Tepelné čerpadlá majú výhody aj nevýhody. Uhlíkovú neutralitu bez nich nedosiahneme

Na tepelné čerpadlá sa spoliehajú tvorcovia európskej legislatívypri konverzii dekarbonizovanej elektriny na vykurovanie a chladenie. Zachováva sa princíp technologickej neutrality, keďže vývoj môže prinášať nové riešenia.

Vývoj na trhu s tepelnými čerpadlami nás presvedčia, že napriek hlboko podpriemernému počtu tepelných čerpadiel na 1 000 obyvateľov v rámci EÚ, sme na Slovensku za rok 2019 získali prostredníctvom tepelných čerpadiel 10 % z obnoviteľnej energie zo záväzku SR pre rok 2020.

Tento vývoj mohol byť rýchlejší, ale musíme byť naň pripravení a to nielen finančne, ale tiež odborne, kapacitne a skúsenosťami.

Tepelné čerpadlá sú prvá voľba

Princíp - najskôr posudzujeme využitie tepelných čerpadiel a až potom iné technológie a to najmä tam, kde je potreba nielen vykurovať, ale aj chladiť – je prijímaný stále intenzívnejšie.

Okrem budovania inteligentných energetických sietí, inteligentných budov, sú dôvodom aj skutočnosti, že jedným zariadením sa v podmienkach Slovenska dosahujú: 

• až štyrikrát nižšie emisie CO₂ na kWh vyrobeného tepla voči teplu z plynu,
• troj a viacnásobné zvýšenie energetickej efektívnosti výroby tepla z elektriny,
• využitie obnoviteľnej energie nielen pri vykurovaní, ale aj pri chladení budov,
• 30 a viac percentné zníženie potreby primárnej energie voči energii z plynu,
• zvýšenie pripravenosti na zapojenie do inteligentných systémov a podobne.

Tepelné čerpadlá majú aj svoje slabé stránky. Spotrebovávajú elektrickú energiu, ktorú treba vyrobiť. Ich podiel na celkovej spotrebe elektriny na Slovensku je zatiaľ malý.

Okrem toho sú tepelné čerpadlá tiež investične drahšie, náročnejšie na systémové riešenie, na kvafikáciu montážnych servisných pracovníkov a podobne. To čo mnohým nevadí pri kúpe drahých aut, tepelným čerpadlám zazlievajú, hoci tepelné čerpadlá návratnosť vyššej investície dosahujú.

Dôležité je, aby tepelné čerpadlá boli správne navrhnuté a boli intenzívne, v maximálnej miere využívané.

Čím viac tepla, tým väčší prínos 

Z ekonomického hľadiska nie je vhodné tepelné čerpadlá kombinovať s inými drahými zariadeniami, ktoré preberú od nich časť výroby tepla a to najmä v obdobiach jar, jeseň, leto kedy tepelné čerpadlá dosahujú vysokú energetickú efektívnosť.

Využitie paralelných zariadení a to najmä investične náročnejších využívajúcich obnoviteľné energie, zhoršuje nielen ekonomiku tepelných čerpadiel, ale tiež sa degraduje prínosparalelných zariadení.

Vyplýva to z obrázka, ktorý porovnáva úspory emisií CO₂ a úspory na primárnej energii pri výrobe tepla. Ak časť tepla vyrobeného plynovým kotlom 3 kWh (červené okienko) sa nahradí teplom vyrobeným z obnoviteľnej energie (OE), tak sa ušetrí 0,666 kg CO₂ a 3,33 kWh primárnej energie podľa normatívnych údajov vo vyhláške č. 324/2016 Z.z.

Ak nahradí zdroj z OE 3 kWh tepla vyrobeného tepelným čerpadlom, tak sa ušetrí len 0,17 kg CO₂ a 2,26 kWh primárnej energie.

Kombinácie s tepelným čerpadlom treba zvážiť

Ak sa zdrojom z OE vyrobia 3 kWh tepla a nahradí sa tak teplo vyrobené tepelným čerpadlom, ušetrí sa takmer štyrikrát menej emisií CO₂, a takmer 33 % menej primárnej energie, ako keby sa nahradilo teplo vyrobené z energie zemného plynu.

 Z obrázku vyplýva výhodná kombinácia plynového kotla a solárneho kolektora v existujúcich domoch, keďže sa tak výrazne znižujú emisie pri výrobe tepla z plynu. 

Šanca, že časom príde „zelený plyn“ na vykurovanie, je zatiaľ podľa IZW e.W. (eChillventa 2020) pomerne malá, keďže zeleného vodíka bude nedostatok pre dopravu či priemysel. Aj v prípade, že by ho bolo dosť, vzhľadom na nižšiu hustotu 0,089 9 kg/m³ pri pridaní 20 % vodíka do zemného plynu sa ušetrí len 7-8 % emisií CO₂ a v značnej miere by bolo potrebné meniť aj staršie plynové kotly.

To by znamenalo vysoké náklady, ktoré by uprednostnili tepelné čerpadlá aj v prípade, ak by sa dosiahlo znížene emisií so zeleným plynom o 80 % podobne ako s tepelnými čerpadlami.

Výroba vodíka je energetický náročná

Množstvo obnoviteľnej energie potrebnej na výrobu zeleného vodíka podľa Fraunhofer Institute for Energy v Kasseli prezentovaného na kongrese eChillventa na vykurovanie budov je o 500 až 600 %vyššie ako energia potrebná pre tepelné čerpadlá na generovanie tepla.

To vyplýva z potreby 45-50 kWh elektrickej energie na výrobu 1 kg vodíka pri elektrolýze 9 l vody. Spalné teplo vodíka je 33,3 kWh/kg, pričom z 50 kWh elektrickej energie potrebnej na výrobu jedného kg vodíka získame približne 150 kWh tepla pomocou tepelných čerpadiel.

Možnosť je a jv zmiešavaní s lacnejším bioplynom vyrábaného zatiaľ v menších množstvách. Vývoj ide ďalej a môže priniesť nové riešenia na iných princípoch.

Kozub ako hlavný zdroj tepla?

Sú indície, že v nových domoch, kvôli zaradeniu do energetickej triedy A0 sa navrhuje ako hlavný zdroj tepla kozub, ktorý môže byť investične pomerne náročný. V bežnom živote domácnosti však kozub nebude hlavný zdroj tepla.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.