Klasy energetyczne budynków – pompa ciepła vs. kocioł elektryczny

• Porównujemy efektywność pomp ciepła z kotłem elektrycznym. Przewaga jest miażdżąca.
• Dzięki rozwojowi OZE w Polsce energia elektryczna jest coraz bardziej ekologiczna.
• Dla budynków z pompami ciepła najwyższe klasy energetyczne, a dla kotłów elektrycznych najniższe? Jaka jest różnica?

Ogrzewanie elektryczne jest powszechnie uważane za nieefektywne energetycznie. Wyjątek stanowią rzecz jasna pompy ciepła, które wykorzystują energię elektryczną do pozyskania ciepła z dolnego źródła, którym standardowo może być powietrze, grunt lub woda. Kocioł elektryczny i inne sposoby ogrzewania prądem, jak np. promienniki podczerwieni czy maty grzejne przekształcają bezpośrednio energię elektryczną w ciepło. Sprawność jednego i drugiego procesu naturalnie się różni. 

Standardowo kocioł elektryczny ma sprawność około 96%. Oznacza to, że z każdej 1 kWh energii elektrycznej doprowadzonej do urządzenia, otrzymujemy 960 Wh ciepła. Przykładowo pompa ciepła o współczynniku efektywności SCOP równym 4 wygeneruje 4 kWh ciepła, czyli ponad czterokrotnie więcej. Im mniej energii, która pochodzi ze źródeł kopalnych, tym ogrzewając dom powodujemy mniejszy wpływ na środowisko i stan powietrza. 

Mój Prąd i Czyste Powietrze

Polski miks energetyczny w 2023 roku w 27% składał się z odnawialnych źródeł energii. Polski sektor OZE jednak rozwija się całkiem dynamicznie – jeszcze na koniec grudnia 2023 roku mieliśmy zainstalowane 17 GW w fotowoltaice, a już teraz polska energetyka może się pochwalić 18 GW. Trend mimo wszystko nieco wyhamował, ponieważ przyrost między 2022 a 2023 rokiem wyniósł prawie 5 GW, co w tym roku wydaje się już niemożliwe do wykonania. Z jednej strony rynek się nasycił, a z drugiej dopiero 2 września ruszy program Mój Prąd 6.0, o czym szerzej pisaliśmy tutaj. Dzięki niemu powinniśmy zaobserwować kolejne wzrosty w mocy zainstalowanej. Po co jednak o tym wspominamy? 

Warto zarysować, że technologie ogrzewania elektrycznego cały czas stają się bardziej ekologiczne poprzez wzrost udziału OZE w polskim miksie energetycznym. Niemniej jednak efektywność energetyczna kotłów elektrycznych jest wątpliwa, jeśli mamy do dyspozycji inną technologię, którą są pompy ciepła. W programie Czyste Powietrze można uzyskać dofinansowanie na obie technologie, które dodatkowo znajdują się na liście ZUM. Jedną z różnic jest to, że od 14 czerwca w przypadku pompy ciepła wybór urządzenia z listy jest obowiązkowy. Drugą jest fakt, że pompy ciepła mają klasy efektywności od A+ do A+++, a kotły elektryczne mają co najwyżej klasę D. 

Pompa ciepła i kocioł elektryczny – porównanie

A jak się to ma do klasy charakterystyki energetycznej budynku? Przypomnijmy, że system klas ma wejść w życie w 2026 roku, a odpowiada za niego resort rozwoju i technologii. Do końca bieżącego roku z kolei mamy poznać kształt nowego rozporządzenia, nad którym pracuje rząd. Aby porównać technologie powietrznych i gruntowych pomp ciepła oraz kotła elektrycznego, przyjęliśmy następujące założenia.

• gruntowa pompa ciepła – SCOP = 4;
• powietrzna pompa ciepła – SCOP = 3,5;
• kocioł elektryczny – η = 96%.

Kluczowy do obliczenia wskaźnika EP jest współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej w_i. Jeszcze w kwietniu 2023 roku dla energii elektrycznej wynosił on 3. Określa on, ile energii ze źródeł nieodnawialnych jest potrzebne, aby uzyskać jednostkę energii użytkowej – czy to w postaci energii elektrycznej, czy energii chemicznej zawartej w paliwie. Aktualnie współczynnik dla prądu wynosi 2,5. Wiąże się to oczywiście z rozwojem OZE i coraz mniejszym udziałem węgla w polskim miksie energetycznym. Aby uzyskać wskaźnik EP mnoży się w_i ze wskaźnikiem zapotrzebowania na energię końcową.

Zakładamy w analizie budynek o zapotrzebowaniu na energię użytkową (EU) na poziomie 100 kWh/(m²·rok) na potrzeby centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. W tego typu obliczeniach nie jest potrzebna powierzchnia budynku, ponieważ same klasy energetyczne bazują na wskaźnikach zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną. Wyniki prezentują się następująco:

• gruntowa pompa ciepła – EP = 62,5 kWh/(m²·rok);
• powietrzna pompa ciepła – EP = 71 kWh/(m²·rok);
• kocioł elektryczny – EP = 252,5 kWh/(m²·rok).

Klasy energetyczne dla elektrycznych źródeł ciepła

Ogrzewanie elektryczne bez wykorzystania odnawialnych źródeł energii będzie znajdować się w tych najniższych klasach. Z kolei dla efektywnych energetycznie pomp ciepła miejscem docelowym będą najwyższe klasy energetyczne. W tym przypadku są to odpowiednio klasy A, B dla pomp ciepła, a G dla kotła elektrycznego. Wzięliśmy przykładowy budynek w standardzie typowym dla budownictwa sprzed dziesięciu-kilkunastu lat. Im lepsze ocieplenie i okna, tym wyższy standard, ale nie ma co ukrywać – decydujące jest źródło ciepła. Pamiętajmy też, że ogrzewanie pompą ciepła jest dużo tańsze, niż kotłem elektrycznym. Kocioł elektryczny jest jednak niezwykle tani w porównaniu do pompy ciepła, a dodatkowo na niego również można otrzymać dotację. Powoduje to sytuację, w której sięgają po niego osoby o niskich dochodach, ponieważ na takie urządzenie mogą sobie pozwolić. W efekcie muszą płacić dużo wyższe rachunki za prąd lub oszczędzać i przyzwyczaić się do niskiej temperatury w budynku.