Jak zaoszczędzić energię w domu? Budynek plus-energetyczny w Polsce

Transkrypt

1 Jak zaoszczędzić energię w domu? Budynek plus-energetyczny w Polsce Autor: Marta Mastalerska - egmina, Infrastruktura, Energetyka Sp. z o.o. ( Energetyka Cieplna i Zawodowa nr 3/2011) Nie wszyscy zdajemy sobie sprawę z tego, że od 2021 roku wszystkie nowo budowane budynki mieszkalne powinny być samowystarczalne energetycznie o niemal zerowym zużyciu energii. Nowe obiekty dla władz publicznych spełniać muszą te wymogi już od roku Oto propozycje, jak przekształcić istniejący dom w plus-energetyczny z wyliczeniem kosztów tej operacji (red.). Sektor budownictwa odpowiada za zużycie 40% energii wykorzystywanej w Unii Europejskiej, więc potencjał oszczędności energii w tym sektorze jest znaczny. Dotyczy to budynków istniejących i tych, które będą dopiero budowane. Niezbędnym jest wprowadzenie odpowiedniego prawodawstwa regulującego kwestię obowiązku oszczędności energii w budownictwie oraz ujednolicenie sposobów wyznaczania charakterystyk energetycznych budynków. Problemy te reguluje dyrektywa 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków. Celem dyrektywy jest: - poprawa charakterystyk energetycznych budynków, - zwiększenie wykorzystania energii z OŹE, z uwzględnieniem ekonomiki inwestycji, - wypełnienie zobowiązań wynikających z pakietu 3x20. Niemal zerowe zużycie energii... Dyrektywa wprowadza pojęcie budynków o niemal zerowym zużyciu energii. Określenie to oznacza budynek o bardzo dobrej charakterystyce energetycznej (określonej zgodnie z załącznikiem nr 1 do dyrektywy). Niemal zerowa lub bardzo mała ilość wymaganej energii powinna pochodzić, w bardzo wysokim stopniu, z energii wytwarzanej w źródłach odnawialnych, w tym zwłaszcza energii wytwarzanej na miejscu lub w pobliżu. Zgodnie z zaleceniami dyrektywy od 31 grudnia 2020 roku wszystkie nowe budynki powinny być budynkami o niemal zerowym zużyciu energii. Ponadto, już po 31 grudnia 2018 roku nowe budynki zajmowane przez władze publiczne oraz będące ich własnością powinny być budynkami o niemal zerowym zużyciu energii. Należy zwrócić uwagę na fakt, iż w różnych krajach Unii Europejskiej budynki o niemal zerowym zużyciu energii będą się od siebie znacznie różnić. W Polsce np. w okresie od września do maja trwa sezon grzewczy. W tym czasie większość energii wykorzystywana jest na cele ogrzewania budynków. Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się w krajach, takich jak Grecja czy Hiszpania. Tam większość energii wykorzystywana jest do celów klimatyzacji i chłodzenia pomieszczeń. 1

2 Ważnym więc stanie się odpowiednie zdefiniowanie pojęcia budynku o niemal zerowym zużyciu energii z uwzględnieniem warunków klimatycznych panujących w poszczególnych krajach, w tym także określenia odrębnych wymaganych wskaźników zużycia energii pierwotnej w kwh/(m 2 rok) dla każdego z państw UE. Koncepcją wyprzedzającą budynki o niemal zerowym zużyciu energii są domy plusenergetyczne. Są to takie budynki, które w rozliczeniu rocznym wytwarzają więcej energii niż jej zużywają. Rosnąca świadomość energetyczno-ekologiczna społeczeństwa przyczyni się do powstania nowej grupy odbiorców prosumentów, i to właśnie oni mają szansę stać się osobami wdrażającymi projekty budynków plus-energetycznych. Sprzedawać energię elektrowni Jako prosumenta, należy rozumieć aktywnego klienta, tzn. takiego, który nie tylko kupuje paliwa i energię od tradycyjnych dostawców, ale wchodzi z nimi w aktywne relacje kupna sprzedaży. Podstawą innowacyjności budownictwa plus-energetycznego są zastosowane w nim technologie. Po dokonaniu analizy warunków klimatycznych panujących na obszarze, na którym zlokalizowany jest budynek oraz uwzględniając przesłanki ekonomiczne inwestycji, możliwe będzie wykorzystanie w takich budynkach: kolektorów słonecznych, ogniw fotowoltaicznych, pomp ciepła, mikrowiatraków, mikrokogeneracji, mikrobiogazowni, samochodu elektrycznego. Współistnienie wszystkich tych technologii, ich integracja w obrębie domu, a następnie połączenie pojedynczych budynków w rozbudowaną sieć (np. osiedla lub miasta) możliwe będzie tylko przez wykorzystanie sieci inteligentnych (Smart Grid). Koncepcję budynków plus-energetycznych rozważać możemy dla dwóch przypadków: budynków już istniejących oraz nowych. Budynki nowe, czyli pasywne Budynki nowe powinny być wykonywane w standardach budownictwa pasywnego. Budownictwo takie cechuje się bardzo niskim zużyciem energii na potrzeby ogrzewania, które (dla Polski) nierzadko jest 10. krotnie niższe niż w przypadku budynków budowanych przed 1992 roku. Łączna ilość energii zużywanej na wszystkie potrzeby w domu pasywnym jest porównywalna z ilościami energii wykorzystywanymi na cele ogrzewania w budynkach energooszczędnych. 2

3 Budowa domu pasywnego jest procesem złożonym, którego początek stanowią prace projektowe poprzedzone wyborem odpowiedniej lokalizacji. Dom pasywny charakteryzuje się: bardzo niskim zapotrzebowaniem na energię do ogrzewania (w warunkach Polski kwh/(m 2 rok), energooszczędnymi układami produkcji ciepłej wody (kolektory słoneczne), racjonalizacją użytkowania energii elektrycznej. Już na etapie projektu domu należy przeprowadzić analizę doboru odpowiednich OŹE dla planowanej inwestycji. Prosument musi dokonać optymalizacji rodzaju oraz mocy źródeł, oraz przeprowadzić analizę wymaganego poziomu energooszczędności budynku. Przyjęta według standardów niemiecko-austriackich wartość zapotrzebowania na energię do celów ogrzewania na poziomie 15 kwh/(m 2 rok) nie zawsze musi być zachowana, zdarza się, że walka o osiągnięcie tej wartości wiąże się z tak dużymi nakładami, iż zasadnym jest zwiększenie mocy zainstalowanej w OŹE. Termoizolacja w budynkach istniejących Dostosowanie istniejącego budynku do poziomu budownictwa plus-energetycznego należy rozpocząć od przeprowadzenia termomodernizacji. Poprawa własności izolacyjnych przegród budowlanych, wymiana okien, zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, modernizacja instalacji grzewczej to kilka spośród możliwych rozwiązań. Podobnie jak w przypadku nowych budynków, kluczowym jest znalezienie punktu optymalnego (z punktu widzenia ekonomiki) pomiędzy przedsięwzięciami termomodernizacyjnymi a wprowadzeniem OŹE. Obydwa te kierunki powinny być rozpatrywane równolegle, ponieważ stanowią nierozłączną całość. Jak przekształcić istniejący budynek w dom plus-energetyczny? W przedstawionym przykładzie zaproponowano przekształcenie domu wybudowanego w latach 70. o powierzchni 150 m 2 na dom plus-energetyczny. Dokonano kompleksowej analizy gospodarki paliwowo-energetycznej gospodarstwa domowego, uwzględniając w bilansie poza przyłączem elektrycznym, dwoma ogrzewaczami wody oraz kotłem gazowym, również paliwo dla samochodu (Fiat Punto). Roczny bilans energetyczny dla omawianego domu [2]: energia elektryczna 4 MWh, ogrzewanie + ciepła woda użytkowa 35 MWh, benzyna 11 MWh. Koszty zakupu paliw i energii zamieszczono w tabeli 1. Całkowite wydatki kształtują się na poziomie zł/rok. 3

4 Tab.1. Koszty zakupu paliw i energii w omawianym gospodarstwie domowym nośnik/ paliwo energia elektryczna węgiel benzyna wartość opałowa Ilość paliwa Cena jednostkowa zużycie energii Koszt 4 MWh 450 zł/mwh 4 MWh zł 24 GJ/t (6,4 MWh/t) 29 GJ/m 3 (8,0 MWh/m 3 ) 5,5 tony 700 zł/t 35 MWh zł 1,375 m 3 4,80 zł/litr 11 MWh zł zł Źródło: Opracowanie własne na podstawie [2] Roczny bilans emisji CO 2 dla domu przed modernizacją [2]: energia elektryczna: 4 tony CO 2 (emisyjność w Polsce wynosi 1 tona CO 2 /MWh), ogrzewanie + ciepła woda użytkowa: 11 ton CO 2 (emisja 2 tony CO 2 /tonę węgla) [3], benzyna 2,75 tony CO 2 (zużycie paliwa 7 l/100 km, uśredniona emisyjność dla Fiata Punto 140 g/km [4], założony roczny przebieg km). Zaproponowana modernizacja domu obejmowała [2]: przeprowadzenie termomodernizacji (wymiana okien, ocieplenie budynku) szacunkowy koszt zł, zainstalowanie mikrowiatraka o mocy 10 kw pracującego przez 1100 godzin rocznie roczna produkcja energii około 11 MWh koszt zł, [5], zainstalowanie paneli fotowoltaicznych o mocy 5,4 kw p roczny uzysk energii elektrycznej 5 MWh [6] koszt zł [7], zmiana samochodu na elektryczny wraz z akumulatorami koszt zł [8],, zainstalowanie pompy ciepła o mocy elektrycznej 1,4 kw koszt zł [9, 10]. Łączny koszt modernizacji istniejącego domu na dom plus-energetyczny, w wyżej przedstawionym zakresie maksymalnym, to około zł. Roczny bilans energii po modernizacji [2]: energia elektryczna produkcja: 16 MWh energia elektryczna - zużycie (AGD, pompa ciepła, samochód elektryczny): 12 MWh W dalszej analizie przyjęto bardzo ostrożny wzrost cen paliw i energii, określając tą wartość na poziomie 3% i 6%. W rzeczywistości ceny paliw i energii w latach poprzednich charakteryzowały się wyższym wzrostem (przykładowo w okresie 2010/11 wzrost cen energii elektrycznej wyniósł średnio 7,7%). Przyjęta cena zielonych certyfikatów to 260 zł/mwh, natomiast cena sprzedaży energii elektrycznej to 180 zł/mwh. W tabeli 2 zamieszczono wyniki wyliczeń oszczędności z tytułu kosztów unikniętych zakupu paliwa i kosztów środowiskowych, a następnie wartości te powiększono o przychody ze sprzedaży nadwyżki wyprodukowanej energii elektrycznej oraz zielonych certyfikatów. Analiza przeprowadzona została dla 10. i 15 lat z uwzględnieniem 3% i 6% wzrostu cen paliw i energii. Wyniki przeprowadzonych obliczeń kształtują się na poziomie około zł dla 4

5 3% wzrostu po 10. latach oraz zł dla tego samego poziomu wzrostu cen po 15 latach. Jeśli wzrost będzie zbliżony do 6% to po 10. latach oszczędności sięgną poziomu zł, natomiast po 15 latach wartość ta będzie kształtować się na poziomie zł. Tab. 2 Oszczędności z tytułu przekształcenia domu w plus-energetyczny przy założeniu 3% i 6% wzrostu cen paliw i energii w horyzoncie 10 i 15 lat. Ponadinflacyjny wzrost cen paliw i energii 3% 6% Przychody ze Okres analizy zwrotu Koszty uniknięte zakupu Koszty środowiskowe sprzedaży nadwyżki energii RAZEM: kapitału paliwa i (emisje) elektrycznej i (lat) energii świadectw pochodzenia zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł Źródło: Opracowanie własne na podstawie Popczyk J Domy plus-energetyczne mają dużą szansę zaistnienia na rynku nieruchomości. Powyższa analiza ukazuje potencjał oszczędności wynikający z przekształcenia budynku w plus-energetyczny. Tego typu rozwiązania wciąż jednak wymagają dużych nakładów inwestycyjnych, dlatego wprowadzenie budownictwa plus-energetycznego daje duże możliwości rozwoju dla nowych produktów bankowych. Literatura: [1] Dyrektywa 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków z 19 maja 2010 r. [2] Popczyk J. 2010: Energetyka rozproszona jako odpowiedź na potrzeby rynku i pakietu energetyczno klimatycznego. Instytut na rzecz Ekorozwoju, Warszawa [3] Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa, Wskaźniki emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza z procesów energetycznego spalania paliw, Warszawa, 1996 [4] / la/pl/ ac/sec,1/ 1.html [5] [6] [7] [8] [9] w/id,8794/itemid,255/ [10] 5