Hodnota za peniaze - Tepelné čerpadlá a emisné povolenky

Hodnota za peniaze

Tepelné čerpadlá aemisné povolenky

Ekonomika znižovania emisií v priemysle a v rezidenčnom sektore

Doc. Ing. Peter Tomlein, PhD., SZ CHKT Slovenský zväz pre chladenie, klimatizáciu a tepelné čerpadlá, Šamorín

Riadenie investícií do činností v oblasti energie z obnoviteľných zdrojov by mohlo byť príležitosťou na zvýšenie konkurencieschopnosti udržateľných hospodárskych činností smerom ku klimatickej neutralite. Je preto dôležité, aby sa tepelné čerpadlá správne vyhodnotili v porovnaní s tradičnými technológiami výroby tepla pri neustálom znižovaní skutočných emisií CO2 na kWh tepla, ktoré sa blížia alebo sú takmer rovnaké ako emisie zo spaľovania biomasy CO2 kg/kWh stanovenými podľa vyhlášky č. 324/2016 Z.z.

Tzv. plán obnovy MH SR sa chce zamerať na jeden, dva veľké projekty, kde za rozumnú cenu sa dosiahne zníženie emisií o milióny ton. Zostávajúca časť by sa mala rozdeliť medzi projekty s najnižšími potrebnými nákladmi na zníženie tony emisií CO2. 

To súvisí aj s obchodovaním s emisiami (ETS) kde hlavným cieľom je poukázať na znečisťovanie a minimalizovať náklady na dekarbonizáciu. 

Ako zvýšiť úspory na chladení a vykurovaní

1. Nechladiť
2. Chladiť v kombinácii s voľným chladením
3. Ak chladiť, tak aj vykurovať a to aj súčasne

SPF=6-9

Príklady takýchto riešení sú v publikácii 30 príkladov veľkých tepelných čerpadiel.

Priorita firiem väčšinou je

Najlacnejšie zníženia emisií sa vykonajú ako prvé!

Dôležitou technológiou na znižovanie emisií CO2 je využitie tepelných čerpadiel (TČ), ktoré predstavujú vyššie investičné náklady voči napríklad používaniu elektro kotlov (EK) plynových kondenzačných kotlov (PKK) alebo kotlom na biomasu (KB). 

O využití tepelných čerpadiel v priemysle rozhoduje najmä ekonomika výroby, využitie napríklad odpadného tepla, a podobne. Zaujímavé je analyzovať výhodnosť použitia TČ v rámci systému obchodovania s emisiami (ETS), v ktorom súčasná cena za tonu CO2 je 31 € a predpokladá sa, že bude rásť. 

Kedy uprednostniť lacnejšie riešenia

Vynecháme biomasu, ktorá má zvláštne uplatnenie. Znižovanie emisií pomocou tepelných čerpadiel môže byť drahšie a mali by sme aj podľa zámeru obchodovania s emisiami uprednostniť najskôr lacnejšie riešenia okrem EK najmä PKK. Takýto prístup je vhodný najmä tam, kde sa nechladí,vykuruje ešte pomocou pevného paliva a tiež tam, kde už plynofikácia je zavedená, ale nevyužíva sa v plnej miere. 

Na Slovensku je viac takých regiónov, v ktorých tisíce domov vykuruje pevným palivom. V takýchto prípadoch v niektorých krajinách pri prechode na tepelné čerpadlá dávajú vyššie až dvojnásobné dotácie dokonca vo Francúzsku TČ za jedno Euro. Stavebníkov, majiteľov v týchto regiónoch pri náhrade pevných palív nie je vždy vhodné tlačiť do drahších riešení. Podpora štátu je však žiadúca aj pri uprednostnení lacnejších riešení. 

Tam, kde plynofikácia nie je zavedená, existujú riešenia, ktoré vykurovanie dekarbonizujú vo vyššej miere ako využitie PKK a sú aj návratné a v určitých prípadoch i lacnejšie. Tam, kde plynofikácia nie je zavedená, už jej zavedenie pre ciele uhlíkovej neutrality do roku 2050 ekonomické a perspektívne byť nemusí. 

Vodíková vízia je ekonomicky zatiaľ značne obmedzená, najmä ak vyrobenú elektrinu vedia efektívnejšie spotrebovať tepelné čerpadlá, ktorú sú k dispozícii tu a teraz.

Uvedené súvisí so stratégiou plánovania energetických sietí, ktoré v súčasnosti tvoria veľké mestá, regióny v EÚ. Energetici veľkých miest sa stretávajú, aby hľadali perspektívne riešenia zásobovania teplom a chladom.

Príklady s malými tepelnými čerpadlami 

Porovnanie variantov podľa výroby tepla, SPF, Capex, Opex a pomeru cien energií

            Porovnanie poukazuje na vplyv veľkosti vyrobeného tepla, rozdielu investícií na TČ a PKK, rozdielu ceny tepla v palive, SPF a na obchodovanie s emisnými povolenkami na príklade s malými tepelnými čerpadlami, podľa nasledujúcej tabuľky.

Tabuľka 1 Spoločnosti A, B, C, D, E s výrobou tepla od 200 do 25 tis. kWh za rok

*porovnanie neuvažuje situácie, kedy investičné náklady na TČ sú nižšie ako na využitie PKK

* porovnanie neuvažuje situácie, kedy zvýšené investičné náklady na TČ voči PKK sa do 15 rokov nevrátia

**porovnanie neuvažuje s poplatkami na plyn adekvátne s poplatkami zaťažujúcimi elektrinu

Sledované výstupy

            Okrem porovnania investičných (Capex), prevádzkových nákladov (Opex) a celkových nákladov (TCO) na usporenú tonu emisií CO2, cieľom je ukázať do akej miery TČ znižujú potrebu nákupu emisných povoleniek a ako hodnota ušetrených emisných povoleniek  prevádzkou TČ znižuje TCO.

Výsledky pre obchodovanie s emisnými povolenkami

Príklad pre spoločnosti A, B, C, D, E

Príklad porovnáva malé spoločnosti s nízkou potrebou tepla od 200 do 25 tis. kWh za rok. Cena investície na inštalovaný výkon TČ je tak vyššia. Podľa hodnôt v tabuľke 1 sú vypočítané celkové náklady (TCO) ako súčet nákladov Capex a Opex za 15 rokov prevádzky TČ a PKK tak, aby sa navýšená investícia na TČ do 15 rokov vrátila. Vypočítaná je úspora emisií CO2 v tonách a ich hodnota pri súčasnej cene emisnej povolenky 31 € na tonu CO2 za 15 rokov prevádzky. Z výsledkov vidieť vplyv zvolených parametrov na výslednú ekonomiku spoločností A-E.

Tabuľka 2

Spoločnosť A s vyššou výrobou tepla, s rovnakým SPF a cenovým pomerom tepla z plynu a elektriny má výrazne ziskovejšiu ekonomiku voči spoločnosti E s nižšou výrobou tepla pri takmer vyrovnaných celkových nákladov po 15 rokoch prevádzky

Spoločnosť A obrázok 1, tabuľky 1, 2

∆Capex náklady na usporenú tonu emisií CO2 približne 25,9 €/tCO2 emisií pri danom vyššom tepelnom výkone, rovnakej sezónnej efektívnosti a cenovom rozdiele medzi teplom v plyne a elektrine priniesli také zníženie prevádzkových nákladov, že sa navýšená investícia voči PKK  do 15 rokov vrátila. Takmer vyrovnané náklady ∆Capex-∆Opexboli doplnené hodnotou emisných povoleniek za usporené emisie so ziskom 16 139 €.

Spoločnosť B obrázok 1, tabuľky 1, 2

∆Capex náklady na usporenú tonu emisií CO2 približne 26,6 €/tCO2 emisií pri danom nižšom tepelnom výkone, rovnakej sezónnej efektívnosti a cenovom rozdiele medzi teplom v plyne a elektrine priniesli také zníženie prevádzkových nákladov, že sa navýšená investícia voči PKK  do 15 rokov vrátila. Takmer vyrovnané náklady ∆Capex-∆Opexboli doplnené hodnotou emisných povoleniek za usporené emisie so ziskom 11 854 €.

Spoločnosť C obrázok 1, tabuľky 1, 2

∆Capex náklady na usporenú tonu emisií CO2 približne 27,9 €/tCO2 emisií pri danom nižšom tepelnom výkone,rovnakej sezónnej efektívnosti a cenovom rozdiele medzi teplom v plyne a elektrine priniesli také zníženie prevádzkových nákladov, že sa navýšená investícia voči PKK  do 15 rokov vrátila. Takmer vyrovnané náklady ∆Capex-∆Opexboli doplnené hodnotou emisných povoleniek za usporené emisie so ziskom 7 569 €.

Spoločnosť D obrázok 1, tabuľky 1, 2

∆Capex náklady na usporenú tonu emisií CO2 menej ako 26,6 €/tCO2 emisií pri danom nižšom tepelnom výkone, rovnakej sezónnej efektívnosti a cenovom rozdiele medzi teplom v plyne a elektrine priniesli také zníženie prevádzkových nákladov, že sa navýšená investícia voči PKK  do 15 rokov vrátila. Takmer vyrovnané náklady ∆Capex-∆Opexboli doplnené hodnotou emisných povoleniek za usporené emisie so ziskom 5 927 €.

Spoločnosť D obrázok 1, tabuľky 1, 2

∆Capex náklady na usporenú tonu emisií CO2 menej ako 31,9 €/tCO2 emisií pri danom nižšom tepelnom výkone, rovnakej sezónnej efektívnosti a cenovom rozdiele medzi teplom v plyne a elektrine priniesli také zníženie prevádzkových nákladov, že sa navýšená investícia voči PKK  do 15 rokov vrátila. Takmer vyrovnané náklady ∆Capex-∆Opexboli doplnené hodnotou emisných povoleniek za usporené emisie so ziskom 1 642 €.

Obrázok 2 zobrazuje realizácie tepelných čerpadiel v spoločnostiach A,B,C,D,E ktoré v priebehu 15 rokov po zvýšení SPF z 2,9 na 3,2 sú ziskové, to znamená, že úspory/straty za 15 rokov sú v zisku. Pripočítaním hodnoty emisných povoleniek sa zisk ešte zvýši.

            Z oboch grafov vyplýva, čím viac tepla tepelné čerpadlo vyrobí, tým je ziskovejšie. Vyššou energetickou efektívnosťou sa zisk zvyšuje. Takéto situácie sa v priemysle vyskytujú s výrazne vyššou výrobou tepla a vyššou hodnotou SPF.  To sa dá využiť na zníženie výrobných nákladov.

Ekonomika inštalácií TČ súvisí s ich využitím, SPF, cien energií, ...

Z príkladu na obrázku 1 je vidieť, že realizácie investične drahších tepelných čerpadiel v priebehu 15 tich rokov sa v spoločnostiach A-E finančne vrátili a naviac z úspor emisií CO2 získali hodnotu vyjadrenú v cene emisných povoleniek. 

Z príkladu na obrázku 2 je vidieť, že realizácie investične drahších tepelných čerpadiel s vyšším SPF v priebehu 15 tich rokov sa v spoločnostiach A-E finančne nielen vrátili, ale priniesli aj zisk. Naviac z úspor emisií CO2 získali hodnotu vyjadrenú v cene emisných povoleniek. 

Ako z výsledkov vyplýva a je dobre známe, ekonomika, ekológia inštalácií TČ sa má prepočítať a porovnať s inými technológiami. Priemysel je typický investíciami s vyššou energetickou efektívnosťou s dlhšou životnosťou ako v iných odvetviach a často aj s celoročnou prevádzkou. Tým sa návratnosť TČ výrazne skracuje a ziskovosť zvyšuje. 

Z tabuľky 2 vyplýva, že tepelné čerpadlá:

• vždy prinášajú úsporu emisií CO2 a úspory na spotrebe pohonnej energie,
• znižujú potrebu nákupu emisných povoleniek.

Ekonomika tepelných čerpadiel závisí od:

• veľkosti vyrobeného tepla
• energetickej efektívností vyrobeného tepla
• cenového pomeru ceny tepla v elektrine a plyne

Záver

            Hoci porovnávanie ekonomiky malých tepelných výkonov pre priemysel nie je celkom primerané, výsledky ukazujú, že čím väčší bude tepelný výkon tepelného čerpadla v priebehu roka, tým ekonomickejšie a výhodnejšie bude jeho využitie. Výsledky v takom prípade budú lepšie. Je to vidieť najmä v prípade spoločnosti A v porovnaní so spoločnosťou E. Tomu zodpovedajú aj skúsenosti s použitím tepelných čerpadiel v priemysle u nás i v zahraničí, kde okrem vysokých celoročných výkonov sa väčšinou dosahuje vyššie SPF vďaka často menšiemu teplotnému rozdielu medzi teplotami zdroja a spotreby, než ako to je v prípade tepelných čerpadiel vzduch/voda v rodinných domoch.

            Naopak pri malých tepelných výkonoch v rodinných domoch, ku ktorým sa blíži spoločnosť E môže byť ekonomika horšia a preto v záujme zvyšovania energetickej efektívnosti a znižovania emisií  CO2 sú potrebné dotácie využívané vo väčšine krajín EÚ. Dotácie sa v prípade nahradzovania kotlov na pevné palivo v niektorých krajinách až zdvojnásobujú a v prípade energetickej chudoby tepelné čerpadlo vo Francúzsku môže byť TČ inštalované v cene len jedného eura.

Keďže EÚ sa snaží o znižovanie emisií kysličníka uhličitého (CO2), veľké firmy – aktuálne asi 11 tisíc – si musia na každú vyprodukovanú tonu CO2 kúpiť na trhu povolenku, čo ich má podnietiť k prechodu na ekologickejšiu výrobu elektriny, tepla. Tepelné čerpadlá umožňujú podnikom podľa predchádzajúceho článku na emisných povolenkách profitovať.

Text vznikol s podporou Slovenského zväzu pre chladenie, klimatizáciu a tepelné čerpadlá (SZCHKT). Zväz reprezentuje 800 členov z oblasti výroby, obchodu a servisu chladiacej, klimatizačnej techniky a tepelných čerpadiel 1 500 certifikovanými firmami a s takmer 500 odborníkmi s osvedčením, s obratom cez k 1,5 mld. eur s viac ako 12 000 zamestnancami.

Viac informácií nájdete v časopise Správy 01/2021