Odnawialne źródła energii w domu – czy to się opłaca? – blog naukowy

Pretekstem do powstania tego artykułu stało się minione upalne lato, jedne z najcieplejszych od dziesięcioleci. Jeśli ktoś nie wierzył, że ocieplanie klimatu to fakt, a nie tylko takie sobie straszenie ekologów, po niedawnych upałach może pozbyć się wątpliwości. A skoro musimy znosić tropikalne temperatury, to trzeba postarać się jakoś obrócić je na swoją korzyść.

 

Jak to zrobić? Jedną z odpowiedzi są kolektory słoneczne i panele fotowoltaiczne, ale czy to się opłaca? A może odnawialne źródła energii, bo o nich będzie mowa w tym artykule, to nasza przyszłość i zarazem konieczność wynikająca z kurczenia się zasobów energii? Z pewnością tak. Jednak aby zachęcić ludzi do inwestycji w OZE, trzeba czegoś więcej niż odwoływanie się do odpowiedzialności za przyszłość planety i ludzkości, konieczny jest dodatni rachunek ekonomiczny. O OZE rozmawiam z naukowcami z Katedry Surowców Energetycznych z Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska – prof. Wojciechem Góreckim oraz mgr. inż. Wojciechem Luboniem.

 

Ilona Trębacz

Prosument – kto to taki?

W 2030 roku 20 proc. energii wykorzystywanej w krajach Unii Europejskiej ma pochodzić ze źródeł odnawialnych. Dlaczego energia z OZE jest taka ważna?

W. Górecki: Ważna jest dlatego, że ma ogromy wpływ na ochronę środowiska naturalnego, w szczególności w sektorze energetycznym, ponieważ emisja gazów cieplarnianych jest minimalna, a w przypadku np. geotermii wręcz zerowa. W związku z powyższym warto w tę dziedzinę inwestować. Niemniej trzeba jasno powiedzieć, że Polska ma średnie warunki do efektywnego wykorzystania energii odnawialnej. Generalnie w naszym kraju ta energia ma charakter lokalny. Są takie strefy, gdzie możemy w sposób bardzo efektywny i ekonomiczny wykorzystać energię słoneczną, wiatrową czy geotermię. Ale są i inne lokalizacje, gdzie z punktu widzenia ekonomicznego jest to nieopłacalne. W związku z tym Polska będzie musiała bardzo poważnie się zaangażować w badania nad technologiami związanymi z OZE i wykorzystywać światowe osiągnięcia w tej dziedzinie, aby w 2030 roku 20 procent energii produkować ze źródeł odnawialnych. Jest to wielkie wyzwanie.

 

Ile energii ze źródeł odnawialnych Polska produkuje obecnie?
W. Górecki: Ciężko jest oszacować, ale mówi się, że jest to około 6,5 proc. Wszystko zależy od tego, czy zaliczymy do tego drewno spalane w elektrowniach. Przy takich obliczeniach nie bierze się pod uwagę ciepła produkowanego ze źródeł odnawialnych, czyli choćby z kolektorów słonecznych, których jest coraz więcej na budynkach prywatnych i użyteczności publicznej, takich jak np. szpitale. Energię z odnawialnych źródeł trzeba wykorzystywać w racjonalny sposób i na taką skalę, na jaką jest zapotrzebowanie. Nie ma sensu wszystkiego obstawiać kolektorami słonecznymi, gdyż tej energii w całości wykorzystać się nie da. Przykładem mogą być szkoły – w wakacje, czyli okresie, gdy produkuje się najwięcej energii, szkoły są zamknięte.

 

Czy w naszym kraju, biorąc pod uwagę klimat, mamy w ogóle możliwość jakoś znacząco podnieść produkcję energii z OZE?
W. Luboń: Jeżeli chodzi o energetykę słoneczną, warunki i nasłonecznienie są w Polsce praktycznie takie same jak np. w Niemczech, gdzie ten sektor energetyki rozwinął się wręcz niesamowicie. U nas się on dopiero tworzy. U nas problemem nie są warunki klimatyczne, ale wsparcie finansowe ze strony państwa i brak odpowiednich regulacji rządowych. Uważam, że energetyka słoneczna w Polsce ma szansę rozwinąć się bardzo dobrze, czego przykładem – przy takich samych warunkach klimatycznych – są właśnie nasi zachodni sąsiedzi.
W. Górecki: Wielką przyszłość ma energetyka rozproszona, czyli realizowana przez obywateli w domkach jednorodzinnych oraz większych budynkach użyteczności publicznej. Może ona być bardzo efektywna zwłaszcza teraz, gdy zostało uchwalone nowe prawo dotyczące odnawialnych źródeł energii, które sprzyja mikroinstalacjom energetycznym. To dotyczy nie tylko energetyki słonecznej, ale też wiatrowej, wodnej i geotermalnej.

 

Czyli z jakich źródeł możemy produkować energię najefektywniej?
W. Górecki: Wszystko zależy od tego, w jakim regionie jesteśmy. Dysponujemy np. mapami rozkładu wiatru, z których wiadomo, gdzie najlepiej jest sytuować farmy wiatrowe. Z badań geologicznych wiemy, w jakich miejscach sprawdzi się geotermia. Znane są nam takie miejsca w naszym kraju, gdzie jest najwięcej dni słonecznych. Tymi danymi należy się kierować, gdy chcemy zainwestować w OZE.

 

Czy w takim razie powinniśmy zachęcać Polaków do zakładania systemów produkujących energię dla domów jednorodzinnych? Czy panele fotowoltaiczne sprawdzą się w przypadku gospodarstwa jednorodzinnego?
W. Górecki: Jest ogromna potrzeba przekonywania obywateli do zakładania mikroinstalacji OZE. Społeczeństwo ma na ten temat niewielką wiedzę, więc edukacja dotycząca odnawialnych źródeł energii powinna iść w dwóch kierunkach. Po pierwsze, należy prowadzić ją w szkołach, bo jeśli dziecko uzyska pełną wiedzę na temat OZE, to jako dorosły człowiek, planując budowę domu, już na etapie projektu uwzględni własną mikroinstalację energetyczną, co będzie o wiele tańsze, niż przebudowywanie instalacji w już wybudowanym domu. Po drugie, powinno się prowadzić warsztaty skierowane do obywateli, samorządów, właścicieli firm budowlanych czy dekarzy, którzy dowiedzą się, że ze względów ekonomicznych warto zaprojektować taką instalację, i jak należy to zrobić w sposób efektywny. Edukacja na ten temat od pewnego czasu trwa w Niemczech, gdzie już przynosi wymierne korzyści. Tam uczy się, jak np. skonstruować dach, w którym miejscu zakładać panele słoneczne czy fotowoltaiczne, ile inwestycja będzie kosztowała i kiedy się zwróci. Właśnie w Miękini chcemy się tym zająć, planujemy jeździć do szkół z wykładami na temat odnawialnych źródeł energii, ale też prowadzić szkolenia dla władz powiatów i gmin oraz potencjalnych drobnych inwestorów, którzy są zainteresowani.

 

Proszę wytłumaczyć, na czym polega proces wytwarzania energii dla gospodarstwa domowego?
W. Luboń: Od pewnego czasu posługujemy się nazwą prosument, co oznacza zarówno producenta jak i konsumenta energii. Chodzi o to, że montując instalację o mocy np. do 3 kW – tak jest zapisane w nowej ustawie o OZE – mogę energię produkowaną przez moją instalację fotowoltaiczną bezpośrednio wykorzystywać lub oddawać do sieci. Zgodnie z umową z zakładem energetycznym, licznik prosumenta zostaje wymieniony na dwukierunkowy, dzięki czemu widoczna jest ilość energii wyprodukowanej i zużytej. Nadwyżkę po cenach gwarantowanych odkupuje zakład energetyczny.
W. Górecki: Nowe regulacje prawne związane z OZE są korzystne dla prosumentów. Sądzę, że dzięki temu rozwinie się mikroenergetyka.

 

Po jakim czasie zwróci się nakład finansowy, który trzeba ponieść, aby stać się prosumentem?
W. Luboń: W przypadku instalacji fotowoltaicznych zwrot instalacji może być po około 10 latach. Natomiast należy pamiętać, że tak jak przed każdą inwestycją trzeba wykonać przedtem obliczenia, które odpowiedzą na pytanie, czy w naszych warunkach lokalnych ta instalacja faktycznie ma sens.

 

Zgodnie z ustawą o OZE każdy producent będący jednocześnie konsumentem ma otrzymywać gwarantowaną kwotę za każdą kilowatogodzinę. Gwarancje są jednak na razie tylko na 15 lat. Poza tym nie bierze się w takich audytach pod uwagę tego, że wydolność paneli z każdym rokiem się zmniejsza.
W. Luboń: Naszym zdaniem OZE to bardzo dobry kierunek i jak najbardziej – jeśli oczywiście są po temu dobre warunki – należy montować kolektory słoneczne czy panele fotowoltaiczne. I zdecydowanie należy promować czystą energetykę. Spadek sprawności tych urządzeń nie jest aż tak duży. W przypadku modułów fotowoltaicznych mówi się o obniżeniu sprawności o około 20 proc. po upływie 20 lat. Ponadto nawet jeżeli taryfy gwarantowane się skończą my dalej będziemy mieć instalację, która „za darmo” produkować będzie dla nas energię.
W. Górecki: Sam zdecydowałem się na zamontowanie kolektorów słonecznych w domu i jestem z tego bardzo zadowolony. Po rachunkach widzę, że płacę mniej. Nie zapominajmy też, że OZE to nie tylko kolektory słoneczne czy panele fotowoltaiczne, ale też m.in. pompa ciepła, która daje doskonałe efekty. Mówię z własnego doświadczenia, bo u mnie sprawdziła się znakomicie. Niestety, jedno i drugie montowałem w istniejącym już domu, a jak wspominałem, najlepsze efekty ekonomiczne są wtedy, gdy uwzględniamy instalacje OZE już na etapie jego projektowania. Dlatego konieczne jest uczenie młodzieży, po co, jak i dlaczego dom powinien być wyposażony w OZE.

 

Jaka jest opinia panów na temat rządowych programów fotowoltaicznych? W ramach dokumentowania tematu odnawialnych źródeł energii zamówiłam audyt fotowoltaiczny dla swojego domu u jednej z firm zajmujących się zakładaniem instalacji fotowoltaicznych i załatwiających dofinansowanie. Prawdę mówiąc, obliczenia nie przekonały mnie o opłacalności. Wprawdzie można otrzymać dofinansowanie do 40 proc., ale na pozostałą część trzeba wziąć kredyt.
W. Luboń: Są różne programy wsparcia, taki typowy istotnie polega na dofinansowaniu z koniecznością dobrania kredytu. Program ten dotuje zamontowanie instalacji. Drugim systemem wsparcia są taryfy gwarantowane, które określa ustawa o odnawialnych źródłach energii. W tym wypadku samodzielnie pokrywamy koszty instalacji, a korzyść dla nas jest taka, że po pierwsze produkujemy prąd dla siebie, a po drugie, że odsprzedajemy go zakładowi energetycznemu po gwarantowanych cenach – np. 75 groszy za każdą kWh. Koszt instalacji całego systemu zależy od mocy naszych paneli i dla domu jednorodzinnego waha się w granicach 20–30 tysięcy zł dla instalacji do 3 kW. Jeśli zużyję całą wyprodukowaną energię, to też zyskuję poprzez zaoszczędzenie tych około 65 groszy, które trzeba zapłacić za każdą kilowatogodzinę, którą musiałbym kupić od zakładu energetycznego. Dlatego system taryf gwarantowanych jest pewniejszym zyskiem niż dofinansowanie kosztów instalacji, bo np. nie mam obciążenia kredytowego.
W. Górecki: Wielu ludzi ma wątpliwości, ale można je rozwiać, dając prawdziwą wiedzę o efektywności metod, podając rzeczowe obliczenia prowadzone dla danego terenu, dotyczące bilansu kosztów i zysków. Jeśli uda się przekonać inwestorów, że inwestycja się opłaci, nauczy się architektów, budowniczych i dekarzy jak należy projektować i budować domy pasywne wykorzystujące odnawialne źródła energii, to OZE szybko zyskają na popularności. Warunkiem też moim zdaniem jest to, aby w tę edukację włączył się na większą skalę Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. My jako uczelnia już jesteśmy mocno zaangażowani w propagowanie OZE, prowadzimy badania nad nowymi technologiami, edukujemy studentów, jeździmy z wykładami do szkół. Muszę powiedzieć, że zainteresowanie naszą specjalnością Odnawialne Źródła Energii jest bardzo duże. Prowadzimy ją już od ponad 10 lat.

 

Jakie są prognozy rozwoju technologicznego urządzeń OZE, w jakim okresie np. podwoi się wydajność paneli fotowoltaicznych? Ich produkcja jest obecnie dość droga, w dodatku z każdym rokiem pracy tracą one swoją wydajność.
W. Luboń: Można powiedzieć w ten sposób: ogólnie moduły fotowoltaiczne rozwijane są w zasadzie z roku na rok poprzez zwiększanie ich sprawności oraz wykorzystywanie nowych materiałów jako półprzewodniki. Pamiętajmy, że są one wykorzystywane w przemyśle kosmicznym, gdzie sprawności dochodzą nawet do poziomu 40 proc. Tyle że technologie modułów fotowoltaicznych wykorzystywanych w technologiach kosmicznych są niesamowicie drogie. W Miękini wybudowaliśmy instalację porównawczą składającą się z jedenastu różnych modułów fotowoltaicznych dostępnych komercyjnie. Chcieliśmy porównać je z modułem wyższej sprawności, ale koszt kilkudziesięciowatowego modułu to kilka tysięcy zł. Więc jest to wciąż dla nas niedostępne. Moduły, które można kupić, aby zainstalować dla siebie, to nie są już tak wielkie pieniądze, bo za taki, który ma 250 watów, trzeba zapłacić około 800 zł. Do tego należy dokupić całe okablowanie, zestaw montujący, falownik, który zamienia prąd stały na przemienny. Instalacje te mają coraz niższe ceny z uwagi na rosnącą ilość konkurujących ze sobą firm zajmujących się fotowoltaiką. Przykładem są też pompy ciepła – kilka lat temu były one naprawdę bardzo drogie, m.in. dlatego, że nie było konkurencji.

 

Bardzo proszę krótko przedstawić działanie pomp ciepła.
W. Luboń: Pompy ciepła są urządzeniami zastępującymi klasyczne źródła ciepła. Służą do ogrzewania budynków, do przygotowywania ciepłej wody użytkowej, mogą też chłodzić pomieszczenia w okresie lata. Są to urządzenia termodynamiczne, które podnoszą nam ciepło z poziomu niskotemperaturowego do poziomu wysokotemperaturowego. Najprościej pompę ciepła można porównać do lodówki; w środku mamy chłodno, z tyłu jest ciepło. W lodówce czy klimatyzatorze chodzi o wytworzenie chłodu, w pompie o ciepło. Praca jej opiera się o odbiór ciepła niskotemperaturowego z jakiegoś źródła, takiego jak powietrze, woda, grunt, studnia, płytka geotermia. Montaż pompy jest bardzo prosty, musimy tylko zdecydować się, czy instalujemy wymiennik gruntowy poziomy (zakopany 1,5–2 metrów pod powierzchnią ziemi) czy pionowy (odwierty wiercone do głębokości np. 100 m). Sama pompa odbiera to ciepło niskotemperaturowe (na poziomie kilku stopni C) i za pomocą energii elektrycznej podnosi je do poziomu 50–60 stopni. Oczywiście im mniejsza różnica między dolnym a górnym źródłem, tym efektywność pompy jest wyższa, tzn. mniej płacimy za energię elektryczną. Te urządzenia pracują dobrze z powierzchniowymi systemami rozprowadzania ciepła po budynku, takimi jak podłogówka i ogrzewanie pionowe ścienne.

 

A jaka jest ich sprawność?
W. Górecki: Przyjmuje się, że 1 kWh, którą pobieramy z sieci, daje nam łącznie 4 kWh wyprodukowanego ciepła, czyli 3 kWh pobieramy z powietrza, wody czy gruntu. Można więc śmiało powiedzieć, że jest to urządzenie bazujące na odnawialnych źródłach energii, tyle że do pracy potrzebuje energii z sieci. Pompy ciepła to urządzenia estetyczne i ciche. Jest to wspaniała rzecz, która działa bardzo szybko i obniża rachunki.
W. Luboń: Są też pompy ciepła, które służą do ogrzewania wody, będące alternatywą dla kolektorów słonecznych. W tej chwili pompy te są coraz bardziej popularne w Polsce, ale są rozwiązaniami adresowanymi do osób, które mają zainstalowany kocioł stałopalny i w okresie lata nie chcą codziennie grzać wody poprzez dorzucanie paliwa do kotła. Pompa pracuje na powietrzu zewnętrznym lub wewnętrznym, dzięki czemu nieco schładza pomieszczenia, zaś ciepłą wodę przygotowuje nam niezależnie od tego, jaka jest pogoda – pada deszcz czy świeci słońce. Ważne, aby temperatura powietrza wynosiła około 20°C. Instalacja kolektorów w domku jednorodzinnym dla czteroosobowej rodziny to koszt około 10 tys. zł, natomiast pompy ciepła służącej do ogrzewania wody to koszt około 7–8 tys. zł.

 

Nie ma wątpliwości, że energia ze źródeł odnawialnych jest w pewnym stopniu alternatywą dla energii konwencjonalnej, jednak pod warunkiem, że jak najwięcej rodzin postawi na odnawialne źródła energii. Aby zdecydować się na zamontowanie własnej przydomowej elektrowni, inwestor musi mieć pewność, że się to rzeczywiście opłaci. Wielką rolę w zachęcaniu ludzi do postawienia na OZE powinno przyjąć na siebie państwo poprzez edukowanie oraz dopłaty. Warto podkreślić raz jeszcze, że jeśli pomyśli się o odnawialnych źródłach energii już na etapie projektowania budynku, można bardzo dużo zaoszczędzić – prościej i taniej jest zamontować mikroelektrownię podczas budowy domu niż przerabiać już istniejącą instalację.

 

Dziękuję panom za niezwykle ciekawą rozmowę i oprowadzenie po Laboratorium Edukacyjno-Badawczym Odnawialnych Źródeł i Poszanowania Energii AGH w Miękini. Wszystkie urządzenia, o których naukowcy mówili w tym wywiadzie, są zainstalowane w Miękini. Ośrodek robi ogromne wrażenie, został pięknie odnowiony, budynek jest energooszczędny, posiada wszelkie udogodnienia, oczywiście bazujące na OZE. Nie marnuje się nawet tzw. woda szara, czyli deszczówka, gdyż jest ona zbierana do specjalnych zbiorników i wykorzystywana w toaletach.

 

Ilona Trębacz