Ekologia i odnawialne źródła energii, czyli sposoby na ogrzewanie nowoczesnego domu
Ogrzewanie domu przy użyciu odnawialnych źródeł energii z roku na rok staje się popularniejsze. Inwestorzy zaczynają zwracać uwagę na ekologię oraz niższe koszty eksploatacji. Chociaż za kolektory słoneczne, panele fotowoltaiczne, czy pompę ciepła trzeba zapłacić więcej niż za kocioł gazowy, to taka inwestycja zaprocentuje w przyszłości.
Ekologia i opłacalność
Zasoby paliw kopalnych się kurczą, płaci się za nie coraz więcej, więc nie ma wątpliwości, że w przyszłości znacznie częściej będziemy korzystać z urządzeń napędzanych energią ze źródeł odnawialnych. Coraz mniej energii będziemy uzyskiwać z węgla – jego wydobywanie, transport i spalanie już jakiś czas temu uznano za zbyt uciążliwe dla środowiska i nie mające nic wspólnego z ekologią. Weszły w życie regulacje, które sprawiają, że stosowanie urządzeń opalanych węglem jest ograniczone. Dlatego warto zainwestować w coś innego.
Zmiany klimatyczne spowodowane nadmierną emisją dwutlenku węgla sprawiają, że coraz chętniej korzystamy z odnawialnych źródeł energii w domach jednorodzinnych. Do najpopularniejszych odnawialnych źródeł zaliczamy energię słoneczną, geotermalną, wiatru, grawitacyjną wody oraz biopaliwa, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym deficytem – odnawiają się one w krótkim czasie. Korzystanie z OZE (Odnawialnych Źródeł Energii) to przede wszystkim redukcja gazów cieplarnianych, ale także tzw. współtowarzyszących zanieczyszczeń, takich jak pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu – czyli zanieczyszczeń, które bezpośrednio i pośrednio wpływają na zdrowie i przyczyniają się do powstawania smogu.
Technologie oparte na źródłach odnawialnych zapewniają nie tylko wydajne ogrzewanie czy podgrzewanie ciepłej wody, ale również pozyskiwanie prądu. Jakie przynoszą korzyści? A przede wszystkim – czy inwestowanie w OZE jest opłacalne?
Energooszczędny dom wyposażony w instalacje energetyki odnawialnej mimo większych kosztów początkowych staje się dobrą inwestycją. Zwiększając początkowe koszty budowy o 10-20%, redukujemy koszty utrzymania na dziesięciolecia. A przy sprzedaży taka nieruchomość będzie znacznie bardziej atrakcyjna dla kupujących. Instalację opartą na odnawialnym źródle energii można więc uznać za inwestycję, która z biegiem czasu staje się coraz bardziej dochodowa.
Odnawialne źródła energii - co wybrać?
Jedną z możliwości są kotły grzewcze spalające biomasę. Jest ona uznawana za paliwo ekologiczne, więc nie zanosi się na wprowadzenie ograniczeń w jej stosowaniu, choć nie brakuje sceptyków obawiających się, że rozpowszechnienie tego paliwa przyniesie więcej problemów niż korzyści. Mimo że w kotłach na biomasę pojawiają się coraz lepiej dopracowane rozwiązania ułatwiające ich obsługę (umożliwiające zautomatyzowanie załadunku paliwa i procesu spalania), to korzystanie z nich wciąż nie jest tak wygodne jak z kotłów na gaz czy olej. Tylko że paliwo do tych ostatnich jest droższe. Wybór jest zatem trudny, ale zastanówmy się, czy warto rozstrzygać taki dylemat? Bo może się okazać, że niedługo w domach jednorodzinnych kotły nie będą potrzebne. Co je zastąpi?
Przeczytaj też:
Aby zmniejszyć emisję CO2 do atmosfery, warto postawić na urządzenia takie jak pompa ciepła, która mniej więcej w 75% korzysta z OZE (wykorzystuje energię cieplną znajdującą się w ziemi, powietrzu i wodzie). Pozostałą energię niezbędną do jej pracy pokrywa prąd elektryczny, ale i on może być wytwarzany z energii słonecznej, wiatru czy wody. Nawet jeśli tak nie jest, to i tak według Rozporządzenia Ministra Gospodarki z 18 kwietnia 2014 roku pompy ciepła należą do kategorii Odnawialnych Źródeł Energii.
Ogrzewanie domu za pomocą OZE
Dom, którego zapotrzebowanie na energię ma być w dużej części zaspokajane przez urządzenia wykorzystujące OZE, powinien być bardzo dobrze (ponad standardowo) zabezpieczony przed stratami ciepła. To znaczy, że należy go przede wszystkim bardzo dobrze ocieplić, ale warto też zadbać o zminimalizowanie strat ciepła przez wentylację - na przykład stosując odzysk ciepła z wywiewanego powietrza, czyli rekuperację. Do ogrzewania bardzo dobrze ocieplonego domu jednorodzinnego może wystarczyć urządzenie o mocy grzewczej mniejszej niż 5 kW. A takie nie kosztuje bardzo dużo, gdy jego cenę porówna się z wydatkiem na konwencjonalny kocioł i instalację c.o. W takiej sytuacji stosowanie pomp ciepła czy paneli fotowoltaicznych zamieniających energię słoneczną w elektryczną, którą można zasilać urządzenia grzewcze (i wszystkie inne odbiorniki prądu) na ogół jest już opłacalne.
Kolektory słoneczne: racja przyrody i użytkownika
Kolektory słoneczne to jedne z najwcześniej stosowanych urządzeń działających w oparciu o OZE. W naszym klimacie - przede wszystkim w celu wykorzystania darmowej energii słonecznej do przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Można je wykorzystać także do wspomagania ogrzewania pomieszczeń, ale wymaga to wykonania znacznie bardziej skomplikowanego systemu grzewczego. Jest to opłacalne tylko w niektórych przypadkach, na przykład wtedy, gdy poza sezonem grzewczym kolektory podgrzewają wodę w basenie. Motywacją do zakupu kolektorów słonecznych może być też wynikający z ich zastosowania efekt ekologiczny. Dla wielu inwestorów ważna jest sama idea wykorzystywania „czystej” energii – ten aspekt stosowania kolektorów także trzeba uznać za istotny i uwzględnić przy zastanawianiu się nad sensem ich zakupu. Jednak chyba wszystkim, którzy się nimi interesują, najbardziej podoba się to, że dostarczane przez nie ciepło niemal nic nie kosztuje. Do działania instalacji z kolektorami potrzebna jest jedynie znikoma ilość energii elektrycznej do napędu pompy obiegowej przetłaczającej płyn transportujący ciepło.Z teoretycznych rozważań wynika, że codzienne przygotowywanie ciepłej wody użytkowej za pomocą takiej instalacji w 300-litrowym zbiorniku kosztuje niespełna 15 gr na dobę, podczas gdy za używanie do tego elektrycznego bojlera trzeba by zapłacić 7 zł/dobę, a gazowego kotła kondensacyjnego – blisko 3 zł/dobę. Niestety, efektywność kolektorów słonecznych jest uzależniona od pogody – zimą jest z nich zdecydowanie mniej pożytku niż latem, więc nie są w stanie całkowicie zastąpić konwencjonalnego urządzenia grzewczego. Zakłada się, że powinny działać od wiosny do jesieni, dostarczając w tym czasie do 70% energii potrzebnej do przygotowywania ciepłej wody przez cały rok. Zatem dzięki nim wydatki na wykorzystywane do tego paliwo czy energię elektryczną są mniejsze nawet o dwie trzecie.
OZE: czy warto mieć panele fotowoltaiczne?
Własna instalacja fotowoltaiczna zmieniająca energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną daje możliwość korzystania z prądu za darmo. A ponieważ jest on drogi, inwestycja, dzięki której można za niego nie płacić, wydaje się bardzo interesująca. Zniechęcić do niej może jednak wysoki koszt zakupu paneli i niezbędnego osprzętu.Teoretycznie w polskich warunkach na 1 kWp (kilowat mocy szczytowej – maksymalnej) paneli fotowoltaicznych przypada w przybliżeniu maksymalnie 1000 kWh energii elektrycznej dostarczanej przez nie w ciągu roku, pod warunkiem że są ustawione optymalnie, czyli skierowane na południe i pochylone pod kątem 30-60°. Sporym problemem jest jednak to, że trudno ją w całości wykorzystać, bo pobór prądu w gospodarstwie domowym nie zawsze zbiega się w czasie z nasłonecznieniem paneli. Przeciętny użytkownik prawidłowo zwymiarowanej instalacji (o nie za dużej mocy) w najlepszym razie ma pożytek jedynie z 30% wytwarzanej w niej energii. Czyli z każdego kilowata zainstalowanej mocy szczytowej zyskuje najwyżej 300 kWh darmowej energii rocznie.W przypadku instalacji o mocy kilku kilowatów i zastosowania dobrej jakości komponentów wskaźnik kosztów inwestycji wynosi obecnie (w 2019 r.) co najmniej 5,5 tys. zł/kWp (w zależności od sposobu montażu, wielkości instalacji i jakości urządzeń waha się w przedziale 4,5-7,5 tys. zł/kWp). Średnia cena energii elektrycznej z uwzględnieniem wszystkich dodatkowych opłat to prawie 0,6 zł/kWh (w zależności od regionu i wyboru sprzedawcy może być niższa o kilka groszy).
Z tego wszystkiego wynika, że w przybliżeniu każde 6 tys. zł zainwestowane we własną mikroelektrownię słoneczną może dać oszczędność 300 x 0,6 = 180 zł rocznie na rachunkach za prąd. To niezbyt dużo i w dodatku przy przyjętych przez nas optymistycznych założeniach dotyczących wielkości uzysku energii i stopnia jej wykorzystania. Inwestycja jest jednak znacznie bardziej opłacalna dzięki możliwości dzielenia się energią z innymi użytkownikami sieci elektroenergetycznej. Już od paru lat prawo zezwala właścicielom tak zwanej mikroinstalacji, czyli odnawialnego źródła energii o mocy do 40 kW, na sprzedaż energii. Obowiązujący od lipca 2016 r. system rozliczeń z przedsiębiorstwami energetycznymi wygląda tak: przez 15 lat od momentu podpisania umowy za każdą kilowatogodzinę energii wprowadzonej do sieci prosument (właściciel mikroinstalacji) otrzymuje od przedsiębiorstwa za darmo 0,8 kWh, jeśli moc szczytowa jego instalacji fotowoltaicznej nie przekracza 10 kWp, i 0,7 kWh w przypadku większej mocy (do 40 kWp). Niekorzystny dla prosumenta przelicznik wynika z konieczności zrekompensowania przedsiębiorstwom energetycznym kosztów dystrybucji i magazynowania energii wprowadzonej do sieci i bilansującej się z nią odebranej, za które nie ma już dodatkowej opłaty. Rozliczenie odbywa się w cyklu rocznym – dotyczy energii wprowadzonej przez prosumenta do sieci nie wcześniej niż na 365 dni przed dniem odczytu rozliczeniowego licznika. Czyli jeśli mamy duże nadwyżki energii w lecie, możemy nic nie zapłacić za tę odebraną z sieci zimą, kiedy z powodu krótkich dni nasza instalacja dostarcza jej znacznie mniej, a my dłużej korzystamy z oświetlenia bądź używamy grzejników elektrycznych. System jest pomyślany tak, że niezależnie od tego, jak dużo kilowatogodzin energii oddamy do sieci, zyskamy tylko na takiej jej ilości, jaką sami z sieci pobierzemy. Oznacza to, że nie warto inwestować w instalację o wydajności przekraczającej nasze potrzeby energetyczne. Jak wygląda opłacalność takiej inwestycji?
Dla 1 kWp mocy szczytowej instalacji roczny uzysk energii to w zaokrągleniu 1000 kWh. Zakładamy, że z tego 30% (300 kWh) wykorzystujemy na własne potrzeby, a 70% (700 kWh) wprowadzamy do sieci. Przy cenie energii z sieci 0,6 zł/kWh wykorzystanie darmowego prądu z paneli przełoży się na rachunki niższe o 0,6 x 300 = 180 zł rocznie. Za energię wprowadzoną do sieci otrzymamy opust w wysokości 80%, więc oszczędzimy jeszcze 0,8 x 0,6 x 700 = 336 zł. To daje w sumie 516 zł rocznie. Przy koszcie inwestycji 6 tys. zł/kWp musi minąć prawie 12 lat, żebyśmy zaczęli zyskiwać. Znaczne skrócenie czasu zwrotu zainwestowanych pieniędzy można uzyskać, korzystając z dotacji (na przykład w ramach programu Mój prąd) czy ulgi podatkowej (w ramach programu Czyste powietrze), dzięki którym koszt instalacji może być znacznie niższy niż 6 tys. zł/kWp.
Kiedy warto zainwestować w pompę ciepła
Pompa ciepła nie wytwarza spalin, dostarcza darmową energię zakumulowaną w otoczeniu (gruncie, powietrzu, wodzie), dzięki czemu ogrzewanie nią jest tanie. Do tego jest urządzeniem całkowicie bezobsługowym, a więc korzystanie z niej jest bardzo wygodne. Za jej istotną wadę można uznać tylko dość wysoką cenę. Z tego wynika, że pompa ciepła może być dobrym rozwiązaniem dla każdego, kto może sobie pozwolić na większy wydatek. Jeśli ktoś traktuje zakup takiego urządzenia jak inwestycję, powinien sprawdzić, jak bardzo jest ona opłacalna. Dzięki temu, że koszt ogrzewania pompą ciepła jest niższy niż innymi (tańszymi) urządzeniami, po pewnym czasie suma wydatków na inwestycję i eksploatację się zrówna. Najszybciej nastąpi to, gdy alternatywą dla pompy mają być kotły na olej opałowy bądź kotły na gaz płynny - ceny tych paliw wciąż się wahają w sporym zakresie i w szczytowych momentach są tak, wysokie, że koszt ogrzewania nimi może być nawet o ponad połowę wyższy niż gazem ziemnym. W porównaniu z kotłem na gaz ziemny zakup pompy nie wypada aż tak atrakcyjnie – jest opłacalny w przypadku wyjątkowo wysokiej ceny za przyłącze gazu. Lecz jeśli ktoś już z gazu ziemnego korzysta, wymiana kotła na kosztującą kilkadziesiąt tysięcy złotych pompę ciepła nie przyniesie mu szybkiego zysku. Do podobnych wniosków można dojść, gdy porówna się wydatki na pompę ciepła i kocioł na paliwo stałe, ale w tym wypadku trzeba jeszcze brać pod uwagę wygodę – nieporównywalnie większą, gdy dom ogrzewa pompa ciepła – oraz walory ekologiczne pompy.
Przeczytaj też:
Sytuacja może wyglądać zupełnie inaczej, gdy w grę wchodzą dotacje - możliwości skorzystania z nich w przypadku zakupu pompy ciepła jest coraz więcej - warto sprawdzić wszystkie aktualne, bo dzięki nim zakup takiego urządzenia zapewne się opłaci!
Dlaczego kocioł na biomasę
Zakup takiego kotła powinni rozważyć przede wszystkim ci, którzy nie mają możliwości korzystania z gazu ziemnego i ze względu na koszty chcą ogrzewać dom paliwami stałymi. Najpopularniejszym z nich jest u nas węgiel kamienny i to zwykle o nim myśli się w pierwszej kolejności, gdy wybiera się sposób ogrzewania. Ponieważ stare kotły na węgiel są mało efektywne i emitują do atmosfery dużo szkodliwych substancji, wprowadzanych jest coraz więcej ograniczeń możliwości stosowania tego paliwa w domowych kotłowniach. Alternatywą dla kotłów na węgiel są kotły na inne paliwa stałe. Jednym z najpopularniejszych są pelety drzewne – wygodne w użyciu, powstające z biomasy, która w porównaniu z węglem kamiennym zawiera znacznie mniej siarki, a po spaleniu zostaje z niej mniej sadzy. Spalanie biomasy oznacza również zerowy bilans emisji CO2, a zasoby tego paliwa jesteśmy w stanie odtwarzać w krótkim czasie. Z tego względu biomasa została uznana za paliwo odnawialne. Konsekwencją tego są niskie wskaźniki zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP uzyskiwane przez domy, w których do ogrzewania zastosowano kotły na biomasę. Oznacza to, że projekt domu, w którym przewidziano kocioł na biomasę, bez problemu spełni wymagania rozporządzenia w sprawie warunków technicznych dotyczące wartości EP. Nie trzeba stosować w nim skomplikowanych i na ogół drogich energooszczędnych rozwiązań. Nowoczesne kotły na pelety pod względem wygody obsługi są zbliżone do tych na paliwa płynne. Są fabrycznie wyposażone w zasobnik paliwa, w którym mieści się jego zapas na kilka dni. Jeśli to dla kogoś za mało, może dokupić większy. Gdy w kotłowni nie ma na niego miejsca, problem rozwiązuje zastosowanie podajnika pneumatycznego transportującego pelety na znaczną odległość. Można je wtedy trzymać w innym pomieszczeniu, a nawet w sąsiednim budynku i również stamtąd będą dostarczane do kotła automatycznie. Takie rozwiązanie – niedostępne dla kotłów na węgiel – pozwala nie uzupełniać zapasu paliwa nawet przez wiele miesięcy. Podobnie jak automatyczna zapalarka, czyli elektryczna grzałka podgrzewająca ruszt, co wystarczy do tego, żeby nastąpił zapłon peletów. Lekki popiół z tego paliwa zdmuchuje z paleniska wentylator. Problemem bywa jedynie nagar na ruszcie, którego trzeba się pozbywać jak najczęściej, bo utrudnia odprowadzanie ciepła, a to może doprowadzić do uszkodzenia grzałki. Jednak i usuwanie nagaru może się odbywać automatycznie, jeśli się wybierze nowoczesny palnik z systemem samooczyszczania. Wszystko to sprawia, że użytkowanie kotła na pelety jest znacznie wygodniejsze niż węglowego. Mimo to kotły z palnikami na pelety wciąż nie są tak popularne jak te na ekogroszek. Zapewne wynika to z tego, że w minionych latach były od nich znacznie droższe, a pelety nie wszędzie można było kupić. Lecz od kiedy dozwolona jest sprzedaż wyłącznie niskoemisyjnych kotłów na paliwa stałe 5 klasy, ceny tych na węgiel i na pelety stały się podobne. Dawne problemy z dostępnością peletów również są już nieaktualne – wytwarza je wielu producentów, sprzedają je markety budowlane. Konkurencja spowodowała, że poprawiła się ich jakość, a koszt ogrzewania nimi jest obecnie niewiele wyższy niż drożejącym węglem dobrej jakości. Wobec tego każdy, kto ze względu na koszty jest zdecydowany na ogrzewanie domu kotłem na paliwa stałe, powinien się zastanowić, czy zamiast kotła na węgiel nie wybrać takiego na pelety.
Wentylacja – ciepło odzyskane
Ogrzewanie domu jest związane z jego wentylacją. A to dlatego, że napływające do pomieszczeń zimne powietrze trzeba ogrzać. Jak dużo ciepła do tego potrzeba? Jeśli dom jest dobrze ocieplony, nawet drugie tyle co do pokrycia strat ciepła przenikającego przez przegrody (ściany, okna, dach i podłogę). Wniosek? W domu powinna się znaleźć instalacja, która zapewni skuteczną wentylację, pozwalając jednocześnie ograniczyć zapotrzebowanie na ciepło. Służy do tego popularne już urządzenie – rekuperator. Rezygnujemy z naturalnej wentylacji grawitacyjnej, w której powietrze z pomieszczeń jest wysysane przez podciśnienie w kominie. Decydujemy się na kontrolowanie tego procesu. Wentylatory i kanały rozprowadzają powietrze w potrzebnej ilości, a w wymienniku ciepła następuje wymiana.
Ciepło z powietrza wywiewanego jest przekazywane do świeżego – nawiewanego. Zastosowanie systemu umożliwia zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania domu nawet o 30-40%, pod warunkiem że przegrody są dobrze ocieplone, a do tego dom jest szczelny. Świeże powietrze może dopływać z zewnątrz jedynie specjalnym przewodem do rekuperatora. Powietrze z łazienek, toalet, kuchni, garderób, czyli tych samych pomieszczeń, w których wykonuje się otwory wywiewne w systemie wentylacji grawitacyjnej, jest wyciągane przez wentylator do rekuperatora i dopiero po odzyskaniu z niego ciepła usuwane poza dom.
