Analiza rynku pomp ciepła Autor: Paweł Lachman - prezes Zarządu, Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła ("Czysta Energia" - 11/2014) W ostatnim czasie zauważalny jest rozwój rynku pomp ciepła, zarówno w Polsce, jak i Europie. Rodzi się pytanie, na które autor postara się odpowiedzieć. Jakie argumenty przemawiają za ich powszechnym stosowaniem? Nadeszła pora podsumowania tego, co działo się na rynku pomp ciepła w Europie w 2013 r. Już wkrótce ukaże się szczegółowy raport z rynków europejskich, a kilka dni temu jego krótką zapowiedź opublikowała Europejska Organizacja Pomp Ciepła (EHPA). Raport dotyczy 21 krajów, w których tylko w 2013 r. sprzedano 769 879 pomp ciepła. Sprzedaż pomp ciepła w Europie wzrosła o 3%, a mając w pamięci jej spadek w 2012 r. należy to uznać za bardzo dobrą wiadomość dla całej tej branży. Obserwując europejski rynek pomp ciepła, można zauważyć trzy wyraźne trendy: Dominującym dolnym źródłem dla pomp ciepła jest i w najbliższej przyszłości pozostanie powietrze. Najszybciej rozwijającym się segmentem pomp ciepła w całej Europie są pompy dedykowane do ciepłej wody. W kategorii tej jako jedynej odnotowano w 2013 r. dwucyfrowy wzrost. Coraz większym zainteresowaniem cieszą się pompy ciepła dużych mocy. Mowa tu o zastosowaniach komercyjnych, przemysłowych i ciepłowniczych. Pompy te zwykle wykorzystują energię geotermalną lub hydrotermalną, choć coraz częściej źródło ciepła stanowi powietrze. Biorąc pod uwagę 20-letnią żywotność urządzeń, oszacowano że w krajach objętych Raportem działa obecnie 6,74 mln pomp ciepła. Liczba ta przekłada się na blisko 224 GW zainstalowanej mocy grzewczej. Wszystkie zainstalowane pompy ciepła produkują 120,8 TWh energii użytecznej, z czego 77,8 TWh pochodzi ze źródeł odnawialnych. Działające w 2013 r. pompy ciepła przyczyniły się do uniknięcia emisji 20 Mt gazów cieplarnianych. Z pośród 21 krajów objętych raportem, w 2013 r. aż 15 z nich odnotowało wzrost rynku pomp ciepła (rys. 1).
Rys. 1. Wzrost sprzedaży pomp ciepła w 21 krajach europejskich stopy wzrostu w latach 2011-2012 i 2012-2013 (źródło: EHPA) Polski sukces Polska (jako jedno z nielicznych państw w Europie) odnotowała dwucyfrowy wzrost rynku pomp ciepła już czwarty rok z rzędu. Według Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC), całkowita liczba sprzedanych w 2013 r. pomp ciepła na naszym rynku wyniosła 15 000 sztuk. W stosunku do niektórych krajów zachodnich w dalszym ciągu jest to rynek będący w początkowej fazie rozwoju, jednak perspektywy są bardzo obiecujące. Porównując 20-procentowy przyrost polskiego rynku pomp ciepła do ok. 3-procentowego wzrostu rynku niemieckiego, mamy się czym chwalić. Warto jednak pamiętać, że rynek niemiecki jest rozwinięty. Co roku instaluje się tam ponad 70 000 pomp ciepła, dlatego też mimo niewielkiego wzrostu, nasi zachodni sąsiedzi traktują ubiegły rok jako bardzo dobry pod względem sprzedaży, biorąc pod uwagę wzrost cen energii elektrycznej w kraju. W Niemczech, podobnie jak w Polsce, obserwuje się podobny trend zainteresowanie powietrznymi pompami ciepła. Rynek pomp ciepła w Polsce w latach 2010-2013 pod względem ilości sprzedanych urządzeń poszczególnych typów przedstawiono na rysunku 2. W ciągu ostatnich czterech lat rynek pomp ciepła w Polsce zwiększał się przeciętnie o ok. 20%. Według PORT PC, w najbliższych pięciu latach można przewidzieć potencjał wzrostu na poziomie ponad 30% (rok do roku). Wydaje się, że wzrost ten dotyczy głównie technologii pomp ciepła typu powietrze/woda i powietrze/powietrze (zarówno sprężarkowe, jak i absorpcyjne).
Rys. 2. Według danych PORT PC, w ciągu ostatnich czterech lat nastąpił prawie dwukrotny przyrost rynku pomp ciepła. Siła argumentów Pompy ciepła mają sporo atutów, które pomogą w ich szybkim rozpowszechnianiu. Najważniejszy to niskie koszty eksploatacji. Również zastosowanie pomp ciepła doskonale wpisuje się w politykę klimatyczno-energetyczną 3x20% i planowaną politykę do 2030 r. Nie bez znaczenia w polskich warunkach jest to, że pompy ciepła charakteryzują się całkowitym brakiem niskiej emisji zanieczyszczeń. Bez zastosowania pomp ciepła w praktyce nie jest możliwe zrealizowanie koncepcji domów okołozeroenergetycznych czy plusenergetycznych (o dodatnim bilansie energetycznym). Pompy ciepła dobrze wpisuje się w plany wprowadzenia technologii smart grid. Jest to możliwe dzięki współpracy np. z instalacjami fotowoltaicznymi. Poniżej kilka istotnych argumentów: Niskie koszty eksploatacyjne ogrzewania i przygotowania ciepłej wody w budynkach. Przy aktualnej strukturze cen nośników energii pompy ciepła są jednym z najtańszych w Polsce urządzeń grzewczych pod względem kosztów eksploatacyjnych. Trudno przewidzieć, jak będzie się zmieniać struktura cen, szczególnie w przypadku kosztów energii elektrycznej w Polsce. Z jednej strony zmonopolizowanie produkcji energii elektrycznej w państwowych molochach energetycznych może wpływać na wzrost kosztów produkcji. Z drugiej strony kraje europejskie, które zdecydowały się na przemiany energetyczne z wykorzystaniem OZE, będą mogły oferować dużo tańszą energię elektryczną. Na rysunku 3 pokazane są
jednostkowe koszty ogrzewania dla różnych nośników ciepła (źródło: PORT PC stan na październik 2014 r.). Rys. 3. Zastosowanie pomp ciepła pozwala znacząco obniżyć eksploatacyjne koszty ogrzewania (źródło: PORT PC). Rys. 4. Porównanie kosztów ogrzewania i ciepłej wody w budynku o pow. 200 m 2 (źródło: PORTPC)
W przypadku budynku o pow. 200 m 2 i o niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło na potrzeby centralnego ogrzewania (ok. 40 kwh/m 2 rok) oraz przeciętnym zapotrzebowaniu rocznym na c.w.u. wynoszącym ok. 4000 kwh, łączne koszty ogrzewania zobrazowano na rysunku 4. Redukcja emisji CO 2. Według zapowiedzi Komisji Europejskiej, już niedługo nastąpi wzmocnienie polityki klimatyczno-energetycznej i prawdopodobnie wyznaczony zostanie tylko jeden cel na 2030 r. Będzie nim obniżenie emisji CO 2 o ok. 40%. Kwestia redukcji CO 2 stanie się kluczowym zagadnieniem klimatycznym. Zastosowanie pomp ciepła pozwala na wykorzystanie największego potencjału redukcji emisji CO 2 ze wszystkich dostępnych i powszechnych technologii grzewczych (poza kotłami do spalania biomasy). Rys. 5. Pośrednia emisja CO 2 przez pompy ciepła jest niska, a może być jeszcze niższa przy zastosowaniu energii z OZE lub z elektrowni atomowych. Sprężarkowa pompa ciepła zasilana energią elektryczną emituje pośrednio ok. 200-250 g CO 2 /kwh, co oznacza, że emisja jest ok. 40-60% mniejsza niż z kotła węglowego. Zgodnie z Krajowym Planem Rozwoju Odnawialnych Źródeł Energii, do 2020 r. pośrednia emisja CO 2 dla energii elektrycznej z sieci spadnie do ok. 700 g/kwh energii elektrycznej. Spowoduje to zmniejszenie emisji CO 2 ze sprężarkowych pomp ciepła o kolejne 15%. W przypadku zasilania energią z OZE lub energią atomową emisja dwutlenku węgla jest niższa prawie 40 krotnie niż emisja kotła węglowego! Porównując to z kotłem gazowym (rys. 5), otrzymujemy wynik, świadczący nawet o 20 razy niższej emisji dwutlenku węgla.
Znaczny udział energii OZE. W przekazywanym cieple pochodzącym z pomp ciepła widoczny jest duży udział OZE. Ilości ciepła pochodzącego z OZE określa zarówno europejska dyrektywa OZE (2009/28/WE), jak i szczegółowe Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 4 kwietnia 2014 r. w sprawie sposobu obliczania końcowego zużycia energii brutto ze źródeł odnawialnych oraz sposobu obliczania ilości energii elektrycznej i ciepła z takich źródeł. Rozporządzenie to jest pierwszym jednoznacznym dokumentem w prawie polskim, wg którego znaczna część ciepła przekazywanego przez pompy ciepła pochodzi ze źródeł odnawialnych. Określono w nim m.in. sposób obliczania rzeczywistej ilości ciepła wytworzonego przez pompy ciepła z energii aerotermalnej (zgromadzonej w powietrzu), geotermalnej lub hydrotermalnej. Rys. 6. Diagram przepływu energii dla sprężarkowej pompy ciepła ilość energii z OZE to tylko ta cześć ciepła pobrana z otoczenia (źródło: EHPA) Rozporządzenie mówi, że: przy obliczaniu końcowego zużycia energii brutto ze źródeł odnawialnych w ciepłownictwie i chłodnictwie w przypadku pomp ciepła stosuje się odpowiednio wytyczne dla państw członkowskich dotyczące obliczania energii odnawialnej z pomp ciepła w odniesieniu do różnych technologii pomp ciepła na podstawie art. 5 dyrektywy 2009/28/WE, stanowiące załącznik do decyzji. Zgodnie ze wspomnianą decyzją KE z 1 marca 2013 r., przywołaną w rozporządzeniu Ministra Gospodarki, minimalne współczynniki efektywności pomp ciepła SPF (lub SPER) wynoszą odpowiednio: dla elektrycznych sprężarkowych pomp ciepła SPF = 2,5, a dla absorpcyjnych gazowych pomp ciepła SPER = 1,15. Udział przekazywanej energii z OZE stanowi od min. 13% (dla SPER = 1,15) i 60% w przypadku elektrycznych pomp ciepła sprężarkowych (dla SPF = 2,5) przedstawiono na rysunku 7.
Rys. 7. Udział OZE w zależności od sezonowego współczynnika efektywności dla sprężarkowych pomp ciepła zasilanych energią elektryczną Jak może zmienić się w najbliższych latach postrzeganie pomp ciepła w porównaniu do np. zastosowania termicznych kolektorów słonecznych pokazuje rysunek 8, gdzie przedstawiono porównanie przekazywanej energii z OZE dla różnych technologii w budynku jednorodzinnym o powierzchni ogrzewanej 200 m 2. Rys. 8. Porównanie przekazywanej energii z OZE dla różnych technologii w budynku jednorodzinnym o powierzchni ogrzewanej 200 m 2
Zaprezentowane na przykładzie ilości energii z OZE wskazują, jak bardzo atrakcyjna stanie się pompa ciepła pod względem wykazywanej statystycznej produkcji energii ze źródeł odnawialnych, np. porównując to do powszechnie stosowanych w Polsce technologii podgrzewania wody użytkowej z kolektorów słonecznych. Redukcja zużycia energii pierwotnej. Od września 2015 r. w całej Europie wprowadzony zostanie obowiązkowy system etykietowania energetycznego urządzeń grzewczych zasilanych gazem, olejem czy energią elektryczną (rys. 9). Pompy ciepła gazowe lub elektryczne będą mogły osiągać najwyższe możliwe klasy energetyczne A+ i A++ (a po wprowadzeniu od 2019 r. również klasy A+++). System klas energetycznych mówi o stopniu wykorzystania energii pierwotnej. Aby urządzenie mogło osiągnąć klasy wyższe niż A, wymagane jest wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych. Im większe wykorzystanie OZE, tym wyższa klasa energetyczna. Rys. 9. Klasy energetyczne od września 2015 r. zmienią rynek urządzeń grzewczych w Europie.