Pojawiło się wiele inwestycji w oparciu o OZE, nie brakuje też działań uświadamiających – a to wszystko po to, aby przyspieszyć proces dekarbonizacji. Efekty już widać, pompy ciepła stają się powszechnym rozwiązaniem (w Polsce w 2022 r. w stosunku do roku poprzedniego wzrost sprzedaży ogółem wyniósł 120%). Dodatkowo Unia Europejska wyznaczyła sobie ambitny cel – zainstalowanie 60 milionów pomp ciepła do 2030 roku. Takie działania mają pomóc rozwiązać problem ubóstwa energetycznego, obniżyć rachunki za energię i ograniczyć import gazu oraz spopularyzować rozwiązania OZE. Kluczowe znaczenie w tym procesie ma technologia absorpcyjna.
Elementem „Zielonego Ładu” jest zwiększenie emisji energii odnawialnej, w czym pomaga technologia absorpcyjna. Obecnie około 20% energii zużywanej na terenie UE pochodzi ze źródeł odnawialnych. Urządzenia absorpcyjne dzięki wysokiej efektywności, taniej eksploatacji oraz braku szkodliwego wpływu na środowisko naturalne stają się coraz częściej wybierane w różnego rodzaju systemach grzewczych i chłodniczych.
Za przykład niech posłużą nam urządzenia marki Robur – wykorzystują energię odnawialną, czerpaną z powietrza, wody i gruntu. Każde urządzenie składa się z tradycyjnego układu chłodniczego (parownik, skraplacz, elementy rozprężne) oraz „sprężarki termicznej” (absorber, warnik, pompa roztworu, element rozprężny).
Dzięki zastosowaniu absorpcji, pobór energii elektrycznej jest minimalny ponieważ zasila ona jedynie pompę roztworu oraz wentylator. Pozostałe mechanizmy urządzenia napędzane są przy pomocy gazu ziemnego lub LPG. Urządzenia pozbawione są podzespołów mechanicznych typu sprężarka zapewniając bezawaryjną i cichą pracę. W układzie chłodniczym nie ma oleju smarnego i jest on całkowicie zamknięty i szczelny, dzięki czemu nie występuje konieczność uzupełniania czynnika chłodniczego. W przypadku urządzeń grzewczych Robur, wartość współczynnika GUE dochodzi do 1,7, dla układów skojarzonych grzewczo-chłodniczych osiągana efektywność może wynosić nawet 2,44.
Porównując absorpcyjną pompę ciepła zasilaną gazem (GAHP) do gazowej pompy ciepła, podstawową różnicą jest sposób wykorzystania gazu oraz brak sprężarki mechanicznej. Ograniczenie części mechanicznych w GAHP przemawia na korzyść jej bezawaryjności i ograniczenia ilości wykonywanych przeglądów.
Co jeszcze przemawia za technologią absorpcyjną? Absorpcyjna pompa ciepła zasilana gazem (GAHP) jest w stanie produkować wodę grzewczą o temperaturze 65°C, podczas gdy gazowa pompa ciepła (GHP) po przejściu na układ wodny osiągnie maksymalnie 50°C. Co więcej, GAHP jest w stanie osiągnąć ten parametr niezależnie od temperatury zewnętrznej.
Znaczenie technologii absorpcyjnej w procesie transformacji
Korzyści płynące z zastosowania tej technologii można dostrzec na wielu polach. Po pierwsze zastosowanie absorpcyjnych pomp ciepła zasilanych gazem pozwala na uzyskanie odpowiedniego współczynnika Ep, a to ma wpływ na utrzymanie kosztów eksploatacji na niskim poziomie. Natomiast zewnętrzny montaż jednostek pozwala na zredukowanie wielkości pomieszczenia technicznego. Parametry techniczne absorpcyjnych pomp ciepła Robur zostały przetestowane i zatwierdzone przez ENEA, DVGW – Forschungsstelle, VDE oraz California Energy Commision.
Łącząc te urządzenia z systemem zdalnej automatyki możemy stworzyć bezobsługowy i niewymagający nadzoru 24h, zautomatyzowany system do monitoringu pracy urządzeń przez przeglądarkę internetową. Więcej o tym, jak automatyka może ułatwić pracę właścicielowi obiektu pisaliśmy w artykule:
Zyskiem jest też brak f-gazów w urządzeniu. To niweluje obowiązki oraz koszty eksploatacyjne wynikające z ustawy o substancjach zubożających warstwę ozonowa oraz niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych.
W kontekście transformacji energetycznej znaczenie ma też redukcja emisji szkodliwych substancji do otoczenia. Ponieważ absorpcja jest rekomendowaną technologią dla neutralności klimatycznej, istnieje wiele rodzajów dofinansowań na wymianę oraz zakup nowego źródła ciepła.
Wybranie rozwiązań sprzyjających OZE jest nieuniknione. Widać to szczególnie w UE, gdzie działania są zintensyfikowane. Zaledwie kilka miesięcy temu osiągnięto wstępne porozumienie w sprawie Społecznego Funduszu Klimatycznego (SFK). W konsekwencji każde państwo członkowskie musi wdrożyć Plan Społeczno-Klimatyczny, który ma określić, jakie działania będą podejmowane m.in. w celu poprawy efektywności energetycznej i modernizacji budynków, dekarbonizacji systemów grzewczych i klimatyzacyjnych w budynkach. Ma to duże znaczenie, gdyż potencjalnie Polska ma być największym beneficjentem tego programu (17,61%). SFK to tylko jedno z działań, które musimy podjąć w naszym kraju, aby przyspieszyć transformację energetyczną.
Jeśli chcą Państwo poczytać więcej o samej roli gazu w procesie transformacji energetycznej, zachęcamy do zapoznania się z artykułem:
To już się dzieje – przykłady termomodernizacji z Polski z wykorzystaniem urządzeń absorpcyjnych
Urządzenia absorpcyjne znajdują zastosowanie niezależnie od sektora. Nie bez znaczenia jest też możliwość otrzymania dofinansowań na termomodernizację obiektu – z czego korzystają głównie szkoły i inne budynki użyteczności publicznej.
Przykład termomodernizacji z wykorzystaniem urządzeń absorpcyjnych – Szkoła Podstawowa w Jegłowniku.
Ponad 12 000 zł oszczędności za sezon grzewczy, co stanowi ok. 22% oszczędności w porównaniu do systemu opartego na kotłowni węglowo-miałowej – to wynik szkoły w Jegłowniku, w których zastosowaliśmy absorpcyjne pompy ciepła. To ponad 60-letni budynek, kubatura części ogrzewanej wynosi 5349 m3. Źródło ciepła przed termomodernizacją stanowiły dwa, stare, duże i stalowe kotły na paliwo stałe – węgiel oraz miał.
W związku z niską sprawnością systemu grzewczego, w okresie intensywnych mrozów, pojawiały się problemy z zapewnieniem ciepła w całym obiekcie. Zdecydowano się na zastosowanie gazu płynnego LPG G31 (propan). Przy zastosowaniu tego rodzaju paliwa niedozwolone jest lokalizowanie źródła ciepła poniżej poziomu gruntu. W tym przypadku urządzenia Robur idealnie wpisały się w wymagania. Mogą być zasilane gazem LPG i przeznaczone są do montażu zewnętrznego. Należy wziąć pod uwagę, że całkowicie odeszły koszty utrzymania palacza oraz koszty związane z przeglądami przewodów spalinowych. Po przeprowadzonej termomodernizacji wykonany został audyt energetyczny ex post, który potwierdził znaczącą zmianę w efektywności systemu. Według wyszczególnionych wskaźników ilość zaoszczędzonej energii cieplnej wyniosła 3837 GJ/rok, natomiast energii elektrycznej – 34,37 MWh/rok.
Po uruchomieniu urządzeń inwestor pozbył się jeszcze jednego problemu – konieczności zlecania przeglądów spalinowych. Nowa instalacja gazowa oraz urządzenia znajdują się poza budynkiem, co wpływa na zwiększenie bezpieczeństwa w szkole.
Technologia absorpcyjna wybierana jest tam, gdzie poszukiwany jest bezobsługowy system grzewczy. Jest to możliwe przy zastosowaniu automatyki dedykowanej, która zapewnia wgląd w pracę instalacji i możliwość zmiany nastaw przez przeglądarkę internetową. Takie rozwiązanie zastosowano w hotelu Odpocznia w Piłce-Młyn. W trakcie realizacji projektu pojawił się również pomysł aby wykorzystać pompy ciepła do produkcji wody lodowej latem, dlatego końcowo dobrane zostały rewersyjne jednostki pomp ciepła GAHP-AR.
Urządzenia absorpcyjne zainstalowano na dachu hotelu.
Urządzenia ROBUR w trakcie trwania sezonu grzewczego zapewniają ciepło na potrzeby CO oraz CT, natomiast CWU na potrzeby budynków zapewniają tylko kondensacyjne kotły gazowe AY. W sezonie letnim wszystkie pompy ciepła pracują na cele chłodnicze.
Ze względu na montaż zewnętrzny, pompy ciepła oraz kotły gazowe pracują na wodnym roztworze glikolu propylenowego. W trybie grzewczym urządzenia pracują na wspólny kolektor zbiorczy, a następnie w pomieszczeniu technicznym na wymienniku ciepła następuje przejście na wodę, skąd medium grzewcze kierowane jest do zbiornika buforowego o pojemności 2000 l, z którego następuje rozbiór na poszczególne obiegi grzewcze. W trybie chłodzenia cała instalacja pracuje na wodnym roztworze glikolu bez przejścia na wodę.
Technologia pomp ciepła (GAHP) oparta jest o absorpcyjny układ chłodniczy, charakteryzują się one niskim oddziaływaniem na środowisko naturalne. Naturalny czynnik chłodniczy stanowi R717, natomiast czynnikiem absorbującym jest woda. W przypadku naturalnego czynnika chłodniczego R717 wskaźniki wynoszą odpowiednio: ODP=0 oraz GWP=0.
Efektywność absorpcyjnych pomp ciepła zasilanych gazem GAHP opisywana jest za pomocą współczynnika efektywności spalania gazu GUE (ang. Gas Utilization Efficency). To stosunek mocy dostarczonej (wyprodukowanej) przez pompę ciepła QPC do energii dostarczonej w postaci gazu (energia wyliczona na podstawie wartości opałowej) GPC. Jest to wielkość stosowana przez producentów urządzeń gazowych.
Zestaw absorpcyjnych pomp ciepła Robur GAHP-A zainstalowanych przed katedrą w Szczecinie:
Do rozwiązań gruntowych sprawdzi się GAHP-GS, absorpcyjna pompa ciepła zasilana grunt/woda. Jej efektywność sięga do 170% dzięki zastosowaniu OZE. Urządzenia można łączyć w zestawy, co pozwoli otrzymać instalację grzewczą o dowolnie dużej mocy. Największą korzyścią z instalacji GAHP-GS są niskie koszty obsługi i łatwa konserwacja, podobna do konserwacji kotła kondensacyjnego. Urządzenia zasilane gazem ziemnym lub LPG. Dzięki energii ze spalania gazu długość wymiennika gruntowego można ograniczyć nawet o 50% w porównaniu do urządzeń sprężarkowych. Zastosowanie – wszędzie tam, gdzie istnieje możliwość wykorzystania wymiennika gruntowego: obiekty handlowe, budynki mieszkaniowe i usługowe, przemysł. Wymiennik gruntowy można zastosować do chłodzenia pasywnego (free cooling).
Temat transformacji energetycznej dotyczy przedsiębiorców, projektantów instalacji sanitarnych czy dyrektorów placówek oświatowych. Proces się już zaczął i warto być na bieżąco – aby to ułatwić przygotowaliśmy dla Państwa e-booka.
Kotły gazowe vs. kotły i pompy. Jak poradzi sobie technologia absorpcyjna?
Normy dotyczące współczynników efektywności, które powinny spełniać budynki są coraz bardziej restrykcyjne. Instalacje stają się bardziej nowoczesne, przystosowane do współczesnych standardów. Jeszcze kilka lat temu jako źródło ciepła stosowało się zazwyczaj sam kocioł. Wraz ze wzrostem świadomości oraz wymogów szuka się nowych rozwiązań, które zapewniają oszczędności inwestorowi oraz ograniczają negatywny wpływ na środowisko naturalne.
Obecnie zauważalny jest trend projektowania instalacji hybrydowych, czyli takich, w których pracują zarówno pompy ciepła jak i kotły gazowe. Kotły gazowe najczęściej przyjmują na siebie rolę źródła szczytowego, bądź jeśli występują wysokie temperatury na obiegach – źródła alternatywnego. Zastosowanie takiego układu ma wiele zalet i pozwala na przygotowanie efektownego oraz przynoszącego oszczędności układu w porównaniu do pracy samych kotłów.
Taki układ biwalentny zastosowaliśmy np. na basenie w Tuszynie. Założenie było proste – pompy ciepła pracują, aż do osiągnięcia maksymalnego parametru. Następnie zostają wyłączone, a pracę przejmują kotły kondensacyjne, które podgrzewają medium do wymaganej temperatury. Na omawianym obiekcie zapewniono czynnik grzewczy dla centralnego ogrzewania oraz nagrzewnic podbasenia i wentylacyjnych. Absorpcyjna pompa ciepła zasilana gazem GAHP-A pozwala na przygotowanie czynnika grzewczego do temperatury 65°C, natomiast zewnętrzny kocioł gazowy AY, aż do 80°C. Szczegóły tej realizacji znajdą Państwo pod tym linkiem.
Podsumowując, obecna sytuacja gospodarczo-polityczna nie zmieniła kwestii dostępności gazu, a wręcz poprawiła się dywersyfikacja dostaw gazu oraz jego dostępność. Postępująca gazyfikacja kraju oraz niedawne spadki cen pozwalają sądzić, że nowoczesne technologie oparte o gaz, takie jak technologia absorpcyjna są przyszłością.
W GAZUNO na co dzień wdrażamy rozwiązania przybliżające polskie zakłady przemysłowe, urzędy czy szkoły do transformacji energetycznej. Zdobywamy doświadczenie z każdym kolejnym realizowanym tematem. Jeżeli napotkacie Państwo jakikolwiek problem związany z wykorzystaniem technologii absorpcyjnej, zapraszamy do kontaktu.
Jako doradca techniczno-handlowy pracuję w zespole z Sebastianem Gencem. Razem współpracujemy z projektantami, audytorami oraz inwestorami z województwa podkarpackiego, opolskiego, świętokrzyskiego, małopolskiego oraz śląskiego.
Zapraszamy do udziału w Akademii Profesjonalistów Gazuno. Raz w miesiącu otrzymasz zaproszenie na nasze spotkania oraz dostęp do wcześniejszej rejestracji. Zapisz się już teraz, aby nie przegapić nadchodzących wydarzeń!
