Ile węgla potrzebuje pompa ciepła? Porównanie z kotłem węglowym! 

• Polacy wracają do mitu o tym, że pompa ciepła działa na węgiel, ponieważ polski system elektroenergetyczny go wykorzystuje. Rosnący udział OZE jednak zmienia tę sytuację.
• Analizujemy, ile węgla potrzebuje powietrzna pompa ciepła. W przykładowym budynku pompa ciepła zużywa mniej węgla kamiennego niż tradycyjny kocioł. Czy w przypadku węgla brunatnego jest tak samo?
• Ogrzanie domu o zapotrzebowaniu na ciepło na poziomie 15 tys. kWh pompą ciepła powoduje spalenie ok. 800 kg węgla kamiennego w elektrowni. 

Z powodu wyższych cen energii elektrycznej opłacalność pomp ciepła względem rozwiązań tradycyjnych spadła. Minął czas, kiedy węgiel kosztował ponad 3 tys. zł/t, a pellet nawet 4 tys. zł/t. Z jednej strony to dobrze, że posiadacze kotłów stałopalnych już nie muszą obawiać się chłodu w zimie i trudno z tym dyskutować. Z kolei użytkownicy pomp ciepła mogą w tej sytuacji czuć się oszukani przez nierzetelnego wykonawcę, który obiecał im darmowe ciepło w budynku – co oczywiście było techniką sprzedażową, a nie realną prognozą rachunków za prąd. 

Pompa ciepła – co powinniśmy wiedzieć?

Apelujemy o rozwagę przy wyborze urządzenia grzewczego – warto poznać technologię, zanim zamontujemy ją we własnym domu. Dzięki wiedzy i umiejętnemu podejściu do nowego źródła ciepła nie będziemy zaskoczeni, gdy przyjdzie płacić rachunki. Pamiętajmy również, aby mieć na uwadze fakt, że za energię elektryczną płacimy tylko dwukrotnie w roku. Inaczej jest, gdy kupujemy węgiel i pellet, gdzie takiej systematyczności nie ma i zależy ona tylko od nas. Dodatkowo przy płaceniu za energię elektryczną jesteśmy przyzwyczajeni do pewnych wartości, więc ich wzrost niektórych dziwi skoro ciepło miało być darmowe. 

Nagłówki w internetowych artykułach wręcz demonizują technologię pomp ciepła, kiedy to wina leży po naszej stronie, a powodów może być sporo. Można wymienić przede wszystkim montaż pompy ciepła w budynku o dużym zapotrzebowaniu na ciepło. Przy złym doborze również mogą pojawić się problemy, a co więcej – przy przewymiarowaniu może pojawić się problem z tzw. taktowaniem. Pompa ciepła lepiej działa, gdy zasila instalację, w której nie potrzeba wysokich temperatur zasilających grzejniki. Ponadto powraca stereotyp o tym, jakoby nie miało znaczenia, czy ogrzewamy dom pompą ciepła czy węglem, ponieważ w obu przypadkach do dostarczenia ciepła potrzebujemy węgla – tylko w różnej formie. 

• Zobacz również: Węgiel, gaz, pellet i pompa ciepła – koszty ogrzewania na początku 2024 roku

Ile węgla zużywa pompa ciepła – założenia analizy

Polskim system elektroenergetyczny zasilany jest przede wszystkim węglem – kamiennym i brunatnym. Według Agencji Rynku Energii dostarczył on 40,6% całej energii elektrycznej w Polsce. Od 2019 roku udział ten spadł o 8,6 pp., co wiąże się z rosnącym udziałem energii z OZE. Im więcej ekologicznej energii w sieci, tym pompy ciepła w Polsce mają mniejszy pośredni wpływ na środowisko. Warto o tym pamiętać, a także o tym, że ta technologia nie generuje emisji bezpośredniej, co daje jej zdecydowaną przewagę. Dodatkowo sprawdzimy, ile średnio węgla brunatnego będzie potrzebne, aby pompa ciepła mogła działać. W 2023 roku jego udział w miksie energetycznym wyniósł 21,4%.

Do uporania się z mitem potrzebujemy odnieść obliczenia do przykładowego budynku o wskazanym zapotrzebowaniu na ciepło. Przyjmijmy, że analizie poddamy dom jednorodzinny o powierzchni 150 m² i zapotrzebowaniu na energię użytkową na poziomie 100 kWh/(m²·rok). Przyjmuje się, że jest to standard budynku charakterystyczny dla Warunków Technicznych 2017. Do analizy wykorzystano następujące założenia:

• pompa ciepła powietrze/woda SCOP = 3.5,
• kocioł węglowy V klasy, sprawność 84%,
• bezklasowy kocioł węglowy, sprawność 64%,
• wartość opałowa dla węgla grzewczego 25 MJ/kg,
• do obliczeń wzięto pod uwagę trzy urządzenia, charakteryzujące się tym samym poziomem sprawności przesyłu, akumulacji i regulacji 70%.

Parametry elektrowni węglowych

Aby określić ilość węgla wymaganego do zasilenia pompy ciepła, należy założyć, że generacja energii elektrycznej w elektrowni konwencjonalnej odbywa się w określonych warunkach. Nowoczesne bloki węglowe mają sprawność przekształcenia energii na poziomie około 45%. Większość elektrowni w Polsce ma jednak niższą sprawność. Założono więc:

• 40% – sprawność wytwarzania energii elektrycznej,
• 8% – strat energii w przesyle,
• 40,6% – udział węgla kamiennego w miksie energetycznym*,
• 21,2 MJ/kg – wartość opałowa węgla kamiennego*,
• 21,4% – udział węgla brunatnego w miksie energetycznym*,
• 7,9 MJ/kg – wartość opałowa węgla brunatnego*.
  • *dane ARE dla energetyki na 2023 rok.

Pompa ciepła vs. kocioł węglowy

Warto także zaznaczyć, że elektrownie mają szereg systemów zabezpieczeń, które są w stanie zredukować emisję zanieczyszczeń. Niestety tego typu możliwości nie posiadają kominy w polskich domach. Co więcej, wyższa temperatura spalania w elektrowni znacznie zwiększa skuteczność procesu, a jednocześnie oszczędza od powstawania niektórych szkodliwych substancji – tak się dzieje m.in z rakotwórczym benzo(a)pirenem. To dodatkowa przewaga pomp ciepła nad kotłami węglowymi. Policzyliśmy, ile węgla musi zostać wykorzystane do ogrzania przykładowego domu. Okazuje się, że sumarycznie technologia powietrznych pomp ciepła potrzebuje zdecydowanie mniej węgla kamiennego. 

Budynek o zapotrzebowaniu na energię na poziomie 15 tys. kWh i ogrzewany węglem potrzebuje 3673 kg lub 4821 kg opału odpowiednio dla kotła V klasy i kopciucha. Pomp ciepła łącznie potrzebuje 1140 kg węgla kamiennego i 1612 kg węgla brunatnego. Taka sama analiza dla roku 2022, kiedy udział węgla kamiennego wynosił 42,6%, a brunatnego 26,5% byłoby to ok. 1196 kg i 1996 kg. Dzięki rozwojowi odnawialnych źródeł energii pompy ciepła stają się jeszcze bardziej ekologiczne! Mamy nadzieję, że udało nam się wytłumaczyć, w jaki sposób pompa ciepła wykorzystuje węgiel.