Etykiety energetyczne SOLERGY dla kolektorów słonecznych

Według wielu reprezentantów głównie środowiska branży energetyki solarnej (termicznej) w Europie Zachodniej, wprowadzony w życie we wrześniu 2015 roku system nadawania etykiet efektywności energetycznej, nie przyznaje należytej pozycji kolektorom słonecznym. Klienci nie są wyraźnie poinformowani o potencjale, jaki leży w wykorzystaniu energii słonecznej do produkcji ciepła, a instalacja solarna stanowi jedynie dodatek dla zestawów z kotłem grzewczym lub pompą ciepła…

Wprowadzone w życie we wrześniu 2015 roku wymagań dla określania i oznaczania efektywności energetycznej urządzeń i zestawów przeznaczonych do ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody użytkowej, zapoczątkowało istotne zmiany na rynku branży grzewczej. Celem wprowadzonej w życie dyrektywy ErP  o produktach energooszczędnych, Ecodesign Directive 2009/125/EC, jest wsparcie zastosowania wysoko efektywnych rozwiązań grzewczych. Sprowadziło się to m.in. do praktycznie eliminacji z rynku niekondensacyjnych kotłów gazowych. Z kolei dyrektywa 2010/30/EC określiła metodologię nadawania klas energetycznych poszczególnym urządzeniom i zestawom do ogrzewania budynków i podgrzewania wody użytkowej. Tematyce tej poświęcono już w krajowej prasie fachowej sporo miejsca [1], [2], jednak nie w aspekcie miejsca zajmowanego przez energetykę słoneczną (rys.1). Etykiety efektywności energetycznej SOLERGY dla kolektorów słonecznych funkcjonujące na rynku stały się przedmiotem dyskusji o zasadności wdrożenia ich w życie jako obowiązkowych, wzorem obecnie stosowanych etykiet.
 

Kolektory słoneczne = 100% energii odnawialnej

Kolektory słoneczne cechują się najniższym współczynnikiem nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie ciepła, wynoszącym …0. Dla porównania współczynnik nakładu dla paliw kopalnych (gaz ziemny, olej opałowy, węgiel) wynosi 1,1, dla energii elektrycznej: 3,0, biomasy: 0,2, a dla systemu fotowoltaicznego on-grid: 0,7.
Praca instalacji solarnej wymaga śladowej  ilości energii elektrycznej dla zasilania pompy obiegowej i sterownika. Mamy tu do czynienia z najwyższą efektywnością energetyczną, stąd wszystkie klasy energetyczne na etykiecie dla kolektora słonecznego mają kolor zielony.

Porównanie efektywności energetycznej urządzeń grzewczych

Etykiety efektywności energetycznej pozwalają porównywać  urządzenia i zestawy grzewcze oparte o różne paliwa (lub energię elektryczną) – w jak efektywny sposób wykorzystują one energię pierwotną dla wytwarzania energii użytecznej dostarczanej do budynku. Przykładowo efektywność energetyczna gazowych kotłów kondensacyjnych sięga 97¸98%, a kotłów elektrycznych nie przekracza 40%. Dopiero wykorzystanie energii odnawialnej lub skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej (kogeneracja) pozwala uzyskiwać więcej energii użytkowej niż wynosi zużycie energii pierwotnej (rys.2.).
Rysunek 2. Efektywność energetyczna konwencjonalnych źródeł ciepła nie przekracza 100%. Efektywność gruntowych pomp ciepła (BW) oraz powietrznych pomp ciepła (AW) może sięgać ponad 150%, kotłów na biomasę 500%, a kolektorów słonecznych nawet 4000% co zdecydowanie odznacza się na tle pozostałych urządzeń (na podstawie [3].

Od początku prac nad wspomnianymi we wstępie dyrektywami założono, że będą one dotyczyć źródeł ciepła za jakie uznano urządzenia zużywające energię pierwotną (paliwo lub energię elektryczną). Instalacje solarne sprowadzono z kolei do roli efektywnej technologii, która sama w sobie nie zużywa energii pierwotnej i jej przeznaczeniem jest co najwyżej zwiększanie klasy efektywności urządzenia lub zestawu grzewczego. Faktem jest, że w całkowitej efektywności zestawu różnice pomiędzy parametrami różnych kolektorów słonecznych są mało widoczne. Nie motywuje to klienta chociażby do wyboru bardziej sprawnego kolektora.

Efektywność energetyczna zestawów z kolektorami słonecznymi

Obecnie kolektory słoneczne stanowią element zestawu, dla którego zgodnie z rozporządzeniem 811/2013 określa się sumaryczną efektywność energetyczną. Zestawy złożone z kotłów kondensacyjnych i kolektorów słonecznych dla podgrzewania wody użytkowej uzyskują podwyższoną klasę efektywności energetycznej – przejście z poziomu A (sam kocioł kondensacyjny) na poziom przeważnie A+.
Zestawy złożone z pompy ciepła wody użytkowej i kolektorów słonecznych mogą zwiększać klasę efektywności energetycznej z A do A++ lub A+++. Są jednak w praktyce rzadko oferowanym rozwiązaniem.

Etykiety dla kolektorów słonecznych – inicjatywa z rynku

Wśród kilkunastu producentów i stowarzyszeń głównie z Niemiec i Austrii [4] powstała inicjatywa nadawania i dobrowolnego posługiwania się etykietami efektywności energetycznej dla kolektorów słonecznych, tak aby w jak najbardziej przejrzysty sposób zaprezentować także te urządzenia w rozpoznawalny dla klientów sposób. Co istotne, sposób określania klasy efektywności kolektora słonecznego nie wymaga prowadzenia odrębnych kosztownych badań, ponieważ bazuje na danych już zawartych w certyfikacie Solar Keymark. Jak się podkreśla, system certyfikowania Solar Keymark wprowadzony w 2003 roku uporządkował w pełni kwestię badań kolektorów słonecznych i prezentowania ich charakterystycznych parametrów. Stanowi obecnie wzór powielany na przykład w segmencie pomp ciepła, gdzie planuje się wprowadzenie analogicznie certyfikacji Heat Pump Keymark. Jest uznanym przez fachowców standardem informacji o produkcie, ale nie jest już zrozumiały dla klienta indywidualnego, tak jak etykieta efektywności energetycznej.

Wzór etykiety dla kolektora słonecznego

Etykiety dla kolektorów słonecznych mają analogiczny wygląd jak etykiety dla urządzeń grzewczych. Nazwa ENERGY, ENERGIE itd., została zastąpiona nazwą SOLERGY, SOLERGIE, itd. zależnie od języka. Rozróżnia się etykietę dla kolektora przeznaczonego do standardowych warunków pracy i do pracy z podwyższoną temperaturą (np. ciepło technologiczne, instalacje przemysłowe) (rys.3).

W przeciwieństwie do znanej już skali klas efektywności, gdzie najniższe są w kolorze czerwonym, klasy na etykiecie kolektora słonecznego są wyłącznie w odcieniach koloru zielonego. Podkreśla to fakt, że w tym przypadku nie jest zużywana energia pierwotna, a wytwarzane ciepło oparte jest w pełni o energię odnawialną. Różnicą jest także wprowadzenie wyższych klas niż A+++, która jest znana ze „standardowych” etykiet. Kolektory odznaczone klasą AA lub AAA wykraczają poza dzisiejsze powszechnie stosowane standardy rynkowe, oferując wysoką efektywność także w utrudnionych warunkach pracy i przy wyższych wartościach temperatury roboczej.

Sposób wyznaczania klasy efektywności energetycznej

Wyznaczenie efektywności energetycznej wymaga podstawienia do wzoru rocznego uzysku ciepła z kolektora słonecznego (ACO, Annual Collector Output) oraz lokalnego nasłonecznienia (dane dla Würzburg – klimat umiarkowany) i powierzchni brutto kolektora (rys.4.). Wszystkie dane zawarte są w certyfikacie Solar Keymark kolektora, które znajdują się w ogólnodostępnej bazie na stronie solarkeymark.org.

Dla obliczonej efektywności energetycznej można już zgodnie z przyjętą skalą odczytać klasę efektywności energetycznej (tab.1.). Przykładowy kolektor (rys.4.) o efektywności 36,2% (dla 50^oC) będzie miał klasę A++. Przy zastosowaniu kolektora w instalacji solarnej o wyższej temperaturze pracy (75^oC), efektywność będzie wynosiła 23,0%, a klasa efektywności: A. Zwykle w przypadku wysokosprawnych kolektorów próżniowych, klasa efektywności dla zastosowania przemysłowego (75^oC) jest wyższa niż w standardowych warunkach pracy (50^oC).

Klasyfikacja kolektorów słonecznych

Konstrukcja kolektora słonecznego wpływa generalnie na jego cenę i wydajność, choć oczywiście nie są to wprost proporcjonalne zależności ze względu na różną politykę cenową producentów, a także nowe trendy w technologiach produkcji (niższy koszt wytworzenia, ale z zachowaniem wysokiej sprawności pracy) [5]. Ogólnie jednak można przyporządkować charakterystyczne cechy kolektorów słonecznych do klas efektywności energetycznej (tab.2.). Większość (około 50%)  kolektorów słonecznych na rynku niemieckim wg [4] powinno mieć klasę A+++ (dla 50^oC), a następnie A+ i A++ (łącznie ok. 25%). Na rynku polskim wg wstępnej analizy, większość kolektorów będzie klasy A++. Do tej klasy będzie się zaliczała większość standardowych na naszym rynku kolektorów płaskich z absorberem aluminiowo-miedzianym pokrywanym warstwą selektywną typu PVD, z szybą solarną i izolacją cieplną rzędu 40¸50 mm (tab.3.). Klasy od C do D będą osiągały jedynie kolektory pracujące w naszym klimacie, a wytwarzane z myślą o pracy w krajach Europy południowej (np. szyba gładka, lakierowane pokrycie absorbera, zmniejszona izolacja cieplna, itp.).

Etykiety energetyczna jako przejrzysty sposób informowania klienta

Bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznej przez kolektory słoneczne przy śladowym zużyciu energii pierwotnej czyni je najbardziej efektywnym sposobem wytwarzania ciepła. Różnorodność rozwiązań technicznych w budowie kolektorów słonecznych może powodować trudności w interpretacji ich parametrów, szczególnie w przypadku kolektorów próżniowych, które przy wysokiej sprawności, ale odnoszonej do powierzchni brutto mogą otrzymywać stosunkowo niskie klasy efektywności. Sama idea nadawania etykiet jest zgodna z trendem promowania efektywności w wielu branżach i przekazywania przejrzystej informacji klientom indywidualnym. Tej możliwości jaką przyniosło wprowadzenie we wrześniu br. etykiet dla urządzeń i zestawów grzewczych, nie otrzymali jednak klienci zainteresowani kolektorami słonecznymi. Tak samo trudno zorientować się obecnie w pełni, jaką wartość wnosi ze sobą ich zastosowanie na tle konwencjonalnych urządzeń grzewczych, a także jakie są (zauważalne dla klienta) różnice pomiędzy parametrami kolektorów słonecznych.

Zastrzeżenia oponentów wprowadzenia etykiet SOLERGY

Rynek branży grzewczo-instalacyjnej jest zróżnicowany i interesy przedsiębiorstw są ze sobą często sprzeczne. Także zdania na temat zasadności wprowadzenia etykiet energetycznych dla kolektorów słonecznych są podzielone i padają m.in. takie wątpliwości i zastrzeżenia:

• rzeczywiście obecny system nadawania etykiet w niewielkim stopniu odwzorowuje różnice między parametrami kolektorów słonecznych, ale jest to logiczne, skoro np. wyższa o 10% wydajność instalacji solarnej wspomagającej ogrzewanie domu przy rocznym udziale „ciepła solarnego” rzędu 20¸30% (w bilansie cieplnym budynku), zwiększy całkowity efekt o 2¸3%;
• etykieta kolektora słonecznego nie zawiera informacji  o jego rocznym uzysku ciepła z instalacji (kWh/rok), a nadana klasa efektywności nie jest w stanie przybliżyć tej wartości;
• rzadko kiedy wybór liczby kolektorów słonecznych zależy od np. wolnego miejsca na dachu, a jest określany przez projektanta lub instalatora z uwzględnieniem zakładanego stopnia pokrycia potrzeb i kosztów inwestycji. Ciepło wytwarzane z instalacji solarnej musi być jak najtańsze, czemu nie sprzyja jej przewymiarowanie;
• najkorzystniejsze wskaźniki „cena/wydajność” uzyskują kolektory słoneczne z klasy efektywności od B do A+. Kolektory o klasie wyższej są przeważnie droższe, a sama etykieta nie przekaże klientowi informacji o optymalnym pod względem ekonomicznym wyborze produktu.
  

Nadać więc, czy nie etykiety kolektorom słonecznym?

Wątpliwości i zastrzeżenia zgłaszane przez przeciwników wprowadzenia obowiązku nadawania etykiet dla kolektorów słonecznych, w wielu miejscach nie różnią się od tych, jakie można stawiać „standardowym” etykietom dla urządzeń grzewczych. Tu również rzeczywista efektywność np. pompy ciepła będzie zależała od warunków jej eksploatacji i współpracy z instalacją grzewczą. Również nie ma odniesienia do cen urządzeń i wyższa cena zakupu nie musi się wiązać z wyższą klasą efektywności. Główne stowarzyszenie branży solarnej ESTIF ostrożnie wspiera inicjatywę producentów i stowarzyszeń [4], mając na względzie chęć osiągnięcia konsensu wśród bardzo zróżnicowanego profilu uczestników rynku grzewczo-instalacyjnego. Inicjatorzy akcji [4] liczą z kolei na to, że z czasem etykiety zostaną wprowadzone w życie, tak samo jak stało się to w przypadku pomp obiegowych, gdzie również inicjatywa leżała najpierw po stronie ich producentów. Jak się podkreśla, sama już etykieta pokazująca zielone klasy efektywności kolektorów, wyższe od klas znanych dla urządzeń grzewczych, jasno wytłumaczy, że są to urządzenia wytwarzające ciepło, nie pobierając przy tym energii. Obecnie niektórzy producenci posługują się już teraz etykietami SOLERGY w prezentacjach swoich produktów w materiałach reklamowych, czy też podczas targów branżowych.

Literatura:

[1] „Urządzenia grzewcze już od 2015 r. z …etykietami energetycznymi (cz.1)”, P. Lachman, IR 04/2013
[2] „Etykiety energetyczne dla urządzeń grzewczych, czyli wielkie zmiany na rynku”, P. Lachman, IR 05/2013
[3] “Worum es beim KollektorERTRAGSlabel wirklich geht.”, ecoquent-positions.com, (S.Abrecht)
[4] initiative-sonnenheizung.com, solar-heating-initiative.com
[5] „Kolektory słoneczne płaskie – wczoraj i …dziś”, I.Jeleń, IR 05/2013