Co to jest energia użytkowa, a co końcowa?

Najczęściej temat opłacalności inwestowania w termomodernizację jest traktowany jako ekonomicznie nieskomplikowany? Wystarczy policzyć, dzieląc kwotę koniecznego wkładu finansowego przez różnicę w koszcie eksploatacji jaki, ona spowoduje i mamy informacje po ilu latach on się zwróci. Pozornie.

Poniżej podrzucę jednak brakujące kilkanaście aspektów, pod rozwagę.

Pieniądze z kieszeni

Najprostszy będzie przypadek, kiedy termomodernizacje finansujemy z własnych oszczędności. Wtedy nie musimy liczyć kosztu pieniądza, czyli kredytu, jaki na ten cel byśmy zaciągnęli. Jednak dla porządku zaznaczę, że te same pieniądze na oprocentowanym rachunku czy lokacie też by się nie nudziły, a co więcej pomnożyły o odsetki. Ta dodatkowa kwota pogarsza, przynajmniej hipotetycznie, opłacalność inwestycji, a procent składany też trzeba umieć policzyć.

Dofinansowanie

To jest czynnik, którego zasadniczo nigdy i nikomu nie trzeba tłumaczyć. Kiedy otrzymujesz dofinansowanie, zwrot, umorzenie, jednym słowem jakąkolwiek formę pomocy z cudzych pieniędzy to jednoznacznie jest to czynnik poprawiający opłacalność. Zapisujemy go po stronie dodatniej korzyści całego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, chyba że nie wywiążesz się z zasad udzielenia takiej pomocy i będziesz musiał ją np. zwrócić.

Cena dzisiaj i jutro

Inwestując w termomodernizacje, należy się liczyć, ze zmianą cen. Ponieważ usługi i towary generalnie drożeją, to znaczy, że inflacja pcha ich ceny w górę. Jednak niektóre drożeją szybciej od innych, a bywa również, że względem siebie, niektóre mogą tanieć. Wiem, że to, co napisałem w zdaniu poprzednim, brzmi jak cytat z obecnego prezesa NBP, ale tak właśnie się dzieje. Prosty przykład, kiedy nowa technologia staje się popularna i masowo produkowana, jej cena będzie spadać.

Optymalizacja źródeł ciepła oraz instalacji – dopasowanie ich do aktualnych wymagań rynku.

Dzieje się tak, pomimo że inflacja niczym przypływ „podnosi wszystkie łodzie”, tylko że nie do końca jak widać. Dla termomodernizacji istnieje ogólna zasada, że inwestowanie dzisiaj, będzie korzystniejsze (tańsze) niż jutro. Bywają jednak wyjątki, a wtedy warto zaczekać.

Koszt TCO

Ten akronim, w odróżnieniu od LCC (life cycle cost), a więc kosztu cyklu życia (produktu), oznacza pełny koszt posiadania czegoś, czyli TCO (total cost [of] ownership). Jeżeli coś nabywamy, to liczmy się, a przynajmniej powinniśmy, z następującymi kosztami:

• inwestycji – na początku,
• ceną za obsługę, przeglądy i naprawy – w czasie korzystania,
• likwidacją, czyli ceną za usunięcie – na końcu jego cyklu życia.

Tak, czas szybko mija, a rzeczy techniczne nie są wieczne.

Co więcej elementy wyposażenia technicznego budynków, raczej są jak samochody i nie ma co liczyć, że po osiągnięciu wieku “zabytkowego” zaczną drożeć.

Skomplikowana trwałość

Trwałość, a co za tym idzie niezawodność w korzystaniu, zależy od tego, jak technicznie złożona oraz powszechnie stosowana będzie dana technologia.

W przypadku inwestycji termomodernizacyjnych bywają te mniej skomplikowane technicznie np. poprawa (docieplenie) izolacyjność przegród (ściany, okna, dachy itp.), których czas życia jest z reguły długi np.30-50 lat. One też nie wymagają zabiegów serwisowych wcale lub w bardzo niewielkim stopniu.

Bywają te średnio złożone jak wentylacja z odzyskiem ciepła, solary i fotowoltaika oraz większość instalacji rurowych. One nie są bardzo skomplikowane, a jednocześnie są powszechnie dostępne. Ich okres życia wynosi 15-25 lat.

Ostatnią grupę stanowią już właściwie same urządzenia takie jak kotły gazowe, pompy ciepła, elektronika sterująca, magazyny ciepła i energii z oprzyrządowaniem. One, jako najbardziej skomplikowane, wymagają dla podtrzymania działania regularnych usług serwisowych. Żywotność w tej grupie jest krótsza i wynosi 10-15 lat.

Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej.

Ogólna zasada jest bowiem taka, że tylko to, czego nie ma, nigdy się nie zepsuje. Tym samym im bardziej skomplikowana, a z zarazem rzadka będzie dana technologia, tym koszty jej utrzymania będą wyższe. Oczywiście koszty te pociągną w dół nasz oczekiwany wynik finansowy, wydłużając upragniony moment zwrotu z inwestycji.

Obsługa

Ten temat wiąże się z punktem Skomplikowana trwałość wyżej. Niektóre instalacje i urządzenia wymagają więcej obsługi i zabiegów technicznych, a inne mniej. Dla przykładu inwestycja w docieplenie ścian styropianem będzie wymagała “zaledwie” pomalowania elewacji co 10 lat, ale klimatyzacja czy pompa ciepła przeglądów serwisowych np. raz lub dwa razy do roku. Ogólnie to, im bardziej skomplikowana technologia, tym wyższy koszt części zmiennych oraz potrzeba pracy wyspecjalizowanych serwisantów. Jak zawsze, także tutaj, prościej znaczy lepiej.

Gwarancja

Niektóre z urządzeń wykorzystywanych przy termomodernizacji, szczególnie dotyczy to tych bardziej technicznie wyrafinowanych, będą wymagać czynności, od których zależy utrzymanie ich gwarancji. Eksploatowanie urządzeń zgodnie z wymaganiami producenta jest nie tylko zasadne technicznie, ale również kosztowne i ten koszt, zmniejszając finansową oszczędność, pogorszy ostateczny efekt termomodernizacji.

Potencjał oszczędności

Większy potencjał do oszczędzenia to krótszy, czas zwrotu inwestycji. Prawo Pareto, znane również pod nazwą zasady 80/20 pokazuje z grubsza, że uzyskanie efektu na początku jest łatwe np. 80% poprawy mierzonego wskaźnika, w zamian za 20% koszu. Natomiast dalsze poprawianie stanu bieżącego, czyli przejście od 80 do 100% efektu, a więc o kolejne 20%, będzie już trudne, czytaj drogie. Z grubsza, jak zaobserwował włoski ekonomista na początku XX wieku, za ten dodatkowy postęp poniesiemy koszt jak od 20 do 100, a więc 80%. Wystarczy w tym zakresie jednak zapamiętać, że dla większości sytuacji termomodernizacyjnych (również), uzyskanie pierwszych efektów oszczędności jest łatwe, a ostatnich (domy pasywne, zeroenergetyczne) bardzo trudne, czyli drogie.

Ciepło, czyli ile?

Oszczędności poprzez termomodernizacje wypada zacząć od wiedzy, na co oraz ile ciepła, oraz energii zużywamy. Doskonale jest, gdy znamy stan bieżący budynku, czyli ile energii „pali” na 1 m2 w czasie jednego roku, a najlepiej sprawdza się do tego EnobCRM. Taka wiedza pozwala odpowiedzieć z zachwycającą precyzją na pytanie, czy jest sens ekonomiczny robić termomodernizacje, jak wspominałem w punkcie Potencjał do oszczędności, wyżej.

Co z czego?

Na pewno nie będziemy wiele oszczędzać, jeżeli pomyliśmy się co do źródła, z którego pokrywamy daną potrzebę grzewczą. Dla przykładu energia cieplna dla ogrzewania może pochodzić z gazu, prądu, spalania węgla, oleju, a jednocześnie ciepła woda może być z tego samego albo innego medium np. z prądu.

Sprawność

To informacja, bez której nie sposób zapanować nad oszczędnościami, a właściwie wydatkami, sprawność przemiany paliwa na ciepło bywa bowiem bardzo różna. Dla gazu oscyluje w okolicy 90-100%, dla węgla jest niższa i wynosi 85-90%, natomiast Dla pompy ciepła od 250-500% (tj. COP 2,5-5).

Jest jeszcze sprawność całego systemu, czyli suma składników, jak wyżej z elementami takimi jak instalacje, rury, wymienniki ciepła. Każde z nich ma swoją sprawność, których wypadkowa ogólnie obniża efekt. Należy je więc ująć po stronie ograniczającej korzyść, czyli wydłużającej zwrot z inwestycji w termomodernizację.

Enob CRM, czyli uporządkowany system oszczędzania ciepła i energii.

Czy masz czas?

To z pozoru chybione pytanie, niejednokrotnie, wywróci ekonomiczną opłacalność inwestycji. Co bowiem w sytuacji, kiedy czas zwrotu inwestycji, będzie dłuższy niż okres, w którym będziesz mógł się nią cieszyć? Najprościej mówiąc, co, jeżeli zwrot z inwestycji wyniesie 10 lat, a Ty za 5 lat będziesz mieć potrzebę wyprowadzenia się, dajmy na to do innego miasta?

Wzrost wartości nieruchomości

To jest zmienna, na którą ostatnio, a mam na myśli kilka ubiegłych dekad, możesz liczyć. Nieruchomości drożeją i inwestycja w ich energooszczędność będzie podnosić jej wartość. Nie miej jednak złudzeń. W nieruchomościach liczy się przede wszystkim lokalizacja i jeszcze raz lokalizacja. Wyposażenie obiektu też jest ważne, ale zwykle inwestycja w dopieszczanie budynku i uzyskany wzrost wartości nieruchomości, nie pokryje prostych wydatków z tym związanych.

Nie wszystko będzie się opłacać

Parafrazując nieco to co, w znacznie szerszym kontekście, powiedział kiedyś Władysław Bartoszewski, to na zakończenie napisze tak, że nie zawsze to, co warto zrobić, się opłaca, a jednocześnie nie tylko to, co się opłaca, zrobić warto. W termomodernizacji właśnie tak już jest, że nie każde posunięcie się ekonomicznie „zepnie”.

Na szczęście są także niewymierne korzyści np. komfort użytkowania, niebagatelny argument zdrowego środowiska w budynku, czyli wewnątrz pomieszczeń oraz globalny aspekt ekologiczny. Więc jak, warto?

Średnie roczne zużycie energii w domu mieszkalnym

Podróż w kierunku odpowiedzi na pytanie o zużycie energii w domu mieszkalnym należałoby rozpocząć od rozróżnienia pomiędzy energią użytkową a końcową.

Mając powyższe za sobą, wracamy do konkretu, a więc: Ile energii będzie potrzebował dom mieszkalny? Z jakiej wysokości rachunkami trzeba się liczyć? Budowane obecnie (a jest rok 2023) budynki jednorodzinne będą zużywać od 65 do 110 kWh na 1m2 powierzchni na rok (tabela poniżej). Najwięcej energii w domu zużywamy na następujące cele:

• Ogrzewanie i wentylację 47%, tj. 38kWh,
• Podgrzewanie ciepłej wody użytkowej 31%, tj. 25kWh,
• Prąd do oświetlenia i urządzeń 12%, tj. 10kWh,
• Gotowanie posiłków 6%, tj. 5kWh,
• Chłodzenie budynku 4%, tj. 3kWh.

Powyższa proporcja ma oczywiście charakter przybliżony. Wartości dla innych obiektów budowanych w różnym okresie możemy odczytać w załączonej tabeli. Aby odnieść się do konkretnego przykładu, w obliczeniach przyjmujemy wartość środkową tj. 80kWh/(m2*rok). Tym, co od razu da się zauważyć, jest to że dom o powierzchni 150m2 potrzebuje rocznie około 12000 kWh energii.

Jak zaprojektować źródło ciepła dla budynku?

Zatem jakie źródło energii wybrać? Gaz, czy pompa ciepła?

W zależności od tego, z jakiego źródła energii skorzystamy, będziemy mieli następującą sytuację:

Wariant pierwszy — roczne zużycie z kotłem gazowym:

• Ogrzewanie i ciepła woda z gazu,
• Gotowanie, chłodzenie, oświetlenie z prądu,

Co odniesione do metra kwadratowego powierzchni całego budynku daje Energię końcową w ilości 93kWh/(m2*rok), w proporcji 77% w rachunkach za gaz i 23% za prąd. 

lub

Wariant drugi — roczne zużycie z powietrzną pompą ciepła:

• Ogrzewanie, ciepła woda i chłodzenie z pompy ciepła plus gotowanie i oświetlenie, czyli wszystko z prądu,

Co odniesione do metra kwadratowego powierzchni całego budynku oraz po uwzględnieniu sprawności daje Energię końcową w ilości 44kWh/(m2*rok) w całości z energii elektrycznej. 

Jak obniżyć zużycie ciepła i energii w dużym obiekcie?

Interesującym pytaniem pozostaje, jak ta energia końcowa przełoży się na cenę za nośniki takie jak prąd elektryczny czy gaz ziemny? Wiemy, że część energii, w postaci na przykład ciepła do ogrzewania, zależenie od wybranego systemu grzewczego, może z pochodzić z różnych źródeł. Co więcej, ceny za energię zależą od warunków lokalnych, jakie oferuję ich dostawca – taryfy, opłat stałych itp.?

Reasumując, energia użytkowa, czyli to, ile faktycznie jej potrzeba do zaspokojenia potrzeb budynku i jego mieszkańców pozostaje w każdym przypadku taka sama, czyli w powyższym przykładzie 80 kWh/(m2*rok). Zastosowanie techniki z pompami ciepła do ogrzewania i ciepłej wody sprawia jednak, że znaczna część ciepła będzie pobrana z otoczenia, co obniży energię końcową. W przykładzie 93 kWh/(m2*rok) przy kotle gazowym w porównaniu z 43 kWh/(m2*rok) przy powietrznej pompie ciepła.

Zatem po podzieleniu tych wartości przez siebie (93/43) otrzymamy około 2, stąd wniosek, że o ile cena za energię elektryczną nie przekroczy dwukrotnie ceny za gaz, to ogrzewanie pompą ciepła będzie, w ostatecznym rachunku tańsze. Zwracamy także uwagę, że uwzględnia to wszystkie, a na pewno większość potrzeb energetycznych obiektu, stąd wartości są niższe niż dla samego urządzenia – pompy ciepła.

Odpowiedź na to pytanie sugerujemy zacząć od odwołania się do tabeli przedstawiającej zużycia ciepła i energii w różnego rodzaju obiektach w zależności od okresu ich budowy. Tabela (link poniżej), wraz z instrukcją korzystania można pobrać na przykład podczas zapisywania się do newslettera Enob.eu

Wyniki, dla różnych budynków, wraz z komentarzem odnośnie sposobu korzystania, w formacie PDF lub XLSX?

Kilka słów komentarza odnośnie zawartości tabeli, ze szczególnym naciskiem i odniesieniem do budynków użytkowych, komercyjnych oraz biur należałoby rozpocząć od rozróżnienia pomiędzy energią użytkową a końcową.

Mając powyższe za sobą, zauważamy w pierwszej kolejności trend związany z rosnącą potrzebą chłodzenia budynków, który ze szczególną intensywnością dotyczy właśnie biur. Wynika to z tego, że praca w nich, o ile pracownicy biurowi zdecydują się do nich przyjść zamiast pracy zdalnej, oczywiście, odbywa się zwykle w godzinach, które pokrywają się z maksymalnymi zyskami od słońca, w więc tuż przed i po południu. Tak więc o ile mniej ciepła potrzebujemy do ich ogrzania, o czym jeszcze za chwilę, o tyle energia potrzebna do ich chłodzenia weźmie górę nad ogrzaniem. Oczywiście dla porządku dodamy od razu, że budynki pasywne czy zeroenergetyczne mają tak dalece posunięte ograniczenie strat ciepła przez przegrody, że oświetlenie zużywa w nich jej więcej niż ogrzewanie i chłodzenie razem wzięte!

Inną ważną zmianą, o której właściwie nie da się zapomnieć, gdyż jest o tym głośno w każdym medium jest ogólny trend odchodzenia od paliw kopalnych. Głównym „narzędziem” do uzyskania redukcji ich zużycia są każdego rodzaju pompy ciepła. Co widać, to przy ich zastosowaniu spada 2-3 krotnie ilość potrzebnej energii końcowej, przy tej samej ilości energii użytkowej. Może nie brzmi to jakoś przesadnie euforycznie, ale jest to decydująca zmiana z punktu widzenia chociażby polityków, ale również lokalnego środowiska naturalnego. Dla porządku zauważmy, że dla użytkownika ta zmiana może być mniej czytelna, bo osadzona w twardych ekonomicznych realiach polityki cen energii, o czym piszemy w części dotyczącej wyboru źródeł ciepła.

Jaka będzie optymalna ścieżka postępowania, gdy chodzi o obniżenie zapotrzebowania na ciepło i energię dla Nowego Budynku?

Nie mniej ciekawym zjawiskiem jest zmiana w ogólnym zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do potrzeby ogrzewania i wentylacji w budynkach. Na przykładzie tego rodzaju obiektów widać spadek z 36 kWh/m2/rok w budynkach niskoenergetycznych w pobliże 4 kWh/m2/rok w budynkach zeroenergetycznych, a więc o około 90%. Wynika z tego, że dalsza redukcja w tym obszarze właściwie nie będzie możliwa. A to prowadzi do następnego spostrzeżenia odnośnie obiektów o radykalnie ograniczonym zużyciu energii, że ich bilans energetyczny będzie zerowy, albo wręcz dodatni, czyli będą przekazywać jej do sieci więcej, niż pobierają.

Ujmiemy to następująco, w ramach ograniczenia zużycia energii, z niektórych jego składowych nie sposób zrezygnować na przykład podgrzewania ciepłej wody. Fizycznie nie jest również możliwe zejście z zapotrzebowaniem np. energii na ogrzewanie poniżej zera. Jednak, stosowanie technologii, które dodają do układu więcej ciepła lub energii niż kosztuje ich praca (odbywa się to oczywiście kosztem jej doprowadzenia z zewnątrz np. pompa ciepła z powietrza albo fotowoltaika z promieniowania słonecznego) powoduje, że będziemy mieć do czynienia z budynkami biurowymi, które nie tylko bilansują własne potrzeby, ale również oddają energię do sieci. Tym samym poprawiają słupki w prezentacjach polityków, czyli osób, które decydują o ekonomicznych przesłankach, czyli dalszej ekonomicznej opłacalności tego zjawiska.

Oszczędność, a szerzej korzystanie z energii krąży, w okuł kilku składowych tego tematu. Są nimi takie elementy jak kupowanie np. gazu lub własna produkcja energii elektrycznej (z instalacji fotowoltaicznej), jest potrzeba jej zmagazynowania i ostatecznie jest sposób, w jaki ją zużywamy. Wszystkie one zależą tak naprawdę od znalezienia odpowiedzi na najważniejsze pytanie, a mianowicie ile ciepła, energii jest nam naprawdę potrzebne?

Niemarnowanie ciepła

Z gorących przykładów redukcji zużycia, a konkretniej niemarnowania energii, jest wykorzystanie ciepła z miejsc, w których mamy go w nadmiarze, przy pomocy pomp ciepła. To rozwiązanie połączone z możliwością krótkoterminowego magazynowania znacznych ilości energii pozwala chłodzić i grzać jednocześnie. Dzieje się tak, ponieważ woda ma dużą pojemność cieplną (znacznie większą niż materiały budowlane, a nawet żelazo). Takie wykorzystanie nie marnuje energii, tylko ją przemieszcza pomiędzy konkretnymi strefami w budynku. Dlaczego to jest takie ważne? Ponieważ w klasycznym rozwiązaniu grzano i chłodzono, zużywając energię na każde z osobna.

System energetycznego wczesnego ostrzegania. Długofalowa weryfikacja nastawiona na trwałe obniżanie zużycia, a co za tym idzie kosztu użytkowania obiektów?

Prosto czyli lepiej

Można roboczo założyć, że każdy stopień obniżenia temperatury w pomieszczeniach w zimie, albo podwyższenia w lecie, przekłada się na 3% do 5% mniejsze zużycie energii. Arcyciekawym spostrzeżeniem jest kapitalna obserwacja amerykańskiego guru od efektywności energetycznej, profesora Amory Lovinsa. Wskazał on, że poprawne ułożenie i większe średnice przewodów, którymi prowadzi się ciepło, chłód oraz powietrze w budynku, stwarzają możliwość ograniczenia kosztu ich pompowania nawet o 97%. Oczywiście to nie koniec, bo żeby uświadomić sobie w pełni potencjał tylko tej jednej możliwości oszczędzenia, to jak dodaje profesor, wykonanie tego na skalę światową ograniczyłoby zużycie prądu o 20%. To z kolei wyłączyłoby z dnia na dzień połowę wszystkich elektrowni opalanych węglem na całym świecie.

Jak trwale obniżyć koszty, czyli zasada kija

W skali pojedynczego obiektu, chociaż nie tylko tam, obowiązuje zasada, którą roboczo określamy „zasadą kija”. Otóż kij, jak to kij, każdy ma dwa końce. Tak, faktycznie, może być też „proca”, ale w tym przykładzie pozostajemy przy modelu uproszczonym, a więc niech ten kij ma dwa, a nie na przykład trzy końce. Zakładamy zatem i to jest kluczowe, że na jednym końcu znajduje się cena za energię, czyli to ile trzeba zapłacić za każdą kWh. Cenę podyktuje rynek, operator systemu energetycznego, każdy tylko nie Użytkownik. Na drugim natomiast jest coś, na co mamy realny wpływ. Znajduje się tam bowiem jej zużycie, czyli konkretna ilość, tyle ile jej potrzeba – czasem mniej, a czasem więcej. Tutaj dochodzimy do meritum, którym jest zawsze aktualna zasada, że  najtańsze jest to, czego nie musimy kupić. Tak więc w odniesieniu do energii będą to działania wpływające na trwałe obniżanie zapotrzebowania na energię obiektów, czyli wszystko, co przybliża do na przykład budynku pasywnego. Najkorzystniej będzie oczywiście oddziaływać na oba końce tego kija jednocześnie, czyli kupować tanio oraz mało. Wtedy wartość będzie zawsze najniższa. W realnym świecie nie mamy zwykle takiego komfortu. Pozostaje zatem drugie najkorzystniejsze działanie, czyli redukować zapotrzebowanie na energię, tak aby nawet przy wysokich cenach rachunek pozostał trwale niewielki. Reasumując, najkorzystniejszą inwestycją w dobie niepewności i drożejącej energii będzie zawsze inwestycja w jej niezużywanie.