Srkanje toplote

O slovenskem potencialu za rabo toplotnih črpalk

Za toplotne črpalke so značilne podobne slabosti in podobne prednosti kot za električne avtomobile. Izkoristek energije je nekajkrat boljši kakor pri drugih načinih ogrevanja, a je hkrati precej odvisen od vira električne energije. Kot pravi Stane Merše, direktor Centra za energetsko učinkovitost pri Institutu Jožef Stefan (IJS), pri povprečni toplotni črpalki na vloženo enoto električne energije dobimo približno 3,5 enote toplote. »A treba se je zavedati, da v proces vlagamo električno energijo, proizvodnja te pa je bistveno manj učinkovita. V slovenskih termoelektrarnah je učinkovitost približno 30-odstotna. Torej mora biti faktor učinkovitosti toplotne črpalke najmanj 3,5, da je računica dejansko pozitivna. Zato je spodbujanje vgradnje toplotnih črpalk smiselno, vendar le tistih, ki dosegajo določeno stopnjo učinkovitosti.« Ko bo večji delež električne energije prihajal iz obnovljivih virov, bo ta pomislek manj pomemben. Pomembna prednost toplotnih črpalk v primerjavi z drugimi načini ogrevanja je, da sploh ne potrebujejo dimnika. Izpustov v okolje, razen tistih iz elektrarn, torej ni, to pa bistveno pripomore k čistejšemu zraku, sploh v primerjavi z zadnje čase zelo spodbujanim ogrevanjem na lesno biomaso. Po mnenju dr. Franca Pohlevna z Oddelka za lesarstvo Biotehniške fakultete v Ljubljani je slaba kakovost zraka v prestolnici v zadnjem času ne samo posledica prometa, ampak tudi povečanja rabe lesne biomase za ogrevanje. »Odkar država financira kurjenje lesa, zadnji dve zimi decembra in januarja v Ljubljani nismo videli sonca, zrak pa zaudarja po dimu oziroma sajah. Podobno sem doživljal v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko Ljubljana še ni bila plinificirana.«
Slabosti toplotnih črpalk sta razmeroma visoka začetna investicija in neprimernost velikega dela stanovanjskega fonda za vgradnjo. »Toplotne črpalke so namenjene za nizkotemperaturno ogrevanje s temperaturo vode od 40 do 50 °C. Večina stanovanjskega fonda pa je še vedno iz časov, ko so bili energetski standardi precej nižji in so radiatorski sistemi zasnovani za 70- do 90-stopinjsko ogrevanje,« pojasnjuje Marko Pečkaj iz Centra za energetsko učinkovitost pri IJS. Toplotne črpalke so tako najprimernejše za talno ali stensko ogrevanje, ki ga je smiselno namestiti pri novogradnji. Ker je sicer v številnih starejših hišah radiatorski sistem predimenzioniran, je lahko ob poprejšnji ustrezni izolaciji vgradnja smiselna tudi tam.
Uporaba toplotnih črpalk za segrevanje sanitarne vode je v Sloveniji v primerjavi z uporabo teh črpalk v razvitih državah EU enaka ali pa celo bolj razširjena. Kot pojasnjuje Bogdan Kronovšek iz podjetja Termo-tehnika, ki se ukvarja z izdelavo toplotnih črpalk, jih na leto prodajo od 4000 do 4500. »Ta količina je glede na število prebivalcev večja kot npr. v Avstriji, kjer so jih lani prodali približno 8000.« Pri toplotnih črpalkah za ogrevanje pa zaostajamo. V Sloveniji jih po njihovem mnenju prodajo dobrih 1000 na leto, to pa je glede na število prebivalcev štiri- do petkrat manj kot v Avstriji, Nemčiji in Skandinaviji. »Vzrok je manjša kupna moč in to, da zadnjih nekaj let ni bilo konkretnih subvencij. Eko sklad je v letošnjem razpisu za subvencije ponovno uvedel toplotne črpalke z dovolj enostavnim načinom prijave in zadovoljivo finančno spodbudo. Ponudniki že opažamo večje zanimanje in prodajo,« pravi Kronovšek, ki se sicer ne strinja, da naj bi bila cena investicije bistvena težava. »Sanitarna toplotna črpalka stane od 1100 do 1700 evrov in vložek se povrne (glede na kurilno olje) v štirih do šestih letih, odvisno od tipa toplotne črpalke in njene učinkovitosti. Če pa upoštevamo, da bojler oziroma hranilnik tople sanitarne vode vedno potrebujemo ne glede na ogrevalni sistem, je povračilna doba bistveno krajša in investicija v toplotno črpalko zelo nizka.« Cena toplotnih črpalk za ogrevanje znaša od 4000 do 7000 evrov za stanovanjske hiše. Povračilna doba takšne investicije je od pet do osem let, odvisno od celotnega sistema, še pojasnjuje Kronovšek.
Omeniti je treba omejitve, ki veljajo za uporabo toplotnih črpalk zrak/voda v kontinentalnem delu Slovenije. Če je temperatura zunanjega zraka nižja od -5 do -10 stopinj Celzija, ogrevanje zaradi velike razlike v temperaturi postane zelo neučinkovito. Toplotne črpalke zrak/voda se zato v krajih, kjer se zimske temperature spustijo krepko pod ničlo, uporabljajo v bivalentni izvedbi ogrevanja, pri katerem se pri nižji temperaturi poleg toplotne črpalke vključi še pomožni toplotni vir. »Pri starejših stavbah je to večinoma že vgrajen kotel na olje ali plin, pri nizkoenergijskih novogradnjah pa zadostuje že vgrajeno električno grelo,« pravi Kronovšek. Kot poudarja, se pri sedanjih cenah energentov in pri uporabi kakovostnih in učinkovitih toplotnih črpalk zrak/voda stroški ogrevanja s toplotno črpalko ali s kotlom na kurilno olje izenačijo, ko se grelno število toplotne črpalke spusti pod 1,8. To pa se zgodi, ko je temperatura zunanjega zraka -20 °C, temperatura ogrevalne vode pa 60 °C. »Na tem mestu je seveda treba opozoriti, da je na slovenskem trgu veliko nekakovostnih in nizkoučinkovitih toplotnih črpalk zrak/voda, pri katerih grelno število pade pod 1,8 že pri bistveno višjih zunanjih temperaturah in je njihova smotrnost in uporaba vprašljiva.« Kljub omejitvam toplotnih črpalk zrak/voda Kronovšek opaža, da pri ogrevalnih toplotnih črpalkah zadnje leto izvedba zrak/voda prehiteva drugi dve izvedbi - voda/voda in zemlja/voda. »Povprečna zimska temperatura zraka v Sloveniji je višja od 0 °C in to je dobro za uporabo toplotne črpalke zrak/voda, še posebej na Primorskem,« pojasnjuje.
Nasploh se mu zdijo možnosti za vgradnjo toplotnih črpalk v Sloveniji dobre. Z okoljskega vidika so sicer slabše kot na primer v Avstriji ali Skandinaviji, ker je njihova električna energija večinoma proizvedena v hidroelektrarnah, torej brez škodljivih izpustov toplogrednih plinov. »Kar se tiče toplotnih virov, pa je potencial zelo dober. Slovenija je bogata s podtalnico, to pa omogoča široko rabo najučinkovitejših izvedb toplotnih črpalk voda/voda. Tudi prostora okrog hiš je večinoma dovolj za izvedbo horizontalnega zemeljskega kolektorja ali vertikalne geosonde.« Če bi v prihodnjih letih zagotovili 25-odstotni delež toplotnih črpalk za ogrevanje in 40-odstotni delež črpalk za ogrevanje sanitarne vode, kar sicer šteje za realno, bi bil to po njegovem velik uspeh.
Marko Pečkaj je do rabe podtalnice za ogrevanje skeptičen. »Težava z vodo se v Sloveniji še ne nakazuje, vendar bo v prihodnosti tudi to problem. Relativno nenadzorovano vdiranje v podtalnico se mi zdi rahlo sporno.« Kar se tiče rabe toplotnih črpalk, opozarja tudi na »neprijaznost« elektrodistributerjev do uporabnikov toplotnih črpalk. Še pred nekaj leti je nižja tarifa električne energije veljala med 22. in 6. uro, cenejša pa je bila električna energija tudi od 14. do 16. ure. »To je bilo za toplotne črpalke zelo primerno, saj so ljudje prišli domov in ogreli stanovanje v času nižje tarife. Zdaj pa nižja tarifa velja le med 22. in 6. uro. Ko greste spat, ne potrebujete višje temperature, ogrevate pa se čez dan, pri višji tarifi. To ni ravno spodbudno.«
Eden večjih zagovornikov rabe toplotnih črpalk v Sloveniji je Božo Dukić, direktor Inštituta za obnovljive vire iz Kranja, ki pa se ozira tudi za alternativnimi viri toplote, na primer za energijo rek in morja. Tako je za dvorec Lanthieri v Vipavi izdelal projekt ogrevanja s toploto reke Vipave. »Pri izviru je konstantna temperatura 7,5 °C. Idealno za obratovanje toplotne črpalke.« Namestili naj bi 2 toplotni črpalki z močjo 80 kilovatov.
Zelo se zavzema tudi, da bi slovenska obala za ogrevanje izkoriščala energijo morja. Pri tem bi se zgledovali po Stockholmu, kjer imajo v toplarni Värtan Ropsten nameščenih šest toplotnih črpalk z močjo 30 megavatov, s katerimi ogrevajo 60 odstotkov mesta. Če bi v Luki Koper postavili toplarno z močjo 50 megavatov, bi po njegovem prepričanju zadovoljili ogrevalne potrebe celotne slovenske obale, s čimer morebitni plinski terminali in načrtovani plinovod do Kopra ne bi bili več potrebni. Energijo morja za ogrevanje že izkoriščajo v čolnarni pomorske fakultete v Portorožu.
Pri rabi energije morja in rek je sicer treba upoštevati morebitne posledice vračanja za nekaj stopinj ohlajene vode v ekosistem. Dukić je prepričan, da bi bile posledice zanemarljive. Vipava ima pri izviru pretok 700 litrov na sekundo, črpali pa naj bi je le 10 litrov na sekundo. Za obalno toplarno bi morali črpati približno 2,5 kubičnega metra na sekundo, vendar to glede na količino morske vode po njegovem prav tako ne bi smelo povzročati težav.
Po mnenju Bogdana Kronovška bi z izrabo toplote rek in morij lahko zadovoljili največ odstotek do dva potreb po ogrevanju. Kot opozarja, gre za zahtevne projekte, pri katerih bi zelo prav prišla močna podpora države. »Žal v Sloveniji ni posluha za takšne projekte, trenutno se podpirajo veliki projekti samo pri rabi biomase, saj ta lobi obvladuje vse ključne institucije, ki so potrebne za izvedbo večjih projektov, in je z drugimi obnovljivimi viri skoraj nemogoče priti zraven.«

Osnove

Toplotne črpalke so naprave, ki toploto z enega medija - vira - prenašajo na drug medij, večinoma vodo in delujejo podobno kot hladilniki in klimatske naprave. Razlikujejo se glede na vir toplote. Lahko jo črpajo iz okoliškega zraka, iz podtalnice ali kar iz zemlje. Od tod tudi trije tipi toplotnih črpalk glede na vir toplote - zrak/voda, voda/voda ali zemlja/voda. Prav tako se toplotne črpalke razlikujejo glede na namen. Lahko jih uporabljamo zgolj za ogrevanje sanitarne vode - te so manjše in cenejše -, lahko pa tudi za ogrevanje objekta. Za ogrevanje sanitarne vode po navadi zadostuje toplota notranjega zraka v kleti, shrambi ali kotlovnici, za ogrevanje objekta pa je treba izkoriščati močnejši toplotni vir, energijo sonca, shranjeno v zemlji, podtalnici ali zunanjem zraku. Glede na vir se razlikuje tudi učinkovitost toplotnih črpalk, merimo pa jo s povprečnim letnim grelnim številom, to je povprečno dobljeno toploto na enoto vložene električne energije. Ta je od 2,5 do 4,5. Na splošno so najučinkovitejše tiste, pri katerih je razlika med temperaturo toplotnega vira in želeno temperaturo vode čim manjša. Podtalnica ima vse leto temperaturo približno 10 °C. Zemlja ima v ogrevalni sezoni nekaj metrov pod površino temperaturo od 4 do 0 °C, na približno sto metrih globine pa je temperatura konstantna in primerljiva s temperaturo podtalnice, a je treba upoštevati precej visoke stroške izdelave tako globoke vrtine. Temperatura zunanjega zraka je precej spremenljiva, povprečje v ogrevalni sezoni pa je okoli ničle. Seveda odločitev za vir toplote ni povsem svobodna in jo določajo značilnosti podnebja, prisotnost podtalnice, velikost parcele in seveda razpoložljiva finančna sredstva. Ob tem je pomembno poudariti, da je Eko sklad v razpis za subvencije za povečevanje energetske učinkovitosti, ki ga je objavil letos, po nekaj letih vendarle spet vključil tudi subvencije za vgradnjo toplotnih črpalk.