Pompy ciepła w modernizowanych budynkach wielorodzinnych

Nowo powstające i rozwijające się technologie pozwalają wspierać proces transformacji energetycznej i dekarbonizacji budownictwa. Pompy ciepła, które większość energii pobierają z otoczenia (powietrza, gruntu, wody), odgrywają w budynkach o niemal zerowym zużyciu energii kluczową rolę, zarówno w funkcji ogrzewania, jak i przygotowywania ciepłej wody użytkowej oraz chłodzenia. Dobrze współpracują również w układach hybrydowych, czyli z innymi urządzeniami i źródłami ciepła. Duży potencjał mają pompy ciepła w połączeniu z energią elektryczną pozyskiwaną z instalacji fotowoltaicznych. W zdecydowanej większości lokalizacji układ ten umożliwia realizację samodzielnych energetycznie budynków wielorodzinnych, neutralnych pod względem emisji CO₂, korzystających zarówno z własnych instalacji PV, jak i lokalnych społeczności energetycznych (klastry, spółdzielnie).

Zmiany klimatyczne, którym staramy się zapobiegać, już dotykają budownictwo, gdyż istotnie wpływają na strukturę zapotrzebowania na energię do ogrzewania i chłodzenia. Na przestrzeni ostatnich 40 lat zapotrzebowanie na energię do ogrzewania budynków zmieniło się w naszym kraju znacznie, głównie z powodu wyższych temperatur powietrza zimą (rys. 1). Sezon grzewczy jest charakteryzowany przez liczbę stopniodni w poszczególnych regionach. W UE od 1979 roku średnie zapotrzebowanie na ogrzewanie budynków spadło z 3510 do 2858 stopniodni w 2022 r., a w przypadku chłodzenia wzrosło z 37 do 140. Obecnie bardzo niewielki region naszego kraju objęty jest wskaźnikiem tzw. stopniodni grzania na poziomie 3601–4000, podczas gdy w latach 80. XX w. obszar wymagający tego typu ogrzewania obejmował znaczną część Polski. W efekcie dużo budynków projektowanych i budowanych wiele lat temu zasilanych jest przewymiarowanymi na obecne potrzeby źródłami ciepła.

Poważnym problemem jest potrzeba chłodzenia budynków. W latach 80. XX w. jedynie dwa niewielkie obszary na zachodzie kraju miały 11–12 stopniodni zapotrzebowania na chłodzenie w ciągu roku. Obecnie aż na 80% terytorium Polski wymagane jest chłodzenie budynków przez ponad 21 dni rocznie, a w znacznej części kraju nawet przez ponad 40 dni. Przykładowo w 1980 r. w Warszawie odnotowano 11 dni w roku z temperaturą powyżej 32°C, podczas gdy w 2018 r. było ich już 23, z kolei we Wrocławiu liczba ta wzrosła z 5 do 11 dni. Natomiast w rekordowo ciepłym 2022 r. we Wrocławiu odnotowano temperatury wyższe lub równe 30°C przez 25 dni, a w Warszawie przez 19. Konieczność chłodzenia także budynków wielorodzinnych jest bagatelizowana i pomijana nawet w przypadku nowych inwestycji. Tymczasem zapewnienie optymalnych warunków bytowych w wielu z nich wymaga tyle samo (lub więcej) energii na chłodzenie co na potrzeby grzewcze.

Wznoszone obecnie i modernizowane budynki, zwłaszcza te niemal zeroenergetyczne (nZEB), powinny być obligatoryjnie wyposażane w odpowiednie systemy komfortowego chłodzenia. Optymalne pod względem inwestycyjnym oraz eksploatacyjnym jest chłodzenie płaszczyznowe, które może być zasilane pompami ciepła, mającymi znaczny potencjał korzystania z lokalnej energii fotowoltaicznej w okresie dużego nasłonecznienia.

Pompa ciepła jako elastyczny konsument energii

Pompy ciepła są istotnym elementem efektywnego, zdrowego i ekonomicznego układu ogrzewania i chłodzenia budynków, ponieważ są bardzo elastycznym konsumentem energii odnawialnej. Łatwo integrują magazynowanie energii we współpracy z innymi technologiami OZE, zwłaszcza z fotowoltaiką, i umożliwiają precyzyjne zarządzanie energią elektryczną w systemach Smart Grid. Są ponadto jedyną powszechnie stosowaną technologią realizującą jednocześnie ogrzewanie i chłodzenie pomieszczeń oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Stanowią także kluczowy element instalacji samodzielnych energetycznie, takich jak wyspy energetyczne, klastry energii oraz spółdzielnie energetyczne.

Zastosowanie pomp ciepła jest najszybszym skutecznym sposobem dekarbonizacji ogrzewnictwa, czyli zastępowania paliw kopalnych energią odnawialną i technologiami pozwalającymi redukować tzw. ślad węglowy. Obecnie pompy ciepła pobierają od 75 do nawet 80% energii z otoczenia (gruntu, powietrza, wody), pozostałą część stanowi energia elektryczna, która może pochodzić ze stopniowo redukowanych paliw kopalnych, a docelowo ze źródeł odnawialnych. Jak na razie udział energii odnawialnej w systemie energetycznym kraju jest zimą niewysoki, jednak stale rośnie i docelowo energia odnawialna oraz pochodząca ze źródeł bezemisyjnych (np. elektrownie atomowe, wodorowe) ma pokrywać w całości nasze potrzeby energetyczne. Żeby pompy ciepła pracowały w 100% ekologicznie i były jak najbardziej „zielone”, kluczowe jest, by również energia napędowa, której potrzebują do poboru energii bezpośrednio z otoczenia, była odnawialna i bezemisyjna.

Jednym ze sposobów konsumowania tanich nadwyżek zielonej energii elektrycznej jest Power to Heat (P2H), czyli wytwarzanie ciepła w źródłach elektrycznych, bardzo mocno związane z koncepcją Smart Energy. Potencjał tego podejścia jest tym bardziej obiecujący, że praktycznie do całego chłodzenia oraz części ogrzewania i przygotowania c.w.u. stosowane są urządzenia zasilane energią elektryczną, jakimi są pompy ciepła. Ponadto efektywnie wykorzystują one energię do celów grzewczych przechowywaną w magazynach ciepła. Kolejnym rozwiązaniem, które pozwala konsumować nadwyżki zielonej energii, są magazyny energii elektrycznej – akumulatory domowe oraz samochody elektryczne.

Wykorzystanie ogromnego potencjału OZE poprzez stosowanie pomp ciepła musi być uzupełnione w bilansie konsumpcji i podaży energii o magazyny energii, systemy kogeneracyjne z częściowym wykorzystaniem paliw kopalnych, biogazowni, a w przyszłości energię z planowanych elektrowni atomowych.

Pompy ciepła w budownictwie wielorodzinnym

O ile pompy ciepła zyskały w Polsce w ostatnich latach na znaczeniu w segmencie budownictwa jednorodzinnego, nie są niestety jeszcze powszechnie stosowane w budynkach wielorodzinnych (w przeciwieństwie do krajów Europy Zachodniej). Nie dostrzega się też potencjału, jaki daje odwrócenie kierunku obiegu pompy ciepła i wykorzystanie jej zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia. Przy ogrzewaniu dolne źródło ciepła zlokalizowane jest poza budynkiem, natomiast w przypadku chłodzenia cykl ten jest odwrócony: budynek sam w sobie jest źródłem ciepła, podczas gdy powietrze, woda lub grunt ciepło to odbierają.

W budownictwie wielorodzinnym stosowane mogą być różne pompy ciepła.

Powietrzne pompy ciepła wykorzystują energię zgromadzoną w powietrzu otoczenia budynku lub powietrzu wyrzutowym z przewodów wentylacyjnych do ogrzewania, chłodzenia lub przygotowania ciepłej wody użytkowej. Mogą być zainstalowane jako kompaktowe jednostki wewnątrz lub na zewnątrz budynku. Systemy typu split składają się z jednej jednostki znajdującej się wewnątrz i jednej na zewnątrz obiektu. Ciepło jest najczęściej rozprowadzane w budynku przez wodny system centralnego ogrzewania bądź powietrzny, wykorzystujący klimakonwektory lub instalacje wentylacyjne.

Pompy ciepła korzystające z energii hydrotermalnej wykorzystują energię skumulowaną w wodach podziemnych, powierzchniowych lub morskich. Tam, gdzie wody podziemne są łatwo dostępne, wykonuje się dwa odwierty. Pierwszy z nich stanowi studnię czerpalną, drugi pełni funkcję studni zrzutowej, do której oddawana jest woda. Pompa ciepła pobiera ciepło z wody i wykorzystuje je do ogrzewania, chłodzenia oraz przygotowania c.w.u. Ciepło jest najczęściej rozprowadzane w budynku przez wodny bądź powietrzny system centralnego ogrzewania. Zaletą wodnych pomp ciepła jest szczególnie wysoka efektywność ze względu na wysokie temperatury wody jako nośnika ciepła.

Pompy ciepła korzystające z energii geotermalnej wykorzystują energię skumulowaną w gruncie do ogrzewania, chłodzenia i przygotowania c.w.u. Ciepło jest pobierane z gruntu za pomocą pionowych i poziomych gruntowych wymienników ciepła i rozprowadzane zwykle przez system hydrauliczny lub powietrzny. Gruntowe pompy ciepła mogą pracować bardzo efektywnie dzięki stabilnym i stosunkowo wysokim temperaturom gruntu.

Wydajność cieplna pomp ciepła zależy od różnicy temperatury pomiędzy źródłem dolnym i górnym. Tym samym pompy ciepła powietrze/woda, pomimo ich powszechnej dostępności i dość niskich kosztów, charakteryzują się niestabilnością pracy (zmienna temperatura powietrza w trakcie sezonu) i takie instalacje grzewcze zaleca się wyposażyć w szczytowe lub wspomagające źródło ciepła. Zdecydowanie bardziej stabilnym rozwiązaniem jest zastosowanie gruntowej pompy ciepła, wykorzystującej względnie stałą temperaturę gruntu w ciągu roku. Jednak o możliwości wykorzystania gruntu decydują jego parametry termiczne i fizyczne. Pompy powietrze/woda pełnią często funkcje ogrzewania w okresie zimowym i chłodzenia latem.

Inny podział pomp ciepła obejmuje sposób ich zasilania i są to urządzenia sprężarkowe (najbardziej popularne), absorpcyjne i adsorpcyjne. Pompa sprężarkowa pracuje na zasadzie parowego, sprężarkowego obiegu termodynamicznego, w skład którego wchodzą: parownik, skraplacz, sprężarka i zawór rozprężny. Oszczędność energii w wyniku zastosowania takiej pomy wyrażana jest przez współczynnik wydajności COP, definiowany jako stosunek strumienia ciepła przekazanego do otoczenia przez skraplacz pompy do mocy włożonej do napędu sprężarki. Typowy współczynnik efektywności dla gruntowych pomp ciepła wynosi od 3,5 do 5. Przykładowo COP równy 4 oznacza, że za pomocą 1 kWh pobranej energii elektrycznej zużytej do napędu pompy ciepła przekazane zostaje 4 kWh użytecznego ciepła. Im wyższy jest współczynnik efektywności, tym niższe koszty eksploatacji ponosi użytkownik.

Przy wyborze i doborze pompy ciepła, głównie powietrze/woda, należy zwrócić uwagę na SCOP (metodę jego wyznaczania określa ­PN-EN 14511-1:2014-02), będący średniorocznym współczynnikiem efektywności odzwierciedlającym pracę pompy ciepła w całym sezonie zimowym, w którym przy bardzo niskich temperaturach powietrza zewnętrznego efektywność urządzenia spada.

Systemy z pompami ciepła w budynkach wielorodzinnych bazują na dwóch najpopularniejszych rodzajach urządzeń tego typu – powietrznych (typu powietrze/woda) i gruntowych pompach ciepła, których dolnym źródłem może być bezpośrednio grunt, ale również podziemne magazyny energii w postaci wody bądź lodu. Jakie są wady i zalety obu rozwiązań?

Powietrzne pompy ciepła (rys. 3) są rozwiązaniem wymagającym niższych nakładów inwestycyjnych – nie jest w ich wypadku konieczna instalacja dolnego źródła ciepła, ponieważ jest nim otaczające pompę ciepła powietrze. Tracą one jednak na wydajności (mocy) wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Oznacza to, że w niektórych strefach klimatycznych naszego kraju (gdzie temperatura powietrza wynosi –20°C lub jeszcze mniej) instalacja z takimi pompami będzie wymagała zastosowania szczytowego źródła ciepła, które pokryje w 100% zapotrzebowanie na energię cieplną budynku w okresie bardzo niskich temperatur. Takim szczytowym źródłem może być np. ciepłownia (PEC) lub kotłownia gazowa.

Kolejnym bardzo ważnym aspektem w budynkach wielorodzinnych jest kwestia hałasu generowanego przez powietrzne pompy ciepła. Jest on niestety nieunikniony nawet w przypadku możliwie korzystnie umiejscowionego urządzenia – zamontowanego na dachu płaskim, osłoniętego odpowiednim ekranem, w sąsiedztwie którego nie ma żadnych wyższych budynków. Generowany przez pompę ciepła hałas może być jednak uciążliwy dla mieszkańców budynków, które powstaną w sąsiedztwie w przyszłości. Montaż powietrznej pompy ciepła na dachu budynku wielorodzinnego powinien być zatem przeprowadzony w sposób rozważny i przemyślany.

Gruntowe pompy ciepła (rys. 4) są zdecydowanie cichszym rozwiązaniem, wymagają jednak większej powierzchni na zewnątrz budynku ze względu na konieczność wykonania dolnego źródła. W budynkach wielorodzinnych stosuje się z reguły dwie gruntowe pompy ciepła w układzie kaskadowym ze względu na elastyczność pracy i jej bezpieczeństwo. Takie rozwiązanie wymaga pomieszczenia, które pomieści nie tylko dodatkowy osprzęt, np. w postaci buforów ciepła, ale również same pompy ciepła, które w przeciwieństwie do urządzeń powietrznych montuje się wewnątrz budynku. Gruntowe pompy ciepła nie wymagają zastosowania szczytowego źródła ciepła, warto jednak zastosować je przy udziale ok. 50% zapotrzebowania na ciepło w budynku istniejącym. Udział ten zależy od analizy danego budynku i symulacji, która jednoznacznie wskaże proporcje zapotrzebowania na ciepło z pompy ciepła i ciepłowni czy też kotłowni gazowej (np. biometan, LPG). Bardzo istotną zaletą przemawiającą na korzyść gruntowych pomp ciepła jest funkcja pasywnego, czyli bardzo taniego chłodzenia, w przypadku którego jedynym kosztem jest energia do zasilania pomp obiegowych.

Zastosowanie gruntowych pomp ciepła w budownictwie wielorodzinnym wymaga większych nakładów finansowych, związanych z koniecznością wykonania dolnego źródła (odwiertów – wymienników pionowych). Koszty te zależą jednak od doboru pomp ciepła, tj. w jakim stopniu zminimalizowane zostaną opłaty stałe, przyłączeniowe związane ze szczytowym źródłem, np. w postaci ciepła systemowego. Jeżeli pompy zostaną dobrane w taki sposób, aby graniczną temperaturą uruchamiającą szczytowe źródło było –10°C, moc powietrznych pomp ciepła będzie musiała być znacznie większa niż pomp gruntowych. Wraz ze zmniejszeniem zapotrzebowania na ciepło ze źródła szczytowego różnice w cenie obu rodzajów urządzeń będą się zatem wyrównywać.

Przeczytaj także: Pompy ciepła powietrze/woda w remontowanych budynkach wielorodzinnych w Szwajcarii | RynekInstalacyjny.pl

Pompy ciepła z magazynem energii w lodzie

Sprawdzonym rozwiązaniem, szczególnie w przypadku większych inwestycji, do których zalicza się m.in. budynki wielorodzinne, jest pompa ciepła z dolnym źródłem w postaci magazynu energii w lodzie (rys. 5). Umożliwia on korzystanie z energii przemiany fazowej, a jednocześnie bezpłatnego chłodzenia budynku. Największe korzyści z magazynu energii czerpie się wówczas, gdy pompa ciepła zapewnia nie tylko ogrzewanie, ale również chłodzenie pomieszczeń, a wręcz wtedy, gdy chłodzenie realizowane jest w większym stopniu niż ogrzewanie, co dotyczyć będzie m.in. budynków o wysokiej efektywności energetycznej, czyli nowych i poddanych gruntownej renowacji.

System z pompą ciepła i dolnym źródłem w postaci magazynu energii składa się z kilku elementów. Podstawowym jest gruntowa pompa ciepła zainstalowana w odpowiednio przygotowanej maszynowni. W skład układu wchodzi również podziemny zbiornik lodu oraz różnego rodzaju absorbery powietrzne, np. w postaci instalacji fotowoltaicznej PVT. Zbiornik i absorbery powietrzne stanowią w tym przypadku podwójne źródło dla pompy ciepła. Połączenie tych dwóch elementów w jednym systemie jest ważne z uwagi na fakt, że ilość energii, jaką często odbieramy z magazynu energii w lodzie, jest mniejsza niż ilość energii dostarczanej przez absorbery powietrzne (PVT). Jednocześnie magazyn energii w lodzie to w praktyce prosty, betonowy, szczelny zbiornik, jednorazowo napełniony wodą wodociągową. W zbiorniku tym znajduje się system rur z cienkościennego polietylenu (rys. 6), którymi odbierana jest energia z wody, co doprowadza do jej zamrożenia.

Klasyfikacja rozwiązań stosowanych w budynkach wielorodzinnych

Kluczowym elementem klasyfikacji systemów pomp ciepła jest określenie poziomu, na którym realizowana jest integracja instalacji. Obejmuje to wszystkie instalacje scentralizowane lub całkowicie zdecentralizowane z różnymi rodzajami rozwiązań pośrednich. W raporcie opracowanym przez Technology Collaboration Program on Heat Pumping Technologies (HPT TCP) Załącznik 50. Pompy ciepła w budynkach wielorodzinnych do ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody użytkowej [1] wyróżnia się pięć rozwiązań zastosowania pomp ciepła w budynkach wielorodzinnych, uszeregowanych według poziomu centralizacji systemu (rys. 7). Poniżej scharakteryzowano cztery warianty.

Rozwiązanie 1 – jedna pompa ciepła do ogrzewania i przygotowania c.w.u. dla wszystkich mieszkań

Rozwiązanie to (rys. 8) może znaleźć powszechne zastosowanie w budynkach wielorodzinnych z małą liczbą mieszkań. W przypadku dużych budynków może być konieczne zamontowanie więcej niż jednej pompy, aby zapewnić wymaganą wydajność grzewczą (tzw. rozwiązanie kaskadowe). Takie rozwiązanie sprawdzi się w budynkach o wysokim standardzie energetycznym (nowych), można je jednak zastosować także w budynkach o standardzie średnim. Przy przeprowadzaniu modernizacji można zachować stary system dystrybucji ciepła, choć należy się liczyć z tym, że w niektórych budynkach może zaistnieć konieczność częściowej lub całkowitej wymiany grzejników w każdym mieszkaniu. W nowych budynkach konieczne jest przeprowadzenie długich rurociągów przez cały obiekt.

Rozwiązanie 2 – jedna pompa ciepła do ogrzewania mieszkań, druga do przygotowania c.w.u.

Rozwiązanie to (rys. 9) nadaje się do budynków każdej wielkości, ale najczęściej stosowane jest w większych obiektach. Zastosowanie dwóch osobnych pomp ciepła umożliwia wykorzystanie dwóch różnych źródeł ciepła. W budynkach o dużym zapotrzebowaniu na energię moc grzewcza może stanowić czynnik ograniczający wykorzystanie powietrza zewnętrznego jako źródła ciepła. Jeżeli jako źródło ciepła wykorzystywane jest powietrze zewnętrzne, pompy ciepła najlepiej zainstalować na dachu, należy mieć jednak na uwadze, szczególnie w budynkach dużych, zwiększony poziom hałasu. Dla przygotowania ciepłej wody użytkowej potrzebne są zbiorniki magazynujące, natomiast sama pompa ciepła musi spełniać wymagania dotyczące wysokiej temperatury c.w.u. Centralna dystrybucja c.w.u. wiąże się z dużymi stratami energii na dostarczenie wody do poszczególnych mieszkań. Konieczne jest także rozważenie kwestii ochrony przed bakteriami, np. Legionellą (tj. ultrafiltracja). W budynkach modernizowanych można zachować stary system dystrybucji ciepła, choć należy się liczyć z koniecznością częściowej lub całkowitej wymiany grzejników w każdym mieszkaniu. W nowych budynkach konieczne jest przeprowadzenie długich rurociągów przez cały budynek.

Rozwiązanie 3 – pompa ciepła do ogrzewania wszystkich mieszkań, inne urządzenie do przygotowania c.w.u.

Rozwiązanie to (rys. 10) może znaleźć zastosowanie we wszystkich rodzajach budynków wielorodzinnych, ale częściej wykorzystywane jest w większych obiektach. Za pomocą pompy ciepła możliwe jest pokrycie tylko zapotrzebowania na ciepło, bez przygotowania c.w.u., co jest korzystne w sytuacji, gdy źródło ciepła dla pompy ciepła jest ograniczone. Jednocześnie generator ciepła na paliwa kopalne lub biomasę może z łatwością zapewnić wysoką temperaturę wody użytkowej, co pozwoli uniknąć problemu Legionelli. Zalecany jest montaż zbiornika magazynującego wodę, aby zapewnić niezawodność systemu i bardziej stabilną pracę generatora. W budynkach modernizowanych wymagana jest wymiana tylko jednego urządzenia (przejście na pompę ciepła do ogrzewania), co zmniejszy złożoność planowanych prac budowlanych (przy założeniu, że system do przygotowania c.w.u. pozostaje bez zmian).

Rozwiązanie 4 – pompa ciepła do przygotowania c.w.u., inne urządzenia do ogrzewania

Rozwiązanie to (rys. 11) nadaje się do budynków każdej wielkości, jednak polecane jest do obiektów mniejszych, nie zaleca się też jego wdrażania w budynkach nowych ze względu na zastosowanie paliw kopalnych. Przy jego wyborze należy mieć na uwadze dotychczasowe stosowanie określonego źródła ciepła lub czynnika chłodniczego (np. pieca węglowego lub kotła gazowego). Pompa ciepła zapewnia w tym przypadku tylko c.w.u., do czego niezbędne jest zastosowanie zbiorników akumulacyjnych. W zimnym klimacie może być konieczna dwustopniowa pompa ciepła. Rozwiązanie może być stosowane przy modernizacji systemu składającego się z dwóch generatorów ciepła, np. jeśli inwestor chce wymienić tylko jeden. W przypadku modernizacji wymiana tylko jednego urządzenia (przejście na pompę ciepła do przygotowania c.w.u.) zmniejszy złożoność planowanych prac budowlanych (przy założeniu, że system grzewczy pozostaje bez zmian).

Przykłady zastosowania pomp ciepła w budynkach wielorodzinnych

W klasycznym modelu pracy instalacji fotowoltaicznej ponad 70% produkowanej przez nią energii jest oddawane do sieci. Powinna być ona wykorzystywana w późniejszym okresie, czyli w momentach największego zapotrzebowania, co wymaga zastosowania magazynów energii. Pompy ciepła to urządzenia, które mogą konsumować nadwyżki prądu, ładując bufor wody grzewczej lub bufor chłodu. Przyszłością racjonalnej konsumpcji pików zielonej energii elektrycznej jest technologia Smart Grid. Jest ona gotowa do wdrożenia, dlatego kupując pompy ciepła, należy zwrócić uwagę, aby były one przystosowane do pracy w takich systemach. Smart Grid sprawdzi się również jako rozwiązanie lokalne, które zaczynają pojawiać się w Polsce. Kluczem do sukcesu w tego typu systemach jest sterowanie zapotrzebowaniem na energię według produkcji oraz powiązanie np. z lokalnymi systemami kogeneracyjnymi (biogazowniami i biometanowniami), które będą mogły działać bardzo elastycznie i doskonale bilansować produkcję energii elektrycznej i ciepła z OZE. Obecnie procedowane są odpowiednie akty prawne, które pozwolą członkom lokalnej społeczności rozliczać energię po korzystnych stawkach.

Energia elektryczna wykorzystywana do zasilania pomp ciepła może pochodzić z produkcji energii elektrycznej w systemach kogeneracyjnych opartych na biometanie. W Polsce w 2021 r. wyprodukowano 11,3 mln m3 biogazu i 22,6 GWh energii elektrycznej dzięki instalacjom fermentacji wykorzystującym bioodpady komunalne [6]. Według Biomethane Map 2022–2023 opublikowanej przez European Biomass Association [5], liczba instalacji fermentacji z produkcją biometanu w Europie rośnie. Pozyskiwanie energii z biometanu ma pozytywny wpływ na redukcję emisji gazów cieplarnianych i ograniczenie zależności od paliw kopalnych. W obecnych uwarunkowaniach prawnych na obszarach gmin wiejskich i miejsko-wiejskich mogą już powstawać spółdzielnie energetyczne i tworzyć lokalną społeczność energetyczną. Przykładem może być spółdzielnia w Lądku-Zdroju powołana do życia w 2023 r., która wybudowała już 1 MWp instalacji fotowoltaicznej na potrzeby własne i swoich mieszkańców, a kolejne 6,7 MWp wraz z magazynami energii jest na etapie projektowania. Innym przykładem jest lokalny system energetyczny (ciepło i prąd) w Michałowie w woj. podlaskim, obejmujący własną sieć, co gwarantuje określone ceny i ilości sprzedaży energii elektrycznej i cieplnej (PPA) oraz opłaty zmienne i stałe, a także przychody z tytułu usług DSR (Demand Side Response) i DSM (Demand Side Management) [8].

Przykładem wielokrotnie nagradzanej inwestycji bazującej na odnawialnych źródłach energii (projekt i realizacja ostatnich etapów: MEB Energy Opole) jest obiekt w Kamieniu Śląskim, składający się z dwóch kompleksów – Sebastianeum, czyli sanatorium służącego lokalnej społeczności, oraz Pałacu Odrowążów (centrum konferencyjnego). Sanatorium zostało wyposażone w system gruntowych pomp ciepła Viessmann o mocy 406 kW oraz instalację fotowoltaiczną o mocy 2×50 kWp z ładowarkami do samochodów i rowerów elektrycznych firmy MEB. Na terenie obiektu znajduje się również kolejna instalacja fotowoltaiczna o mocy 500 kWp wraz z wiatrakiem rotorowym o mocy 2,8 kW. W pałacu funkcjonuje maszynownia z gruntowymi pompami ciepła o mocy 420 kW oraz instalacja solarna do wspomagania c.w.u.

Żeby spiąć system w całość, tak aby stał się niemal samowystarczalny, rozbudowano go również o magazyn energii firmy MEB o pojemności 837 kWh, który wraz z autorskim systemem zarządzania energią pozwala na optymalizację wykorzystania źródeł energii z OZE. Umożliwia on także przesunięcie w produkcji i oddawanie energii elektrycznej oraz jej sprzedaż, a tym samym czerpanie z tego tytułu korzyści finansowych. Zapewnia również zasilanie awaryjne (UPS). W przypadku inwestycji w Kamieniu Śląskim zastosowane rozwiązania oraz umiejętne zarządzenie energią pozwoliły uzyskać dziewięciomiesięczną samowystarczalność zlokalizowanych tam obiektów, która została przekuta na ponad dwuletni okres eksploatacji.

Artykuł powstał na podstawie publikacji Zastosowanie pomp ciepła w wielorodzinnych budynkach mieszkalnych w poradniku PLGBC dla zarządców nieruchomości pt. „Jak skutecznie modernizować budynki wielorodzinne”.

Literatura

1. Annex 50, Heat Pumps in Multi-Family Buildings for Space Heating and Domestic Hot Water, HPT TCP, Report No. HPT-AN50-1, November 2022, https://heatpumpingtechnologies.org/annex50/

2. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/1275 z dnia 24 kwietnia 2024 r. w sprawie charak­terystyki energetycznej budynków (wersja przekształcona) (Dz.Urz. UE L 2024/1275 z 8.05.2024)

3. Agentur für Erneuerbare Energien, RWTH JARA Energy 12/2018

4. Ministerstwo Rozwoju i Technologii, , https://www.gov.pl/web/rozwoj-technologia

5. Biomethane Map 2022-2023, https://www.europeanbiogas.eu/biomethane-map-2022-2023/

6. Krzyśków Andrzej, proGEO sp. z o.o., Wrocław

7. Pierwsza w Polsce Zielona Wyspa Energetyczna wybrana Budową XXI wieku, https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/104289/pierwsza-w-polsce-zielona-wyspa-energetyczna-wybrana-budowa-xxi-wieku

8. Ekspertyza. Analiza potencjału DSM/DSR odbiorców końcowych energii elektrycznej, Jędrychowski R., 2020, https://lublin.eu/gfx/lublin/userfiles/_public/mieszkancy/srodowisko/energia/projekt_area_21/ekspertyza.pdf

9. Potencjał Power-To-Heat, https://nowoczesnecieplownictwo.pl/potencjal-power-to-heat/