Jednym z możliwych działań promujących odnawialne źródła ciepła jest ustanowienie specjalnej niższej taryfy energii elektrycznej dla instalacji i urządzeń wykorzystujących czystą energię, czyli m.in. pomp ciepła.

Takie rozwiązanie umożliwiłoby bezpośrednio jeszcze większe obniżenie kosztów eksploatacyjnych, a pośrednio wpłynęłoby stymulująco na rozwój przedsięwzięć z udziałem tzw. trzeciej strony – finansującej instalacje w trybie ESCO. Z racji na niskie koszty eksploatacyjne, oszczędność z tytułu zastosowania pompy ciepła w zamian za powszechnie obecnie stosowane instalacje gazowe, byłaby znacząca i umożliwiła spłatę podwyższonych kosztów inwestycyjnych w przeciągu zaledwie kilku lat.
Dodatkowym bodźcem dla takiego rozwiązania jest obowiązek narzucony przez protokół w Kyoto, w którym Polska zadeklarowała stopniowe zwiększanie udziału energii ze źródeł odnawialnych w ogólnym bilansie wykorzystania energii do poziomu 7%, a następnie 12%. W praktyce oznacza to obowiązek narzucony przez Państwo na energetykę zawodową, aby zwiększała udział energii odnawialnej w swoim bilansie. W chwili obecnej przedsiębiorstwa produkujące energię realizują ten obowiązek głównie poprzez wykorzystanie biomasy w zamian za węgiel. Nie można jednak zakładać, że tym sposobem można będzie zabezpieczyć wymagane ilości czystej energii.

Ciekawym rozwiązaniem zwiększenia wykorzystania energii odnawialnej dla energetyki zawodowej jest pomysł certyfikacji energii cieplnej wyprodukowanej przez pompy ciepła. Pompa ciepła zużywając przykładowo 1 kWh energii elektrycznej produkuje 3 – 5 kWh energii cieplnej, wykorzystując energię odnawialną pozyskaną poprzez instalację dolnego źródła ciepła. Można zatem powiedzieć, że dzięki energii elektrycznej dostarczonej do pompy ciepła możliwym jest wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych. Stworzenie systemu certyfikacji – potwierdzeń wydawanych przez użytkowników pomp ciepła na rzecz producentów i dostawców energii elektrycznej – pozwoliłoby zakładom energetycznym i elektrociepłowniom zwiększyć udział energii ze źródeł odnawialnych.

Próbę podjęcia działań w opisanym kierunku podjął w 2004 roku Zakład Energetyczny w Tarnowie (obecnie Tarnowski oddział ENION S.A.). Tarnowski oddział ENION S.A. w ramach swoich działań proekologicznych i marketingowych promuje nowoczesne systemy grzewcze. Jednym z nich są pompy ciepła, które pozyskują ekologiczną energię cieplną między innymi z płytkich warstw ziemi lub wód gruntowych. Ta energia jest całkowicie odnawialna. Jedynie do jej przetransportowania na wyższy poziom energetyczny z niskiego używana jest energia elektryczna, ale w ilości kilkukrotnie mniejszej (przeważnie 3-4 razy) niż uzyskujemy na wyjściu z systemu grzewczego.
 
W II półroczu 2004 roku został zrealizowany pilotażowy projekt takiej instalacji w Zespole Szkoły Podstawowej i Gimnazjum w miejscowości Wielka Wieś w gminie Wojnicz (powiat tarnowski).
W pierwszej połowie 2004 roku podpisano porozumienie pomiędzy Zakładem Energetycznym Tarnów S.A. i Urzędem Gminy w Wojniczu w sprawie montażu zestawu pompy ciepła do ogrzewania szkoły. Uzgodniono, że gmina wykona remont instalacji centralnego ogrzewania w szkole, a ENION S.A. zainstaluje w kotłowni pompę ciepła z własnych środków.
Ustalono, że pompa ciepła współpracować będzie z istniejącym piecem gazowym. Przy wykorzystaniu projektu modernizacji instalacji centralnego ogrzewania została opracowana koncepcja zestrojenia ze sobą obydwóch źródeł ciepła. Podstawowym założeniem było przeznaczenie pompy ciepła jako podstawowego źródła ciepła. Piec gazowy będzie pracował tylko wtedy, gdy temperatura zewnętrzna spadnie poniżej –50C. Moc zainstalowanej pompy ciepła wynosi 35kW – co stanowi około 1/3 przewidywanej maksymalnej mocy cieplnej dla obiektu.
Pozwoliło to znacząco ograniczyć koszty inwestycyjne, a doświadczenia z pracy zestawu grzewczego w miesiącach styczniu i lutym wskazują na potwierdzenie założeń i trafność koncepcji zestawienia źródeł ciepła.
W trakcie planowania inwestycji okazało się, że teren przewidywany pod ułożenie kolektora ziemnego (około 1500 m2) może w przyszłości być potrzebny pod budowę sali gimnastycznej. Stało się to powodem poszukiwania innego rozwiązania technicznego dla dolnego źródła ciepła. Efektem była całkowita zmiana koncepcji. Zamiast kolektora ziemnego wybudowano dwie studnie o głębokości około 15 m każda. Z jednej studni (czerpalnej) jest pobierana woda, która przepływa przez pompę ciepła i jest oddawana do drugiej (zrzutowej).

Dolne źródło ciepła – studnie głębinowe

Dolne źródło ciepła - studnia głębinowa

Dolne źródło ciepła - studnia głębinowa

Woda przepływająca przez pompę ciepła jest jedynie schładzana o około 40C. Wskutek przemian termodynamicznych zachodzących w pompie ciepła temperatura wyjściowa na instalację centralnego ogrzewania podnoszona jest do około 550C. Zapewnia to odpowiedni komfort cieplny w obiekcie. Dostawa ciepła z pompy ciepła odbywa się w sposób ciągły według zapotrzebowania obiektu, natomiast okresowo podczas zwiększonego zapotrzebowania na energię cieplną jest ona uzupełniana przez piec gazowy.
Sprawność energetyczna zestawu grzewczego z pompą ciepła osiąga wartość ponad 300% – co oznacza, że uzyskujemy trzykrotnie więcej energii cieplnej z układu niż dostarczyliśmy energii elektrycznej. Tak wysoka wydajność została osiągnięta dzięki pobieraniu ciepła z wody czerpanej z płytkich warstw gruntu.

Węzeł cieplny z pompą ciepła

Węzeł cieplny z pompą ciepła

Zasobnik ciepłej wody użytkowej

Wstępne wyniki (po połowie sezonu grzewczego – od stycznia do maja 2005r.) potwierdziły założenia techniczne parametrów systemu z pompą ciepła OCHSNER. Dzięki zastosowaniu wody studziennej jako dolnego źródła ciepła uzyskano zadawalające współczynniki sprawności pompy ciepła i całego układu.

 

ROBERT RUTOWICZ
GRZEGORZ CEGLARZ