2. CZĘŚĆ I - POMPY CIEPŁA

VI Forum Operatorów Systemów i Odbiorców Energii i Paliw Bezpieczeństwo energetyczne a nowe kierunki wytwarzania i wykorzystania energii w Warszawie Dorota Chwieduk, Politechnika Warszawska, Polskie Towarzystwo Energetyki Słonecznej Brunon J. Grochal, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Polskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA POMP CIEPŁA I KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH DLA OSIEDLI I BUDYNKÓW WIELORODZINNYCH Streszczenie: W opracowaniu przedstawiono skrótowo stan rozwoju i zastosowania dwu technologii ogrzewania wykorzystujących odnawialne zasoby energii (OZE). W części I opisano wykorzystanie ciepła ze środowiska (powietrza, wody, gruntu) dzięki zastosowaniu pomp ciepła, w części II opisano wykorzystanie kolektorów słonecznych, w których zachodzi przemiana energii promieniowania słonecznego w ciepło. W obydwu częściach podano przykłady zastosowań z zagranicy i z Polski. 1. WSTĘP W sytuacji obserwowanego wzrostu zagrożenia stanu środowiska naturalnego, wyrażającego się zwłaszcza poprzez wzrost temperatury atmosfery wiązany ze zwiększającą się zawartością w atmosferze gazów cieplarnianych, nakazem chwili jest podjęcie działań nakierowanych na zahamowanie niepomyślnego rozwoju opisanej sytuacji. Działania takie podjęte zostały już od pewnego czasu w rozwiniętych krajach, głównie odpowiedzialnych za emisje gazów cieplarnianych z uwagi na zużywanie znacznych (i rosnących) ilości energii, pozyskiwanej z konwencjonalnych nośników takich jak węgiel, ropa naftowa i gaz. Kierunki działań koncentrują się z jednej strony wokół zmniejszania zużycia energii w ogóle oraz zwiększania efektywności jej wykorzystania, z drugiej strony wokół zastępowania konwencjonalnych nośników odnawialnymi zasobami energii (OZE). Dość oczywiste jest, że wykorzystywanie OZE pozwala w pewnym stopniu zmniejszyć uzależnienie krajów-użytkowników energii od importu nośników energii oraz dzięki powszechnemu lokalnemu występowaniu OZE zmniejsza straty przesyłu energii. Nadto lokalny charakter występowania OZE zmusza niejako do budowania sieci lokalnych źródeł energii (energetyka rozproszona). To z kolei przyczynia się do zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego w sensie uniezależnienia się od ewentualnych awarii dużych systemów zaopatrzenia w energię, przewidywanych i występujących ostatnio coraz częściej wobec zbliżania się przez te systemy do granic swych możliwości, wynikającego z rosnącego zapotrzebowania na energię. Jako jeden z przykładów można wskazać rosnące w tempie około 2% rocznie zapotrzebowanie na energię elektryczną w USA, co przybliża nieuchronnie ten kraj do granicy zdolności przesyłania głównych linii istniejących sieci elektroenergetycznych. Co do zaopatrzenia w ciepło, to jego przesyłanie na znaczne odległości jest z oczywistych względów nieracjonalne, i sieciowe instalacje zaopatrzenia w ciepło stosowane są przy dostatecznym zgrupowaniu dużej liczby odbiorców, to jest w miastach albo przynajmniej w osiedlach. Coraz częściej poza dostawą ciepła oferowana jest dostawa chłodu, i obecnie projektowane systemy są nakierowane na pełnienie obydwu funkcji - ciepło zimą, chłód latem, ciepła woda użytkowa cały rok (district heating/cooling). Zaopatrzenie w ciepło pojedynczych obiektów - od budynków użyteczności publicznej, komunalnych, komercyjnych (biurowce, markety) i wielomieszkaniowych, po domy jednorodzinne - praktycznie niewyobrażalne jest dzisiaj bez wykorzystania w jak największym stopniu OZE. Ewolucja systemów ogrzewania zmierza wyraźnie w kierunku

samodzielnych instalacji kogeneracyjnych, tworzących kogeneracyjną energetykę rozproszoną, z maksymalnym - racjonalnie uzasadnionym - wykorzystaniem OZE. W odniesieniu do wykorzystania OZE, wcześniej zwrócono uwagę na możliwości pozyskiwania z OZE energii elektrycznej, obecnie coraz większą uwagę, w pełni zasadnie, przywiązuje się do pozyskiwania z OZE ciepła, [1]. Największe nadzieje wiąże się przy tym z szerszym zastosowaniem pomp ciepła oraz termalnych kolektorów słonecznych, przy czym pompy ciepła na rynku ciepła mają według prognozy UE do 2020 r. zająć drugie miejsce - po biomasie [2]. Technologie pozyskiwania ciepła przy użyciu tych dwóch urządzeń są od dawna rozwijane i w pełni opanowane, co naturalnie nie wyklucza ich dalszego rozwoju technologicznego. Wobec większego stopnia dojrzałości technicznej termalnych kolektorów słonecznych odnosi się to zwłaszcza do pomp ciepła, które właśnie obecnie przechodzą kolejny burzliwy etap rozwoju, związany z przechodzeniem na ekologiczne czynniki robocze (naturalne, w tym w szczególności CO 2 ) oraz z wdrażaniem do praktyki nowego typu kompaktowych wymienników ciepła z mini- i mikrokanałami. 2. CZĘŚĆ I - POMPY CIEPŁA Pompa ciepła jest urządzeniem znanym od dawna, podstawy jej działania zostały opracowane w połowie XIX w., w okresie tworzenia termodynamiki, [3]. Prace Carnota (1824), Peltiera (efekt termoelektryczny, 1834), Pelletana (mechaniczne sprężanie pary, 1834), Perkinsa i Evansa (chłodnictwo - sprężanie eteru, 1844), Gome a (chłodnictwo - sprężanie powietrza, 1844) doprowadziły do stworzenia przez Kelvina w 1852 r. teoretycznych podstaw działania powietrznej pompy ciepła. Dalsze postępy nauki i techniki (Carre, chłodnictwo - absorpcja, 1859; Linde, chłodnictwo - amoniak, 1867, ditlenek węgla, 1881; Camer, klimatyzacja, 1900) położyły podwaliny pod rozwój maszyn cieplnych i chłodnictwa. W największym uproszczeniu można bowiem powiedzieć, że pompa ciepła to maszyna chłodnicza z przestawionymi zadaniami. Głównym zadaniem typowej maszyny chłodniczej jest usuwanie ciepła z przestrzeni, która ma być utrzymywana w niskiej temperaturze. Pozbycie się tego ciepła, czyli odprowadzenie do środowiska, odbywa się za pomocą pary czynnika roboczego, powstającej w chłodzonej przestrzeni, i sprężenia jej oraz następnie skroplenia przy ciśnieniu, odpowiadającym temperaturze wyższej od temperatury środowiska, do którego jest odprowadzane ciepło. Najprostszym przykładem pompy ciepła jest zwykła lodówka (chłodziarka) domowa, transportująca ciepło z wnętrza lodówki (wychładzanej przestrzeni parownika), na zewnątrz do pomieszczenia, w którym to urządzenie się znajduje. Pompa ciepła przeznaczona jest do dostarczania ciepła do ogrzewanych pomieszczeń (albo do procesu technologicznego), które to ciepło pobierane jest ze środowiska (powietrza, wody gruntowej albo powierzchniowej, gruntu), ewentualnie z niskotemperaturowego czynnika w procesie technologicznym.

Rys. 1. Typowe zakresy temperatury w zastosowaniach pomp ciepła, [1]. Najczęściej wykorzystywanym dolnym źródłem ciepła jest grunt, i wzrost mocy pomp ciepła korzystających z tego źródła jest na świecie bardzo gwałtowny, rys.1, a ilości ciepła pobierane z gruntu do celów grzewczych w krajach należących do IEA ilustruje rys. 2. Rys. 2. Wzrost mocy grzewczej z płytkiej geotermii, głównie z pomp ciepła, na świecie, [1]. Rys. 3. Ilości ciepła pobierane z gruntu do celów grzewczych przy wykorzystaniu pomp ciepła w krajach należących do IEA, [1]. (Polska należy do IEA dopiero od 2008 r.!) Jeśli chodzi o kraje europejskie, to stan rozwoju rynków pomp ciepła jakościowo ilustruje rys. 4, a ilości pobieranego ciepła przy wykorzystaniu pomp ciepła rys. 5.

Rys. 4. Stan zaawansowania rozwoju rynków pomp ciepła w niektórych krajach UE, wg [5]. a Rys. 5. Ilości ciepła pozyskiwane w krajach UE przy wykorzystaniu pomp ciepła obecnie (wykres po lewej) oraz potencjalne możliwości według prognozy na 2020 r. [6]. Zwraca uwagę bardzo niewielkie wykorzystanie potencjalnych możliwości zaopatrzenia w ciepło w Polsce przy wykorzystaniu pomp ciepła - ale w Polsce do tej pory pompa ciepła nie jest wymieniona w Prawie energetycznym!! Ostatnio uchwalona została Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych..., [7]. W odniesieniu do pomp ciepła należy zwrócić uwagę w szczególności na definicje w Artykule 2, dotyczące bezpośrednio pomp ciepła, a także Artykuł 5 p. 1b, trzeci akapit p. 4 Artykułu 5, trzeci akapit p. 6 Artykułu 13, Artykuł 14 p. 3, Załącznik IV, Załącznik VII. Co bardzo istotne, uregulowania prawne zawarte w dyrektywie muszą zostać wprowadzone do aktów prawnych krajowych - do dnia 5 grudnia 2010 r. (Artykuły 26 i 27 Dyrektywy), więc swego rodzaju prawny stan zawieszenia panujący w odniesieniu do pomp ciepła zostanie w kraju wreszcie uregulowany. Pompy ciepła nie tylko grzeją, lecz mogą także chłodzić - i jest to unikatowa cecha tego urządzenia w porównaniu z innymi technologiami ogrzewania. Pompy ciepła znajdują więc liczne zastosowania w klimatyzacji, w instalacjach utrzymania komfortu cieplnego (space cooling). Układy takie umożliwiają dostarczane powietrze zarówno chłodzić latem (usuwając ciepło, które może zostać wykorzystane lub nie), jak i ogrzewać zimą ciepłem pobieranym z zużytego powietrza usuwanego z pomieszczeń (ewentualnie także z innych dolnych źródeł). W układach chłodzących może być wykorzystywana woda lodowa, dostarczana z sieci (district cooling - woda lodowa przygotowywana w elektrociepłowni i transportowana do odbiorców), albo przygotowywana na miejscu u odbiorcy (w węźle ciepłowniczym/chłodzącym grupy odbiorców). Przy większych mocach (rzędu kilku MW) stosowane są pompy ciepła absorpcyjne, chociaż postęp w budowie sprężarek pozwala już instalować pompy ciepła sprężarkowe o mocy sięgającej 1 MW. Pompy ciepła sprężarkowe napędzane są energią elektryczną, natomiast pompy ciepła absorpcyjne napędzane są energią cieplną, a ich efektywność wzrasta z temperaturą czynnika grzewczego (to jest gorącej wody z sieci ciepłowniczej w przypadku district cooling). Dla celów przygotowania wody lodowej czynnik grzewczy (woda sieciowa dostarczana do węzła ciepłowniczego/chłodzącego) powinien mieć - latem - temperaturę wyższą (rzędu 90 o C lub więcej) niż w sezonie grzewczym - zimą. Schłodzenie czynnika grzewczego latem jest przy tym zdecydowanie mniejsze niż zimą, i przy utrzymywaniu temperatury wody sieciowej

na wysokim poziomie (80 90 o C) straty ciepła latem mogą być większe niż zimą w sezonie grzewczym. Przy zmianie trybu pracy sieci dystrybucyjnej z zimowego na letni (transport czynnika grzewczego do węzła na cele chłodnicze) zdecydowanej zmianie ulegają natężenia przepływu, ponieważ zwykle zmniejsza się liczba odbiorców i oczywiście zakres temperatury pracy systemu grzewczo-chłodzącego, [8]. Poza eliminowaniem sezonowych szczytów obciążenia elektrowni i elektrociepłowni korzystanie z systemu district cooling przynosić może bardzo znaczne korzyści natury ekologicznej. System chłodzenia district cooling jest kilkukrotnie bardziej efektywny od rozwiązań tradycyjnych (to jest układów klimatyzacji napędzanych energią elektryczną), i jak wskazano w [9] osiągnięcie 25%-ego udziału district cooling w EU w rynku chłodzenia przyniosłoby oszczędności energii elektrycznej na poziomie (50 60) TWh, co przekłada się na uniknięcie emisji CO 2 rzędu (40 60) mln ton/rok. Nic więc dziwnego, że do rozwoju sieci district heating/cooling przykłada się w przodujących krajach wielką wagę [10]. Przeprowadzone w ramach projektu europejskiego EUROHEATCOOL (z udziałem Polski) rozpoznanie rynku chłodu w Europie doprowadziło m.in. do opracowania mapy zapotrzebowania na chłód, przedstawionej na rys. 6, pokazującej zakres zapotrzebowania dla poszczególnych krajów, względem wartości średniej wynoszącej 100%, w jednostkach Europejskiego wskaźnika zapotrzebowania chłodu (ECI - European Cooling Index). szerokość geograficzna północna, w stopniach długość geograficzna, w stopniach Rys. 6. Rozkład wartości wskaźnika zapotrzebowania chłodu ECI dla krajów UE według wyników projektu EUROHEATCOOL, [11]. W jednym z raportów projektu EUROHEATCOOL wskazano, że 75% populacji Europy mieszka w miastach, a 48% w budynkach wielorodzinnych. Na terenach zurbanizowanych jest także głównie zlokalizowany sektor usług, w znacznej części odpowiedzialny za rosnące zapotrzebowanie na chłód. Na te obszary nakierowane powinny więc być przede wszystkim działania zmierzające do racjonalizacji zużycia energii poprzez wykorzystywanie OZE do ogrzewania i chłodzenia. Ze wzrostem zapotrzebowania na chłód rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz zaczynają także w Polsce występować warunki sprzyjające budowie systemów district cooling.

Oczywistym warunkiem koniecznym umożliwiającym wprowadzenie systemu district cooling jest po prostu istnienie sieci ciepłowniczej, i przemawia to za rozbudową sieci dystrybucji ciepła w sytuacji, kiedy może ona być wykorzystywana także do dostarczania chłodu. Rozbudowa sieciowych systemów ogrzewania/chłodzenia jest kapitałochłonna, okres zwrotu nakładów zaś długi, niezbędna jest więc do realizacji takich inwestycji pomoc administracji i władz lokalnych, co podkreśla się - i zaleca! - w dokumentach UE. Obecnie w krajach UE działa około 100 systemów district cooling, przede wszystkim w Francji, Szwecji, Niemczech i Włoszech, obecnie ich udział w rynku zaopatrzenia w chłód wynosi około 2%, co odpowiada 9 PJ/rok, [10]. Dla 2000 r. oceniono zapotrzebowanie na chłód na poziomie 0,5 EJ, przy prognozie wzrostu do 2020 r. do około 2,4 EJ, przy nasyceniu rynku w sektorze komunalnym na poziomie 40% i w sektorze usług na poziomie 60%. Ten znaczny wzrost zapotrzebowania na chłód prognozowany jest ze względu na większą dostępność instalacji (rozwój technologii) oraz wzrost zasobności społeczeństw. Kolejnymi tematami niemożliwymi do pominięcia w związku z pompami ciepła są magazynowanie energii oraz współpraca pomp ciepła z innymi źródłami, zwłaszcza z termalnymi kolektorami słonecznymi. Obydwa wymienione tematy są tak obszerne, że nie sposób omówić je w ramach krótkiego opracowania, zostaną więc jedynie zasygnalizowane. Jest dość oczywiste, że jeśli pompa ciepła pobiera ciepło z gruntu w sezonie grzewczym zimą, to latem może ciepło pobierane z wychładzanych pomieszczeń - wraz z ciepłem pozyskanym z innych źródeł, na przykład z termalnych kolektorów słonecznych - kierować do gruntu. Grunt pełni wobec tego rolę magazynu ciepła zimą, i magazynu chłodu latem. Magazynem ciepła/chłodu mogą być także odpowiedniej wielkości zbiorniki wody. Liczba tego rodzaju pilotowych instalacji w krajach europejskich rośnie szybko, zwłaszcza wobec bardzo zachęcających wyników eksploatacji instalacji już oddanych do użytku, [11]. Z punktu widzenia zapewnienia mocy szczytowej instalowanie kolektorów energii słonecznej nie jest rozwiązaniem celowym, ponieważ najwięcej energii dostarczają one latem, kiedy zapotrzebowanie energii do ogrzewania pomieszczeń jest minimalne. Zimą potrzebne jest więc inne źródło szczytowe. Warto natomiast zwrócić uwagę na możliwość wspomagania zasadniczego dolnego źródła ciepła (na przykład gruntowego) energią pozyskiwaną w kolektorach energii słonecznej w okresach wiosny i jesieni. Jesienią promieniowanie słoneczne może wnieść istotny wkład w polepszenie eksploatacji zasadniczego dolnego źródła ciepła poprzez jego oszczędzanie na czas zimy. Wiosną promieniowanie słoneczne może wnieść istotny wkład w polepszenie eksploatacji zasadniczego dolnego źródła ciepła poprzez wspomaganie jego zasobu pomniejszonego czerpaniem energii w zimie. Nadwyżki energii pozyskiwanej z kolektorów energii słonecznej latem mogą zostać wykorzystane do doładowywania zasadniczego dolnego źródła ciepła (grunt). Zalety współpracy pompy ciepła z kolektorami słonecznymi polegają na tym, że kolektory energii słonecznej pozwalają uzyskiwać wysokie wartości współczynnika efektywności energetycznej pompy ciepła dzięki pobieraniu energii cieplnej ze źródła o stosunkowo wysokiej temperaturze - to jest od cieczy podgrzanej w kolektorach. Same kolektory pracują przy wysokiej sprawności - nie jest potrzebne wysokie podgrzanie cieczy chłodzącej, dzięki temu małe są straty energii z kolektora do otoczenia. Energia głównego dolnego źródła jest przed sezonem grzewczym oraz w jego początkowym okresie oszczędzana na okres maksymalnego zapotrzebowania, pod koniec sezonu jest uzupełniana energią pozyskaną z kolektorów energii słoneczne. W sumie - bardzo istotna poprawa warunków eksploatacji głównego dolnego źródła pompy ciepła, z możliwością zmniejszenia jego wielkości (i kosztu!). Poniżej podano przykłady większych instalacji, przegląd dużych układów zawiera na przykład [12].

Rys. 7. Budynek mieszkalny, Gdańsk-Orunia,14 400 m 3, 52 mieszkania, kaskada 5 pomp ciepła łącznie 75 kw th, 10 sond po 120 m w gruncie) (z firmy ELAR, Gdańsk) Rys. 8. Harcerski Ośrodek Morski (HOM) w Pucku: dwie pompy ciepła współpracujące z 16 kolektorami słonecznymi, 4 zbiorniki akumulacyjne (magazyn ciepła); 2 pompy ciepła (dwustopniowe) o mocy grzejnej 43 kw th każda(vitocal 300, typ WW 232, producent - Viessmann),współczynnik efektywności energetycznej 5,79 (przy nominalnej temperaturze wody grzejnej 35/20 oc), 1 kocioł wodny dwupaliwowy o mocy 63 kw th (olej/gaz, typ Vitola 200,producent - Viessmann), 16 płaskich kolektorów energii słonecznej po 2,5 m2 każdy (typ Vitosol 200, producent - Viessmann), dolne źródło - woda gruntowa. (W wyniku uprzedniej termomodernizacji uzyskano obniżenie sezonowego zapotrzebowania ciepła z 41 kwh/m 2 a do 27 kwh/m 2 a.

Rys. 9. Jedna z pomp ciepła Unitop 33/28CP (po prawej sprężarka typu 33) firmy Friotherm w szwedzkim centrum naukowym w Akalla-Kista. 3. CZĘŚĆ II - KOLEKTORY SŁONECZNE Stan wykorzystania kolektorów słonecznych na świecie Według Międzynarodowej Agencji Energetyki IEA obecnie na świecie wykorzystuje się rocznie około 4500 PJ energii cieplnej pochodzącej z nowoczesnych systemów wykorzystujących odnawialne źródła energii, w tym: 200-210 PJ/rok (4,8-5 Mt pu ) z energii słonecznej [1]. Zgodnie z raportami "Solar Heating Worldwide Międzynarodowej Agencji Energetyki IEA [13], [14] w 2003 i 2006 r. całkowita moc zainstalowana wszystkich kolektorów słonecznych wynosiła odpowiednio 87,6 GW th i 128 GW th, co odpowiadało około 132 i 182,5 mln m 2 kolektorów słonecznych, przy czym udział poszczególnych typów kolektorów przedstawiał się następująco w dwóch wspomnianych latach: o kolektory płaskie i próżniowe rurowe do ogrzewania wody i pomieszczeń 65,9 GW th i 102,1 GW th ; o kolektory bez pokryć - absorbery basenowe - 22 GW th i 24,5 GW th ; o kolektory powietrzne do ogrzewania pomieszczeń i celów suszarniczych 1,2 GW th. Światowymi liderami systemów słonecznych w odniesieniu do całkowitej mocy zainstalowanej w kolektorach słonecznych w 2006 r. były Chiny (65.1 GW th ), Turcja (6.6 GW th ), Niemcy (5.6 GW th ), Japonia (4.7 GW th ), Izrael (3.4 GW th ), Polska blisko 0,12 GW th,, w tym 0,104 GW th kolektorach płaskich i 0,0095 GW th w próżniowych, co daje 28 miejsce na świecie, [14]. W odniesieniu do liczby mieszkańców na pierwszym miejscu jest Cypr: 680 kw th /1000 osób, Niemcy na ósmym: 68,18 kw th /1000 osób, Polska na trzydziestym piątym: 2,95 kw th /1000 osób. W 2006 roku całkowita roczna energia cieplna wytworzona przez wszystkie kolektory słoneczne (różnego typu), w rozważanych w raporcie 48 krajach świata, wyniosła 76959 GWh (277054 TJ), co jak oszacowano spowodowało zmniejszenie emisji CO 2 o 34,1 miliona ton, w wyniku zastąpienia paliw konwencjonalnych energią słoneczną). Rozwój zastosowań rynku kolektorów słonecznych grzewczych na świecie, z uwzględnieniem poszczególnych regionów świata jest pokazany na rys. 10. Widoczny jest wzrost zastosowań instalacji grzewczych z kolektorami europejskimi w ostatnich 10 latach, ale dominujące na rynku kolektorów słonecznych stały się technologie chińskie. Płaskie kolektory cieczowe do 2007 r. były najbardziej rozpowszechnione na świecie. Konsekwencją wejścia na rynek technologii chińskich jest znaczny wzrost liczby zainstalowanych kolektorów próżniowych, a od 2008 r. technologia ta dominuje na rynkach światowych.

Rys.10. Rozwój zastosowań rynku kolektorów słonecznych grzewczych na świecie. W Polsce produkcja ciepła z kolektorów słonecznych jest szacowana obecnie na poziomie 3000 GWh/rok. W 2006 r. na świecie zainstalowano 18257 MW th w instalacjach z kolektorami słonecznymi, w tym przede wszystkim w Chinach 12600 MW th, w Niemczech 1071 MW th, w Polsce 29,09 MW th. Na szczególne uwagi zasługuje rozwój rynku kolektorów słonecznych w Niemczech. W wyniku funkcjonowania programu MAP (od 1999 r., program zachęt rynkowych wprowadzony pod nazwą Marktanreizprogramm) ilość instalacji słonecznych grzewczych wzrosła z 26 000 w 2000 r. do 102 000 w 2006 r. Całkowita powierzchnia kolektorów słonecznych wspartych programem MAP wzrosła z blisko 200 000 m 2 w 2000 r. (równowartość produkcji energii 32,6 TJ/rok) do 978 000 m 2 w 2006 r. (równowartość 159,7 TJ/rok). Wizja rozwoju słonecznej energetyki cieplnej w Europie została zawarta w dokumencie Solar Thermal Vision 2030 [15], przygotowanym w 2006 r. przez Europejską Platformę Słonecznej Energetyki Cieplnej (ESTTP - European Solar Thermal Technological Platform). Przyjęto, że dzięki wprowadzeniu aktywnej polityki wsparcia (m.in. związanej z realizowanym już od 2000 r. programem Sun in the Action ) w 2015 r. moc zainstalowana w słonecznych instalacjach grzewczych w krajach Europy Centralnej wzrośnie do 70 GW th, co będzie odpowiadało około 100 000 000 m 2 kolektorów słonecznych (płaskich i próżniowych z osłonami), a w 2030 r. wzrośnie do 200 GW th. Sytuacja taka zostanie zrealizowana, jeśli wejdą w życie założenia platformy ESTTP przedstawione w dokumencie Solar Thermal Vision 2030, w którym przyjęto m.in. [15], że większość budynków będzie wyposażona w słoneczne instalacje grzewcze. Stwierdzono, że tak powinno się stać ze względu na zmieniające się uwarunkowania ekonomiczne, społeczne i polityczne, a także czysto fizyczne, związane ze wspomnianym wyczerpywaniem się zasobów paliw kopalnych. Współczesne technologie słoneczne grzewcze. Przykłady krajowe Energetyka słoneczna kojarzy się przede wszystkim z rozwiązaniami instalacyjnymi zawierającymi kolektory słoneczne. Jednakże współczesna energetyka słoneczna to zarówno rozwiązania instalacyjne, jak i koncepcja architektoniczna budynku, jego ustrój, zastosowane materiały budowlane, lokalizacja i usytuowanie budynku oraz jego otoczenie. Energia promieniowania słonecznego jest obecnie wykorzystywana przede wszystkim w budownictwie [16]. Systemy energetyki słonecznej cieplnej, które mogą być wykorzystywane w miastach to aktywne systemy słoneczne grzewcze działające na własną wydzieloną (lokalną) sieć: budynku jednorodzinnego, wielorodzinnego, użyteczności publicznej, lub osiedla. Te ostatnie zwane są w Europie centralnymi systemami ciepłowniczymi, w Polsce lokalnymi ciepłowniami. Spełniają one potrzeby grzewcze na miejscu, tzn. potrzeby wytwórcy i odbiorcy energii jednocześnie. Systemy słoneczne to także systemy słoneczne pasywne powodujące, iż każdy obiekt budowlany wielkiego miasta może wykazywać się ograniczonym zapotrzebowaniem na ciepło do celów grzewczych, w porównaniu z współczesnym budownictwem wielkomiejskim, szczególnie w porównaniu ze szklanymi budynkami. Do podstawowych rozwiązań instalacyjnych słonecznych technik grzewczych, które mogą być wykorzystywane w miastach należą: o aktywne cieczowe systemy słoneczne do podgrzewania ciepłej wody użytkowej wyposażone w płaskie cieczowe kolektory słoneczne lub kolektory próżniowe, współpracujące z urządzeniami wspomagającymi - dogrzewającymi. o aktywne cieczowe systemy słoneczne wyposażone w absorbery słoneczne, często zwane słonecznymi absorberami basenowymi, do niskotemperaturowych zastosowań grzewczych:

o aktywne cieczowe systemy słoneczne do podgrzewania wody użytkowej i wody w układach ogrzewczych pomieszczeń, tzw. kombi systemy, wyposażone w kolektory próżniowe lub kolektory płaskie współpracujące z urządzeniami wspomagającymi. W przypadku rozwiązań polegających na wykorzystaniu biernym promieniowania słonecznego przez elementy obudowy budynku wyróżnia się: o bierne (pasywne) systemy słoneczne specjalnie zaprojektowane do pozyskiwania, rozprowadzania i magazynowania promieniowania słonecznego; o koncepcję architektoniczną i projekt bryły budynku realizowane ze świadomością oddziaływania promieniowania słonecznego na budynek; koncepcja architektoniczna może oczywiście zawierać systemy bierne, ale może też ich nie uwzględniać; o systemy oświetlenia światłem dziennym (daylighting). Ostatnio można odnotować znaczny postęp w zakresie konstrukcji, materiałów i samych technologii słonecznych systemy energetyki słonecznej coraz sprawniej i bardziej niezawodnie spełniają różnorodne wymagania grzewcze. Do niedawna technologie uznawane za nieefektywne w krajach o gorszych warunkach nasłonecznienia, takie jak systemy słoneczne stosowane do ogrzewania pomieszczeń, są obecnie coraz powszechniej stosowane, i to nie tylko dzięki postępowi technologicznemu w energetyce słonecznej (zmniejszenie strat cieplnych z kolektora, a dzięki temu wyższa sprawność chwilowa i długoterminowa), ale i w budownictwie (ograniczenie strat cieplnych z budynku, a dzięki temu zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania pomieszczeń, oraz ogrzewanie niskotemperaturowych systemów grzewczych pomieszczeń) [17]. Szczególnie w miastach wskazane jest stosowanie kolektorów zintegrowanych z połacią dachu, co znacznie ułatwia proces montażu kolektorów w nowych budynkach, a w budynkach istniejących może być stosowane przy modernizacji dachu. Kolektory zintegrowane z dachem zalecane są do stosowania także ze względów energetycznych (straty ciepła są mniejsze niż w przypadku kolektorów ułożonych na powierzchni dachu) i estetycznych. Przy odpowiednich warunkach nasłonecznienia, zdeterminowanych pochyleniem, orientacją i brakiem zacienienia kolektorów, nawet znaczne powierzchnie dachu (rzędu kilku tysięcy m 2 ) mogą być przeznaczone pod instalacje z kolektorami słonecznym. Na zamieszczonych zdjęciach przedstawiono przykłady słonecznych instalacji krajowych małej i średniej skali. Na rysunkach (zdjęciu) 11 i 12 pokazane są przykłady instalacji małej skali z kolektorami płaskimi na dachu, odpowiednio hotel Wejherowo i budynek mieszkalny T.B.S. w Tarnobrzegu. Należy dodać, że w budynkach w Tarnobrzegu instalacja słoneczna współpracuje z pompą ciepła. Dolnym źródłem ciepła dla pompy jest ciepło z kolektorów słonecznych (magazynowane w zbiorniku buforowym) i dodatkowo ciepło odzyskiwane z wentylacji budynku. W warunkach polskich w większości przypadków instalacje słoneczne z kolektorami są umieszczone na specjalnych konstrukcjach wsporczych, co ilustruje rys. 13 w odniesieniu do dużej instalacji słonecznej z kolektorami płaskimi (550 m 2 ) w Busku Zdroju w sanatorium Włókniarz, i rys. 14 w odniesieniu do małej instalacji eksperymentalno użytkowej na dachu Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej. W Tabeli 1 zestawiono dane odnośnie udziału energii słonecznej i energii pozyskiwanej przez słoneczne instalacje grzewcze różnego typu, stosowane w Europie. Koszt jednostki mocy cieplnej zainstalowanej w słonecznym systemie aktywnym (z wymuszonym przepływem w pętli kolektorowej) wynosi około 1100 Euro/kW th w Europie Centralnej i Północnej, natomiast w systemie termosyfonowym zwykle stosowanym w Europie Południowej około 600 Euro/kW th i stale spada.

Rys. 11. Instalacja słoneczna na dachu hotelu w Wejherowie (zdjęcie i kolektory WOLF) Rys. 12. Instalacja słoneczna na dachu budynku mieszkalnego T.B.S. w Tarnobrzegu (zdjęcie i kolektory HEWALEX) Rys. 13. Instalacja słonecznej z kolektorami płaskimi w Busku Zdroju w sanatorium Włókniarz (zdjęcie i kolektory WATT)

Rys. 14. Instalacja słoneczna z kolektorami próżniowymi na pierwszym planie na dachu Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej (kolektory firmy Viessmann) Tabela 1 Udział energii słonecznej przy pokrywaniu obciążeń grzewczych i energia pozyskiwana przez słoneczne instalacje grzewcze różnego typu, stosowane w Europie [14]. Rodzaj instalacji Udział energii słonecznej [%] Pozyskiwana energia [kwh/kw] Instalacje termosyfonowe 70-90% 700-1000 Instalacje małej mocy c.w.u. 50-70% 500-650 Instancje typu kombi w budynkach jednorodzinnych 20-50% 450-550 Obecnie instalacje słoneczne w większości są stosowane w budownictwie jednorodzinnym i służą do podgrzewania wody użytkowej. Jednakże zmienia się zakres pracy instalacji słonecznych, coraz częściej są one wykorzystywane do wszystkich funkcji grzewczych, tj. do podgrzewania c.w.u. i do ogrzewania pomieszczeń. Instalacje słoneczne łączące w sobie wszystkie funkcje grzewcze nazywane są kombi systemami. Powoli, choć na razie przede wszystkim jako projekty demonstracyjne, pojawiają się tzw. systemy kombi plus, które poza funkcją grzewczą służą również do chłodzenia. Problem potrzeb grzewczych i klimatyzacyjnych jest ciągle minimalizowany w Europie, a to właśnie obciążenia grzewczo/klimatyzacyjne odpowiadają za 49% w bilansie energii finalnej, i dla pokrycia tych obciążeń energia słoneczna może być wykorzystywana w coraz większym stopniu i coraz wydajniej. Ogromne nadzieje wiąże się właśnie z rozwojem słonecznych systemów klimatyzacyjnych, ze względu na rosnące zapotrzebowanie na energię do celów klimatyzacyjnych w Europie, i to nawet w krajach wyższych szerokości geograficznych, a także ze względu na bardzo dobrą koherentność dostępności energii promieniowania słonecznego z obciążeniami klimatyzacyjnymi Rośnie liczba słonecznych systemów grzewczych średnio i wielkogabarytowych instalowanych w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych i użyteczności publicznej. W Europie, a zwłaszcza w państwach skandynawskich, coraz częściej budowane są systemy słoneczne wielkogabarytowe podłączone do centralnych sieci ciepłowniczych osiedlowych i miejskich. Największą jest instalacja w Marstal, w Danii o powierzchni kolektorów słonecznych wynoszącej 18 365 m 2 i mocy zainstalowanej 12.8 MW th. W Polsce największa instalacja słoneczna o powierzchni 1500 m 2 kolektorów słonecznych została zainstalowana na dachach kompleksu Szpitala im. NMP w Częstochowie i jest pokazana na rys. 15 (zdjęciu).

Rys. 15. Instalacja słoneczna z 1500 m 2 płaskich kolektorów słonecznych zainstalowanych na dachach kompleksu Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego im. NMP w Częstochowie (zdjęcie i kolektory Wachełka i Łyczba (EcoJura)) Niektóre instalacje słoneczne różnej skali są wyposażone w systemy sezonowego magazynowania energii, przede wszystkim w gruncie i z reguły współpracują one z pompami ciepła opisanymi w poprzedniej części. Pojawiły się też pierwsze instalacje demonstracyjne wytwarzające wysokotemperaturowe ciepło technologiczne (wysoko zaawansowane technologie kolektorów słonecznych) wykorzystywane do celów przemysłowych. W Polsce roczne napromieniowanie słoneczne docierające na płaszczyznę poziomą waha się w granicach 950-1150 kwh/m 2, natomiast średnie usłonecznienie, czyli liczba godzin słonecznych wynosi 1600 w ciągu roku [17]. Warunki meteorologiczne charakteryzują się bardzo nierównomiernym rozkładem promieniowania słonecznego w krótkich (zmiany godzinowe, dobowe) i długich przedziałach czasu (cykl roczny). Średnio około 80% całkowitej rocznej sumy promieniowania przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno- -letniego, od początku kwietnia do końca września. Udział promieniowania rozproszonego w całkowitym promieniowaniu słonecznym średnio w roku wynosi około 54%, przy czym w czasie czterech miesięcy zimowych, od listopada do lutego waha się od 65 do 75% [18]. W warunkach krajowych kolektory płaskie i próżniowe w skali roku mogą dostarczać od 450 do 550 kwh/m 2 ich powierzchni. Przy czym efektywność płaskich kolektorów słonecznych jest większa latem, natomiast zimą (nawet przy względnie niskim poziomie nasłonecznienia) kolektorów próżniowych. Kolektory słoneczne (płaskie i próżniowe) funkcjonujące w cyklu całorocznym muszą być wspomagane przez konwencjonalne źródło ciepła. Pochłonięta przez kolektory słoneczne energia promieniowania słonecznego jest przekazywana przepływającemu czynnikowi roboczemu. Przepływ czynnika jest wymuszany działaniem urządzeń mechanicznych (napędzających), którymi są pompy cyrkulacyjne w systemach cieczowych (wentylatory w systemach powietrznych). Mechanizmy wsparcia na rzecz kolektorów słonecznych Mechanizmy wsparcia zostały opisane w sposób szczegółowy w ekspertyzie wykonanej dla Ministerstwa Gospodarki na zlecenie KAPE [20]. Rozwój nowych technologii, jakimi nadal są technologie energetyki słonecznej, zależy od poziomu wsparcia i stabilności mechanizmów promujących. Szczególnie w przypadku decyzji inwestycyjnych istotny jest względnie szybki czas zwrotu nakładów inwestycyjnych przy akceptowalnym poziomie ryzyka. Z tego też

powodu istotne jest zapewnienie funkcjonowania długotrwałych mechanizmów pomocowych dających rzeczywistą zachętę do inwestowania. W krajach europejskich istnieje wiele mechanizmów wsparcia korzystnych dla środowiska, oszczędności energii i wykorzystania OZE, w tym systemów wsparcia dla rozwoju i wykorzystania kolektorów słonecznych. Do podstawowych mechanizmów wsparcia energetyki słonecznej zalicza się: System zachęt finansowych; System regulacji rynku; System edukacji, szkoleń, poradnictwo. Program zachęt rynkowych wprowadzony w Niemczech pod nazwą Marktanreizprogramm (MAP), o czym już wcześniej wspomniano, odniósł duży sukces w rozwoju rynku energetyki słonecznej cieplnej w Niemczech. Został on wprowadzony w 1999 roku i spowodował, że Niemcy jako kraj znalazły się na pierwszym miejscu w Europie, co do ilości zainstalowanych i działających systemów słonecznych. Program ten opierał się na polityce wsparcia długoterminowego w postaci: grantów oferowanych w długim przedziale czasu; pożyczek długoterminowych o niskim oprocentowaniu; częściowo umorzanych kredytów. Należy zaznaczyć, że program MAP nie był skierowany jedynie na energetykę słoneczną, nie przewidywał żadnych efektów ilościowych w odniesieniu do poszczególnych technologii. Jednakże większość z dostępnych funduszy została ulokowana właśnie w słonecznych instalacjach grzewczych. Może jedną z przyczyn takiej sytuacji było to, że rodzimy rynek producentów urządzeń energetyki słonecznej cieplnej był dobrze rozwinięty i oddziaływał na rozpowszechnienie się tej technologii. Poza lobby przemysłowym technologie słonecznej energetyki cieplnej były mocne wspierane przez skuteczne kampanie publiczne edukacyjne kreujące świadomość energetyki słonecznej cieplnej. Dodatkowe wsparcie dla grzewczych systemów słonecznych zostało zapewnione przez równoległe wprowadzenie w 2000 r. programu Solarthermie 2000, a następnie przez jego kontynuację w 2004 r. pod nazwą Solarthermie 2000 plus, które skoncentrowały się na zastosowaniach słonecznej energetyki cieplnej w dużej skali i na wprowadzeniu centralnych słonecznych systemów ciepłowniczych. Program MAP nie stawiał żadnych celów ilościowych. Jednakże w 2002 został sformułowany cel ogólny podwojenia ilości zainstalowanych kolektorów słonecznych w Niemczech i osiągnięcia 10 000 000 m 2 powierzchni zainstalowanych kolektorów do roku 2006, m.in. dzięki włączeniu się w program Federacji Przemysłu Energetyki Słonecznej Cieplnej - ESTIF, European Solar Thermal Insudtrial Federation. O granty mogą występować właściciele domów, małe i średnie przedsiębiorstwa, władze lokalne (gminne, powiatowe, regionalne - landy), oraz inne organizacje i stowarzyszenia mające status prawny do występowania o granty. Nisko oprocentowane pożyczki są dostępne na kolektory słoneczne. W czasie trwania programu procedury administracyjne zostały uproszczone i przyspieszone, tak że wystąpienie i przyznania subsydiów trwa obecnie od 2 do 4 tygodni. W 2004 r. zostały wprowadzone wymagania, co do jakości systemów i urządzeń poprzez konieczność uzyskania co najmniej 525 kwh/m 2 powierzchni kolektorów słonecznych, w celu zapewnienia odpowiednich standardów technicznych. W konsekwencji kolektory bez osłon absorbery basenowe nie podlegają systemowi wsparcia. Wymagania, co do charakterystyk kolektorów słonecznych zwiększyły się z koniecznością wypełnienia zaleceń stawianych przez European Union State Aid. Większość z funduszy w programie MAP pochodziło z opłat z tytułu niemieckiego podatku ekologicznego Eco-Tax (z paliw konwencjonalnych stosowanych w transporcie i do produkcji energii elektrycznej). Ponieważ fundusze te pochodzą z pieniędzy publicznych,

poziom finansowania musiał być rokrocznie zatwierdzany przez niemiecki Parlament w ramach zatwierdzania budżetu państwa. Kiedy program rozpoczął się w 1999 r. budżet 100 milionów Euro był przeznaczony dla wszystkich technologii energetyki odnawialnej. Roczny budżet dla technologii energetyki słonecznej cieplnej wahał się od 40 do 110 milionów Euro, w 2006 r. było to 94 miliony Euro. W 2005 r. poza wzrostem wysokości grantów, nacisk został położony na systemy typu kombi (do ogrzewania pomieszczeń i c.w.u.), co znaczyło wyższy poziom dofinansowania niż dla systemów słonecznych jedynie do c.w.u. W konsekwencji wzrosły średnie rozmiary typowego systemu słonecznego. W rezultacie w 2007 r. wprowadzono dalsze preferencje finansowe dla większych systemów, tj. dla systemów o powierzchni kolektorów 20-40 m 2, które dostarczają ciepło do budynków, do co najmniej 3 mieszkań. W tym przypadku wsparcie finansowe jest na poziomie 210 /m 2 kolektorów słonecznych. Jeżeli powierzchnia kolektorów jest większa od 40 m 2 to wtedy dofinansowanie może stanowić 30% całej wartości inwestycji [20] (dotyczy to tylko mieszkań spółdzielczych, wspólnotowych). Tabela 2. Rozwój alokacji grantów na kolektory słoneczne w latach 1999-2007 w ramach niemieckiej polityki wsparcia MAP [19], [20] 350 kwh/m rok + Granty inwestycyjne Data wejścia w życie C.W.U. C.W.U. + C.O. Uwagi Minimalna pozyskana energia + rozbudowa istniejących systemów 01.09.1999 Kolektory płaskie 128 /m 2 Kolektory próżniowe 167 /m 2 rozbudowa: 50 / m 2 25.07.2001 87 /m 2 350 kwh/m 2 rok; bez rozbudowy 23.03.2002 92 /m 2 350 kwh/m 2 rok; bez rozbudowy 01.02.2003 125 /m 2 350 kwh/m 2 rok; bez rozbudowy 01.01.2004 110 /m 2 525 kwh/m 2 rok + rozbudowa: 60 / m 2 01.07.2005 105 /m 2 135 /m 2 525 kwh/m 2 rok + rozbudowa: 60 / m 2 21.03.2006 84 /m 2 108 /m 2 525 kwh/m 2 rok + rozbudowa: 48 / m 2 21.06.2006 54,60 /m 2 70,20 /m 2 525 kwh/m 2 rok + rozbudowa: 48 / m 2 12.01.2007 40 /m 2 min 275 70 /m 2 (< 20 m 2 ) 210 /m 2 (20-40m 2 ) 525 kwh/m 2 rok + rozbudowa: 30 /m 2 W wyniku funkcjonowania programu MAP ilość instalacji słonecznych grzewczych wzrosła z 26 000 w 2000 r. do 102 000 w 2006 r. Całkowita powierzchnia kolektorów słonecznych wspartych programem MAP wzrosła z blisko 200 000 m 2 w 2000 r. (równowartość 32,6 TJ/rok) do 978 000 m 2 w 2006 r. (równowartość 159,7 TJ/rok). Program MAP okazał się dużym sukcesem i spowodował, że niemiecki rynek kolektorów słonecznych jest największy w Europie i drugi na świecie. Chociaż program MAP dawał jedynie około 15% dofinansowania do kosztów całej inwestycji, to wystarczało to do pokrycia różnicy w kosztach w porównaniu z konwencjonalnymi systemami grzewczymi i napędzało rynek. Co więcej uproszczenie procedur administracyjnych i wdrażanie dobrze zaprojektowanego mechanizmu polityki rządowego wsparcia umacniało rozwój. Jednakże, prowadzony mechanizm, określany jako stop go zmniejszał pewność inwestowania długoterminowego i przerywał rozwój rynku.

Niezawodna, długoterminowa polityka jest bowiem konieczna do stałego pewnego zachowania się inwestorów. Poniżej przytoczono inne mechanizmy wsparcia, które szczegółowo opisano w ekspertyzie dla Ministerstwa Gospodarki [20]: o Regulacyjne - Rozporządzenie miasta Barcelony o instalacji kolektorów słonecznych przykład najbardziej innowacyjnej polityki ochrony środowiska w miastach. Mechanizm ten wprowadzał konieczności wykorzystania najlepszej dostępnej technologii słonecznej (BAT), zgodnie z rozporządzeniem, proces ten musi być udokumentowany danymi liczbowymi i odpowiednią interpretacją graficzną; energia produkowana przez kolektory musi pokrywać 60% zapotrzebowania na ciepło do c.w.u. o Finansowo-edukacyjne: Przykładem są mechanizmy wprowadzone w Austrii, która jest traktowana jako pionierski kraj słonecznej energetyki cieplnej. Jest przodującym producentem i eksporterem urządzeń i instalacji słonecznych w Europie. Stabilny rozwój rynku energetyki słonecznej w Austrii nastąpił od 1990 roku i jest on wynikiem połączenia dwóch mechanizmów wsparcia finansowego i edukacyjnego działających w ramach rządowych programów wsparcia, zarówno na gruncie krajowym, jak i regionalnym i gminnym. Rozwój rynku kolektorów słonecznych w Austrii nastąpił wskutek rządowych subsydiów oraz programów informacyjnych na poziomie krajowym i regionalnym. Program rządowy Klima: Aktiv Programm Solarwaerme i związane z nim kampanie, i szereg lokalnych działań mających na celu wzmocnienie społecznego zainteresowania energetyką słoneczną cieplną poprzez akcje marketingowe, szkoleniowe, doprowadziły do niespotykanego rozwoju rynku energetyki słonecznej cieplnej. Nacisk w programach austriackich jest kładziony na prowadzenie na szeroką skalę działań informacyjnych i konsultacje na rzecz prywatnych inwestorów i firm, jak również na profesjonalne szkolenia, w celu poprawienia standardów jakości. Połączenie edukacji ze wsparciem finansowym stało się kluczem sukcesu austriackiego programu wsparcia. 4. PODSUMOWANIE Perspektywy rozwoju rynku pomp ciepła i kolektorów słonecznych w Polsce zależne są niewątpliwie w pierwszym rzędzie od uruchomienia zdecydowanego wsparcia ze strony administracji państwowej - wynika to po prostu z analizy przebiegu rozwoju rynków pomp ciepła w tych krajach, które Polskę znacznie wyprzedziły. Wsparcie to nie może wyrażać się jedynie przez przeznaczenie określonych kwot na dotacje do instalacji ogrzewania z pompami ciepła, lecz powinno także polegać na uruchomieniu programów i projektów podobnych do już zrealizowanych bądź podjętych skutecznie w innych krajach. Chodzi o pilotażowe realizacje inwestycji w wybranych lokalizacjach, na przykład w szkołach i budynkach użyteczności publicznej, oraz o promowanie inwestycji już zrealizowanych. Działania te trzeba prowadzić przy udziale i pod opieką jednej instytucji, do kompetencji, której można włączyć zadania wynikające z zaleceń Dyrektywy 2009/28/WE Parlamentu Europejskiego i Rady, dotyczące szkolenia i certyfikacji instalatorów i wykonawców dolnych źródeł pomp ciepła oraz instalatorów kolektorów słonecznych. Niezbędne jest umożliwienie odwoływania się inwestorów do tej instytucji i wyposażenie jej w kompetencje reprezentowania inwestora w sytuacjach konfliktowych i egzekwowania dobrego poziomu wykonawstwa. Konieczna jest likwidacja ogromnych braków w zakresie edukacji energetycznej, w pierwszym rzędzie członków władz administracyjnych i samorządowych, ale i całego społeczeństwa. Dobre wzorce uregulowań prawnych i sprawdzonych rozwiązań systemowych warto zaczerpnąć ze Szwecji, Szwajcarii, Austrii i Niemiec. Właśnie obecnie działania nakierowane

na nadrobienie opóźnienia w rozwoju rynku pomp ciepła prowadzone są z rozmachem w Wielkiej Brytanii, i warto z wprowadzanych tam rozwiązań także skorzystać. Kolejne liczby sprzedanych pomp ciepła ilustrują gwałtowny wzrost zainteresowania pompami ciepła w Europie (wg EHPA): Lata 1992 2003 2006 2008 Liczba pomp ciepła 25 620 178 351 207 924 451 127 W Szwecji w 2007 r. prawie 700 tys. pomp ciepła ogrzewało domy, segment budownictwa jednorodzinnego został niemal w całości opanowany przez pompy ciepła. W Szwajcarii 75% nowobudowanych domów jednorodzinnych wyposażanych jest w system ogrzewania. Technologie ogrzewania z wykorzystaniem pomp ciepła oraz kolektorów słonecznych mają tak zdecydowaną przewagę nad innymi z punktu widzenia efektywności i ekologii oraz komfortu oferowanego użytkownikom (pompy ciepła - grzanie i chłodzenie), że właściwie za główną barierę ich upowszechniania należy uznać ogromną lukę w edukacji energetycznej, wykorzystywaną skwapliwie przez dostawców innych systemów ogrzewania (jak długo da się to czynić). Obserwuje się obecnie gwałtowne wprost przyśpieszenie rozwoju rynków pomp ciepła oraz kolektorów słonecznych we wszystkich praktycznie krajach UE, wynikające ze zwrócenia większej niż dotychczas uwagi na rynek ciepła, po okresie preferowania pozyskiwania z OZE przede wszystkim energii elektrycznej. Wykorzystanie OZE do pozyskiwania ciepła (także chłodu) jest bardziej efektywne niż w odniesieniu do energii elektrycznej i najlepszymi narzędziami do tego są pompa ciepła i kolektory słoneczne. Jak stwierdził dr R. Jakobs, koordynator European Heat Pump Summit: Ogrzewanie poprzez spalanie jest równie stare jak ludzkość. W najbliższych latach prawdopodobnie zacznie być traktowane jako relikt przeszłości. Paliwa stałe są zbyt cenne, żeby używać ich do spalania tylko po to, aby ogrzać pomieszczenia do 20 o C 5. ŹRÓDŁA LITERATUROWE [1] Renewables for heating and cooling, Untapped potential, International Energy Agency - Renewable Energy Deployment, Paris, France,2007. [2] Mapa drogowa na rzecz energii odnawialnej, Energie odnawialne XXI wieku: budowa bardziej zrównoważonej przyszłości, Komunikat Komisji do Rady i Parlamentu Europejskiego, KOM(2006) 848 wersja ostateczna, Bruksela, 10.1.2007. [3] Fahlén P.: Efficiency aspects of heat pump systems - load matching and parasitic losses, IEA Heat Pump Centre Newsletter, Volume 26 No. 3/2008 [4] IEA s NEET Initiative, The IEA Heat Pump Programme - Research, Development, Demonstration and Promotion of Heat Pumping Technologies, NEET Workshop, Beijing, November 1-2, 2007. [5] Forsén M., Nowak T., Ransquin J.: European Heat Pump Statistics Outlook 2008, EHPA, 2008. [6] Heating and cooling from renewable energies: costs of national policies and administrative barriers, FINAL REPORT, MVV Consulting, delivered to DG TREN 15 June, 2007. [7] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca

i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE (tekst mający znaczenie dla EOG), Dziennik Urzędowy UE, L 140/16 (PL), 5.6.2009. [8] Ciepło skojarzone - Komfort zimą i latem - Trójgeneracja, Materiały konferencji naukowo-technicznej (red. M. Trela), Gdańsk, 16 maja 2005 r. [9] White Paper on District Heating and District Cooling Solutions in an Environmental Perspective, An industry information paper prepared by COWI, Danfoss, Grundfoss and LOGSTOR, September 2007. [10] Werner S.: Benefits with more District Heating and Cooling in Europe, http://www.worldenergy.org/20.asp ( 1134_4.1 )) [11] Reducing Europe s consumption of fossil fuels for heating and cooling, EUROHEATCOOL - Project Results, http://www.euroheat.org/ecoheatcool/download.htm [12] Bailer P., Pietrucha U.: District heating and district cooling with large centrifugal chiller - heat pumps, 10 th Intern. Symp. on District Heating and District Cooling, September 3-5, 2006. [13] W. Weiss, I. Bergmann, G. Faninger. "Solar Heating Worldwide, IEA, International Heating & Cooling Programme, 2006 r. [14] W. Weiss, I. Bergmann, G. Faninger. "Solar Heating Worldwide, IEA, International Heating & Cooling Programme, 2008 r. [15] Solar Thermal Vision 2030, ESTTP - European Solar Thermal Technological Platform, 2006. [16] D. Chwieduk Budownictwo niskoenergetyczne. Wykorzystanie energii odnawialnych w: Budownictwo ogólne, tom 2, Arkady, Warszawa 2005, Klemm P. (red). [17] Chwieduk D. Rozwój wybranych zastosowań energetyki słonecznej. Polska Energetyka Słoneczna. Nr 3-4/2006. pp. 4-11. Wyd. PTES-ISES, Warszawa 2006 [18] Gogół W. (red.), praca zbiorowa. Konwersja termiczna energii promieniowania słonecznego w warunkach krajowych:. Ekspertyza Komitetu Termodynamiki i Spalania Polskiej Akademii Nauk, Wydział IV Nauk Technicznych, XII 1993, Warszawa [19] Chwieduk D. Przygotowanie mechanizmu wsparcia dla wytwarzania ciepła i chłodu z odnawialnych źródeł energii ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania kolektorów słonecznych. Ekspertyza wykonana dla KAPE na zamówienie Ministerstwa Gospodarki, 2009 [20] Langniss O., Seyboth K. Experience with the German Market Stimulation Programme. Proceedings of the 3 rd European Solar Thermal Energy Conference, Freiburg, 19-20 June, 2007 pp.250-255