Chcesz wiedzieć więcej?:
Mamy ostatnio do czynienia z prawdziwym wsypem różnych pomysłów na tanie wytwarzanie ciepła, głównie w Internecie. Nie odwołamy się w tym miejscu do linków do każdego z przykładów, ponieważ nie należą im się te dodatkowe kliknięcia. Pierwszy z brzegu przykład polega w uproszczeniu na wprawieniu dużej masy w ruch i zasilaniu silnika elektrycznego, który ją napędza energią, którą dostarcza prądnica, z nią samą połączona. Czytając poprzednie zdanie, to sami mamy wrażenie masła-maślanego, ale tak to właśnie miało działać. Taki obieg zamknięty, jak mogłoby się wydawać. Inny pomysł to kolejna już wariacja na temat urządzeń grzewczych elektrycznych opartych o nieco inne procesy generowania ciepła niż tradycyjna grzałka, czyli drut oporowy. W tym przypadku chodził o efekt mikrofalowy – znany z popularnych kuchenek.
Nowe, cudowne technologie
Każdemu z tych internetowych odkryć towarzysz spore zaciekawienie czytelników, połączone zazwyczaj z „a to widziałeś?” W komplecie bywa link i jakiś film na youtube. No cóż. „Nowe” technologie, z naciskiem na cudzysłów wokoło słowa nowe, zwykły pojawiać się ostatnio jak grzyby po deszczu. Większość z tych, które bywają zwodnicze, można rozpoznać już na pierwszy rzut oka po tym, że przyjmują takie uczone, mądre nazwy. Ma to na celu przyozdobić je niezasłużonym nimbem naukowości. Naga prawda jest jednak taka, że niezmiennie pozostają one osadzone w obszarze zjawisk fizycznych ograniczonych brutalnie przez rzeczywistość, czyli perpetuum mobile – nie istnieje.
Poprawność doboru pompy ciepła albo przedyskutowanie możliwości zastosowania hybrydowych źródeł ciepła?
Chodzi mi o odróżnienie urządzeń działających na naukowych podstawach od pomysłów, które w swoim założeniu mają udawać te pierwsze, ale tak naprawdę są zwodnicze. Jedno, czego nie zmienią żadne zabiegi, to zasady fizyki, które nadal, uparcie obowiązują. Każdy z tych pomysłów, reklamowany jako cudowna technologia, musi mieć i faktycznie ma deficyt energii, czyli daje jej mniej, niż pobiera. W tym też niczym nie różni się od zwykłej grzałki, czy czajnika, których sprawność jest w pobliżu jedności, czyli 99%.
Dużą natomiast zmiana, którą odczytujemy już jako pewną jest to, że czas innych źródeł energii, oprócz prądu elektrycznego, w Europie się kończy. Stąd różne pomysły na wykorzystanie właśnie energii elektrycznej jako podstawowego źródła ogrzewania. Urządzenia, które faktycznie dokładają do układu więcej energii niż prąd, który pobierają do swojej obsługi, to pompy ciepła i działają na zupełnie innej zasadzie. Europa będzie więc podążać ścieżką wytwarzania i magazynowania energii oraz zużywania jej w postaci prądu elektrycznego, zamiast gazu o węglu nie wspominam już w ogóle. Tyle że w dużej skali, czyli całego kontynentu.
Magazyn to zapas energii, z którego chcemy bądź wręcz musimy później skorzystać. Wyzwaniem jest zakumulowanie energii pozyskanej w lecie, kiedy mamy jej nadmiar, a wykorzystanie w zimie, kiedy jest deficyt. Pomysły są różne, na przykład magazyny energii elektrycznej, a więc akumulatory, pompy ciepła rozgrzewające obiekty o znacznej masie np. grunt znajdujący się pod budynkiem. Poza wykorzystaniem wirtualnego magazynu w sieci elektroenergetycznej, który wydawał się najbardziej oczywisty i do niedawna całkiem dostępny, nie ma łatwej możliwości magazynowania energii przez czas dłuższy niż kilka dni czy tygodni, a o pół roku można w ogóle zapomnieć.
Energia elektryczna
Potrzeba magazynowania stała się z racji konfliktu i rosyjskiej agresywnej polityki tematem bardzo na czasie. Kryzys energetyczny podkreślił też nowe definicje, o których wcześniej nikt nawet nie rozmawiał. Oprócz magazynu ciepła lub energii, jest także autokonsumpcja, czyli maksymalizacja zużycia, bez oddawania jej do sieci. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że sieć elektro-energetyczna jako taka nie jest prawdziwym magazynem.
Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej?
Właśnie w kierunku ograniczenia jej wykorzystanie, czyli zwrotu do sieci, poszły zmiany w polskim prawie, które weszły w życie z początkiem kwietnia 2022 roku tj. zastąpienie net-metteringu przez net-billing. Chodzi o rozliczanie nadprodukcji energii na przykład z instalacji fotowoltaicznych. W tym pierwszym była możliwość wysyłania do wirtualnego magazynu w sieci, a później otrzymania z powrotem na przykład 70% (80% dla osób prywatnych) energii wyprodukowanej przez prosumenta. W drugim rozliczenie sprzedaży, a później zakupu, odbędzie się po różnych cenach. Poza wykorzystaniem wirtualnego magazynu w sieci elektroenergetycznej, który wydawał się najbardziej oczywisty, magazyny energii elektrycznej, a więc akumulatory umożliwiają magazynowanie na krótko, rzędu kilka dni czy tygodni.
Ciepło
Tutaj mówimy o pozyskaniu oraz zmagazynowaniu ciepła, z myślą o późniejszym wykorzystaniu. Interesującą opcją jest zawsze pozyskanie go z najwyższą możliwą sprawnością. Szczególnym przykładem takiego schematu będzie układ pomp ciepła, pracujący i ładujący bufor w ciągu ciepłego okresu dnia, a przekazujący energię do obiektu w czasie zimnej nocy.
Schemat ideowy takiego rozwiązania znajdziesz poniżej. Jak łatwo zauważysz, opiera się on na wykorzystaniu więcej niż jednej pompy ciepła, do piętrzenia temperatury oraz magazynowaniu go w zbiorniku akumulacyjnym. Układ zaczyna skutecznie działać, gdy pojemność takiego magazynu jest wystarczająco duża w odniesieniu do dobowego zapotrzebowania obiektu na ciepło. Dla przykładu zbiornik o pojemności 4m³ pozwoli zmagazynować około 100kWh energii.
Korzyść bierze się z podwyższonej sprawności pomp ciepła, które pobiorą energię z dolnego źródła, na przykład powietrza, w najlepszych, dostępnych aktualnie warunkach. Dodatkową zaletą jest także obecność samego bufora, która tworzy możliwość kierowania do niego i magazynowania, ciepła odpadowego pochodzącego również z innych procesów, które aktualnie pracują w obiekcie. Jak zawsze, cała sztuka polega na tym, aby zawracać i korzystać wielokrotnie z ciepła i energii, płacąc za nią tylko raz.
Dobowy magazyn ciepła i energii. Pozwala korzystać z tańszego źródła lub magazynować nadmiar ciepła pochodzący z odzysku, do wykorzystania np. w nocy.
Nie mniej ciekawym zagadnieniem jest magazynowanie ciepła w długim okresie czasu poprzez zakumulowanie energii pozyskanej na przykład w lecie, kiedy mamy jej nadmiar, a wykorzystanie w zimie, kiedy jest deficyt. Pomysły są różne, na przykład pompy ciepła rozgrzewające obiekty o znacznej masie np. grunt znajdujący się pod budynkiem.
Bilansowanie
Odpowiedź moim zdaniem leży jednak gdzie indziej, a mianowicie w efektywnym projektowaniu zasobów i gospodarowaniu nimi. Jak powtarzał Ginter Schlagowski, którego miałem przyjemność i zaszczyt poznać i od którego wiele się nauczyłem, „ciepła do ogrzewania [w budynku pasywnym – bo o tym rozmawialiśmy] potrzeba tak mało, że nawet nie opłaca się go mierzyć”. Wiedział, o czym mówi, bo poświęcił znaczną część życia na zgłębianiu możliwości podniesienia efektywności energetycznej, ze szczególnym uwzględnieniem budynków.
Zastosowanie, w pomieszczeniach z ogrzewaniem podłogowym, systemu elektronicznego sterowania pozwala na precyzyjne dopasowanie temperatury do bieżących oczekiwań.
W skład systemu wejdą:
- regulatory temperatury, termostaty montowane w pomieszczeniach,
- sterowniki montowane w szafkach razem z rozdzielaczami do ogrzewania,
- siłowniki ograniczające ogrzewanie w danym pomieszczeniu,
Działanie systemu, racjonalizuje wykorzystanie energii cieplnej, w myśl zasady, że skoro nie trzeba grzać, bo została już osiągnięta właściwa temperatura, to nie ma również potrzeby pompowania wody w ten fragment podłogi. Zapobiega to oczywistemu marnowaniu ciepła, traconego przy przegrzewaniu pomieszczeń, ale również marnowaniu energii elektrycznej przez pompę.
Zaletą takiego systemu jest to, że po osiągnięciu, we wszystkich pomieszczeniach, zadanej temperatury, system grzewczy przejdzie automatycznie w stan oczekiwania, wyłączając wszystkie urządzenia. Uśpienie takie będzie trwało do ponownego pojawienia się potrzeby grzania w którymkolwiek z pomieszczeń.