Pompy ciepła w gospodarce energetycznej miast

Dział: Artykuły | Data dodania: 30.11.11 09:09:00

Artykuł udostępniony za zgodą 

autor: Anna Trojanowska

Pompy ciepła mogą ogrzewać wiele budynków użyteczności publicznej. Dlaczego nie grzeją? - W Polsce jak dotąd w zasadzie nie ma wsparcia dla tego typu rozwiązania - mówi Brunon J. Grochal, profesor Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego.

- Około 70 proc. przedsiębiorstw ciepłowniczych pozostaje w rękach samorządów - często bez szans na konieczne inwestycje. Dla tych firm skutki polityki klimatycznej mogą się okazać groźne - mówi Brunon J. Grochal.

Z danych GUS wynika, że od początku bieżącej dekady do roku 2007 cena gazu wzrosła prawie o 200 proc., a cena opału stałego o 150 proc. Trzeba przy tym pamiętać, że tylko w 2008 roku opał stały zdrożał prawie o 50 proc.

Skoro podstawowym nośnikiem do wytwarzania ciepła jest w Polsce węgiel, a jego cena rośnie, to nie ma możliwości, by cena ciepła pozostawała na niezmienionym poziomie.

- Ustalanie taryf dla ciepła za pomocą tzw. metody kosztowej sprawia, że firmom ciepłowniczym nie opłaca się inwestować w zmniejszanie kosztów wytwarzania ciepła, podnoszenie jakości usług i we własny rozwój. Jest natomiast powodem postępującej dekapitalizacji ciepłownictwa - mówi Jacek Szymczak, prezes zarządu Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie.

Jednym z rozwiązań problemu może być zastosowanie pomp ciepła.

- Pompy ciepła umożliwiają racjonalizację gospodarki energetycznej miasta na kilka sposobów. W zastosowaniach bezpośrednich pozwalają zmniejszyć zapotrzebowanie na ciepło pozyskiwane z konwencjonalnych nośników energii, poprzez zastąpienie tego ciepła ciepłem pobieranym ze środowiska (z powietrza, z gruntu, z wód powierzchniowych bądź gruntowych w przypadku ich występowania) - informuje Grochal.

Dzięki zastosowaniu pomp możliwe jest wykorzystanie także zasobów energii, które bez ich użycia są niemożliwe do wykorzystania - na przykład poprzez ochładzanie ścieków czy utylizację ciepła odpadowego z procesów technologicznych.

We współpracy z magazynami (akumulatorami) ciepła/chłodu pompy pozwalają znacznie zmniejszyć wahania obciążenia źródeł ciepła i energii elektrycznej. Jako jedyne urządzenie zapewniają pokrycie zapotrzebowania także na chłód, przy jednoczesnym wykorzystaniu usuwanego ciepła (akumulacja, podgrzewanie wody użytkowej).

Przy wykorzystaniu pomp ciepła znacząco zmniejszane są lokalne emisje szkodliwych gazów i pyłów. Ponadto wobec korzystania z zasobów energii ze środowiska wzrasta stopień bezpieczeństwa energetycznego - tłumaczy profesor.

Co o pompach warto wiedzieć

- Pompa ciepła jest jak krowa Milka z reklamy czekolady: nie umie śpiewać, nie umie opowiadać, ale umie poruszać - ciepło. To znaczy umie dostarczać ciepło oraz je zabierać, czyli dostarczać chłód. Generalnie pompy ciepła pompują ciepło. Nie należy mylić ciepła z temperaturą. Na przykład jest znacznie więcej ciepła w dużej bryle lodu niż w kropli wrzątku - informuje Grochal.

Ciepło jest "transportowane w parze". W sprężarkowych pompach ciepła para jest po prostu sprężana do wyższego ciśnienia. W absorpcyjnych pompach ciepła do wyższego ciśnienia pompowana jest ciecz (nośnik) zawierająca rozpuszczoną w tej cieczy parą - dodaje.

Tę samą moc cieplną możemy uzyskać przy tych samych wkładach paliwa, zarówno ze sprężarkowej elektrycznej jak i gazowej absorpcyjnej pomp ciepła, inny będzie jednak w dostarczanym cieple wkład OZE - mniejszy przy gazowej absorpcyjnej pompie ciepła.

Gazowa absorpcyjna pompa ciepła pozwala jednak zmniejszyć zużycie gazu w porównaniu z kotłem gazowym - bez wkładu OZE zużycie gazu jest oczywiście większe.

Na efektywność instalacji ogrzewania ma wpływ nie tylko sama pompa ciepła, ale także nakład energii wymagany do obsługi dolnego źródła (pompa obiegowa) oraz ewentualne dogrzewanie zbiornika akumulacyjnego

- Postępy technologii produkcji wymienników ciepła prowadzą do miniaturyzacji elementów pomp ciepła oraz zmniejszenia ilości czynnika roboczego w instalacj - wyjaśnia Grochal.

Dzięki "dobieraniu" ciepła ze środowiska użytkownik otrzymuje więcej ciepła niż gdyby bezpośrednio wykorzystał ciepło spalania paliwa

Efektywność pomp ciepła

- Pompa ciepła dostarcza ciepło przy najniższej możliwej temperaturze, więc straty wynikające z różnicy temperatur są najniższe (w porównaniu z innymi rodzajami ogrzewania) - informuje prosfesor.

Proste rachunki pozwalają określić, ile mamy spalić jednostek paliwa, jeśli potrzebujemy ilość ciepła równoważną wartości opałowej paliwa (to jest tyle, ile dostarczyłby kocioł o sprawności 100 proc.):

- przy ogrzewaniu elektrycznym to 1/0,38 = 2,63 jednostek (EL= 0,38) 
- przy ogrzewaniu kotłem to 1/0,8 = 1,25 jednostek (ew. 1/0,9 = 1,11 jednostek) 
- przy ogrzewaniu pompą ciepła to 1/1,14 = 0,88 jednostek (ew. 1/1,52 = 0,64 jednostek)

Wskazana powyżej energooszczędność, mierzona niespalonym paliwem, bezpośrednio przekłada się na ekologiczność -poprzez unikniętą emisję.

Pompa ciepła może dostarczać ciepło w całości pochodzące z OZE, jeśli z OZE pochodzi energia napędowa stanowiąca część ciepła dostarczanego użytkownikowi (biogaz- w przypadku gazowej absorpcyjnej pompy ciepła).

- Przy użyciu do ogrzewania pomp ciepła zwiększenie udziału energii elektrycznej z OZE w "electricity mix" prowadzi do zmniejszenia emisji CO2, w przeciwieństwie do konwencjonalnego ogrzewania - mówi Grochal.

Największe oszczędności przynosi zastąpienie pompą ciepła ogrzewania elektrycznego

Dolne źródła pomp ciepła

Dobrym, pewnym i stabilnym dolnym źródłem ciepła są sondy pionowe, wody gruntowe, ścieki. Jednak obecnie w Polsce podstawowym źródłem energii jest węgiel kamienny i brunatny. Według danych Głównego Urzędu Statystycznego dla zaspokojenia potrzeb energetycznych gospodarstw domowych stanowi on podstawowe paliwo (aż 73 proc. energii pozyskuje się z węgla). Znacznie mniejsze jest w tym sektorze zużycie gazu ziemnego (14 proc.), alternatywnych źródeł energii, biomasy i innych (9 proc.), a także produktów naftowych (4 proc.).

W budynkach mieszkalnych aż 28 proc. całkowitej zużywanej energii uzyskuje się bezpośrednio ze spalania węgla. Udział ten jest znacząco większy niż średnio w calej gospodarce (19proc.).

Korzystanie z gotowych rozwiązań

Liczba pomp ciepła będzie gwałtownie wzrastać na całym świecie jak i w krajach UE, czego jednak nie przewiduje polski Action Plan. Najprawdopodobniej obniżać się będzie koszt pomp ciepła, ale czekać raczej nie należy.

- Bardzo aktywnie ostatnio propaguje się pompy ciepła w Wielkiej Brytanii. W Niemczech powstał pierwszy stadion ogrzewany pompą ciepła, co ze stadionami w Polsce? Euro 2012 było okazją do wprowadzenia nowoczesnych rozwiązań - było - tłumaczy Grochal.

Gminy nie podejmują inicjatywy budowy kogeneracyjnych źródeł energii ze względu na brak środków inwestycyjnych oraz brak kwalifikowanej kadry do obsługi i eksploatacji źródeł energii. Problemem są też obawy przed koniecznością pokonania barier prawnych i administracyjnych, a także brak dostatecznego wsparcia ze strony władz wyższego szczebla.

- Jako niestety ciągle bardzo niski można ocenić poziom rzetelnej wiedzy o nowoczesnych technologiach energetycznych i systemach ogrzewania wykorzystujących OZE wśród projektantów i architektów, zarządców nieruchomości oraz szeroko rozumianej administracji i członków władz samorządowych - mówi profesor.

W Polsce dom jednorodzinny zużywa często dwukrotnie więcej energii niż w krajach rozwiniętych; zmniejszenie rocznego zapotrzebowania ciepła wymaga kosztownej poprawy izolacji i instalacji

- Istnieje zakorzeniona opinia, że podawane wartości SPF są "teoretyczne" (opinia wspierana jak najszerzej przez dostawców technologii ogrzewania konkurujących z pompami ciepła) - informuje Grochal.

- Nikt jak na razie nie jest zainteresowany w obliczaniu (i "konsumowaniu") unikniętej emisji, wynikającej z wykorzystywania OZE przez indywidualnych użytkowników - dodaje.

W obliczeniach unikniętej emisji CO2 podkreślana jest niska sprawność polskich elektrowni -dużo niższa niż w innych krajach UE, tzn. mniejsza niż 0,38.

W Polsce wsparcie inwestycji indywidualnych, małych, jak dotąd praktycznie nie istnieje - biorąc pod uwagę dużą liczbę zainteresowanych, kilka dotacji ze środków samorządowych, a i to nie wszędzie.

- Nie istnieje ogólnie dostępna dla potencjalnych inwestorów baza wiarygodnych danych dotyczących efektywności pomp ciepła w polskich warunkach - wyjaśnia profesor.

Bardzo duże znaczenie dla upowszechnienia wykorzystania pomp ciepła miało i ma w każdym z krajów wsparcie państwa - w Polsce jak dotąd w zasadzie nie ma go w ogóle.

Korzyści ze stosowania pomp ciepła

Dla odbiorcy ciepła korzyścią ze stosowania pomp ciepła jest obniżenie kosztu ogrzewania, z możliwością chłodzenia przy użyciu tej samej instalacji, przy nieporównanie większej wygodzie korzystania z instalacji w odniesieniu do innych systemów ogrzewania - mówi Grochal. - Dla środowiska to obniżenie szkodliwych emisji ze spalania paliw konwencjonalnych, dzięki recyrkulacji energii pobieranej ze środowiska oraz -w sumie -lepszemu wykorzystaniu energii paliwa niż w innych systemach ogrzewania.

Artykuł powstał na bazie materiałów z konferencji "Rozwój energetyki innowacyjnej - budowanie bezpieczeństwa energetycznego miast i gmin", która odbyła się w Bielsku-Białej w dniach 12-13 września 2011 r.

www.portalsamorzadowy.pl

---

Komentarze

---