Pompy ciepła mogą być świetnym sposobem na zaoszczędzenie pieniędzy na rachunkach za ogrzewanie i chłodzenie, ale mogą mieć wpływ na środowisko. Wytwarzanie energii elektrycznej w Wielkiej Brytanii powoduje wysoki poziom emisji dwutlenku węgla, a ponad połowa paliw kopalnych w Wielkiej Brytanii pochodzi z importu. Możliwe jest jednak zasilanie pompy ciepła przy użyciu odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr lub energia słoneczna. W rzeczywistości istnieją nawet pompy ciepła, które wymagają zerowego wkładu energii!
Efektywność energetyczna
Istnieje wiele różnych sposobów na oszacowanie, ile energii zużyje pompa ciepła – te słowa pochodzą z serwisu salon-ekspresja.pl. W Europie systemy grzewcze są podzielone na klasy według ich efektywności energetycznej. Od 2012 roku pompy ciepła muszą spełniać te klasy efektywności energetycznej. Naukowcy BAM badają obecnie zużycie energii przez pompy ciepła w ramach projektu NAPE „Wsparcie nadzoru rynku”. Ich celem jest zidentyfikowanie słabych punktów obecnych metod badawczych i opracowanie dokładniejszych miar wspierających nadzór rynku.
Wydajność pompy ciepła zależy od stanu jej elementów. Na przykład zatkany wymiennik ciepła obniży COP pompy. Może również wymagać dodatkowego ogrzewania, aby zrekompensować zmniejszoną wydajność chłodniczą. Jednak pompy ciepła są zazwyczaj tak dobrane, aby zapewnić odpowiednią wydajność chłodniczą w większości sezonów.
Polityka rządu może mieć rzeczywisty wpływ na przyjęcie środków efektywności energetycznej. Zwiększenie wykorzystania pomp ciepła w domach jest kluczowym krokiem do zmniejszenia zapotrzebowania na energię elektryczną. W rezultacie, pompy ciepła pomagają zmniejszyć zużycie energii elektrycznej, co zmniejsza emisję dwutlenku węgla. Instalacja pomp ciepła może również pomóc zaoszczędzić pieniądze na rachunkach za media.
Przy zakupie pompy ciepła ważne jest, aby szukać systemu o wysokiej efektywności energetycznej. Nowoczesne pompy ciepła są oceniane w BTUs na godzinę. Im wyższy COP, tym lepiej. Ale nie należy zapominać, że COP jest tylko jednym z pomiarów efektywności energetycznej. Pompa ciepła, która może osiągnąć do 150% sezonowej efektywności energetycznej, będzie w rzeczywistości produkować 50% więcej energii w sezonie grzewczym niż energia pierwotna zużywana przez gospodarstwo domowe.
Pompy ciepła o wysokim wskaźniku efektywności energetycznej powinny mieć etykietę energetyczną potwierdzającą jej wydajność. Oceny te są pierwszym krokiem do wyboru właściwej pompy ciepła. Konsumenci mogą porównać pompy ciepła według ich COP i EER, aby znaleźć najlepszy produkt dla swoich potrzeb.
Emisja dwutlenku węgla
Zastosowanie pomp ciepła do ogrzewania domów może znacznie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Według badań przeprowadzonych przez National Renewable Energy Laboratory, zastosowanie pomp ciepła mogłoby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych nawet o 142 miliony ton metrycznych rocznie. Jest to równowartość około 3% całkowitej emisji z działalności związanej z energią w Stanach Zjednoczonych każdego roku. Dodatkowo, pompa ciepła może znacząco obniżyć roczny rachunek za media właściciela domu.
Nowsze pompy ciepła wykorzystują silniki o zmiennej prędkości i przekazują ciepło poprzez czynnik chłodniczy krążący w systemie. Jednak czynnik chłodniczy stosowany w tych urządzeniach nie jest przyjazny dla klimatu. Według Charlesa Cormany’ego, dyrektora wykonawczego Efficiency First California, stowarzyszenia non-profit dla wykonawców efektywności energetycznej i czystej energii w Kalifornii, technologia odchodzi od stosowania czynników chłodniczych o wysokiej zawartości gazów cieplarnianych w systemach grzewczych. Zauważa on jednak, że przejście z czynników chłodniczych o wysokiej zawartości gazów cieplarnianych na bezpieczniejsze zajmie trochę czasu.
Pompy ciepła odpowiadają obecnie za około 10% całkowitej energii zużywanej w budynkach mieszkalnych. Jednak zdecydowana większość ogrzewania, gotowania i ciepłej wody w budynkach nadal wykorzystuje paliwa kopalne. Aby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla w domach, konieczne jest, aby właściciele domów zmodernizowali swoje obecne systemy grzewcze spalające paliwa kopalne za pomocą pomp ciepła wykorzystujących energię elektryczną.
Ślad węglowy pomp ciepła jest stosunkowo niski w porównaniu do śladu węglowego paliw gazowych. W rzeczywistości pompy ciepła są bardziej energooszczędne niż urządzenia spalające gaz. Ponadto wymagają one znacznie mniej energii elektrycznej, co oznacza mniejszą emisję gazów cieplarnianych. Jeszcze lepiej, pompy ciepła mogą zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych nawet o 80% w porównaniu z konwencjonalnymi urządzeniami zasilanymi gazem lub olejem.
Federalne zachęty są ważne dla odblokowania pełnego przyjęcia pomp ciepła i zmniejszenia zanieczyszczenia. Zastosowanie tych zachęt obniżyło koszty i zwiększyło dostęp do rynku tych rozwiązań z zakresu czystej energii.
Koszty
Chociaż koszty eksploatacji pompy ciepła są stosunkowo niskie w porównaniu z tradycyjnymi systemami ogrzewania i chłodzenia, z czasem rosną. W 2010 roku wynosiły one około 15 dolarów na milion BTU. Szacuje się jednak, że w 2020 r. wyniosą one od 18 do 19 USD za milion BTU. O tempie wzrostu decyduje kilka czynników.
Pompy ciepła zmniejszają emisję CO2 w porównaniu z urządzeniami na paliwa kopalne. Mogą również zmniejszyć rachunki za energię. W ostatnim raporcie stwierdzono, że pompy ciepła zmniejszyły emisję bardziej niż urządzenia na paliwa kopalne w 53 z 59 regionów świata. Pompy ciepła są stosowane w ponad 90% domów na świecie. National Renewable Energy Laboratory szacuje, że pompy ciepła mogą pomóc w ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych.
Kolejną zaletą pomp ciepła jest ich wydajność. W klimacie umiarkowanym mogą one zaoszczędzić do 50% na rachunkach za media. Niektóre pompy ciepła mają nawet 300-procentową sprawność. W związku z tym więcej przedsiębiorstw użyteczności publicznej oferuje zachęty dla właścicieli domów do zakupu produktów energooszczędnych. Nemtzow nazywa kampanię promującą pompy ciepła jako opcję przyjazną dla środowiska masowym, skoordynowanym wysiłkiem.
Koszty pomp ciepła różnią się znacznie, ale średni koszt instalacji pompy ciepła wynosi 5 696 USD w całym kraju. Ostateczny koszt instalacji pompy ciepła w dużej mierze zależy od wielkości urządzenia, jego wydajności i lokalizacji. Pompa ciepła średniej klasy będzie kosztować od 100 do 2 800 dolarów. Praca związana z instalacją pompy ciepła jest najdroższą częścią.
Koszt instalacji pompy ciepła różni się w zależności od typu i marki. Mniejsza pompa ciepła typu powietrze-powietrze będzie kosztować tak mało, jak 2.000 USD, podczas gdy większa jednostka może kosztować nawet 11.200 USD.
Wpływ na środowisko
Systemy pomp ciepła mogą zmniejszyć rachunki za energię przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji dwutlenku węgla, obniżając zużycie energii pierwotnej. Mają one niewielki wpływ na środowisko, ale potrzebna jest dokładniejsza ocena w celu określenia optymalnych poziomów penetracji. Emisja dwutlenku węgla związana z pompami ciepła została oszacowana przez Johnsona na 0,0347 kgCO2/kWht, ale wraz ze wzrostem penetracji wpływ staje się bardziej znaczący.
Przejście na pompę ciepła z systemu ogrzewania oporowego przyniosłoby korzyści środowiskowe netto w 40 lokalizacjach. Lokalizacje te obejmują Arizonę i Kalifornię, gdzie zimy są łagodniejsze. Jednak korzyści dla środowiska są obecne nawet tam, gdzie zimy są chłodniejsze. Nawet w chłodniejszym klimacie przejście z ogrzewania oporowego na pompy ciepła ma ogólnie pozytywny wpływ. Szybka dekarbonizacja sieci elektrycznej przyniosłaby znaczne korzyści dla środowiska, w tym ograniczenie emisji CO2. Dodatkowo koszt dla gospodarstw domowych zmniejszyłby się w okresie eksploatacji pompy ciepła.
Naukowcy stwierdzili, że pompa ciepła mogłaby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych nawet o dwie trzecie w domach w USA. W badaniu opublikowanym w Environmental Research Letters oszacowano, że pompy ciepła zmniejszyłyby emisje w dwóch trzecich gospodarstw domowych, co jest znaczącą korzyścią dla jednej trzeciej właścicieli domów w USA.
W scenariuszu Transformacji idealnym scenariuszem dla pompy ciepła byłaby 50-procentowa redukcja emisji CO2 przy wytwarzaniu energii elektrycznej. W realnym świecie jednak zaledwie 10-procentowa redukcja w dostawach energii elektrycznej w USA nie wystarczy, aby w pełni zdekarbonizować dostawy energii elektrycznej do połowy wieku.
Wraz ze wzrostem popularności pomp ciepła, zwiększą się korzyści klimatyczne oraz korzyści ekonomiczne wynikające z zastosowania pompy ciepła. Należy jednak wziąć pod uwagę pewne negatywne aspekty. Polityka elektryfikacji powinna być oparta na sprawiedliwym dostępie i korzyściach finansowych.
Zastosowania
Pompy ciepła mogą być przyjaznym dla środowiska źródłem energii. Wykorzystują one ciepło odpadowe z procesów przemysłowych do zapewnienia ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń wewnętrznych. Ponadto są one wysoce wydajne i mogą przekazywać więcej energii niż zużywają. Pomaga to w zmniejszeniu rachunków za energię, jak również emisji gazów cieplarnianych. Pompy ciepła mogą być również wykorzystywane do wstępnego podgrzewania basenów.
Pompy ciepła są stosowane w celu zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych i zaspokojenia zapotrzebowania na zrównoważone ogrzewanie pomieszczeń i wody. W rzeczywistości zostały one poparte przez światowych liderów, takich jak Bill Gates, którego książka Jak uniknąć katastrofy klimatycznej wezwała do większego wykorzystania tej technologii. Oszacowano, że pompy ciepła mogą wyeliminować do 12% globalnej emisji gazów cieplarnianych.
Pompy ciepła to wysoce efektywne źródła energii. Są kluczowym elementem w sektorze komercyjnym, mieszkaniowym i przemysłowym. Pompy ciepła odgrywają również ważną rolę w niskoemisyjnych dzielnicowych zakładach energetycznych w miastach skandynawskich. Muszą one jednak być połączone z innymi odnawialnymi źródłami energii, aby zoptymalizować ich wpływ na środowisko.
Aby osiągnąć maksymalną wydajność i zmniejszyć rachunki za energię, pompy ciepła muszą być optymalnie naładowane. Spadek ładunku czynnika chłodniczego o 10% może obniżyć efektywność energetyczną pompy ciepła o 3% w trybie ogrzewania i 15% w trybie chłodzenia. Ponadto niedoładowanie systemu o 40% zmniejsza jego współczynnik względny wydajności o prawie 40% w trybie grzania i 24% w trybie chłodzenia. Jest to znaczna redukcja.
Pompy ciepła to nowoczesna technologia, która znajduje wiele zastosowań. Udowodniono, że te energooszczędne systemy pozwalają zmniejszyć koszty energii nawet o 50%. Pracują zarówno w trybie ogrzewania, jak i chłodzenia, są zdolne do osuszania i klimatyzacji. Zużywają mniej energii elektrycznej niż tradycyjne centralne systemy klimatyzacyjne. Ponadto pompy ciepła pracujące w cyklu odwróconym mają tę zaletę, że wykorzystują ciepło z zewnątrz do ogrzewania pomieszczeń wewnętrznych.
