Pompy ciepła a czynniki chłodnicze. Czy f-gazy zostaną zakazane?

Eksperckim okiem

Anna Pawłowska-Kawa, Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych

Pompy ciepła szturmem zdobyły rynek urządzeń grzewczych w ostatnich latach i stały się niezwykle popularne w polskich domach – szczególnie tych nowobudowanych. Na pytanie czy pompa ciepła jest ekologiczna chyba każdy, bez dłuższego zastanowienia odpowie z pewnością, że tak. Ale czy każda w jednakowym stopniu?

W końcu wszystkie tego typu urządzenia działają w podobny sposób pobierając energię ze źródła górnego, którym może być woda, ziemia lub powietrze oraz energię elektryczną na potrzeby pracy sprężarki. Do zajścia procesu pobierania energii z zewnątrz, a następnie jej przekazywania na instalację jest jednak niezbędny czynnik chłodniczy, nazywany również roboczym. To on umożliwia odbiór energii w procesie skraplania, pod wysokim ciśnieniem i wysokiej temperaturze. I to właśnie rodzaj zastosowanego czynnika decyduje o ostatecznym stopniu ekologiczności danej pompy ciepła. Parametrem oceny wpływu czynnika na środowisko jest współczynnik GWP (Global Warming Potential), określający w jakim stopniu dana substancja wpływa na tworzenie efektu cieplarnianego. Im GWP jest wyższe, tym większy jest destrukcyjny wpływ danej substancji na środowisko naturalne.

Wiosną br. zaczęły pojawiać się informacje, że Unia Europejska chce… zakazać pomp ciepła, co odbiło się szerokim echem w branży. Media donosiły, że Komisja Europejska pracuje nad zmianami, które spowodują, że część zamontowanych i pracujących już pomp ciepła za 3 lata będzie kwalifikowała się do wymiany, ze względu gazy fluorowane. Tego typu przekazy finalnie okazały się nie mieć za wiele wspólnego z rzeczywistością, jednak zdołały w pewnym stopniu negatywnie odbić się na branży i wprowadzić niepokoje.

Co z tymi zakazami?

Aktualnym aktem prawnym w Polsce, regulującym status czynników z grupy f-gaz jest ustawa z dnia 15 maja 2015 r. o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz o niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych wraz z późniejszymi zmianami (ustawą z dnia 12 lipca 2017 r.). Na ten moment jej postanowienia mówią o zakazie wykorzystywania czynników o GWP równym lub wyższym 2500, czyli m.in. R434a, R404a czy R507a. Od 2025 r. z kolei wartość ta obniżona zostać ma do 750, a to oznaczałoby wyeliminowanie z rynku m.in. szeroko stosowanego czynnika R410a.

Unia Europejska chciała jednak pójść o krok (a właściwie kilka kroków) dalej i wiosną rozpoczęła prace nad zaostrzeniem przepisów o wycofywaniu f-gazów. Wywołało to niepokój zarówno wśród polityków, producentów pomp ciepła oraz samych użytkowników tych urządzeń, a także tych, którzy dopiero mieli w planach ich montaż. Z jednej strony mamy przecież nacisk unijnych mocodawców na całkowite uniezależnienie się od rosyjskich paliw kopalnych oraz zapisy w RePowerEU, mówiące o planach na montaż 10 mln pomp ciepła do 2026 r. i aż 30 mln do roku 2031. Z drugiej zaś strony te same urządzenia miałyby dotknąć spore restrykcje. Należy bowiem pamiętać, iż obecnie zdecydowana większość pomp ciepła pracuje wykorzystując właśnie czynniki syntetyczne. Unia Europejska mimo to przyjęła stanowisko, że f-gazy mają zniknąć, gdyż nie możemy pozwalać na ich dalszy destrukcyjny wpływ na środowisko. Oficjalne komunikaty, zarówno na stronie Parlamentu Europejskiego jak i Komisji Europejskiej przypominają, że substancje te mają 25 tys. razy wyższy potencjał do zwiększania efektu cieplarnianego niż dwutlenek węgla. Badania, na które się powołują mówią o podwojeniu emisji f-gaz w latach 1990-2014 i o aż 2.5% ich udziale w całkowitej emisji krajów UE.

Pierwotne ustalenia mówiły o całkowitym zakazie wykorzystywania f-gazów, który w przypadku pomp ciepła miałby zacząć obowiązywać po 2026 r. Wielu europosłów dostrzegło jednak duże zagrożenie w takiej radykalizacji przepisów. W zgłoszonych poprawkach zwracali uwagę na duże ryzyko zahamowania rozwoju rynku pomp ciepła. Przepisy te sprawiłyby, że same urządzenia wprawdzie byłyby bardziej ekologiczne, ale zmniejszenie ich dostępności finalnie mogłoby zaszkodzić transformacji energetycznej i znacznie spowolnić odchodzenie od paliw kopalnych. Trafnie skomentowała to Alessia Del Vasto, specjalistka ds. polityki w Europejskim Stowarzyszeniu Pomp Ciepła (EHPA): “ Każda pompa ciepła, która zastępuje kocioł na paliwo kopalne, zmniejsza emisję dwutlenku węgla. Jeśli nie będzie wystarczającej liczby pomp ciepła, konsumenci wybiorą ogrzewanie paliwami kopalnymi. Aby sfinalizować przejście na bezfluorowe czynniki chłodnicze, które już trwa, a jednocześnie zapobiec niedoborowi pomp ciepła, Unia Europejska musi zapewnić sektorowi wyraźne wsparcie finansowe i polityczne.”

5 października udało się jednak osiągnąć porozumienie w tej sprawie. Póki co kluczowe dla branży pomp ciepła ustalenia w sprawie wycofywania gazów fluorowanych dotyczą dwóch terminów:

  • 1 stycznia 2032 r.- zakazem wprowadzania do obrotu rynkowego mają być objęte monoblokowe klimatyzatory i pompy ciepła (w tym gruntowe) o mocy znamionowej do 12 kW zawierające f-gazy;
  • 1 stycznia 2035 r. –  zakazem tym mają być objęte rozdzielone klimatyzatory i pompy ciepła (typu split) o mocy znamionowej do 12 kW zawierające f-gazy.

Zakazy te nie są jednak całkowite. W obu przypadkach przewidziano wyjątki dla urządzeń, które są niezbędne, aby spełnić wymogi bezpieczeństwa w miejscu instalacji. Dopuszcza się wówczas stosowanie pomp ciepła czy klimatyzatorów napełnionych f-gazami, a limit GWP wynosi 750.

Jakim wyzwaniom musi sprostać branża?

Odchodzenie od czynników syntetycznych to nie tylko duże wyzwanie dla samych producentów ale i dla całej branży. Zmodernizowane muszą zostać zakłady produkcyjne w kontekście zapewnienia bezpieczeństwa personelowi, który będzie musiał obchodzić się z silnie palnymi czynnikami. Kolejne aspekty to szkolenia dla instalatorów oraz podnoszenie świadomości samych konsumentów.

Zdaniem EHPA i PORT PC, cena energii elektrycznej nie powinna być wyższa niż dwukrotność ceny gazu ziemnego za kWh – tylko przy takim stosunku cen kosztów eksploatacji pompy ciepła i ogrzewania gazowego, pompy ciepła mają szansę na rozpowszechnienie. W innym wypadku koszty te w połączeniu z dużymi kosztami inwestycyjnymi sprawią, że to ogrzewanie gazowe stanie się pierwszym wyborem dla wielu inwestorów, a to skutecznie odroczy transformację energetyczną. Rządy powinny również skupić się na stosowaniu najniższych możliwych stawek opodatkowania energii elektrycznej oraz wprowadzić niższy podatek VAT i ulgi podatkowe na pompy ciepła.

Co z obecnymi użytkownikami pomp ciepła?

Komisja Europejska zobligowała się do traktowania założeń REPowerEU priorytetowo – wzrost rynku pomp ciepła nie może zostać zachwiany przez nowe przepisy. Dlatego f-gazy wycofywane mają być stopniowo, a same zakazy mają być poprzedzone badaniami rynku po to by ocenić ich faktyczny wpływ na branżę. Wiele obaw wśród obecnych użytkowników pomp ciepła wzbudziły pogłoski, że restrykcje dosięgną również ich. Mogą oni jednak spać spokojnie – nie ma możliwości aby jakimikolwiek obostrzeniami zostały objęte już zamontowane urządzenia lub te, które są już wyprodukowane i trafiły na rynek. Prawdą natomiast jest to, że użytkownicy pomp ciepła pracujących na f-gazach w pewnym momencie mogą spotkać się z ewentualnymi problemami z serwisowaniem posiadanego urządzenia i uzupełnianiem ubytków czynnika z instalacji, jednak nie w wyniku bezpośrednich zakazów, a problemów z dostępnością f-gazów lub ich wygórowanymi cenami.

Czy polscy producenci są gotowi na zmiany?

Całkowite i nagłe odejście od stosowania czynników syntetycznych przysporzyłoby wielu problemów technicznych i wdrożeniowych producentom pomp ciepła. Zastosowanie nowego, alternatywnego czynnika w urządzeniu już dostępnym na rynku i pracującym na f-gazie, nie należy do prostych zadań. Wchodzą tutaj w grę zmiany zarówno stricte konstrukcyjne, jak dobór innej sprężarki lub wymiennika, ale też kwestie bezpieczeństwa wynikające z wyższego stopnia palności np. propanu R290. Każde tak zmodyfikowane urządzenie musiałoby od nowa przejść skomplikowany proces certyfikacji przed ponownym wprowadzeniem na rynek w tej nowej, bardziej “eko” wersji, a i tak finalnie traktowane byłoby jako nowy model pompy ciepła. Takie przeróbki nie są więc ani ekonomiczne ani szybkie do zrealizowania. Wielkimi wygranymi są tutaj firmy, które już kilka lat temu postanowiły wprowadzić do swojej oferty pompy ciepła na naturalnych czynnikach roboczych. Nie było tajemnicą, że prędzej czy później f-gazy zostaną objęte większymi ograniczeniami. Dlatego wiele polskich firm wybiegło nieco w przyszłość i postawiło głównie na propan.

Odejście od f-gazów kluczem do niezależności od Chin

Chińskie pompy ciepła na dobre rozgościły się na europejskim rynku, deklasując europejskich konkurentów głównie ceną urządzeń. Nie będzie pewnie dla nikogo zaskoczeniem fakt, że pracują one właśnie na czynnikach syntetycznych. Pandemia koronawirusa i rosyjska agresja na Ukrainę dały nam trudną lekcję, z której wnioski jasno pokazują, że Europa musi dążyć do maksymalnego uniezależniania się gospodarczego i radykalnego skracania łańcuchów dostaw. Jakakolwiek zależność od takiego kraju jak Chiny nie jest dla nas bezpieczna, szczególnie gdy dotyczy ona kwestii energii. A w przypadku pomp ciepła mamy do czynienia z aż dwoma aspektami. Problemem są nie tylko same urządzenia, które nie dość, że bazują na f-gazach to dodatkowo ich jakość i wydajność niekiedy pozostawiają wiele do życzenia. Chiny są również głównym producentem i  eksporterem fluorytu – podstawowego surowca niezbędnego do produkcji czynników syntetycznych. Produkcja samych f-gazów również odbywa się głównie poza Europą. Jeżeli więc docelowo chcemy uniezależnienia od Chin i większej samowystarczalności energetycznej, to dokonać tego możemy między innymi poprzez całkowitą rezygnację z tych substancji w perspektywie niedalekiej przyszłości.

Jakie czynniki syntetyczne spotykamy w pompach ciepła?

Przez wiele lat branża klimatyzacji i pomp ciepła opierała się w dużej mierze na czynniku R32, który charakteryzuje się bardzo dobrymi własnościami technicznymi i użytkowymi przy umiarkowanym GWP wynoszącym 675. Niektórzy producenci pomp ciepła na R32 nazywali go wręcz ekologicznym, co jednak jest kwestią nieco dyskusyjną. Difluorometan Ch2F2 bo o nim dokładnie mowa, wg klasyfikacji zgodnej z normą PN-EN 378 należy do czynników lekko palnych – klasa A2L. Posiada dobre właściwości termodynamiczne oraz lepkość umożliwiające sprawne zachodzenie przemian cieplnych przy zachowaniu niskich oporów przepływu, co sumarycznie przekłada na podwyższoną efektywność energetyczną samych urządzeń – nawet A+++. Charakteryzuje się też dużą jednorodnością, co umożliwia pracę z nim zarówno w stanie ciekłym jak i gazowym – dla porównania czynnik R410A uzupełniać można jedynie w stanie ciekłym. R32 wygrywa z nim także w ocenie wydajności w stosunku do objętości – zużyjemy go o około 20% mniej. Przez długi czas R32 traktowany był więc jako złoty środek – z jednej strony faktycznie był kilkukrotnie mniej niebezpieczny dla środowiska niż np. R410a o GWP=2088 – a z drugiej jego właściwości gwarantowały sprawne działanie pomp ciepła. Niemniej, nadal pozostaje on czynnikiem fluorowanym, który przy zestawieniu z tymi naturalnymi już nie wypada tak dobrze.

Propan R290 i dwutlenek węgla przyszłością branży pomp ciepła?

Najczęściej wykorzystywanym czynnikiem chłodniczym z grupy tych naturalnych jest R290.
GWP dla propanu R290 to jedynie 3 – tutaj mamy więc niemalże neutralny dla środowiska czynnik, który z powodzeniem stosowany jest w monoblokowych pompach ciepła typu powietrze-woda. Trudności techniczne dla zastosowania R290 w pompach ciepła wynikają z jego palności (klasa A3). Jednostki go wykorzystujące muszą być konstrukcjami monoblokowymi, to znaczy, że są one napełnianie propanem w fabryce, hermetycznie zamknięte i przetestowane pod kątem szczelności układu. Muszą spełniać także wytyczne dyrektywy ATEX związane z zagrożeniem wybuchowym, a także być dostosowane do obostrzeń dla urządzeń ciśnieniowych. Instalator na miejscu montażu nie wykonuje więc żadnych połączeń freonowych, tym samym nie musi on posiadać uprawnień f-gaz.

Dwutlenek węgla z kolei znajduje coraz szersze zastosowanie w wysokotemperaturowych, przemysłowych pompach ciepła. R744 o GWP równym 1 musi być stosowany pod skrajnie wysokim ciśnieniem, co dla użytkownika wprawdzie nie ma większego znaczenia, ale stanowi duże wyzwanie technologiczne dla producentów. Dużą zaletą czynnika jest fakt, że jest on niepalny. Jest również w stanie umożliwić urządzeniom przygotowanie wody grzewczej o temp. sięgającej 90℃ przy skrajnie niskich temp. zewnętrznych nawet na poziomie -20℃. Pompy ciepła pracujące na czynnikach niepodlegających ustawie o SZWO to też większy komfort dla samego użytkownika – nie trzeba dokonywać płatnych obowiązkowych kontroli przewidzianych przepisami ustawy oraz rejestrować jej w Centralnym Rejestrze Operatorów.

Podsumowanie

Czynniki naturalne zwykło nazywać się “alternatywnymi”. Coraz śmielej można jednak mówić, że wkrótce z alternatywy staną się dominującymi czynnikami dla branży pomp ciepła. Niemniej należy pamiętać, że każda pompa ciepła w kontekście ekologii i ochrony środowiska jest najlepszym wyborem wśród dostępnych urządzeń grzewczych, niezależnie od tego na jakim pracuje czynniku. Oczywiście musimy zmierzać w kierunku docelowego wyeliminowania f-gazów, ale nie możemy wpaść w pułapkę zbyt szybkiego dążenia do perfekcji.


Anna Pawłowska-Kawa

Absolwentka Politechniki Świętokrzyskiej kierunków Zarządzanie i Inżyniera Produkcji oraz Mechanika i Budowa Maszyn. Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych. Zwolenniczka systemowego i zrównoważonego podejścia do zagadnienia transformacji energetycznej.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

KONFERENCJA E-MAGAZYNY 2023

Najnowsze

PARTNERZY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE

Najnowsze

PARTNERZY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE