POLEKO 2010 SALON CZYSTEJ ENERGII POMPY CIEPŁA - CZY WARTO? dr hab. inŝ. Brunon Grochal, prof. UWM Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn Wydział Nauk Technicznych wojtek@imp.gda.pl kret4@t-net.com.pl bjg@uwm.edu.pl POLSKIE STOWARZYSZENIE POMP CIEPŁA www.pompaciepla.org.pl CZŁONEK EUROPEJSKIEGO STOWARZYSZENIA POMP CIEPŁA www.ehpa.org 1
Plan prezentacji 1. Słów kilka o samej pompie ciepła - karczowanie stereotypów i edukacja energetyczna 2. Ile ciepło kosztuje - i czy o tym wiemy? 3. Punkty widzenia: - indywidualny uŝytkownik - dostawca ciepła - kraj 4. Co dalej z pompami ciepła w Polsce? 2
1. Słów kilka o samej pompie ciepła - karczowanie stereotypów i edukacja energetyczna Zasada działania pompy ciepła Pompa ciepła napędzana energią Ln pobiera ze środowiska (powietrze, woda, grunt) energię Q, uŝytkownik ma do dyspozycji sumę (Q + Ln). Średnioroczny współczynnik efektywności cieplnej SPF = (Q + Ln)/Ln w poprawnie wykonanych instalacjach przy pobieraniu ciepła z wody bądź z gruntu wynosi około 4 (SPF 4), przy pobieraniu ciepła z powietrza wynosi około 3 (SPF 3), i są to wartości pomierzone. Tak więc pompa ciepła pracuje na zasadzie recyrkulacji energii pobieranej ze środowiska Energia napędowa L n moŝe być dostarczana jako: - energia elektryczna (pompy ciepła spręŝarkowe), - energia cieplna, np. ze spalania gazu (pompy ciepła absorpcyjne, niŝsze SPF, większe moce). 3
Dolne źródła ciepła małych instalacji: 4 woda (studnie) powietrze grunt (koleor poziomy) grunt (odwierty pionowe)
Pompa ciepła = parownik+ spręŝarka+skraplacz+zawór rozpręŝny spręŝarkowa (+ automatyka) Przykład: kompaktowa pompa ciepła - ze zbiornikiem ciepłej wody uŝytkowej (Viessmann) 5
Pompa ciepła = parownik+ spręŝarka+skraplacz+zawór rozpręŝny spręŝarkowa (+ automatyka) Przykład: pompa ciepła IVT Greenline HT Plus (SunEnergy) http://www.sunenergy.pl/nowosci#/pompy-ciepla Pompa Premiumline X11 - laureatką konkursu o Złoty Medal Targów Poznańskich Instalacje 2010 6
Dolne źródła ciepła duŝych instalacji Ciepło z wody morskiej Stockholm Värtan Ropsten The largest sea water heat pump facilityworldwide, with 6 Unitop 50FY and 180 MW total capacity (Friotherm) 7
Dolne źródła ciepła duŝych instalacji 8
Przykłady duŝych instalacji z pompami ciepła (z [10]) 9
Gruntowe dolne źródło/magazyn ciepła (z [12]) 10
Gruntowe dolne źródło/magazyn ciepła (z [12]) 11
Gruntowe dolne źródło/magazyn ciepła (z [12]) 12
z [1] Ilustracja relacji między efektywnościami cieplnymi pompy ciepła (COP) i instalacji grzewczej z pompą ciepła (SPF) wg propozycji EHPA. 13
SPF = (Q + Ln)/Ln 14 Pomierzone wartości średniorocznej efektywności cieplnej SPF Dolne źródło ciepła: powietrze grunt
z [7] 15
Pompa ciepła moŝe dostarczać ciepło w całości pochodzące z OZE, jeśli z OZE pochodzi energia napędowa (stanowiąca część ciepła dostarczanego uŝytkownikowi). wg [6] 16
z [4] Po początkowym skupieniu uwagi na pozyskiwaniu z OZE przede wszystkim energii elektrycznej, dostrzeŝono w UE niezwykle istotny udział ciepła w zuŝyciu energii ogółem 17
2. Ile ciepło kosztuje - i czy o tym wiemy? Ze świadomością struktury kosztów energii ponoszonych w gospodarstwach domowych nie jest najlepiej... Łączny udział kosztów ogrzewania i przygotowania ciepłej wody uŝytkowej w polskich budŝetach domowych przekracza 70%, ale zdaje sobie z tego sprawę tylko 32% badanych 18
Wzrost cen paliw w okresie 1999-2006 19
3. Punkty widzenia : - indywidualny uŝytkownik pompa ciepła koszty eksploatacji - narastająco z upływem czasu inne źródło ciepła A koszt zakupu innego źródła ciepła B koszt zakupu pompy ciepła Schemat do analizy opłacalności zainstalowania pompy ciepła (indywidualny uŝytkownik) 20
Jedno z publikowanych zestawień porównawczych Efektywnośc Plus Viessmann http://www.ogrzewnictwo.pl/index.php?akt_cms=3998&cms=296 21
Porównanie kosztów ogrzewania przy uŝyciu róŝnych systemów ogrzewania. (Źródło: http://www.kotly.pl/ogrzewanie.php) 22
wg [13] (wg danych z 2004 r.) 23
Tak wygląda obecnie porównanie kosztów ogrzewania w USA 24
3. Punkty widzenia : - dostawca ciepła z [1] Korzyści ze stosowania pomp ciepła z punktu widzenia dostawcy ciepła - przez polskie ciepłownie dotąd jakoś nie są dostrzegane... 25
Ilości ciepła pozyskiwane w krajach UE przy wykorzystaniu pomp ciepła obecnie (po lewej) oraz potencjalne moŝliwości według prognozy na 2020 r. (po prawej) (NaleŜy zwrócić uwagę na róŝne skale pionowe wykresów!) 26
3. Punkty widzenia : - kraj (tzn. nasza administracja centralna) 27
Z referatu Perspektywy rozwoju energetyki odnawialnej w latach 2008-2020 przedstawionego w Międzyzdrojach, 12 maja 2008, na Spotkaniu Marszałków Województw przez p. Dariusza Bogdana, Podsekretarza Stanu w Ministerstwie Gospodarki: Ciepło z OZE - analiza 2020*) Biomasa - przede wszystkim układy kogeneracyjne Geotermia, w tym pompy ciepła - oczekiwany bardzo duŝy rozwój Kolektory słoneczne - oczekiwany bardzo duŝy rozwój Mechanizm wsparcia produkcji ciepła z OZE Obowiązek zakupu nałoŝony na sprzedawców ciepła Wielkość obowiązku nie moŝe przekraczać zapotrzebowania odbiorców ciepła Przewidywane wsparcie dla zdecentralizowanego wytwarzania ciepła z OZE Ulgi podatkowe! *) ale celu wytkniętego dla ciepła nie sprecyzowano, podczas gdy dla energii elektrycznej i biopaliw są (w 2020 r. dla biopaliw 10% i 3GW en. el. z biogazowni) A gdzie zgubiono indywidualnych uŝytkowników ciepła - i pompy ciepła? Ich wkład w ograniczanie emisji moŝe być znaczący! 28
4. Co dalej z pompami ciepła w Polsce? 140 RES-H - energy output [Mtoe/year] 120 100 80 60 40 20 Historical development Future development Solar thermal heat Geothermal - heat pumps Geothermal - non heat pumps Biomass heat 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Zmiany historyczne Zmiany przyszłe Prognoza wykorzystania OZE do zaopatrzenia w ciepło i chłód do 2020 r. w EU (z [9]). Jak widać, pompy ciepła zajmują w prognozie drugie miejsce, po biomasie. 32
33
31
Znaczenie pomp ciepła dla zaopatrzenia w ciepło moŝe dobrze zilustrować nowa strategia energetyczna Wielkiej Brytanii, mimo specyfiki związanej z lokalną dostępnością róŝnych źródeł ciepła: Niemal 50% ciepła ma pochodzić właśnie z pomp ciepła. Wielka Brytania Wiele krajów na świecie (członków UE, ale takŝe m.in. Kanada czy Japonia) w wykorzystaniu pomp ciepła upatrują najlepszy sposób na ograniczenie emisji CO2 oraz częściowe uniezaleŝnienie się od paliw konwencjonalnych 34
Bardzo solidnie, i jak widać nie bez powodu, do upowszechniania wykorzystania pomp ciepła przystąpiono w Japonii - sprzedaŝ pomp ciepła systemu EcoCute juŝ sięgnęła liczby 2 mln instalacji, i szybko rośnie 35
Zakresy temperaturowe typowych zastosowań pomp ciepła (z [8]) Jak widać, pompy ciepła mogą być wykorzystywane do ogrzewania, chłodzenia, w klimatyzacji, w szerokim przedziale temperatury 36
W imieniu Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła dziękuję za uwagę Słuchaczom i za zaproszenie Organizatorom Salonu Czystej Energii Nadal będziemy pracować nad upowszechnieniem wykorzystania pomp ciepła mimo oporów, poniewaŝ jednak WARTO STOSOWAĆ POMPY CIEPŁA! 37
Źródła [1] Zogg M.: History of Heat Pumps, Swiss Contribution and International Milestones, Swiss Federal Office of Energy, May 2008. [2] Heating and cooling from renewable energies: costs of national policies and administrative barriers, FINAL REPORT, MVV Consulting, delivered to DG TREN 15 June, 2007. [3] Polacy o oszczędzaniu energii - szóste paliwo, Rockwool Polska-KAPE-TNS OBOP, http://www.muratorplus.pl/biznes/raporty-i-prognozy/raport-polacy-o-oszczedzaniu-energii-cz-izarzadzanie-energia_61716.html [4] Landolina S.: The European Technology Platform on Renewable Heating and Cooling, Smart Cities and Regions Brussels, 23 March 2010. [5] Heat pumps can cut global CO2 emmisions by nearly 8%, Renewable energy for cleaner future, Heat Pump Programme, Heat Pump Centre. [6] EHPA Action Plan, version 1.1.2008 (www.ehpa.org) [7] Kim D-S.: Austrian Heat Pump Market and R&D at arsenal research, IEA Annex 33 meeting, Chicago, arsenal research, Vienna, Austria. [8] Fahlén P.: Efficiency aspects of heat pump systems - load matching and parasitic losses, IEA Heat Pump Centre Newsletter, Volume 26 No. 3/2008. [9] Mapa drogowa na rzecz energii odnawialnej, Energie odnawialne XXI wieku: budowa bardziej zrównowaŝonej przyszłości, Komunikat Komisji do Rady i Parlamentu Europejskiego, KOM(2006) 848 wersja ostateczna, Bruksela, 10.1.2007. [10] Wojtan L.: Wysokotemperaturowe pompy ciepła do współpracy z sieciami ciepłowniczymi, 2 Międzynarodowy Kongres Energii Odnawialnej Green Power 2010, 6-7. Października 2010, Warszawa, Hotel Hilton ( www.kongresgreenpower.pl ) 38
[11] Katsumi Hashimoto:Technology and Market Development of CO 2 Heat Pump Water Heaters (ECO CUTE) in Japan, IEA Heat Pump Centre Newsletter Volume 24 No. 3/2006. [12] Sanner B.: Ground Source Heat Pump Technology more than 60 years of development towards efficiency and comfort, EGEC RESTMAC workshop on Ground Source Heat Pumps, Bratislava, Slovakia, 12.11.2007. [13] Kapuściński J., Rodzoch A.: Geotermia niskotemperaturowa w Polsce stan aktualny i perspektywy rozwoju, Warszawa, październik 2006. (na zamówienie Ministra Środowiska) 39
Edukacja energetyczna - bardzo pilnie potrzebna!! 40
Czy Brytyjczycy zwariowali? 41
RHI Case Study Gas Boiler (90% efficient) Annual energy use per year (space heating and hot water) Gas price (E.ON Energy Plan October 2009) 26,666 kwh 0.04/ kwh Cost of running gas boiler 1066.00 18 year cost of gas 19,188 Air source heat pump (300% efficient) Annual electricity consumption (to supply 24,000kWh) Electricity price (EDF Energy Online 5 Tariff, Oct 2009) 8,000 kwh 0.084 / kwh Cost of running heat pump 672.00 Renewable heat produced RHI tariff 24,000 kwh 0.075 / kwh Annual RHI payment 1,800.00 Net return per annum 1,128.00 Heat pump pays 1,128 per year net. 20,304 over scheme lifetime net. 180 sqm house @ 40 WsqM, 4000 kwh DHW, 24,000 kwh requirement per year 42
Heat Pumps Islam Pearson Director Eco-Logic Living 43
10
30