Anketa: Využívanie tepelných čerpadiel na Slovensku
Technológie tepelných čerpadiel sú čoraz obľúbenejšie, ich praktické aplikácie však stále sprevádza mnoho neznalostí, poloprávd či fám. Ak majú spoľahlivo fungovať, mali by sme vedieť kedy, kde a ako ich treba prevádzkovať.
2. Ako vnímate problematiku energetickej a ekologickej efektívnosti prevádzky tepelných čerpadiel v porovnaní s konvenčnou výrobou tepla? Čo všetko ju ovplyvňuje (aj s ohľadom na dosahovanú úsporu fosílnych palív v podmienkach Slovenska)?
3. Aký je váš pohľad na ekonomickú efektívnosť použitia tepelných čerpadiel na vykurovanie a prípravu teplej vody – ak zoberieme do úvahy vstupné náklady, prevádzkové náklady, odpisy a podobne? Čo môže presvedčiť zákazníka o výhodnosti použitia tepelného čerpadla a čo by mali vôbec ľudia, ktorí sa rozhodnú pre ich inštaláciu, od tepelných čerpadiel reálne očakávať?
prof. Ing. Václav Havelský, PhD.
Ústav tepelnej energetiky
SjF STU v Bratislave
1. V klimatických podmienkach SR sa javí ako najvhodnejšie použitie tepelných čerpadiel typu vzduch – voda, a to najmä s ohľadom na výrazne menšie obstarávacie náklady v porovnaní s TČ voda – voda a pôda – voda. Pri nových budovách s veľkoplošnou vykurovacou sústavou možno použiť TČ vzduch – voda v monovalentnej prevádzke, pri starších budovách s teplovodnou vykurovacou sústavou s vykurovacími telesami je najvhodnejšia bivalentná prevádzka (najmä s využitím existujúceho konvenčného zdroja tepla/kotla na fosílne palivá). Perspektíva rozvoja TČ v uvedených oblastiach je podmienená štátnou podporou na ich obstarávacie náklady alebo prevádzku (najmä dotovaním cien elektrickej energie ako prevažujúceho druhu ich pohonu).
2. Energetická efektívnosť samotného obehu TČ vzduch – voda (hodnota výkonového čísla COP) závisí najmä od klimatických podmienok – teda priebehu teplôt vonkajšieho vzduchu počas prevádzky (napríklad aj v južnej oblasti SR je nezanedbateľne vyššia v porovnaní so severnou) – ako aj od použitých typov kompresorov a ďalších komponentov, regulácie a ostatných parametrov. Ekologická efektívnosť použitia TČ na vykurovanie a prípravu teplej vody, teda únik CO2 do ovzdušia vyvolaný prevádzkou TČ závisí najmä od spôsobu výroby pohonnej elektrickej energie. Keďže elektrická energia sa na Slovensku vyrába veľmi ekologicky – spaľovaním fosílnych palív v elektrárňach a teplárňach sa vyrába menej ako 20 % z celkovej produkcie (viac ako 80 % je z jadrových a vodných elektrární) –, úspora primárnej energie (teda fosílneho paliva) pri výrobe tepla TČ je tak v porovnaní s konvenčnou výrobou plynovým kotlom v závislosti od dosahovanej hodnoty energetickej efektívnosti 80 až 90 %. Z toho teda vyplýva že únik CO2 do ovzdušia spôsobený prevádzkou TČ je v podmienkach SR minimálne 5× menší ako pri rovnakom množstve tepla vyrobenom plynovým kotlom!
3. Vzhľadom na vysoké (až niekoľkonásobne) obstarávacie náklady na systém TČ v porovnaní s kotlom na fosílne palivá sa návratnosť investície na TČ vzduch – voda (počítaná komplexne na základe celkových ročných nákladov, a samozrejme, vrátane odpisov z investícií a ich maximálnej životnosti 15 až 20 rokov) pohybuje v rozmedzí 10 až 15 rokov a v niektorých aplikáciách aj viac, pričom aplikácie s menšou návratnosťou ako 10 rokov sú zriedkavé (uvedené hodnoty boli potvrdené výpočtami v desiatkach diplomových prác obhajovaných v Ústave tepelnej energetiky Strojníckej fakulty STU). Nové budovy s minimálnymi tepelnými stratami návratnosť nevylepšujú, pretože cena systému TČ sa, pochopiteľne, neznižuje priamo úmerne so znižovaním jeho tepelného výkonu. Naopak, úspory pohonnej energie sa priamo úmerne znižovaniu tepelného výkonu znižujú. Zákazníka môže presvedčiť o výhodnosti použitia TČ na vykurovanie a prípravu teplej vody predovšetkým čo najmenšia návratnosť investície, a teda reálna úspora ešte počas životnosti, v porovnaní s konvenčným systémom výroby tepla. Pri uvedených hodnotách návratností a bez už spomínaných dotácií na obstarávacie náklady alebo prevádzku TČ však bude výrazný vzostup využívania TČ, ktoré sú energeticky aj ekologicky bezkonkurenčne najlepším systémom výroby tepla, problematický. Treba ešte pripomenúť, že akákoľvek kombinácia systému TČ s ostatnými systémami využívania obnoviteľnej energie (ako je využívanie solárnej energie alebo zateplenia budov) je síce energeticky efektívna, ale ekonomicky nezmyselná, pretože nemožno dosiahnuť návratnosť takejto kombinácie investícií počas ich životnosti. Ukazuje sa, že pri starej budove je pri súčasných cenách TČ nižšia návratnosť investície zateplenia ako inštalácie tepelného čerpadla.
–>–>
doc. Ing. Peter Tomlein, PhD.
Slovenský zväz pre chladiacu a klimatizačnú techniku
1. V našich podmienkach, ktoré sú značne rôznorodé, nachádzajú uplatnenie všetky typy tepelných čerpadiel. Ich výber závisí predovšetkým od ceny vyrobenej tepelnej energie, a to aj pri porovnaní rôznych typov tepelných čerpadiel navzájom, aj pri porovnaní s rôznymi druhmi spaľovacích kotlov a inými zariadeniami.
Vek a veľkosť budovy nie sú dnes prekážkou monovalentnej prevádzky. Treba však mať vždy na pamäti, že energetická efektívnosť rastie s približovaním sa vyparovacej a kondenzačnej teploty. Tepelné čerpadlá sú vhodné do budov bez ohľadu na tepelné straty. Platí však podmienka, že pred inštaláciou tepelného čerpadla v existujúcich budovách je nevyhnutné minimalizovať tepelné straty (v rámci možností) a až potom stanoviť potrebný výkon tepelného čerpadla. Pri nových budovách s nízkou potrebou energie je vhodné nízkoteplotné vykurovanie a vysokoteplotné chladenie.
Rozvoj tepelných čerpadiel smeruje k tzv. nízkouhlíkovým mestám, ktoré nebudú získavať teplo a chlad len zo zeme, vzduchu a vody, ale aj z kanalizácií (pozn. redakcie: na túto tému prinášame samostatný článok na s. 46), podzemných chodieb (metra), odpadového tepla z použitých termálnych vôd, z výrob v priemyselných podnikoch a pod.
2. Cieľom je dosiahnuť nielen nízku potrebu, ale aj spotrebu, dodávku energie. Očakávaný energetický štítok kotlov, ktorý už Európska rada a Európsky parlament schválili, bude mať tepelné čerpadlá s energetickou efektívnosťou vysoko nad 100 % uvedené nad ostatnými porovnávanými kotlami s účinnosťou pod 100 %. Zákazník to bude vnímať a postupne sa bude orientovať len na zariadenia s účinnosťou vyššou alebo najvyššou, a to sú tepelné čerpadlá, ktoré dosahujú oproti plynovým kotlom nielen úspory primárnej energie, ale aj viac ako 2-násobne nižšie emisie CO2 na vyrobenú kilowatthodinu tepla. Tepelné čerpadlá budú stále viditeľnejšie a všetci budú stále viac vnímať, že pomáhajú dosiahnuť všetky tri ciele klimaticko-energetického balíčka: šetria energiou, využívajú OZE, znižujú emisie CO2.
3. Tepelné čerpadlá dosahujú hrubú aj čistú návratnosť navýšenej investície oproti dosahovaným úsporám. Zhodnotenie investície do tepelného čerpadla je výrazne vyššie ako zhodnotenie peňazí na bankovom účte. Jednoduchá návratnosť sa pohybuje v pomerne širokom rozsahu v závislosti od veľkosti tepelného čerpadla, porovnávaného systému a od spôsobu použitia (priemysel, úrady, rodinné domy), celoročného využitia na kúrenie, prípravu teplej vody, ohrev vody v bazéne či aktívne a pasívne chladenie.
Keďže komfort vykurovania TČ je porovnateľný s plynovým kotlom, zákazníka presvedčia celoročné využitie s možnosťou chladenia, nižšie stavebné náklady, nižšia cena vyrobeného tepla a primeraná návratnosť vyššej investície. Dôležité je aj postavenie TČ v Národnom akčnom pláne SR, dotačnej politike. Právne normy však tepelné čerpadlá zbytočne znevýhodňujú v oblasti hodnotenia – napríklad oproti primárnej energii, emisiám CO2 a podobne – tak, že tzv. normatívnym výpočtom stavajú tepelné čerpadlá na úroveň plynového kotla. Tieto problémy sa už aj u nás, dúfajme, postupne prekonajú, pretože Európska komisia už tieto podmienky definuje a postupne sa u nás preberú. Dôležité je, že energetický štítok kotlov bude spoločný s tepelnými čerpadlami a zákazníka nenechá pochybovať o energetickej efektívnosti tepelných čerpadiel.
Ing. Miroslav Havrlent
konateľ spoločnosti
RACEN, spol. s r. o.
1. Nielen preto, že mojím prírodným živlom podľa feng šuej je voda, najviac inklinujem k systémom voda – voda. Navrhujem tepelné čerpadlo ako zdroj tepla najmä na vykurovanie, pretože takýto systém je v našich podmienkach väčšinou efektívnejší ako vzduch – voda alebo zem – voda. Rozhodujúcu úlohu pritom pravdaže nezohráva feng šuej, ale seriózne technicko-ekonomické posúdenie, ktoré by malo byť štartovacou čiarou každého investičného zámeru spojeného s využívaním energetických zdrojov.
Budem len opakovať, čo povedali iní, keď poviem, že vo všeobecnosti sú tepelné čerpadlá vhodné ako zdroje tepla do nízkoenergetických budov vybavených nízkoteplotnou vykurovacou sústavou. Takto by som charakterizoval hlavný smer využitia TČ.
Stretávam sa však aj s menej zvyčajnými aplikáciami využitia tepelných čerpadiel.
Vo väčších tepelných zdrojoch s kombinovanou výrobou elektriny a tepla (KVET) navrhujeme tepelné čerpadlá na využívanie energie z okruhu chladiča plniacej zmesi kogeneračných jednotiek, ktoré inak pri KVET zostáva nevyužité. V centrálnom tepelnom zdroji (CTZ) využívajúcom geotermálnu energiu sme navrhovali tepelné čerpadlo na jej vychladzovanie za priamym výmenníkom. Využiteľné teplo vo forme odpadového vzduchu alebo vody z výroby možno nájsť vo výrobných prevádzkach.
Do budúcnosti popri už spomenutom „hlavnom smere“ tak predpokladám väčšie využívanie tepelných čerpadiel v sústavách centralizovaného zásobovania teplom a v priemysle.
2. Energetickú efektívnosť prevádzky TČ oproti konvenčným zdrojom tepla možno reálne preukázať vo väčšine správne navrhnutých a realizovaných prípadov. Dôležité je zvoliť vhodný zdroj nízkopotenciálnej energie s ohľadom na budúce využívanie TČ. Keď sa významná časť dodávky tepla realizuje aj v letnom či prechodnom období (príprava teplej vody), nájde uplatnenie systém vzduch – voda. Ak navrhujeme zdroj tepla najmä na zimné obdobie (vykurovanie), výhodnejší bude zrejme systém voda – voda (pravda, ak máme potrebný prietok podzemnej vody a priestor na vrty).
Ekologický rozmer tepelných čerpadiel vnímam cez ušetrenú vstupnú energiu, pretože ju nemuseli vyrobiť napríklad niekde v elektrárni, ako aj cez ušetrené emisie, ktoré riešený zdroj tepla neposiela do ovzdušia.
Z pohľadu investorov však rozhodujú predovšetkým peniaze, spolupôsobenie investičných prostriedkov a prevádzkových nákladov. Ekologický rozmer väčšinou získava na dôležitosti vtedy, ak jeho zásluhou možno získať finančné prostriedky, napríklad z podporných programov.
3. Na preukázanie ekonomickej efektívnosti je dôležité porovnať viac variantných riešení z pohľadu očakávaných investičných a prevádzkových nákladov pri konkrétnom prípade, vyčísliť návratnosť investície. V prípade rekonštrukcie zdroja tepla sa návratnosť investície do tepelných čerpadiel porovnáva s pôvodným stavom, pri novej inštalácii s ostatnými variantnými riešeniami. Osobne považujem za mimoriadne efektívne energetické projekty s preukázateľnou návratnosťou investície do 5 rokov, za priemerne efektívne s návratnosťou do 10 rokov.
Zo svojich skúseností môžem povedať, že o výhodnosti použitia tepelných čerpadiel presvedčí investorov ekonomický rozmer investičného zámeru. Investor musí na základe reálneho technicko-ekonomického posúdenia získať presvedčenie, že vyššie obstarávacie náklady na inštaláciu tepelných čerpadiel by mali byť zárukou nižších prevádzkových nákladov a že projekt bude zmysluplný a efektívny.
Dipl. Ing. Adam Brestovský
referent podpory systémovej techniky
STIEBEL ELTRON
1. Slovensko má rozmanité klimatické podmienky, takže ak to zoberieme globálne, na našom území možno využiť všetky typy tepelných čerpadiel. Každopádne treba v jednotlivých regiónoch zvážiť, ktorý typ zariadenia sa tam hodí z hľadiska prevádzkových nákladov. V našich južných regiónoch sú ideálne podmienky na využitie tepelných čerpadiel systému vzduch – voda, resp. na systémy voda – voda, keďže juh Slovenska má výdatné zásoby podzemnej vody v dostatočnej kvalite. Druhým uhlom pohľadu bývajú finančné možnosti zákazníka.
2. Efektívnosť tepelných čerpadiel závisí najmä od správneho návrhu a voľby systému pri danej inštalácii. Ak sa dodržia tieto podmienky, potom je zaručená úspora prevádzkových nákladov. Čo sa týka ekologickej efektivity, o tom asi ani netreba polemizovať.
3. Väčšina zákazníkov sa rozhoduje pre tepelné čerpadlá najmä z dvoch dôvodov: očakávajú nízke prevádzkové náklady a nižšiu závislosť od dodávateľa plynu. Keďže vstupná investícia je stále vyššia ako pri iných dostupných možnostiach (kotly na plyn, elektrinu alebo tuhé palivo), zákazník by mal dostať reálne informácie o prevádzkových nákladoch, nie skreslené, len aby obchodník predal zariadenie. Výhody tepelných čerpadiel spočívajú predovšetkým v ich efektívnosti využitia energie a eliminácii rizík spojených s prevádzkovaním zdrojov, ktoré využívajú horľavé a výbušné látky. Zákazník môže pri správnom návrhu očakávať spoľahlivosť, efektivitu a relatívne dlhú životnosť pri zachovaní parametrov.
Dezider Machovec
obchodný manažér
FIVING, s. r. o.
1. Do našich klimatických podmienok sa hodia v zásade všetky typy tepelných čerpadiel, sú tam však, samozrejme, isté otázky, resp. zásady, na ktoré si treba odpovedať pred tým, než sa investor rozhodne pre riešenie s tepelným čerpadlom. Najdôležitejšou z nich je návratnosť investície, z čoho vyplýva, že už pri návrhu či zámere by sa mala zvážiť vhodnosť systému. Najväčšiu perspektívu, prirodzene okrem novej výstavby či rekonštrukcií rodinných domov, vidíme z nášho pohľadu najmä v oblasti bytových domov. Podľa nás to môže byť v rámci decentralizácie dodávania tepla veľmi zaujímavé, najmä ak sú bytové domy po komplexnej rekonštrukcii (zateplenie, strecha, vnútorné rozvody, systémové poruchy, výťahy). Ďalšou významnou oblasťou využitia tepelných čerpadiel môže byť priemyselná výroba a s ňou spojené spätné získavanie tepla z výroby atď.
2. Tepelné čerpadlá sú v podstate „zelené technológie“, čiže ekologické. Samozrejme, sú závislé od elektrickej energie, aj tie, ktoré fungujú na plyn. Otázka v rámci ekológie teda znie, ako sa elektrická energia, na ktorú sú tepelné čerpadlá napojené, vyrába – a tých možností je veľmi veľa…
3. V rámci tejto odpovede by som asi presnejšie definoval to, čo som načrtol pri prvej otázke. Keď sa na celú investíciu pozrám očami zákazníka (a je jedno, či ide o právnickú, alebo fyzickú osobu, resp. rodinný dom, firmu či výrobnú fabriku), sú pre mňa dôležité tri otázky: aký je rozdiel v tom, čo musím urobiť, aby som mohol inštalovať tepelné čerpadlo, oproti konvenčnému spôsobu vykurovania a prípravy teplej vody? Koľko to bude stáť? Kedy sa mi investícia vráti? (Pozor! Nie vždy musí byť investícia do tepelného čerpadla vyššia ako do klasického systému.). Veľmi zjednodušene možno odpovede na tieto otázky zhrnúť takto:
1. Na inštaláciu treba spolu s projektantom a dodávateľom, resp. výrobcom tepelného čerpadla navrhnúť najvhodnejší systém tepelného čerpadla, nechať si spracovať bilanciu spotreby oproti iným možnostiam výroby tepla a teplej vody. Ak je napríklad jediným zdrojom tepla elektrická energia a zákazník požaduje istý komfort (čiže nechce sa zaoberať logistikou drevených peliet či dreva a pododobne), podľa môjho názoru nemá o čom uvažovať a mal by riešiť vykurovanie a prípravu teplej vody tepelným čerpadlom.
2. Investície sa rôznia podľa toho, či ide o tepelné čerpadlá systému vzduch – voda, resp. vzduch – vzduch, pri ktorých sú investičné náklady najmenšie, návratnosť je však dlhšia, alebo ide o systémy voda – voda či zem – voda, pri ktorých sú vrty nemalou investíciou a môžu tvoriť významnú časť z celkovej investície. Tá sa však potom vymení za vysokú efektívnosť tepelného čerpadla…
3. Aj návratnosť investícií sa rôzni podľa toho, čo porovnávame. Nedá sa to vyjadriť exaktne, treba vždy zvažovať od prípadu k prípadu.
Ing. Ladislav Truchlík
produktový manažér
Wolf Slovenská republika
1. Keďže klimatické podmienky na Slovensku sú pomerne rozmanité, pri voľbe druhu tepelného čerpadla by sa mali rozumne zohľadniť. V severných oblastiach so silnými a dlhotrvajúcimi mrazmi tepelné čerpadlá typu vzduch – voda „strácajú dych“ a častejšie využívanie priameho elektrického ohrevu zhoršuje ekonomiku prevádzky. Tu by malo byť prvou voľbou tepelné čerpadlo typu zem – voda. V blízkosti riek s ľahko dostupnou spodnou vodou ako v Podunajskej nížine alebo na Považí dosahujú vynikajúce parametre tepelné čerpadlá typu voda – voda pre celoročne stálu a vysokú teplotu zdroja okolo 10 °C. Pri oboch typoch sa dá okrem toho výhodne využiť tzv. pasívne letné chladenie z tohto zdroja bez chodu kompresora, ktoré je energeticky veľmi úsporné a prináša aj regeneráciu cez zimu vychladených vertikálnych sond.
Tepelné čerpadlá majú nízku efektívnosť v starých nerekonštruovaných budovách, ktoré si pri veľkých tepelných stratách vyžadujú väčšie a drahšie jednotky. Aj staré vykurovacie systémy s vykurovacími telesami navrhnutými na vyššie teploty veľmi zhoršujú hospodárnosť prevádzky, na ktorej je založená návratnosť týchto investične náročných systémov. Svedčia o tom reálne inštalácie, ktoré nenapĺňajú očakávania svojich prevádzkovateľov, tí sa v niektorých prípadoch dokonca aj vracajú ku klasickým zdrojom tepla. Na dosiahnutie prijateľnej návratnosti zariadenia je podmienkou zapojiť tepelné čerpadlo do moderného nízkoteplotného vykurovacieho systému tvoreného správne navrhnutým podlahovým alebo stenovým vykurovaním a použiť ohrievače vody určené na spoluprácu s tepelným čerpadlom.
2. Tepelné čerpadlo je jediným zdrojom tepla, ktorý nevyrába teplo len klasickou premenou energie dodávanej v plyne, dreve alebo elektrine. Toto zariadenie teplo len prečerpáva z prakticky nevyčerpateľného zdroja – zo vzduchu, z vody alebo zo zeme, z nižšej teplotnej hladiny na vyššiu. Na to mu však postačuje len zlomok vstupnej energie. Týmto spôsobom vlastne transformuje solárnu alebo geotermálnu energiu z nášho okolia na použiteľné teplo s oveľa nižšími nákladmi ako pri tradičných spôsoboch výroby tepla. Z tohto pohľadu tepelné čerpadlá podstatne šetria obmedzené svetové zásoby fosílnych palív.
Konvenčná výroba tepla nevyžaduje privysoké vstupné investície, má však vyššie prevádzkové náklady, pri tepelných čerpadlách je to zas naopak. Pri voľbe druhu zdroja tepla rozhoduje aj dostupnosť primárnej energie (prípojka plynu, dopravné vzdialenosti na dodávku dreva, štiepok a pod.). Veľkým otáznikom je pritom vývoj cien jednotlivých druhov energie v budúcnosti a aj vývoj iných technológií na výrobu tepla alebo elektriny, príkladom sú malé kogeneračné zariadenia alebo fotovoltické systémy. Podľa odborných nemeckých zdrojov je efektívnosť investície správne navrhnutých tepelných čerpadiel v dlhodobom horizonte životnosti porovnateľná s tradičnými, najmä plynovými zdrojmi tepla.
Bežné tepelné čerpadlá spotrebovávajú ušľachtilú elektrickú energiu, ktorú musíme nejakým spôsobom vyrobiť. Podľa toho treba aj posudzovať ich prínos v oblasti šetrenia životného prostredia. Keďže pri tepelných čerpadlách uvažujeme o dlhodobej životnosti, ich efektívnosť v budúcnosti môže ovplyvniť cena elektrickej energie, najmä ak by sa prikročilo v širšej miere k výraznejšiemu odstavovaniu jadrových elektrární, ako to už naplánovala nemecká vláda.
3. Zásadnou vecou pri voľbe tepelného čerpadla je precízny návrh veľkosti jednotky – poddimenzované aj predimenzované zariadenia sa môžu dostať do veľmi nevýhodných prevádzkových režimov najmä pri tepelnom čerpadle typu vzduch – voda. Laici si musia uvedomiť, že tepelné čerpadlo nie je plynový kotol, ktorý sa jednoducho prispôsobí aj extrémnym nárokom prevádzkovateľa a dodá do systému vykurovaciu vodu s teplotou hoci aj 90 °C. Tepelné čerpadlo si vyžaduje zodpovedný návrh od skúseného odborníka, ktorý zohľadní všetky dôležité faktory a zabezpečí nielen komfort pri vykurovaní, ale aj optimálnu hospodárnosť zariadenia. Rovnako je veľmi dôležitý teplotný režim spotrebičov tepla, nízkoteplotné vykurovacie systémy a veľkorysejšie navrhnuté zariadenia na prípravu pitnej vody sú nevyhnutnosťou. V lokalitách bez prípojky zemného plynu je voľba tepelného čerpadla veľmi rozumnou alternatívou.
(sf)
Foto: archív redakcie a respondentov,
Stiebel Eltron, Wolf Slovenská republika
Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.
