraz innych czynników o niskim GPW.

Wyższe ceny

W nowych lodówkach  stosuje się izobutan, czyli praktycznie ten sam gaz, którym napełniane są zapalniczki. Pompy ciepła i klimatyzatory są znacznie większe i trudniejsze do przerobienia.

W lodówce jest 60 g czynnika chłodniczego, w małej pompie ciepła lub klimatyzatorze typu split - około kilograma. Taka ilość "freonu" ma efekt cieplarniany równy 2 t dwutlenku węgla, co odpowiada emisji samochodu po przejechaniu 13 tys. km. Jeśli chcemy kupić większą pompę ciepła np. osiągającą 9 kW mocy grzewczej przy temperaturze na zewnątrz -15 stopni Celsjusza, to mamy 2,75 kg czynnika chłodniczego, który w przypadku uwolnienia do atmosfery zadziała jak 6 t CO2.

Firma naprawiająca lub demontująca pompę ciepła nie może już jak kiedyś wypuszczać gazu do atmosfery, ale ma obowiązek odessać go i po analizie składu i oczyszczeniu wykorzystać ponownie lub oddać do utylizacji. Użytkownicy dużych klimatyzatorów i pomp ciepła (powyżej 3 kg czynnika) muszą prowadzić kartę urządzenia, wpisywać do niej wszelkie czynności serwisowe i regularnie kontrolować szczelność.

W UE istnieją od 2015 r. limity dotyczące ilości F-gazów. Od 2018 roku na rynek zostanie wprowadzone o 37 proc. mniej czynników chłodniczych (licząc według ich efektu cieplarnianego) niż średnio w latach 2009-2012. W 2030 roku będzie to już o 79 proc. mniej. Efekty są już widoczne – w ciągu roku ceny popularnych czynników do pomp ciepła, instalacji chłodniczych i klimatyzacji podskoczyły z 30-40 zł/kg do ponad 200 zł/kg. Bardzo możliwe są dalsze wzrosty.

Nie ma złotego środka

Branża chłodnicza i klimatyzacyjna szuka zamienników czynników chłodniczych o niższym wpływie na efekt cieplarniany. Jednym z niewielu niepalnych i nietoksycznych gazów nadających się do pomp ciepła jest dwutlenek węgla. W razie wycieku oddziaływanie na efekt cieplarniany jest znacznie niższe niż popularnych czynników zawierających fluor. Wadą jest to, że pracuje on w bardzo wysokim ciśnieniu. Z punktu widzenia odbiorcy to nie ma znaczenia, ale jest wymagające dla producentów, ponieważ wymaga od nich odpowiedniego dostosowania technologii, a to odpowiednio dużo kosztuje.

Z drugiej strony, podczas oddawania ciepła CO2 schładza się stopniowo (bez skraplania), dzięki czemu może ogrzewać wodę znacznie efektywniej. Przykładowa pompa ciepła na CO2 osiąga moc grzewczą do 4,5 kW przy temperaturze wody 65 stopni Celsjusza. Tradycyjne pompy ciepła zwykle dają wodę o temperaturze 35 stopni, a wyższa temperatura jest możliwa tylko za cenę większego zużycia prądu.

Pompy ciepła na CO2

Pompy ciepła na CO2  są  dostępne zarówno do użytku domowego jak i  dla przemysłu. Największą ich zaletą jest wysoka osiągana temperatura wody – od 65 do nawet 90 stopni Celsjusza, dzięki czemu możliwe jest grzanie ciepłej wody użytkowej lub uzyskiwanie ciepła do procesów przemysłowych. Oczywiście możliwe jest też wykorzystanie chłodu – urządzenia na CO2 coraz szerzej wprowadzane są nie tylko do klimatyzacji dużych obiektów, ale też do chłodzenia żywności w przemyśle spożywczym i na sklepowych półkach. Pracują przy nawet bardzo niskich temperaturach zewnętrznych.

Czytaj także: Klimatyzacja pożera energię

- Widzimy coraz większe zainteresowanie chłodnictwem na dwutlenek węgla wśród sieci handlowych i przemysłu – mówi Maurycy Szwajkajzer, ekspert z firmy projektowej Enreco. - Dobrze pomyślana instalacja na CO2 nie tylko produkuje chłód, ale też zapewnia ogromne ilości ciepłej wody, czasem wystarczającej do ogrzania całego hipermarketu lub fabryki – przekonuje.

Rozwiązanie jest szczególnie opłacalne w miejscach, gdzie nie ma dostępu do sieci ciepłowniczej lub gazowej.

Japonia dała na to dotacje

Najbardziej znany przykład rozwoju tej technologii to rynek japoński, gdzie działa ok. 6 mln małych pomp ciepła na CO2. Ich zastosowanie na taką skalę nie byłoby możliwe bez dotacji. Japończycy uruchomili rządowy program wspierania instalacji podnoszących niezależność energetyczną. Poza tym pompy ciepła i klimatyzatory na CO2 wpisują się w strategię zwiększania elastyczności popytu na prąd – ciepło i chłód są łatwiejsze w magazynowaniu niż energia elektryczna, więc w niektórych sytuacjach można je wyłączyć na kilka godzin, bez obniżania komfortu odbiorców. Wprowadzenie subsydiów było argumentowane koniecznością rozwoju nowej technologii. Co tu ukrywać - to nie jest rozwiązanie tanie. Jak teraz obserwujemy, pompy ciepła na CO2 oferują na naszym rynku od właśnie miedzy innymi japońskie firmy.

- Pompy ciepła na CO2 o mocy kilkuset kilowatów są wykorzystywane w naszym kraju przy geotermii - mówi Lachman.

Bez względu na to, czy pompy ciepła na CO2 staną się za kilkanaście lat standardem, czy nie, pewne jest, że gdy popularne czynniki (oraz ich zamienniki) przestaną być powszechnie dostępne, trzeba będzie poszukać czegoś radykalnie innego.

Czytaj także: Od kopalni do plebanii. Białe certyfikaty dla każdego

Partnerzy działu

Zobacz także...

Komentarze

Patronat honorowy

Nasi partnerzy

PGEPG SilesiaPSE