Efekty termomodernizacji i zastosowania OZE w budynku jednorodzinnym

Jakie rzeczywiste korzyści przy eksploatacji budynku mieszkalnego powstałego w latach 80. ubiegłego wieku może przynieść termoizolacja i zastosowanie rozwiązań wykorzystujących energię odnawialną? Z jakimi szacunkowymi kosztami wiąże się przeprowadzenie tych inwestycji? Można to prześledzić na podstawie opisywanego w artykule budynku, który ulegał modernizacji przez 20 lat.

Autor mieszka w Kędzierzynie-Koźlu na osiedlu Południe, w budynku, który zbudował na początku lat 80. i w kolejnych latach remontował i modernizował. Kumulacja tych prac wystąpiła przy usuwaniu szkód powodzi w latach 1997 i 2010. Budynek jest dwukondygnacyjny, niepodpiwniczony, bez poddasza, z jednospadowym dachem płaskim. Zastosowano w nim ogrzewanie wodne z grzejnikami płytowymi wyposażonymi w zawory termostatyczne. Ciepła woda przygotowywana jest równolegle z ciepłem dla c.o.

Termomodernizacja budynku w latach 1998–2009

Przy usuwaniu szkód po pamiętnej powodzi na Opolszczyźnie w 1997 roku przeprowadzane prace modernizacyjno-remontowe miały na celu przede wszystkim zmniejszanie strat ciepła. Wykonano:

• ocieplenie: posadzki na gruncie w pomieszczeniach użytkowych, ścian zewnętrznych, stropodachu, stropu nad garażem, ścian garażu graniczących z pomieszczeniami użytkowymi, fundamentu pod zewnętrznymi ścianami pomieszczeń użytkowych;
• wymianę okien z oszkleniem dwuszybowym, ponowną wymianę na trzyszybowe z osadzeniem na prefabrykacie ze styropianu;
• likwidację balkonów i drzwi balkonowych;
• wybudowanie wiatrołapu przed głównym wejściem do budynku.

Ponadto zmodernizowany został system grzewczy i źródło jego zasilania. Postępująca termomodernizacja skutkowała stopniowym zmniejszaniem zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. Po dociepleniu budynku wytwarzanie ciepła z paliwa stałego (koksu) wiązało się z coraz większymi niedogodnościami związanymi z eksploatacją kotła, gdyż często w ciągu doby dochodziło do przegrzania domu i miarkownik ciągu automatyczne powodował wygaszanie paleniska. Po okresie przestoju należało kocioł ponownie rozpalić.

Koszt termomodernizacji: materiały i usługi – 80 000 zł, praca własna (wymiana okien, budowa wiatrołapu, ocieplenie stropu i ścian garażu oraz fundamentu, likwidacja balkonu i drzwi balkonowych, modernizacja instalacji c.o.) – 40 000 zł. Łączny koszt termomodernizacji rozłożonej na kilka lat wyniósł ok. 120 000 zł.

W wyniku przeprowadzonych prac termomodernizacyjnych zapotrzebowanie na ciepło w odniesieniu do stanu początkowego z lat osiemdziesiątych uległo zmniejszeniu o 55%. Zapotrzebowanie na energię do celów grzewczych i przygotowania c.w.u. w okresie 1997–2009 zmniejszyło się o 1300 GJ, a od 2009 jest co roku mniejsze o ok. 70 GJ. Łącznie w latach 1997–2018 wymagania grzewcze zmniejszyły się o ok. 1900 GJ (zakładając niezmienność warunków klimatycznych od 1997 roku).

Budowa instalacji do wykorzystania OZE i jej efekty

Ujęcie i zagospodarowanie deszczówki

Pomysł i sposób ujęcia deszczówki i podgrzewania wody w kolektorach słonecznych podpatrzone zostały za granicą. W 2009 roku w budynku wykonano instalację do ujęcia wód opadowych w celu spłukiwania toalet (w 100% pokrywającą to zapotrzebowanie) oraz wykorzystania gospodarczego w budynku i ogrodzie. Koszt tej instalacji wyniósł 2000 zł i obejmował samodzielne jej wykonanie oraz adaptację istniejącego zbiornika. Woda deszczowa i roztopowa spływająca bezpośrednio z dachu do kanalizacji staje się raz na zawsze utraconym cennym zasobem surowcowym, podczas gdy po ujęciu może być alternatywnym źródłem zaspokajającym nasze potrzeby bytowe.

Budynek zaopatrywany jest w wodę z miejskiego wodociągu, a także w wodę deszczowo-roztopową, która ujmowana jest z powierzchni dachu i magazynowana w murowanym podziemnym zbiorniku o pojemności 7 m³, zaadaptowanym po likwidacji szamba, po tym, jak budynek został przyłączony do miejskiego systemu kanalizacji sanitarnej. Zbiornik został oczyszczony, zdezynfekowany i stał się obecnie doskonałym i użytecznym rezerwuarem cennej (choć darmowej) wody opadowej. Fakt, że dokonano adaptacji, a nie budowy nowego zbiornika, wpłynął na znaczną redukcję kosztów tego przedsięwzięcia.

Woda opadowa wykorzystywana jest do celów, w których nie jest konieczna jej sanitarna jakość na poziomie wody do spożycia. Służy głównie do spłukiwania nieczystości w WC, podlewania ogrodu oraz innych celów gospodarczych.

Polska jest jednym z nielicznych krajów w Europie, w których nie ma prawnego obowiązku wnoszenia opłaty za utraconą retencję (brak ujęcia i zagospodarowania deszczówki) na terenie posesji. Wprowadzenie wzorem państw zachodnich obowiązku gromadzenia deszczówki może pośrednio (pod warunkiem upowszechnienia) wspomóc rozbudowę bez udziału środków budżetowych krajowego systemu retencjonowania wód i zmniejszyć zużywanie zasobów wody głębinowej, która jest źródłem dla wody wodociągowej. Szansę na upowszechnienie retencji i zmniejszenie wzrostu zużycia wody pitnej powinni dostrzec włodarze kraju. 

Udział ujmowanej deszczówki w zużyciu ogólnym w gospodarstwie domowym w latach 2009–2018 wahał się od 28 do blisko 40%, przy ogólnym zużyciu ok. 110 m³ rocznie. Roczne koszty zakupu wody z MWiK wzrosły z ok. 243 zł w 2009 roku do 404 zł w 2018. W tym czasie cena wody z MWiK wzrosła z 2,92 do 4,15 zł/1 m³.

Wykorzystanie wody opadowo-roztopowej niesie ze sobą wielorakie korzyści. Jest działaniem proekologicznym i proekonomicznym w skali mikro i makro, dlatego powszechne uświadamianie i edukacja oraz finansowy przymus – opłata za brak retencji, z której zwolnieni będą posiadacze i użytkownicy takiego rozwiązania – wywołają motywację do bardziej powszechnego działania w tym zakresie.

Układ solarny – kolektory do c.w.u.

Kolejną inwestycją była budowa w 2011 roku instalacji solarnej do podgrzewania c.w.u. Czas zwrotu nakładów zależy od rodzaju czynnika grzewczego stosowanego przed inwestycją oraz ilości zużywanej c.w.u. Zwrot trwa najdłużej w odniesieniu do węgla, następnie gazu ziemnego, a najkrótszy jest w przypadku wcześniejszego korzystania z oleju opałowego lub energii elektrycznej.

Koszt budowy tej instalacji wyniósł 8600 zł (po odjęciu 45% dotacji z NFOŚiGW). Średnioroczne zużycie c.w.u. wyniosło 40 m³ dla pięciu osób. Przed uruchomieniem kolektorów słonecznych do podgrzewania c.w.u. wykorzystywany był gaz ziemny (grupa E, taryfa W-3.12T). Zwrot tej inwestycji ilustruje rys. 2.

Fotowoltaika (PV)

W 2016 roku w budynku wykonano instalację fotowoltaiczną 5 kWp, energia, z której wykorzystywana jest w 20% do podgrzewu c.w.u., a pozostała część do zasilania urządzeń domowych. Koszt tej instalacji wyniósł 27 000 zł (po odjęciu 40% dotacji NFOŚiGW). Do wykorzystania fotowoltaiki przekonał autora program budowy instalacji prosumenckich bez konieczności posiadania uprawnień. Zachętą była przede wszystkim ustawa z lutego 2015 o OZE oraz zapowiedź, że od 1 stycznia 2016 r., wzorem rozwiązań stosowanych powszechnie na świecie, wprowadzone zostanie finansowe wsparcie (FiT) dla wygenerowanej, a nieskonsumowanej nadwyżki energii elektrycznej. Prądem z paneli zasilane miały być urządzenia, które pracują w domu, a nadwyżka sprzedawana do sieci przyspieszy zwrot nakładów. 

Obecnie atrakcyjność tego rozwiązania zmalała. Nowelizacja ustawy w grudniu 2015 roku zabrała prosumentom szanse na wsparcie FiT (taryfy gwarantowane) i wprowadziła mniej korzystne zasady rozliczeniowe – opust. Taki system rozliczeń powoduje, że nie warto przewymiarowywać projektowanych instalacji PV. Powinny one generować ilość energii elektrycznej zbliżoną do rocznego zapotrzebowania gospodarstwa domowego. Brak możliwości sprzedaży nadwyżki wspartej taryfami gwarantowanymi automatycznie wydłuża czas zwrotu nakładów. Odpowiednio dobrana instalacja fotowoltaiczna skutecznie zmniejsza jednak koszty zaopatrzenia w energię elektryczną. Ilość energii elektrycznej pozyskiwanej z instalacji PV ilustruje rys. 3.

Wygenerowaną nadwyżkę prosument zmuszony jest wykorzystać najpóźniej w następnym okresie rozliczeniowym pod groźbą jej utraty. Nadmiar energii można spożytkować jedynie do celów grzewczych poprzez paradoksalną eliminację tańszej energii pochodzącej z gazu lub węgla. Obowiązujące aktualnie zasady rozliczania wytwarzanej energii elektrycznej z PV powodujące wydłużenie czasu zwrotu nie wpływają pozytywnie na rozwój fotowoltaiki w kraju, natomiast na świecie FiT stały się motorem rozwoju energetyki obywatelskiej.W analizowanym przypadku prognozowany zwrot nakładów na PV (odbiorca grupy G11) przy opuście wynosi 15,5 lat, a dla rozwiązania wg wcześniej planowanego FIT 9,8 lat.

Zwrot nakładów na OZE 

Poniżej przedstawiono średnioroczne oszczędności będące efektem przeprowadzonych inwestycji. Dane odniesiono do stanu sprzed termomodernizacji, tj. do roku 1997.

W efekcie prac termomodernizacyjnych redukcja zapotrzebowania na energię zmniejszyła się o 52%. Roczne zapotrzebowanie przed termomodernizacją wynosiło 145 GJ, tj. 40 300 kWh, a po termomodernizacji w 2009 roku 75 GJ, tj. 20 800 kWh, 40 300 – 20 800 = 19 500 kWh. Łączny koszt termomodernizacji wyniósł 120 000 zł: 19 500 kWh = 6,15 zł/kWh – czyli wydatek 6,15 zł daje co roku oszczędność 1 kWh. 

Zastosowanie instalacji kolektorów słonecznych i fotowoltaicznej dało oszczędność 21% zużywanej energii. Koszty tych inwestycji wyniosły łącznie 52 250 zł (w tym dotacja z NFOŚiGW 16 817 zł). Instalacja kolektorów słonecznych pozwoliła zaoszczędzić 101,26 GJ, a instalacja PV 53,11 GJ. 

W wyniku termomodernizacji i budowy instalacji kolektorów słonecznych oraz PV zaoszczędzono w latach 1997–2018 łącznie 1915 GJ, czyli 531 944 kWh.

Podsumowanie

Zakładając, że działania związane z termomodernizacją, budową instalacji kolektorów słonecznych i fotowoltaicznej nie zostałyby zrealizowane, zużycie energii w latach 1997–2018 r. byłoby większe o 532 000 kWh, co spowodowałoby dodatkową emisję 500 ton CO₂ (głównego składnika gazu cieplarnianego; rys. 4) i zużycie węgla w ilości 66 ton o wartości ok. 20 tys. zł (uśredniona cena w analizowanym okresie – 300 zł/tona).

Uzyskany efekt ekologiczno-ekonomiczny jest cenną wartością dodaną do nieruchomości. Ponadto dzięki termomodernizacji wewnętrzny mikroklimat w budynku poprawił komfort i jakość życia, a zmniejszone koszty eksploatacji są znaczącym pożytkiem dla obecnych i przyszłych domowników.

Inwestorzy, którzy w ramach akcji walki ze smogiem zdecydowali się jedynie na likwidację „kopciuchów”, zwykle po pierwszym sezonie grzewczym są zawiedzeni z uwagi na wzrost kosztów, bo trzeba korzystać z droższego paliwa oraz technologii wymagającej nieprzerwanej pracy kotła, co powoduje zwiększenie zużycia paliwa. 

Sama likwidacja „kopciuchów” smogu nie pokona. Należy zacząć od izolacji, następnie dostosować do zmniejszonego zapotrzebowania na ciepło nowe technologie grzewcze i OZE. Dobrze ocieplony budynek wymaga mniejszej mocy grzewczej źródła ciepła, a tym samym paliwa. Szacuje się, że mamy w kraju 5 mln domów jednorodzinnych, zdecydowana większość z nich ma klasę energetyczną F lub E, a aktualne minimum prawne dla nowo powstających domów jednorodzinnych to D. 

Opisywany dom z punktu widzenia zużycia energii awansował z klasy E (energochłonny) do C (średnioenergooszczędny), a pod względem kosztów zakupu energii m.in. dzięki wykorzystaniu OZE do klasy B (energooszczędny).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!