Pompa ciepła działa na węgiel – ile jest w tym prawdy?

Pompa ciepła vs. kocioł węglowy na węgiel kamienny

Ile węgla potrzebuje pompa ciepła? Oczywiście chodzi tu o zużycie na potrzeby produkcji elektrycznej w dużych elektrowniach konwencjonalnych. Wiele osób porusza tę kwestię przy próbie dyskredytowania tego urządzenia, a jaka jest prawda? Czy pompa ciepła faktycznie wykorzystuje porównywalne ilości węgla co kocioł węglowy? Sprawdzamy! 

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Pompa ciepła vs. kocioł węglowy na węgiel kamienny

Podziel się

Przypomnijmy, że w 2022 roku w Polsce 42,6% energii elektrycznej pochodziło z węgla kamiennego (zgodnie z danymi Agencji Rynku Energii), a 26,5% z węgla brunatnego. Należy jednak pamiętać, że 20,6% polskiego miksu produkcji energii elektrycznej stanowiły odnawialne źródła energii (od 2021 r. wzrost o 6844 GWh). Aktualne trendy każą jednak uważać, że udział OZE będzie dalej rosnąć, co sprawi, że średni ślad węglowy pomp ciepła będzie spadać.

Wpływ na środowisko jest dodatkowo mniejszy, jeśli połączymy pompę ciepła z fotowoltaiką. Po kilku latach rozwoju tego sektora, w Polsce jest już 1,2 mln mikroinstalacji fotowoltaicznych. Przy wykorzystaniu bufora i magazynu energii, pompy ciepła są w stanie działać przy znacznym ograniczeniu szkodliwych emisji – zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio. 

Aby przeprowadzić analizę, przyjmiemy, że budynek nie jest wyposażony w mikroinstalację fotowoltaiczną. Energia elektryczna dostarczana do pompy ciepła będzie więc pochodzić z uśrednionego miksu produkcji energii elektrycznej. Następnie będzie obliczone całkowite zużycie węgla dla budynku, który potrzebuje 15 tys. kWh/rok na potrzeby ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Kocioł węglowy vs. pompa ciepła - ANALIZA

Aby określić ilość węgla wymaganego do zasilenia pompy ciepła, należy założyć, że generacja energii elektrycznej w elektrowni konwencjonalnej odbywa się w określonych warunkach. Nowoczesne bloki węglowe o nadkrytycznych parametrach mają sprawność konwersji energii na poziomie około 45%. Jednakże większość elektrowni w Polsce ma niższą sprawność. Założono więc:

  • 40% - sprawność wytwarzania energii elektrycznej,
  • 8% - strat energii w przesyle,
  • 42,6% - udział węgla kamiennego w koszyku energetycznym na poziomie,
  • 23 MJ/kg - wartość opałowa węgla kamiennego.

W celu porównania pompy ciepła z kotłem węglowym weźmiemy pod uwagę tylko węgiel kamienny, ponieważ w kotłach domowych nie wykorzystuje się węgla brunatnego. Niestety, ale pompa ciepła, która pobiera energię elektryczną z sieci w sposób pośredni także wykorzystuje węgiel brunatny. Biorąc pod uwagę jego średnią wartość opałową (ok. 15 MJ/kg) podamy, ile w uśrednionym przypadku potrzebowała go pompa ciepła w 2022 r. Udział węgla brunatnego w miksie produkcji energii elektrycznej wynosił ok. 26,5%.

Warto także zaznaczyć, że elektrownie mają szereg systemów zabezpieczeń, które są w stanie zredukować emisję zanieczyszczeń. Niestety, tego typu możliwości nie posiadają kominy w polskich domach. Co więcej, wyższa temperatura spalania w elektrowni znacznie zwiększa skuteczność procesu, a jednocześnie oszczędza od powstawania niektórych szkodliwych substancji.

Do obliczeń wzięto pod uwagę trzy urządzenia, charakteryzujące się tym samym poziomem sprawności przesyłu, akumulacji i regulacji 70%.

  • pompa ciepła powietrze/woda SCOP = 3,
  • kocioł węglowy V klasy, sprawność 84%,
  • bezklasowy kocioł węglowy, tzw. kopciuch, sprawność 50%.

Pompy ciepła charakteryzujące się wyższym współczynnikiem SCOP są zazwyczaj droższe, ale również są dostępne na rynku. Bez problemu można spotkać urządzenia o współczynnikach powyżej 4. Wartość 3 przyjęto jako wartość przeciętną.

Ile węgla zużywa pompa ciepła?

Które urządzenie zużyje w ciągu rocznej eksploatacji więcej węgla? Wyniki mogą być szokujące dla osób, które bezrefleksyjnie wierzyły w swoje przekonania odnośnie ilości energii elektrycznej, jaką zużywa pompa ciepła. Minięcie się z prawdą może także wynikać z błędnego rozpoznania odnośnie struktury produkcji energii elektrycznej w Polsce.

Jak można zauważyć, różnica w zużyciu węgla kamiennego jest znaczna. W przedstawionym przykładzie, aby ogrzać budynek pompą ciepła należy go zużyć 4,7 raza mniej niż w kopciuchu i 3,1 raza mniej niż w kotle V klasy. 

Wracając do węgla brunatnego. Aby pokryć zapotrzebowanie na ciepło w analizowanym budynku należało go spalić ok. 1300 kg. Oznacza to, że w sumie pompa ciepła w polskim systemie energetycznym zużywa ok. 2600 kg węgla.

Ponownie podkreślmy, iż wraz z upływem czasu udział OZE będzie rosnąć, wykorzystanie węgla natomiast będzie maleć. W związku z tym słupek wykorzystania węgla w celu wytworzenia energii elektrycznej dla pompy ciepła będzie się zmniejszać. Miejmy nadzieję, że ostatecznie dojdzie on do 0 kg.

Źródło: Termomodernizacja.pl

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia