Czy pompy ciepła są ekologiczne?

Wszyscy zachwycamy się tym, że pompy ciepła można uznać w części za odnawialne źródła ciepła. Jest to założenie słuszne, bo wykorzystując prąd niejako „do napędu”, przenoszą do budynku ciepło czerpane z otoczenia — atmosfery (powietrzne pompy ciepła), gruntu (pompy glikol-woda), czy wód gruntowych (pompy woda-woda).

Niestety, ponieważ pompy zużywają do pracy energię elektryczną, ich wpływ na środowisko w naszych warunkach jest dość duży. Wszystko przez to, że energię elektryczną w kraju wytwarzamy niemal wyłącznie ze spalania węgla — brunatnego i kamiennego. Na inny aspekt działania pomp ciepła zwróciła mi ostatnio uwagę czytelniczka:

Mam pewien dylemat jeżeli chodzi o stwierdzenie, że pompa ciepła jest bardzo dobrym wyborem jeżeli chodzi o ochronę środowiska. W dostępnych na rynku pompach ciepła czynnikiem chłodniczym jest np. R407C lub (w bardziej „wypasionych”) R410A. Są to gazy cieplarniane. Jak to się ma do ekologii?

Rzeczywiście, czynniki robocze stosowane w pompach ciepła to gazy cieplarniane o bardzo dużym potencjale ocieplania klimatu. 1 kg R407C (o składzie 23% CH2F2, 25% C2HF5, 52% C2H2F4) działa tak, jak 1,61 tony CO2, a 1 kg R410A (50% CH2F2 i 50% C2HF5) jak 1,89 tony CO2. Obydwa na szczęście nie mają już szkodliwego wpływu na warstwę ozonową, która chroni ziemię przed promieniowaniem UV. W starszych czynnikach chłodniczych to był największy problem…

Teoretycznie w czasie pracy pompy ciepła nie powinny występować ubytki czynnika roboczego. Nawet jeśli jednak miałoby to wystąpić, to ilość takiego czynnika jest niewielka — od ok. 0,5 do 3 kg. Więcej może go być tylko w pompach z układem bezpośredniego parowania (w którym czynnik roboczy krąży w pętli dolnego źródła pompy), tu też będzie bardziej narażony na wycieki. Ale jeśli nawet z pompy uciekłoby 5 kg R410A, byłby to ekwiwalent 10 ton emisji CO2. Taka ilość dwutlenku węgla powstaje przy spalaniu 5 ton węgla kamiennego…

Wracając do prądu, który zużywa pompa ciepła, sprawa wygląda słabo. Przy sprawności krajowej elektrowni rzędu 35% i stratach przesyłu sięgających 10%, z 1 kWh energii w węglu do gniazdka dociera tylko 0,315 kWh. Tę ilość prądu pompa ciepła zamienia na 0,945-1,26 kWh ciepła (przy współczynniku wydajności COP 3-4). I to dla pompy gruntowej, powietrzna ma niższy COP średnio w ciągu roku, więc ta wielkość jest jeszcze mniejsza.

Oznacza to, że z punktu widzenia ilości zużywanego paliwa kopalnego, zysk z zamiany kotła węglowego na pompę ciepła nie jest duży. W praktyce jest nieco lepiej, bo przecież domowe kotłownie węglowe wcale nie odzyskują ciepła z węgla ze sprawnością 100%, tylko znacznie niższą.

Nie mogłem wyjść ze zdziwienia, gdy trafiłem kiedyś na jakiś dokument dotyczący pomysłu na przestawienie zaopatrzenia w ciepło budynków w Wielkiej Brytanii na zeroemisyjne (z punktu widzenia gazów cieplarnianych). Jedną z sugestii było przestawienie ogrzewania na elektryczne, a szczególnie na pompy ciepła. Dopiero kiedy doczytałem, że spora część prądu byłaby wytwarzana w elektrowniach jądrowych, dotarło do mnie, że rzeczywiście tak zasilane pompy nie przyczyniają się do emisji gazów cieplarnianych.

Ale nawet w polskich warunkach pompa ciepła na prąd z węgla będzie przyjaźniejsza środowisku, niż kocioł węglowy. Bo istotny jest sposób spalania tego węgla.

Mam znacznie większe zaufanie do dużych elektrowni czy ciepłowni, niż do domowych kociołków na wszystko (w których użytkownicy palą węgiel, ale także drewno, plastikowe butelki, szmaty czy stare kalosze). Jest szereg przepisów ograniczających skład spalin z komina węglowej elektrowni (dotyczących zawartości tlenków siarki, azotu, pyłów), podczas gdy emisji z domowych kominów nikt nie pilnuje. A ta jest dla nas bardziej uciążliwa, bo zlokalizowana jest znacznie bliżej naszych płuc. Kto był choć raz w miejscu pełnym snujących się, śmierdzących dymów z komina, wie co mam na myśli.

Inaczej wygląda sprawa w przypadku gazowych pomp ciepła (zarówno sprężarkowych, jak i absorpcyjnych). Nie boję się powiedzieć, że są to źródła ekologiczne, choć ich COP jest znacznie niższy, niż pomp sprężarkowych na prąd. Mimo to, korzystają z niskoemisyjnego paliwa, jakim jest gaz ziemny. On nie powoduje wytwarzania tlenków siarki ani pyłów, nie powstaje też popiół, a sam proces jego wydobycia (pomijam gaz łupkowy) jest dość mało energochłonny.

Zobacz także