Dlaczego dofinansowane są kolektory słoneczne, a nie pompy ciepła?

Ocena ekologiczna programu priorytetowego NFOŚiGW

W wielu krajach Europy wsparcie finansowe dla pomp ciepła jest znacząco wyższe niż dla kolektorów słonecznych. Kilka lat temu NFOŚiGW planował wdrożenie ogólnopolskiego priorytetowego programu dofinansowania zarówno dla kolektorów słonecznych, jak i dla pomp ciepła. Jednak NFOŚiGW wdrożył program priorytetowy tylko dla kolektorów słonecznych.
Jakie byłyby efekty ekologiczne dla pierwotnego planowanego programu dofinansowania? Jak mogłoby to wyglądać w przypadku wprowadzenia zamiennie tylko programu priorytetowego dla sprężarkowych pomp ciepła zasilanych energią elektryczną?

Ocena ekologiczna

W ramach programu priorytetowego NFOSIGW planowane jest wydanie łącznej kwoty dotacji na poziomie 450 000 000 zł. Jak przekłada się to na realizację celu dostarczenia energii z OZE, redukcję emisji dwutlenku węgla czy redukcję emisji pyłów zawieszonych?
Jak wyglądałoby to w przypadku zastosowania pomp ciepła?

W ramach poniższej artykułu przeanalizowano:
- przekazywanie energii z OZE,
- redukcję emisji dwutlenku węgla,
- redukcję emisji pyłów zawieszonych,
- dodatkową moc elektryczną związaną z zastosowaniem sprężarkowych pomp ciepła.

W poniższym porównaniu (tabela 1) wzięto pod uwagę trzy warianty dofinansowania (jeden realny i dwa hipotetyczne, związane z pompami ciepła):
A) Aktualny wariant dofinansowania – 100% kolektory słoneczne,
B) Wariant mieszany dofinansowania – 50% kolektory słoneczne, 50% pompy ciepła gruntowe,
C) Wariant  dofinansowania – 100% pompy ciepła gruntowe.

Założone dofinansowanie dla pomp ciepła gruntowych wynosi 8000 zł na każdą pompę ciepła. Pokrywa się to z istniejącą kwotą dofinansowania programu Mazowieckiego WFOŚiGW.
Wartość ta oceniana jest przez wiele osób związanych z branżą pomp ciepła jako wartość optymalna dla dofinansowania pomp ciepła w domach jednorodzinnych.

 

Ilość energii z OZE (przekazywana do celów statystycznych)

Decyzja Komisji Europejskiej z 1 marca 2013 roku (2013/114/UE) w sprawie wyliczania energii ze źródeł odnawialnych przekazywanej przez pompy ciepła wyznacza metodę statystyczną wyliczania OZE.

Zakładając, że moc grzewczą pompy ciepła wynosi 10,0 kW, statystyczna, roczna ilość energii z OZE przejmowana przez pompę ciepła wynosić będzie odpowiednio:

  • 10 260 kWh OZE/rok  dla sprężarkowej pompa ciepła typu powietrze /woda (korzystającej z energii aerotermalnej),
  • 17 643 kWh OZE/rok dla  sprężarkowej pompa ciepła typu solanka/woda (korzystającej z energii geotermalnej),
  • 9263 kWh OZE/rok dla gazowej (absorpcyjnej) pompa ciepła typu solanka/woda
    (korzystającej z energii geotermalnej).

W obliczeniach energii OZE pozyskiwanej z kolektorów słonecznych wzięto pod uwagę symulacje programem komputerowym Getsolar w. 10, przy założeniu, że instalacja solarna opiera się o typowy zestaw do podgrzewania ciepłej wody użytkowej pojemności 400 litrów, o powierzchni brutto kolektorów 6 m2 i  że uzysk solarny odniesiony jest do powierzchni brutto kolektorów. Wartość uzysku 350 kWh/m2 przyjęto z bezpiecznym nadmiarem.

Redukcja emisji dwutlenku węgla

Analiza przeprowadzona została w odniesieniu do zastąpienia kotłów węglowych kolektorami słonecznymi lub pompami ciepła. W przypadku zastosowania pomp ciepła przyjęto rok 2020 jako ostateczny rok realizacji celów pakietu klimatyczno-energetycznego 3 x 20%.

Przyjęta w obliczeniach prognoza emisji pośredniej CO2 z prądu w 2020 r. wg Krajowego Planu Działania na rzecz OZE  z 2009 roku jest związana z ostateczną datą rozliczeń efektów pakietu klimatyczno-energetycznego 3×20.
Dla uproszczenia obliczeń przyjęto statystyczną wartość SPF=3,5 dla pompy ciepła typu solanka/woda (w zgodzie z decyzją KE 2013/114/UE z 1.03.2013).

Na rysunku 3 pokazane jest redukcja CO2 w odniesieniu do emisji CO2 przeciętnego kotła gazowego (emisja 260 g CO2/kWh) o sprawności średniorocznej 85%.

Na rysunku 4 pokazane jest redukcja CO2 odnosząc do emisji CO2 z przeciętnego polskiego urządzenia grzewczego (emisja 300 g CO2/kWh) i sprawności 75%.

 

Redukcja niskiej emisji pyłów

Niska emisja to emisja pyłów i zanieczyszczeń gazowych pochodząca z lokalnych kotłowni węglowych i domowych kotłów i pieców grzewczych. Pod pojęciem niskiej emisji zanieczyszczeń rozumie się emisję zanieczyszczeń z kominów o wysokości poniżej 40 m. W przypadku zastosowania pomp ciepła nie występuje w ogóle niska emisja zanieczyszczeń. Pośrednia emisja zanieczyszczeń związana z produkcją energii elektrycznej jest tylko tzw. wysoką emisją (wysokość kominów jest powyżej 40 m).

Wielkości redukcji pyłów zawieszonych odniesione do emisji dla kotłów węglowych pokazano na rysunku 5.

Należy dodatkowo wziąć pod uwagę fakt, że redukcja emisji pyłów zawieszonych PM spowodowana działaniem kolektorów słonecznych nie pokrywa się z okresami roku, w czasie której występuje największej emisja pyłów zawieszonych PM (p. rys. 6).

Na rysunku 6 widać wyraźne powiązanie pomiędzy emisją pyłów PM10, a temperaturą zewnętrzną. W miesiącach zimowych emisja PM 10 wzrasta gwałtownie. Jest to związane z emisją spalin głównie z węglowych kotłów grzewczych jak i urządzeń spalających biomasę (kominków).

 Wymagana dodatkowa moc elektryczna dla sprężarkowych pomp ciepła

Dla  wariantu B wymagana dodatkowo moc elektryczna dla sprężarkowych pomp ciepła wynosi ok. 106 MW (zakładając współczynnik jednoczesności 1,0).
Dla  wariantu C wymagana dodatkowo moc elektryczna dla sprężarkowych pomp ciepła wynosi ok. 213 MW (zakładając współczynnik jednoczesności 1,0).
Możliwe jest znaczne obniżenie tych wartości poprzez:
–  zastosowanie taryf energetycznych skutkujących wyłączaniem pomp ciepła w godzinach szczytu poboru energii elektrycznej;
–  zastosowanie technologii smart grid dla pomp ciepła skutkujących wyłączaniem  pomp ciepła w godzinach szczytu lub na żądanie systemu energetycznego,
–  zamianę ogrzewania elektrycznego na ogrzewanie z pompami ciepła.

Podsumowanie

Pompy ciepła to jedyna, już dziś dostępna, dojrzała i wysokoefektywna technologia grzewcza, dzięki której energię promieniowania słonecznego zgromadzoną w ciągu lata można wykorzystać także zimą!  W przyszłości, gdy coraz większa część energii elektrycznej będzie pochodzić z odnawialnych źródeł, stosowanie pomp ciepła będzie automatycznie zbliżać się do celu idealnego – korzystania tylko z odnawialnych źródeł energii.
W świetle przedstawionych analiz, zdaniem autora brak wdrożenia programu priorytetowego NFOŚiGW dla pomp ciepła należy uznać jako niewykorzystanie potencjału OZE, redukcji CO2 i pyłów zawieszonych oraz redukcji emisji innych zanieczyszczeń.
Decyzja Komisji Europejskiej z 1 marca 2013 roku 2013/114/UE, w sprawie wyliczania energii ze źródeł odnawialnych przekazywanej przez pompy ciepła oraz min. wartości współczynnika SPF, wyjaśnia praktycznie wszystkie wątpliwości związane z Dyrektywą OZE dotyczące pomp ciepła.
Należy mieć nadzieję, że w najbliższym czasie NFOŚiGW wesprze wszystkie tzw. mikroinstalacje OZE związane z dyrektywą OZE, w tym również pompy ciepła.

 

 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2016 2/2016 11/2015