Pompy ciepła – uwarunkowania rozwoju w Europie i Polsce

Obecnie, liczba sprzedawanych pomp ciepła w Polsce jest podobna do poziomu sprzedaży w Niemczech sprzed 10 lat. W 2000 roku  sprzedawano tam ok. 5.000 szt. pomp ciepła. W ciągu 9 lat (w latach 2000-2009) liczba sprzedawanych urządzeń wzrosła tam ponad 14-krotnie (do ok. 70 000 szt.).  Oznacza to średni roczny wzrost rynku na poziomie ok. 35%.

Podobnego poziomu wzrostu rynku (25-35% rocznie) można spodziewać się również w Polsce. Aby tak się stało należy pokonać istniejące bariery rozwoju rynku pomp ciepła w naszym kraju.

Sukces na wielu rynkach europejskich

W Europie pompy ciepła zaczęto stosować na szerszą skalę już na początku lat 80. XX wieku, ale dopiero od połowy lat 90. można mówić o trwałym i szybkim rozwoju tej atrakcyjnej ekonomicznie i ekologicznie technologii. Obecnie w Szwecji i Szwajcarii udział instalowanych pomp ciepła w nowych budynkach wynosi ponad 80% (dane wg SVEP i FWS). W wielu krajach takich, jak: Austria, Francja, Finlandia, Niemcy, Norwegia, udział pomp ciepła w segmencie nowych budynków już teraz stanowi 25-70%.

W latach 2005-2008 nastąpił znaczny wzrost sprzedaży na największych europejskich rynkach sprzedaży pomp ciepła (rys. 1). Spadek sprzedaży odnotowany w 2009 spowodowany był światowym kryzysem gospodarczym oraz wstrzymaniem lub zmniejszeniem dofinansowania rządów europejskich do ekologicznych urządzeń grzewczych.

Wg szacunków Grupy Roboczej Pompy Ciepła działającej w ramach Klastra Technologii Energooszczędnych Euro-Centrum, udział sprzedaży pomp ciepła w nowych budynkach w Polsce stanowi zaledwie 4%, a liczba sprzedanych pomp ciepła wynosi ok. 6 500 szt. rocznie. Wartość ta obejmuje pompy ciepła typu powietrze/woda, woda/woda, solanka/woda oraz pompy gruntowe z bezpośrednim odparowaniem, zarówno do ogrzewania, jak również pompy tylko do podgrzewania wody użytkowej.

Niezbędne działania rozwoju technologii pomp ciepła w Polsce

Aby zbliżyć się do poziomu sprzedaży na takich rynkach jak Niemcy, Francja, należałoby wdrożyć odpowiednie działania, które pozwolą pokonać podstawowe bariery rozwoju technologii pomp ciepła.

Wg wspomnianej Grupy Roboczej Pomp Ciepła podstawowe, niezbędne działania to:

• stworzenie finansowych systemów wsparcia inwestycji z pompami ciepła;
• stworzenie i przeprowadzenie kampanii informacyjnych (dotyczy zarówno potencjalnych klientów, projektantów, instalatorów, branżystów, urzędników);
• zmiana stanu prawnego, związana np. z uwzględnieniem istnienia pomp ciepła jako urządzeń korzystających z odnawialnych źródeł energii;
• przeprowadzenie ekologicznej edukacji społecznej w zakresie pomp ciepła, jak i rozwoju nowych technologii w tym zakresie;
• wprowadzenie taryf energetycznych dla pomp ciepła, podobnych do zastosowanych w wielu krajach europejskich (m.in. w Niemczech, Szwajcarii, Austrii, Czechach, Francji);
• uruchomienie mechanizmu rozliczania energii odnawialnej przekazywanej przez pompy ciepła do instalacji grzewczych.

Wsparcie technologii pomp ciepła dzięki nowym Dyrektywom Unii Europejskiej

Obecnie silnym „sojusznikiem” pomp ciepła jest Unia Europejska i jej prawodawstwo.
Pompy ciepła są w pełni uznane jako urządzenia korzystające z odnawialnych źródeł energii i wspierane przez Unię Europejską. Dzieje się tak za sprawą wielu nowych aktów prawnych.
Najważniejszym z nich jest Dyrektywa 2009/28/WE (RES), której zadaniem jest promowanie stosowania energii z odnawialnych źródeł. Wspomniana dyrektywa kładzie nacisk na zastosowanie pomp ciepła i potwierdza oraz podkreśla znaczący wkład tej technologii w pozyskiwanie ciepła ze źródeł odnawialnych (Art. 5.4, Załącznik VII).
Pompy ciepła mają bardzo szeroki zakres zastosowania, umożliwiający wykorzystanie różnych rodzajów odnawialnych źródeł energii, zdefiniowanych w Dyrektywie 2009/28/WE:

• energii aerotermalnej, rozumianej jako energia magazynowana w postaci ciepła w powietrzu, a więc m.in. ciepła w powietrzu atmosferycznym, technologicznym, wentylacyjnym i odpadowym,
• energii geotermalnej, rozumianej jako energia składowana w postaci ciepła pod powierzchnią ziemi, a więc m.in. ciepła wód podziemnych, ciepła gruntu i skał,
• energii hydrotermalnej, rozumianej jako energia składowana w postaci ciepła w wodach powierzchniowych, a więc m. in. również ciepła wód technologicznych i ścieków.

Wkrótce klasy energetyczne także dla urządzeń grzewczych, w tym pompy ciepła

Już niedługo, ważną rolę odgrywać zacznie Dyrektywa EuP z roku 2005 (2005/32/WE) w sprawie ogólnych zasad ustalania wymogów ekoprojektu w odniesieniu do produktów wykorzystujących energię (Energy-using Products – EuP). Dokument ten jest zasadniczym narzędziem polityki Unii Europejskiej w zakresie poprawy efektywności energetycznej i ekologiczności produktów na rynku europejskim. Dyrektywa EuP jest tzw. dyrektywą ramową, oznacza to, że wiążące wymogi ustanawiane są w oddzielnych aktach wykonawczych, dotyczących poszczególnych grup produktów.

Istotnym krokiem realizacji tej dyrektywy będzie wprowadzenie jesienią 2010 roku oznakowania efektywności energetycznej (klas energetycznych) dla urządzeń grzewczych (tzw. LOT1), w tym również dla pomp ciepła. W aktualnym projekcie LOT 1, pompy ciepłą w zależności od typu, znajdują się w najwyższych klasach energetycznych A⁺⁺⁺, A⁺⁺

Dyrektywa EPBD 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (wersja przekształcona) zapewnia możliwość szerokiego stosowania systemów grzewczych z wykorzystaniem różnych typów pomp ciepła. W art. 6 pkt .1, nakłada ona obowiązek na państwa członkowskie Unii Europejskiej zapewnienia dla wszystkich nowych budynków, że przed rozpoczęciem budowy zostaną rozważone i wzięte pod uwagę: zdecentralizowane systemy dostawy energii oparte na energii ze źródeł odnawialnych, kogeneracja, ogrzewanie, chłodzenie lokalne lub blokowe, oparte na energii ze źródeł odnawialnych oraz pompy ciepła.  Poprzednia wersja dyrektywy nakładała ten obowiązek dla budynków o powierzchni powyżej 1000 m².
Wspomniane wyżej zapisy powinny doprowadzić do zmiany polskiego prawa budowlanego i energetycznego. Możliwe będzie urealnienie pozycji pomp ciepła jako urządzeń korzystających z odnawialnych źródeł energii.

Potencjał ekologiczny związany z pompami ciepła

Obecnie prawie połowa energii zużywanej w Unii Europejskiej jest związana z generowaniem ciepła i chłodu (dane Eurostat). Zużycie energii pierwotnej na cele ogrzewania i ciepłej wody użytkowej ma kapitalne znaczenie w bilansie energetycznym. Wg danych Eurostatu Unii Europejskiej stanowi ono ponad 85% energii zużywanej w budownictwie (rys. 2).
Zużycie energii w budownictwie stanowi ok. 40% całego zużycia energii pierwotnej w krajach Unii Europejskiej.
Ważnym zagadaniem jest odpowiedni wybór i wspieranie technologii korzystających z odnawialnych źródeł energii do ogrzewania budynków i podgrzewania wody użytkowej.

Pompy ciepła a inne urządzenia wykorzystujące OŹE

Jeżeli w ogrzewaniu budynków chcielibyśmy się oprzeć o technologie korzystające z odnawialnych źródeł energii (OŹE), do dyspozycji mamy tylko kolektory słoneczne, kotły na biomasę oraz pompy ciepła.

Tabela 1 pokazuje zestawienie zastosowania technologii korzystających z OŹE do ogrzewania budynków i podgrzewania wody użytkowej.

solarny współczynnik pokrycia 10-15%;

solarny współczynnik pokrycia c.w.u. ok. 60% (małe instalacje ) i ok. 30% (duże instalacje)ograniczony wpływ ze względu na małą dyspozycyjność zimą;
w warunkach polskich najwyższa emisja pyłów zawieszonych PM 2,5 i PM 10 występuje w miesiącach zimowychBiomasamożliwość wykorzystania przez cały rok, możliwość korzystania tylko z lokalnych źródeł biomasy (koszty transportu)brak znacznego zmniejszenia emisji zanieczyszczeń (szczególnie pyłów zawieszonych PM 2,5 i PM 10) poza specjalną technologią np. kotły na peletyPompy ciepłamożliwość wykorzystania przez cały roklikwidacja niskiej emisji zanieczyszczeń; łatwiejsze ograniczenie emisji w elektrociepłowniach

Tabela 1. Porównanie różnych OŹE do ogrzewania budynków i wody użytkowej

Pompy ciepła, przy spełnieniu warunku min. efektywności, korzystają z odnawialnego źródła energii (przekazując od 62% do 80% całej energii grzewczej).
Zastosowanie technologii pomp ciepła obniża ilość energii pierwotnej (nawet o ponad 50%) w stosunku do innych systemów grzewczych. W obniżaniu zużycia energii pierwotnej pompy ciepła należą do najbardziej energooszczędnych technologii grzewczych. Świadczyć o tym będą wysokie klasy energetyczne (klasy A⁺⁺, A⁺⁺⁺), które zostaną wprowadzone w ciągu najbliższego roku dla urządzeń grzewczych o mocy do 70 kW.
Duże znaczenie ma również obniżanie emisji CO₂, które będzie postępować dalej wraz z rozwojem zielonej energetyki i wzrostem efektywności energetycznej (kogeneracja, wzrost efektywności bloków energetycznych i sieci przesyłowych).
Połączenie pomp ciepła z technologią innych źródeł ciepła (energetyka wiatrowa, energetyka słoneczna, kotły na biomasa, kogeneracja ciepła i prądu) pozwala na dalsze zwiększenie opisanych efektów ekologicznych pomp ciepła. Takie działania jak np. zwiększenie  udziału energii odnawialnej w energetyce powodują zwielokrotnienia efektów ekologicznych dzięki wysokiej efektywności pomp ciepła.