Segment pomp ciepła w Europie należy w ostatnich latach do jednego z najbardziej dynamicznie rozwijających się na rynku grzewczo-instalacyjnym. W rozwoju tego segmentu nie przeszkodziła nawet stabilna lub wręcz spadkowa tendencja cen paliw i energii elektrycznej. W roku 2015 rynek w Europie wzrósł w stosunku do roku 2014 o + 20% [1]. Liczba pomp ciepła znajdujących się w eksploatacji w krajach europejskich przekroczy w 2016 roku 30 milionów (w Polsce powinna przekroczyć 70 000).
Do największych rynków pod względem rocznej sprzedaży powietrznych pomp ciepła należą Włochy, Hiszpania, Francja, Portugalia i Szwecja. Jednak wykluczając pompy ciepła typu powietrze-powietrze, do czołówki należeć będą Francja, Niemcy, Włochy, Wielka Brytania i Austria. Pozycja Polski na europejskim rynku w segmencie powietrznych pomp ciepła jest jeszcze odległa (14 w 2015 r.), za to pod względem sprzedaży gruntowych pompach ciepła zajmujemy aż 5 pozycję [1]. Polska należy do najszybciej rozwijających się rynków pomp ciepła liczących się już w Europie. Liczba instalowanych pomp ciepła w przeliczeniu na 1000 istniejących w kraju budynków jest nawet większa niż w Niemczech [2]. Proporcja sprzedaży pomp ciepła w Polsce w stosunku do oddawanych do użytku budynków mieszkalnych wynosi 1:5 (nieustalony udział zastosowania pomp ciepła dla budynków nowych i modernizowanych). W Niemczech już co trzeci nowobudowany dom wyposażany jest w pompę ciepła.
Jakie są trendy w ofercie rynkowej pomp ciepła?
Ogromna różnorodność rozwiązań technicznych w ofercie pomp ciepła nie ułatwia oceny poszczególnych urządzeń pod względem chociażby efektywności energetycznej. Trudno jest na przykład ocenić, czy efektywność COP wynosząca 3,7 dla pompy ciepła powietrza/woda można uznać za standardową, czy może za ponadprzeciętną. Można się także zastanawiać, czy sprężarka inwerterowa stosowana jest już w większości pomp ciepła, czy może jedynie w określonych przypadkach? Interesujące mogą być także informacje o tendencjach w oferowanych mocach grzewczych, np. w jakim stopniu oferta rynkowa pomp ciepła podąża za trendem obniżania zapotrzebowanie ciepła dla celów grzewczych w budynkach.
Z pomocą w szukaniu odpowiedzi na te i inne pytania przychodzi zestawienie niemieckiej instytucji rządowej Federalnego Urzędu Gospodarki i Kontroli Eksportu BAFA (Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle), który zajmuje się m.in. określaniem warunków dofinansowania dla urządzeń OZE. Lista BAFA zawiera wykaz pomp ciepła, które przeszły badania w niezależnych laboratoriach i uzyskały potwierdzoną w ten sposób wartość COP. Lista jest stale aktualizowana i zamieszczana na stronie internetowej www.bafa.de. Według stanu na dzień 24.10.2016 lista zawierała dane dla 2878 pomp ciepła pochodzących od 129 producentów (tab.1.). Około 1/3 spośród nich oferuje swoje urządzenia także na rynku polskim. Duża ilość pomp ciepła zamieszczonych na liście BAFA, podobieństwo warunków klimatycznych Niemiec i Polski, a także obecność większości modeli pomp ciepła na rynku polskim sprawia, że analiza statystyczna wykonana na bazie wspomnianej listy jest interesująca i aktualna w znacznej mierze dla obecnych i przyszłych realiów rozwoju rynku pomp ciepła w Polsce.
Statystyka rynkowa – udziały rynkowe rodzajów pomp według dolnego źródła ciepła
Obserwowanym w większości krajów trendem jest wzrost popularności zastosowania pomp ciepła typu powietrze/woda (w skrócie AW) do ogrzewania i chłodzenie budynków oraz podgrzewania wody użytkowej. Znajduje to swoje odwzorowanie w strukturze oferty rynkowej. O ile jeszcze w 2012 roku udział pomp ciepła AW wynosił tu 39,9%, to w 2016 już 48,5% (rys.2.).
W jaki sposób oferta rynkowa reaguje na zmiany popytu? Lata 2013-2015 to nieznaczne spadki sprzedaży pomp ciepła na rynku niemieckim spowodowane m.in. przez niskie ceny paliw (w szczególności oleju opałowego, dla którego pompy ciepła stanowiły naturalną alternatywę). Spadek ten nie dotknął jednak pomp ciepła powietrze/woda (sprzedaż 2012-2015: +7%), dotycząc jedynie segmentu pomp ciepła solanka/woda i woda/woda (2012-2015: -23%). W tym czasie liczba oferowanych urządzeń (patrząc za listą BAFA) wzrosła w przypadku pomp ciepła AW o +77%, a pomp ciepła BW i WW o +30%. Rozwój oferty rynkowej dotyczył więc przede wszystkim pomp ciepła powietrze/woda, co będzie miało także swoje odzwierciedlenie w kolejnych statystykach.
Statystyka rynkowa – udziały rynkowe rodzajów pomp według mocy grzewczej (< 20 kW)
Jednym z trendów rynkowych jest obniżanie progu mocy grzewczej pomp ciepła, co jest związane z potrzebami klientów wobec systematycznego zmniejszania potrzeb cieplnych budynków. W przypadku pomp ciepła solanka/woda (BW) ostatnie lata nie przyniosły tutaj znaczącej zmiany. Pompy ciepła z łącznego zakresu do 11 kW stanowią w 2016 roku ok. 64% całego segmentu, czyli niemal tyle samo jak w roku 2012 (rys.3.). Znaczna zmiana nastąpiła jednak w segmencie pomp ciepła powietrze/woda (AW), gdzie łącznie zakres do 11 kW stanowi ok. 74% tego segmentu. Wzrost ilości oferowanych pomp ciepła AW dotyczy przede wszystkim najniższego zakresu mocy do 7 kW, który w 2012 roku zajmował 14%, a obecnie już 29% całego segmentu.
Statystyka rynkowa – rodzaje regulacji mocy grzewczej pomp ciepła (< 20 kW)
Rozwój segmentu pomp ciepła małej mocy można w znacznej mierze zawdzięczać popularyzacji stosowania sprężarek o płynnej regulacji wydajności. Jak wskazuje statystyka (rys.4 .) w segmencie pomp ciepła powietrze/woda (AW), liczba urządzeń wyposażonych w sprężarkę inwerterową (n = 656) jest wyraźnie wyższa od urządzeń o stałej wydajności (n = 477). Statystyka procentowa wskazuje, że sprężarki inwerterowe znajdują częściej zastosowanie w dolnych zakresach oferowanych mocy. Przykładowo 36% „inwerterowych” pomp ciepła AW to urządzenia do 7 kW mocy grzewczej (A2/W35, EN 14511), a 47% w zakresie mocy 7-11 kW (rys.4.).
Szersze zastosowanie sprężarek inwerterowych dotyczy przede wszystkim pomp ciepła małej mocy – głównie pomp typu powietrze/woda. Aż 73% urządzeń w zakresie mocy do 7 kW i 60% w zakresie 7÷11 kW wyposażonych jest w sprężarkę inwerterową (rys.5.)
Statystyka rynkowa – efektywność COP pomp ciepła (< 20 kW)
Minimalna wartość współczynnika COP dla powietrznej pompy ciepła została określona na poziomie 3,10 (EN 14511, A2/W35), co wynika z zapisów w decyzji 2007/742/WE Komisji Europejskiej w sprawie wymagań ecoprojektu. Pompy ciepła typu powietrze/woda zamieszczone w wykazie BAFA cechują się wysokimi współczynnikami COP. Średnia wartość COP dla pomp ciepła typu powietrze/woda wynosi 3,62 lub 3,54 zależnie od sposobu regulacji mocy grzewczej (rys. 6.).
Efektywność COP pomp ciepła powietrze/woda (AW) znajdujących się na liście BAFA 10.2016 wzrosła w stosunku do roku 2012 o około 3÷4% (rys. 6.) i wynosi średnio 3,62 dla pomp ze sprężarką o stałej wydajności i 3,54 ze sprężarką inwerterową. W przypadku pomp ciepła solanka/woda, efektywność COP w ciągu lat 2012-2016 wzrosła o około 3%.
Statystyka rynkowa – zakresy efektywności COP pomp ciepła (< 20 kW)
Jak ocenić efektywność pompy ciepła na tle innych urządzeń oferowanych na rynku? Można tego dokonać, przypisując ją do danego zakresu wartości COP. Na przykład pompa ciepła powietrze/woda o efektywności COP = 4,00 należy do grupy urządzeń o najwyższej efektywności stanowiącej 12,6% swojego segmentu rynkowego (rys.7). W przypadku pomp ciepła powietrze/woda można zaobserwować znacznie większą rozpiętość wartości COP niż w przypadku pomp solanka/woda. Wartość COP najmniej efektywnych pomp ciepła powietrze/woda jest blisko 40% niższa w porównaniu do pomp ciepła o najwyższej efektywności. Dla pomp ciepła solanka/woda ta sama różnica jest znacznie niższa i wynosi 15%. Szczególnie więc przy wyborze pomp ciepła powietrze/woda należy zwracać uwagę na cechy jej budowy i działania w określonych warunkach eksploatacyjnych (najwyższa efektywność COP w punkcie A2/W35 nie oznacza, że ta sama pompa ciepła będzie uzyskiwać najwyższą efektywność w innych punktach pracy, np. A-7/W35).
Podsumowanie
Ostatnie lata rozwoju pomp ciepła oznaczały znaczne zwiększenie ilości oferowanych na rynku urządzeń, szczególnie powietrze/woda, ale także solanka/woda (rys.2.). Oferta poszerzyła się zdecydowanie w kierunku pomp ciepła małych mocy (< 7 kW, rys.3.), gdzie większość pomp ciepła powietrze/woda ma sprężarką inwerterową (rys.5.). Efektywność COP pomp ciepła oferowanych obecnie wzrosła statystycznie o około 3÷4% w ciągu ostatnich 4 lat (rys.6.). Trzeba zaznaczyć, że na efektywność pomp ciepła (szczególnie typu powietrze/woda) wpływa szereg czynników i samo zastosowanie sprężarki inwerterowej nie stanowi gwarancji uzyskiwania wysokich wartości COP (rys.6.). Szereg innych cech konstrukcyjnych związanych np. z wielkością parownika, skraplacza, rodzajem silnika wentylatora, czy też rodzajem sterowania zaworem rozprężnym będzie decydować tutaj o uzyskiwanej przez pompę ciepła efektywności COP. Nowym trendem w budowie pomp ciepła jest wyposażanie ich w regulatory z funkcją SMART, czyli zdolnych do współpracy z sieciami elektroenergetycznymi (np. blokowanie pracy przy zwiększonej cenie zakupu energii lub wymuszanie pracy przy jej obniżonej cenie). Około 60% wszystkich pomp ciepła zamieszczonych na liście BAFA 10.2016 ma obecnie funkcję SMART.
———————————
Literatura:
[1] “Heat pumps Barometer”, EUROBSERV’ER 2016
[2] “Heat pumps in Europe”, EHPA, Martin Forsén 2015
[3] Listy BAFA 24.10.2016, 03.02.2012, bafa.de