Na ile pompy ciepła wpływają na środowisko?

© JPC-PROD

Choć pompy ciepła nie są typowym odnawialnym źródłem energii, to zyskały sobie przychylność na poziomie unijnych regulacji i obecnie korzystają ze wsparcia podobnie jak wiatraki czy fotowoltaika. Pompy udowodniły już więc, że mają wiele zalet, ale dla pełnego obrazu należy też wspomnieć o środowiskowych konsekwencjach tej technologii. Pamiętając, że rynek pomp ciepła jest zróżnicowany i wiele zależy od rodzaju pompy, wśród głównych wad można wymienić: hałas, odziaływanie czynników chłodniczych na atmosferę oraz ingerencję w grunt.

Sąsiedzi docenią prawidłowo zainstalowaną pompę

Czytając o pompach ciepła, szybko można trafić na informację o powodowanym przez nie hałasie, który może być uciążliwy zarówno dla domowników, jak i sąsiadów. Prezes PORT PC Paweł Lachman w jednej ze swoich publikacji wymienia następujące przyczyny nadmiernego hałasu powodowanego przez pompy ciepła:

• nieprawidłowe usytuowanie jednostek zewnętrznych pomp ciepła typu powietrze-woda (dotyczy to głównie odczuć sąsiadów),
• zbyt małe kanały powietrzne stosowane do pomp ciepła powietrze-woda zabudowanych przy budynkach, w wyniku czego hałas jest przenoszony do pomieszczeń w budynku,
• zbyt krótkie lub nieelastyczne rury przyłączeniowe do pomp ciepła, czego efektem jest przenoszenie hałasu do instalacji i budynku.

Remedium w przypadku hałasu będzie więc profesjonalne wykonanie instalacji. Eksperci podkreślają ponadto w rozmowach, że dostępne współcześnie technologie wygłuszania są w stanie go zminimalizować.

W poszukiwaniu tego jedynego… czynnika chłodniczego

Rosnące unijne ambicje w polityce klimatycznej stawiają producentów pomp ciepła przed ciągle to nowymi wyzwaniami. Dzieje się tak za sprawą obostrzeń w zakresie stosowania czynników chłodniczych, które mogą wzmagać efekt cieplarniany lub niszczyć warstwę ozonową.

- Zaczynają być wycofywane czynniki chłodnicze, które były do tej pory powszechnie stosowane. Używane kiedyś freony, które oddziałują negatywnie na warstwę ozonową, zostały zastąpione przez inne czynniki. Okazało się jednak, że te nowe czynniki wpływają na atmosferę poprzez wzmaganie efektu cieplarnianego. Pracuje się więc nad kolejnymi zamiennikami. Jest to pole do popisu dla chemików i są odkrywane nowe, ale ich cena jest po prostu wysoka. Dla pomp ciepła rekomenduje się teraz czynnik R1234ze(Z), a np. dla chłodnictwa i klimatyzacji R1234yf. Poza tym proponuje się stosowanie czynników naturalnych NH₃, CO₂, propan, butan itp. – powiedział w rozmowie z Teraz Środowisko dr inż. Henryk Charun z Katedry Energetyki Wydziału Mechanicznego Politechniki Koszalińskiej. Generalnie dąży się do tego, aby stosować czynniki, które jak najmniej wpływają na atmosferę. Dr inż. Małgorzata Sikora, pracująca w tej samej katedrze, uzupełnia, że czynniki naturalne, które w najmniejszym stopniu oddziałują na atmosferę, mają niskie właściwości cieplne i dlatego też ich wykorzystanie w pompach ciepła jest stosunkowo małe. Oboje eksperci są zgodni, co do tego, że technologia cały czas się rozwija i jeszcze nie znaleziono tego jedynego idealnego czynnika.

Ilość czynnika chłodniczego z jednej pompy nie spowoduje katastrofy

Czynniki chłodnicze w pompie pracują w zamkniętym obiegu. W którym więc momencie mogą się wydostać do atmosfery? Zapytaliśmy o to dr Sikorę. - Może dojść do sytuacji, w której czynnik chłodniczy wydostanie się z pompy ciepła. Przede wszystkim przez nieszczelności instalacji. Inną drogą ucieczki jest sytuacja porównywalna z wydostawaniem się powietrza z napompowanego balona, gdy rozszerzają się przestrzenie międzycząsteczkowe i cząsteczki gazu są w stanie powolutku przez nie uciekać. Warto zaznaczyć, że to są bardzo małe ilości. Jeśli chodzi o szkodliwość dla środowiska, to znaczenie mają głównie nieszczelności. Do ucieczki substancji do atmosfery może dojść także podczas nieprawidłowej eksploatacji, np. napełnianie instalacji czy ściąganie z niej czynnika. Takie ryzyko można oczywiście ograniczyć dzięki właściwej eksploatacji i konserwacji urządzenia – odpowiada dr Sikora. Dodaje, że ilość substancji w jednej pompie jest niewielka. - To nie jest tak, że ilość czynnika w jednej pompie spowoduje katastrofę. Odziaływania czynników chłodniczych w pompach ciepła nie można wyolbrzymiać. Pamiętajmy, o jakich ilościach tych czynników w obiegu w jednym urządzeniu mówimy. W zależności od wielkości pompy jest to maksymalnie kilka kilogramów - mówi dr Sikora.

Innym środowiskowym problemem pomp ciepła jest ingerencja w grunt. Dr Sikora wyjaśnia, że w grę wchodzi tutaj kwestia regeneracji źródła. - Weźmy za przykład pompę, która wykorzystuje wodę gruntową. Działa ona tak, że mamy jedną studnię, z której woda jest pobierana, i drugą studnię, do której woda - po odebraniu z niej ciepła – jest oddawana. Taka woda zrzutowa może mieć temperaturę o np. 2-3 Kelwiny niższą niż grunt i będzie ona musiała się ogrzać – wyjaśnia dr Sikora. Uspokaja jednak, że w gruncie cały czas zachodzi wymiana ciepła, więc w globalnym ujęciu i w porównaniu do ilości wody w gruncie, nie jest to duży wpływ na środowisko.

Im więcej OZE w miksie, tym więcej OZE w pompie

Dr Charun podkreślił w rozmowie, że na wpływ pomp ciepła na środowisko należy patrzeć całościowo. - Pobierają one energię z otoczenia (wody, gruntu, powietrza), ale potrzebują też energii z sieci do napędzającego je silnika (pompy sprężarkowe). I dlatego ważny jest miks energetyczny. Im więcej będzie w nim energii z odnawialnych źródeł, tym wpływ naszej pompy na środowisko będzie mniejszy - wyjaśnił. Dodał, że w tym kontekście warte uwagi są rozwiązania hybrydowe – np. panele fotowoltaiczne na dachu, z których pochodzi energia potrzebna do pompy ciepła.

- W ostatecznym rozrachunku, nawet gdy udział elektrowni węglowych w bilansie jest duży, to i tak pompy pod względem wpływu na środowisko zaliczyłbym do urządzeń „pozytywnych”. Zwłaszcza jeżeli są to modele o dużym współczynniku wydajności COP (współczynnik COP, z ang. coefficient of performance). Współczynnik ten mówi nam, ile więcej energii pompa oddaje, niż pobiera z sieci. Chociaż w tym temacie również zalecałbym ostrożność. Standardem są już pompy o współczynniku COP powyżej 3, a nawet 4… Oczywiście najlepiej, żeby ten współczynnik był jak największy, ale znowu trzeba patrzeć na zagadnienie całościowo, bo pompa z większym współczynnikiem może też pobierać więcej energii z sieci – zakończył dr Charun.

Dzisiejsza technologia jest inna niż ta sprzed 20 lat

Kończąc temat wpływu pomp na środowisko dr Sikora podkreśliła, że oceniając każdą technologię należy brać pod uwagę osiągnięty w danej dziedzinie postęp. - Porównuje się dzisiejszą technologię z tą sprzed 10-20 lat. Postęp technologiczny jest naprawdę duży. Podam za przykład turbiny wiatrowe, o których cały czas się mówi, że wytwarzają infradźwięki. I oczywiście infradźwięki są szkodliwe dla zdrowia, i kiedyś turbiny je wytwarzały. Ale nie mówi się już o tym, że nowoczesne wiatraki wytwarzają je na nieszkodliwym poziomie – konkluduje dr Sikora.

Dominika Adamska
Sekretarz redakcji, geograf