NÁZORY: Je tepelné čerpadlo vzduch/voda ekologické?

Moderní čerpadla mají sice vysoké SCOP, ale bohužel velká část z cca 15 tisíc tepelných čerpadel instalovaných ročně v rámci kotlíkových dotací není žádný technický hit, navíc jsou často instalovaná bez jakékoliv projektové přípravy firmami, o jejichž odbornosti je zbytečné diskutovat. (foto: Zdeněk Lyčka)
Moderní čerpadla mají sice vysoké SCOP, ale bohužel velká část z cca 15 tisíc tepelných čerpadel instalovaných ročně v rámci kotlíkových dotací není žádný technický hit, navíc jsou často instalovaná bez jakékoliv projektové přípravy firmami, o jejichž odbornosti je zbytečné diskutovat. (foto: Zdeněk Lyčka)

Pokud by byly staré nevyhovující kotle na dřevo nahrazeny plynovými kotli a tepelnými čerpadly (TČ), bude to fakticky znamenat snížení podílu obnovitelných zdrojů energie na hrubé spotřebě.

„Kotlíkové dotace“ prudce zvýšily počet instalací tepelných čerpadel vzduch/voda v rodinných domech. Jako hlavní zdroj tepla nahrazují staré ručně přikládané kotle na pevná paliva, ze kterých více než 60 % tvoří kotle na dřevo. A právě v případě náhrady starého kotle na dřevo tímto typem tepelného čerpadla se nabízí otázka, zda je to z hlediska životního prostředí výhodné a udržitelné.

Jednoduše proto popíši metodiky výpočtu podílu obnovitelného zdroje energie (OZE) na provozu tepelných čerpadel typu vzduch/voda, které používá Ministerstvo životního prostředí (MŽP) při vyhodnocování přínosu kotlíkových dotací a Ministerstvo průmyslu a obchodu (MPO) při výpočtu podílu OZE na primárních energetických zdrojích.

S čím počítá Metodika MŽP?

V rámci projektu tzv. kotlíkových dotací vydalo Ministerstvo životního prostředí „Sdělení odboru ochrany ovzduší ke způsobu výpočtu očekávaných efektů při náhradě stávajících kotlů v rodinných domech moderními zdroji vytápění pro účely zpracování analýzy proveditelnosti k žádostem krajů v rámci SC 2.1 Prioritní osy 2 OPŽP 2014-2020“.

V tomto dokumentu je mimo jiné uvedeno: …pokrytí potřeby tepla na vytápění průměrného rodinného domu (52,3 GJ) pomocí tepelného čerpadla povede ke spotřebě 5171 kWh pro tepelné čerpadlo země/voda a 7428 kWh pro tepelné čerpadlo vzduch/voda.

Na pokrytí celkové potřeby tepla průměrného rodinného domu QV = 52,3 GJ pomocí tepelného čerpadla vzduch/voda je podle této metodiky tedy zapotřebí celkové elektrické energie QE = 26,7 GJ. ­Podle této metodiky je totiž pro tepelné čerpadlo vzduch/voda počítáno SCOP = 2 (SCOP – sezónní průměrný topný faktor).

Pro převod na primární energii QP použijeme faktor neobnovitelné primární energie F (F – podíl mezi potřebou neobnovitelné primární energie a potřebou energie dodané na hranici budovy). V současném znění vyhlášky 78/2013 Sb. je uveden F = 3, ovšem předpokládá se snížení jeho hodnoty na F = 2,6. Za použití již této „příznivější“ hodnoty tedy platí:

QP = QE . F = 26,7 . 2,6 = 69,42 GJ

(QV = celková potřeba energie, QE = celková elektrická energie, QP = celková primární energie)

Shrnutí: Na pokrytí celkové potřeby tepla 52,3 GJ průměrného rodinného domu tedy potřebujeme při využití tepelného čerpadla vzduch/voda jen 26,7 GJ elektrické energie, což však po přepočtu na celkovou primární energii činí 69,42 GJ.

Používá se extrémně nízké SCOP

Při pohledu na metodiku MŽP se zdá být nelogické použití extrémně nízkého sezónního topného faktoru SCOP = 2. Ovšem zde je nutné si uvědomit, že se jedná o metodiku vypracovanou pro tzv. kotlíkové dotace, kdy jsou moderními zdroji tepla nahrazovány 20 a více let staré ručně plněné kotle na pevná paliva tříd 1 a 2. Jedná se o náhradu vysokoteplotního spalovacího zdroje s maximální provozní teplotou 90 °C zdrojem moderním nízkoteplotním s provozní teplotou až o 40 °C nižší. V rámci kotlíkových dotací není vyžadováno zateplení vytápěného objektu ani úprava otopné soustavy. V drtivé většině je tak připojeno tepelné čerpadlo vzduch/voda v nezatepleném objektu na otopnou soustavu dimenzovanou na teplotní spád 90/70 °C. Stávající plocha otopných těles není schopna při nízké teplotě otopné vody generované TČ pokrýt tepelné ztráty objektu, a proto bývá ve velké míře využíváno k dotápění bivalentního elektrického zdroje. Z tohoto pohledu je tedy nízký SCOP realitou. Ostatně není výjimkou, že po jedné topné sezóně je dotované TČ doplněno ještě novým zdrojem pro případ „výpomoci“. Pokud je novým zdrojem kotel na dřevo, je to z pohledu využití OZE v pořádku, navíc se tím SCOP čerpadla zvýší. Velice často je ovšem instalován jako nový zdroj moderní kotel na uhlí, či plynový kotel.

Metodika podle MPO má jiné SCOP

Pro vykazování podílu OZE na primárních energetických zdrojích používá MPO metodiky podle „Rozhodnutí komise 2013/114/EU, kterým se stanoví pokyny pro členské státy pro výpočet energie z obnovitelných zdrojů z tepelných čerpadel využívajících různé technologie tepelných čerpadel podle článku 5 směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/28/ES“. Podle této metodiky je u tepelných čerpadel vzduch/voda pro klimatické podmínky České republiky počítáno se sezónním topným faktorem SCOP = 2,5. To znamená, že pro potřebu tepla na vytápění 1 GJ je zapotřebí následující množství elektrické energie:

QE = QV / SCOP = 1 / 2,5 = 0,4 GJ,

a to po přepočtu na primární energii znamená:

QP = 0,4 . 2,6 = 1,04 GJ.

Tepelné čerpadlo není primární zdroj energie

Podle § 6 odst. 3 zákona 406/2000 Sb. je tepelné čerpadlo vybraným zařízením vyrábějícím energii z obnovitelných zdrojů. TČ je tedy technické zařízení, nikoli primární zdroj. Z pohledu obou výše popsaných metodik platí, že pro sezónní provoz tepelného čerpadla vzduch/voda je zapotřebí víc primární energie z neobnovitelných zdrojů, než je energie získaná z okolního prostředí. Je to dáno především nízkým podílem obnovitelných zdrojů energie na primárních energetických zdrojích pro výrobu elektrické energie. Ten činí přibližně 11 %. Podle dokumentu „Obnovitelné zdroje energie v roce 2018“, vypracovaného MPO, se v roce 2018 vytápění domácností biomasou podílelo z více než 40 % na celkové energii získané z OZE. Drtivá většina zdrojů vytápějících domácnosti biomasou bude muset být do září 2022 podle zákona o ochraně ovzduší vyměněna. Pokud budou tyto zdroje nahrazeny plynovými kotli a TČ, bude to fakticky znamenat snížení podílu OZE na hrubé spotřebě. Trend nastavený kotlíkovými dotacemi tomu nasvědčuje (pouze cca 15 % starých kotlů na spalování biomasy je nahrazeno opět novými kotli na dřevo či pelety).

Odkazy na citované metodiky:

eur-lex.europa.eu

mzp.cz