Opublikowano:

Pompy ciepła ? geotermia czy energetyka słoneczna?

Mówiąc o pompach ciepła często zalicza się je do technologii pozyskujących niskotemperaturową energię geotermalną. Sam tak wielokrotnie twierdziłem. Tak jakoś bardo naturalne mi się to wydawało, że bliżej się nad tym nie zastanawiałem, skoro pozyskuje się energię z gruntu to mamy do czynienia z ?energię geotermalną??

Jednak jeżeli przyjrzeć się średniemu strumieniowi geotermalnemu czyli gęstości mocy energii geotermalnej na powierzchni gruntu który wynosi około 0,063 W/m2 daje to zaledwie ok. 0,55kWh/m2/rok energii cieplnej. Co jest wartością bardzo małą.

Zakładając budynek zużywa rocznie 15 000 kWh energii cieplnej i jest ogrzewany pompą ciepła o współczynniku COP 4 roczna energia pobrana z gruntu będzie wynosić 11 250 kWh. Przy założeniu, że kolektor gruntowy będzie miał powierzchnię 500 m2 oznacza to średni pobór energii z m2 gruntu będzie na poziomie 22.5 kWh/m2/rok . Odnosząc te wartości do energii strumienia geotermalnego która jest na poziomie 0,55 kWh/m2/rok oznacza to że w tym przypadku 97% energii nie będzie pochodzić z ?ziemi – > geotermii? lecz ze słońca.

Opublikowano:

Pompa ciepła – ekonomika

Prowadząc warsztaty z energetyki odnawialnej często dostaje pytanie. Czy Pompa ciepła się opłaci? Na wstępie należy zaznaczyć, że pytanie to jest źle sformułowane. Pomp ciepła podobnie jak i innych urządzeń grzewczych nie można rozpatrywać w kontekście opłacalności gdyż każde urządzenie grzewcze zawsze generuje koszty. Tendencja w marketingu do upraszczania wszystkiego sprawia, że często pojawiają się opracowania mówiące o ?okresie zwrotu? pompy ciepła czy niskich kosztach pracy pomijając nakłady inwestycyjne. W mojej ocenie, jeżeli rozważamy zakup pompy ciepła lub innego urządzenia grzewczego powinniśmy zawsze rozpatrywać je w kontekście generowanych przez nie kosztów (inwestycyjnych i eksploatacyjnych) w założonym okresie użytkowania.
Porównanie ekonomiki wykorzystania pompy ciepła oraz ogrzewania gazowego.
Założenia do analizy
– Rozpatrywany okres analizy kosztów użytkowania 20 lat,
– Analiza nie uwzględnia kosztów serwisu (założono, że koszty serwisu kotłowni gazowej i pompy ciepła będą zbliżone),
– Koszty instalacji zdyskontowano 5% stopą dyskonta, aby odnieść zmianę wartości pieniądza w czasie (dlaczego należy zdyskontować koszty instalacji pisałem tu),
– Założono średni roczny wzrost cen gazu i energii elektrycznej na poziomie 8%
– Koszty ogrzewania są rozpatrywane dla budynków o rocznym zapotrzebowaniu na ciepło od 4500 kWh do 16500 kWh,
– Założono, że koszt przyłącza gazowego nie będzie wyższy niż 4500 zł,
– W przypadku pompy ciepła założono 70% pracę w tańszej taryfie nocnej i magazynowanie energii,
– Z uwagi na konieczność akumulacji energii cieplnej założono sprawność akumulacji na poziomie 85%,
– Założono, że zarówno systemy ogrzewania oparte o pompę ciepła jak i gazowy będą wysoce efektywne przy stratach przesyłu na poziomie 5% i stratach regulacji 3%,
Dla tak przyjętych założeń koszty systemu grzewczego w okresie 20 lat wyglądają następująco

Zestawienie kosztów użytkowania dla kotłowni gazowej

Zestawienie kosztów użytkowania dla kotłowni z pompą ciepła powietrze – woda

Zestawienie kosztów użytkowania dla kotłowni z pompą ciepła solanka – woda (sondy pionowe)
Podsumowanie analizy  
W zestawieniu kolorem zielonym zaznaczono najbardziej ekonomicznie uzasadnione rozwiązanie w przyjętych warunkach analizy (każdy powinien je dostosować do własnych warunków inwestycyjnych)
W przypadku popularnego domu o powierzchni 150 m w każdym wariancie energetycznym pompa ciepła woda ? woda (solanka ? woda) o dolnym źródle w postaci sond pionowych generowała wyższe koszty niż ogrzewanie gazowe. Sytuacja ta wynikła z bardzo wysokich nakładów inwestycyjnych związanych zarówno z zakupem samej pompy jak i wykonaniem dolnego źródła. Znacznie lepszą ekonomiką wykorzystania charakteryzuje się pompa ciepła powietrze ? woda. W tym przypadku dla budynku zużywającego więcej niż 9000 kWh energii cieplnej rocznie (150m2 60 kWh/m2) kotłownia z pompą ciepła powietrze-woda generowała niższe sumaryczne koszty niż kotłownia gazowa. Ogrzewanie gazowe okazało się bezkonkurencyjne cenowo w przypadku budynków bardzo energooszczędnych. W tym przypadku niskie zużycie energii premiowało rozwiązania o niskich nakładach inwestycyjnych.


Opublikowano:

Drewno opałowe

Wykorzystanie drewna do ogrzewania wiąże się z wieloma uciążliwościami i niskim komfortem jednak paliwo to wraca do łask zwłaszcza z uwagi na niską cenę energii oraz pozytywny efekt ekologiczny w stosunku do węgla. Często w nowo budowanych domach drewno wykorzystywane jest, jako dodatkowe źródło ciepła pozyskiwane np. w kominku z płaszczem wodnym. Rozwiązanie takie jest uzasadnione cenowo gdyż energia pozyskana z drewna jest znacznie niższa niż z gazu a nawet z pompy ciepła (w pewnych warunkach). Dodatkowo kominek to także element poprawiający estetykę wnętrza budynku. Należy jednak pamiętać, że drewno opałowe charakteryzuje się zmiennymi parametrami fizykochemicznymi zależnymi od gatunku drzewa oraz jego wilgotności.

Gatunek drewna

Drewno – wartość opałowa

kWh/mp

kWh/kg

grab

2200

4,2

buk czerwony

2100

4,2

dąb

2100

4,2

jesion

2100

4,2

robinia

2100

4,1

brzoza

1900

4,3

wiąz

1900

4,1

klon

1900

4,1

olcha

1500

4,1

wierzba

1400

4,1

topola

1400

4,2

drzewa liściaste średnio

2100

4,2

daglezja

1700

4,4

sosna

1700

4,4

modrzew

1700

4,4

świerk

1600

4,4

jodła

1500

4,4

drzewa iglaste średnio

1600

4,4

drewno opałowe średnio

1800

4,3

Tabela 1 Wartości opałowe wysuszonej na powietrzu grubizny w kWh/mp przy wilgotności 15 do 18% masy suchej źródło: ans ? Peter Ebert „Palenie drewnem we wszystkich rodzajach pieców” Studio Astropsychologii 2003, Białystok, Wydanie I

W zależności od gatunku drzewa drewno opałowe charakteryzuje się różną wartością opałową w przeliczeniu na metr przestrzenny. Różnice te wynikają głównie z różnej gęstości poszczególnych gatunków drzew. Istotny wpływ na ilość pozyskanego ciepła z drzewa ma jego wilgotność. Pod względem zawilgocenia drewno dzieli się na suche do 15% wilgoci półsuche 16-30% wilgotne 31% i więcej.

Rysunek 1 Zmiana wartości opałowej drewna w zależności od zawartości wilgoci.

Zobrazowana na rysunku 1 zależność wartości opałowej od zawartości wilgoci w drzewie pokazuje, że mokre drewno posiada znacznie niższą kaloryczność od drewna suchego. Wykorzystanie drewna, jako źródła energii wymaga jego odpowiedniego wysuszenia. Przy składowaniu drewna na powietrzu ulega ono samoczynnemu wysuszeniu. Uzyskanie poziomu wilgotności rzędu 15% wymaga minimum 1,5 ? 2 lat sezonowania. Z tego względu wykorzystanie drewna, jako paliwa wiąże się z koniecznością zorganizowania odpowiednio przygotowanego składu drewna przy budynku, które będzie chronić drewno przed opadami atmosferycznymi. Spalenie drewna mokrego lub świeżego to z jednej strony strata często połowy potencjalnie zawartej w nim energii. Z drugiej spalanie mokrego drewna wiąże się ze znacznie wyższą emisją CO, WWA, TOC.