Pół wieku ewolucji: Jak lata 70. ukształtowały rynek pomp ciepła
Upowszechnienie technologii pomp ciepła w latach 70. ubiegłego wieku było bezpośrednią odpowiedzią na ówczesny kryzys energetyczny. Gwałtowny wzrost cen paliw kopalnych oraz problemy z ich dostępnością stały się impulsem do intensywnego rozwoju alternatywnych źródeł energii.
To właśnie wtedy na szeroką skalę zaczęto wdrażać rozwiązania oparte na prawach termodynamiki, które do ogrzewania budynków i przygotowywania ciepłej wody wykorzystywały powszechnie dostępną energię skumulowaną w gruncie. Wyznacznikiem tego technologicznego zwrotu stał się rok 1976 – to wtedy na rynku zadebiutowała pierwsza seryjnie produkowana pompa ciepła marki Stiebel Eltron, otwierając nowy rozdział w historii nowoczesnego ogrzewnictwa.
Najpierw był Zurych, a potem Berlin
Technologia pomp ciepła jako koncepcja powstała już w XIX wieku, podobnie jak inne wynalazki, z których obecnie korzystamy np. samochód, radio, elektryczność, żarówka czy lodówka. Pierwszym miastem, w którym się upowszechniła był Zurych. Jednak na masową skalę pompy ciepła zaczęto produkować właśnie w latach 70-tych XX wieku. Jednym z pierwszych seryjnych producentów był Stiebel Eltron. Rodzinna firma, berlińskiego inżyniera i wynalazcy Theodora Stiebla, na przestrzeni kolejnych dziesięcioleci opracowywała rozwiązania do wentylacji oraz ogrzewania domów i wody. A w 1976 roku rozpoczęła seryjną produkcję pomp ciepła, zaczynając od serii urządzeń gruntowych, modeli WPF5 – WPF16 (liczby oznaczają moc urządzenia). Wkrótce uzupełniły ją powietrzne pompy ciepła (WPL9 – WPL16).
Porównując dane dotyczące efektywności produktów sprzed lat i tych dostępnych współcześnie widać, że poprawie uległa wydajność. COP pomp ciepła jest obecnie około 50 proc. wyższe. Dodatkowo urządzenia stały się lżejsze, za sprawą wykorzystania innych materiałów w ich produkcji (aluminium i plastik zamiast stali). Zmieniły się także czynniki chłodnicze oraz pojawiły innowacje, na przykład technologia inwerterowa, optymalizująca sposób pracy pomp ciepła, że straty ciepła są uzupełniane od razu, gdy temperatura w instalacji CO się obniża. To maksymalizuje komfort użytkowników oraz koszty użytkowania.
Jest naturalnym, że na przestrzeni lat technologia ewaluowała. Dość powiedzieć, że nasze pierwsze pompy były typu split, a od lat Stiebel Eltron produkuje jedynie monobloki. Podobnie jak my, wielu europejskich i światowych producentów prowadzi centra badawczo-rozwojowe, w których opracowywane są nowinki usprawniające urządzenia. Jednak bazą niezmiennie pozostają prawa fizyki i wykorzystanie darmowej energii otoczenia – wyjaśnia Rafał Krasowski, ekspert Stiebel Eltron, europejskiego producenta technologii grzewczych i wentylacyjnych.
Energia ziemi trafia do twojego grzejnika – zadowolonych 80 proc. użytkowników pomp ciepła w Polsce
Jak działają pompy ciepła? Najprościej ujmując odwrotnie niż lodówka. Domowa chłodziarka odzyskuje ciepło (energię) zamknięte w produktach spożywczych by następnie usunąć je na zewnątrz. Pompa ciepła robi odwrotnie, tzn. pozyskuje ciepło z otoczenia i przekazuje je do grzejnika.
W praktyce do 85 proc. energii niezbędnej do ogrzania naszego domu czy przygotowania ciepłej wody użytkowe pompy ciepła pozyskują z dostępnej za darmo naturalnej energii ziemi, powietrza lub wody. Pozostałe 15 proc. wymaga napęd sprężarki pompy, której praca związana jest z poborem prądu, za który płacimy operatorowi. To tak, gdybyśmy użytkowali samochód hybrydowy, którego silnik, po zatankowaniu benzyny pozwalającej pokonać dystans 100 km, produkował w czasie jazdy energię elektryczną, która po wyczerpaniu baku umożliwiałaby jazdę jeszcze przez 550 km. Chyba każdy chciałby móc użytkować tak ekonomiczny pojazd, który na dodatek nie kopci – mówi Wioletta Walczak, Inżynier Wsparcia Projektowego w Stiebel Eltron Polska. – Pompy ciepła działają właśnie w ten sposób. Dzięki 100 jednostkom energii, pobieranym by zasilić ich podzespoły, dostarczają 550 jednostek ciepła ogrzewającego dom. W praktyce informacje o sprawności urządzenia wyraża parametr COP – dodaje.
Dla przykładu COP na poziomie 4 oznacza, że pompa wytworzyła 4 kWh energii cieplnej z każdego 1 kWh energii elektrycznej. Ważne jest, aby sprawdzać jego wartość dla ujemnych temperatur, gdyż w ten sposób można ocenić, czy urządzenie będzie efektywnie pracować zimą. Różnice w efektywności poszczególnych urządzeń wynikają m.in. z projektowania ich do pracy w chłodnym (typowym dla Polski) klimacie. Wysokowydajne europejskie pompy ciepła potrafią skutecznie ogrzewać pomieszczenia przy temperaturach rzędu -25 st. C., nawet w takich warunkach robiąc to przy niewielkich kosztach. Dowiodła tego tegoroczna zima. Dzieje się tak w milionach budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej na całym świecie. Jak pokazują badania* aż 80 proc. użytkowników pomp ciepła w Polsce jest zadowolonych z ich działania. To najwyższy wynik wśród wszystkich technologii grzewczych.
Na przestrzeni dziesięcioleci pompy ciepła wykorzystywały różne czynniki chłodnicze
Początkowo były nimi substancje CFC i HCFC, oparte o chlorofluorowęglowodory. Czynniki te, z uwagi na chlor, przyczyniały się do powstania i utrzymywania „dziury ozonowej”, przez którą do powierzchni ziemi docierała zwiększona dawka mającego negatywny wpływ promieniowania UV. W 1987 roku podpisano Protokół Montrealski, który rozpoczął wieloletnią transformację rynku czynników chłodniczych, w kierunku zmniejszania wpływu na środowisko. W kolejnych latach wykorzystywano CO₂ (R744), amoniak (R717), izobutan (R600a), syntetyczny R410A, R32 a nawet wodę (R718). Obecnie przechodzimy kolejną ewolucję w tym względzie.
Od 2027 roku w Europie zacznie obowiązywać prawodawstwo (na podstawie dyrektywy F-gazowej), zgodnie z którym pompy ciepła wprowadzane na rynek będą musiały działać w oparciu o czynnik chłodniczy mający niski wpływ na środowisko. Będzie nim m.in. R290, czyli propan. Taki sam, jak wykorzystywany w butlach gazowych, z których miliony Polaków korzystają do gotowania lub dogrzewania pomieszczeń. R290 cechuje się wskaźnikiem GWP (potencjał wpływu na ocieplenie klimatu) na poziomie 3, a dla porównania rozpowszechniony obecnie R32 ma 675. Zatem zmiana ma kolosalne znaczenie.
Korzyść dla środowiska idzie w parze z korzyściami dla użytkownika. Efektywność propanowych pomp ciepła pozostaje bardzo wysoka. Dla przykładu COP pomp z serii Stiebel Eltron hpnext kształtuje się na poziomie około 5. Jednocześnie oferują one wysokie temperatury zasilania do 75 st. C., a tym samym bez problemu mogą współpracować również ze standardowymi grzejnikami. Zatem modernizacja domu nie musi obejmować ich wymiany, a korzyści jaki zapewnia niezwykle ekonomiczny i ekologiczny system grzewczy są dostępne przy mniejszych nakładach – podsumowuje Wioletta Walczak.
Paliwowa powtórka z historii
W 1973 roku, należące do OPEC kraje arabskie użyły ropy jako narzędzia politycznego, nakładając embargo na część państw wspierających Izrael w wojnie Jom Kippur oraz ograniczając podaż surowca. Kolejny w tamtej dekadzie szok podażowy spowodowała rewolucja islamska w Iranie (1979), a następnie wojna iracko irańska. Oba wydarzenia skutkowały gwałtownym skokiem cen ropy, paniką zakupową i niedoborem paliw przekładającym się na ich reglamentacje np. ograniczenia prędkości pojazdów, „dni bez samochodu”, programy oszczędzania energii i interwencje na rynku). Skutkiem była również globalna recesja, spadek produkcji w przemyśle energochłonnym, a w krajach importujących paliwa przyspieszenie dywersyfikacji (wykorzystanie gazu i energii atomowej). Sytuacja przyniosła również wzrost znaczenia kwestii efektywności energetycznej i polityki bezpieczeństwa energetycznego.
Choć Polska (PRL) była wówczas członkiem RWPG, a import ropy ze Związek Radzieckiego odbywał się na preferencyjnych zasadach, to kryzys odbił się również na naszym kraju. ZSRR w latach 1975-1976 podniósł ceny w handlu z krajami bloku wschodniego. Szoki energetyczne wzmacniały negatywne impulsy wpływające na kondycję polskiej gospodarki, przyczyniając się do jej załamania na przełomie lat 70. i 80.
Można powiedzieć, że historia zatoczyła koło. Ponownie mamy do czynienia z sytuacją, która powinna nas skłaniać do stawiania na alternatywne rozwiązania w obszarze energii. A doskonałą alternatywą dla ropy, gazu i innych paliw kopalnych są OZE. Im wyższe ceny na giełdach i pylonach stacji benzynowych tym większa zasadność by po nie sięgać, do ogrzewania domów, transportu i przemysłu. Atom, jak pokazuje przykład Francji, może być dobrym fundamentem energetycznego bezpieczeństwa państwa, jednak uruchomienie pierwszej polskiej elektrowni to perspektywa około 10 lat. Ten okres powinniśmy wykorzystać do wzmacniania naszego potencjału wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych i upowszechniania urządzeń pozwalających efektywnie ją konsumować. A takimi są zwłaszcza pompy ciepła – mówi Rafał Krasowski ze Stiebel Eltron Polska.
* Badania satysfakcji użytkowników systemów grzewczych, za Badania w Polsce i Europie: pompy ciepła to najbardziej doceniane źródło ogrzewania – Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła
STIEBEL ELTRON POLSKA SP. Z O O
Działkowa 2
02-234 Warszawa
tel. 223956716
www:stiebel-eltron.pl
Dodaj komentarz