Egy eddig kevésbé elterjedt megújuló energiaforrást hasznosító készülék: A hőszivattyú

Ez a cikk több mint egy éve került publikálásra. A cikkben szereplő információk a megjelenéskor pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.

A fosszilis tüzelő anyagok felhasználása által folyamatosan növekvő károsanyag-kibocsátások és az egyre növekedő energiaárak előtérbe helyezik a megújuló energiaforrások felhasználását. Megújuló energiaforrások alatt azokat az energiahordozókat értjük, amelyek hasznosítása közben a forrás nem csökken, hanem újratermelődik, megújul, vagy mód van az adott területről ugyanolyan jellegű és mennyiségű energia kitermelésére. Ide tartozik a nap-, szél-, víz- és földenergia, valamint a biomassza. Az Európai Unió határozata szerint a megújuló energiaforrások használatát az energiafogyasztásban 2010-re 12%-osra, míg 2020-ra 20%-osra kell növelni. 2007-ben ez a részfelhasználási arány hazánkban mindössze csak 3,9% volt. Ennek több mint a 88%-a a biomassza, közel 10%-a geotermális energia, de a napkollektorok mellett egyre inkább előtérbe kerülnek a hőszivattyúk is.

A hőszivattyúk a leadott fűtési teljesítményük kb. ¾ részét az ingyenes környezeti energiából nyerik (talajhő, talajvíz, levegő), és csak kb. az ¼ része az, amit a kompresszor működtetéséhez szükséges villamosenergia-fogyasztásuk képvisel. Ez a felhasznált villamos energia ugyanis nem vész el, hanem majdnem hogy 100%-ban hőenergiává alakul és a leadott teljesítmény részét képviseli. Ennek eredményeként a hőszivattyúk alkalmazásával nagymértékben csökkenthetőek a fűtésre, hűtésre és a használati melegvíz előállítására fordított üzemeltetési költségek. De nem volt ez mindig így…

Míg 6-7 évvel ezelőtt hazánkban évente csak néhány 10 darab hőszivattyús fűtési rendszer valósult meg, a szomszédos nyugati országokban már több ezer ilyen rendszer üzemelt. A hazai lassú fejlődés egyik fő kiváltó oka, az akkori energiaárak okozta, hőszivattyúk magas üzemeltetési és bekerülési költsége volt. A földgáz árát mesterségesen alacsony szinten tartották, így azzal összehasonlítva, a hőszivattyú drágábban állította elő a kívánt hőigényt. Jóllehet a földgáz ára mára már a duplájára nőtt, és semmiképp sem mondható olcsónak, még most sincsen a piaci ár szintjén. A földgáz árának további emelkedése várható. Így a hőszivattyúk alkalmazása egyre inkább időszerűvé válik.

Ezzel szemben a villamosenergia-árak a közép- és nyugat-európai országok közül Magyarországon voltak a legmagasabbak (1. ábra), és jelenleg is a legmagasabbak között vannak. Ennek az egyik oka, hogy a nyugati és környező országokban nagyobb részben állítják elő a villamos energiát atom-, szél- és vízerőművekben, mint nálunk. A magyarországi erőművek közel 80%-a még mindig földgáz és fosszilis tüzelőanyag alapú. Így a villamosenergia-árak szorosan függnek az emelkedő földgáz árától is. Ahhoz, hogy a hőszivattyúk alkalmazásával nagymértékű megtakarítást érjünk el, a villamosenergia-szolgáltatóknak a hőszivattyú működtetéséhez egy kedvezményes áramtarifát kell szolgáltatniuk. Míg a hőszivattyús áramtarifa a nyugati országokban már évek óta létezik, Magyarországon csak 2009. április 1-jétől kérelmezhető. Elsőként az ELMŰ-ÉMÁSZ vezette be a piacra a GEO-tarifát, melyre semmiféle jogszabály nem kötelezte. A villamosenergia szolgáltató a saját magasabb profitjáról mondva le, próbálja a piaci igényt kielégíteni. A GEO-tarifát azon ügyfelek vehetik igénybe, akik hőszivattyúval fűtenek. Ennek jelenlegi ára a lakossági felhasználók részére bruttó 31,71 Ft/kWh, valamint bruttó 32,02 Ft/kWh a nem lakossági és közintézményi fogyasztóknak. A GEO-tarifa használatával jelenleg a hőszivattyúk üzemeltetése messze a leggazdaságosabb más energiahordozókkal szemben (lásd 2. ábra), mint pl. az elektromos kazán (kb. 80%-kal), tartályos PB-gáz (kb. 70%-kal), vezetékes földgáz (kb. 60%-kal).

Az üzemeltetési költségek mellett fontos megemlíteni a hőszivattyúk bekerülési költségét is. Tudni kell, hogy ezen rendszerek beruházási költsége nem alacsony. Egy átlagos 150–200 m2-es családi háznál az alkalmazott hőforrás típustól függően akár 3,5–5,5 millió Ft. Az állami támogatások hiánya volt a második fő oka annak, amiért ezek a rendszerek a múltban nem voltak keresettek. Az akkori energiaárak mellett, az üzemeltetésükkel nem lehetett megtakarítást elérni, vagy csak nagyon csekély összeget, így a magas beruházási költséggel párosulva a megtérülési időszak beláthatatlan volt. Jelenleg a GEO-tarifa használatával, illetve az állami támogatások igénybe vételével ezek a beruházások már akár 5–8 év alatt is megtérülhetnek. Ilyen vissza nem térítendő állami támogatás például a lakossági ZBR 2010 – Zöld beruházási rendszer – Klímabarát otthon program, mely szerint a beruházási összeg 30%-a, de legfeljebb 1 470 000 Ft vissza nem térítendő támogatás vehető igénybe. Hasonló a lakossági NEP – Nemzetközi takarékossági program, vagy például a KEOP – Környezet és Energia Operatív Program közintézmények és nonprofit vállalatok részére.

Jelenleg Magyarországon már pár ezer hőszivattyús rendszer üzemel. A támogatások igénybe vételével egy-két éve, a családi házak szintjén volt nagy mértékű eladás tapasztalható, de mára már egyre inkább előtérbe kerülnek az ipari létesítmények is akár 1 MW teljesítményig, és ez a tendencia növekvőnek mutatkozik. Habár az igénybe vehető állami támogatások növelik az üzembe helyezett hőszivattyús rendszerek számát, az Európai Unió által 2010-re előírt 10%-os megújuló energia felhasználási részarányt sajnos nem sikerült elérni. Ennek nyilván oka volt a 2009-es gazdasági válság, ami az építőipar erős visszaesését is hozta. Másrészt látható, hogy a támogatás mértéke még mindig túl alacsony, és a felhasználni kívánó lakosság csekély része tud csak hozzájutni.

A gazdaságos üzemmód feltételei

Amennyiben a hőszivattyú mellett döntünk, minden esetben szem előtt kell tartanunk, hogy az alkalmazásánál nem csak egy készülékről van szó, hanem minden esetben, rendszertechnikában kell gondolkodnunk. Ahhoz, hogy a készülék üzemeltetésével elérjük a kívánt megtakarításokat és a beruházás magas ára is megtérüljön az elvárt időn belül, nem elegendő csak a kedvezményes GEO-tarifa és állami támogatások igénybevétele. Biztosítani kell a hőszivattyú gazdaságos üzemmódját is.

A hőszivattyú gazdaságosságát a jóságfok értéke határozza meg. Arra utal, hogy a kompresszor által fogyasztott 1 kWh villamos energiával hány kWh fűtési hőenergiát tud a készülék előállítani. Ez a szám minden esetben nagyobb, mint 1, de átlagosan kb. 2,5 és 6,5 között mozog. Minél magasabb a jóságfok értéke, annál alacsonyabb a rendszer üzemeltetési költsége, tehát magasabb a megtakarítás, így a készülék megtérülési ideje rövidül. A jóságfok értékét nem csak a gyártó által beépített fő elemek minősége és az alkalmazott hűtőközeg befolyásolja, hanem két külső tényező is. Az egyik az alkalmazott hőleadó rendszer. Minél alacsonyabb a fűtési előremenő hőmérséklet (30–35 °C), annál kevesebb villamos energiát fogyaszt a hőszivattyú. Ezért erősen ajánlott a padló és felületfűtés alkalmazása. Összehasonlítva a radiátoros rendszerrel, alkalmazásukkal közel 38%-os üzemeltetési költség takarítható meg.

Fordított a helyzet a hőforrás hőmérsékleténél. Ott célszerű minél magasabb hőmérsékletűt alkalmazni, tehát elsősorban a talajvizet, talajhőt, utolsósorban pedig a külső levegő is szóba jöhet. Még akár –20 °C-os levegőből is kinyerhető a kívánt hőmennyiség, de csak nagyon alacsony jóságfokértéknél. Nagy előnyükre szolgál viszont az alacsony beruházási költség, mivel hogy telepítésüknél nem kell hőforrásoldalt kialakítani. Így a levegő/víz hőszivattyúk bekerülési értéke egy átlagos 10–15 kW hőigényű családi háznál kb. 3,2 millió Ft, míg a talajhő/víz hőszivattyúk elérhetik akár az 5,2 millió Ft-ot is. A többlet beruházást a talajhő kinyerésére szolgáló talajszondák jelentik. Üzemeltetésük viszont 30%-kal gazdaságosabb, mint a levegő/víz hőszivattyúé.

Amennyiben a hőszivattyút nem csak fűtésre használjuk, de egyaránt használati melegvíz készítésre, hűtésre, de még akár medence víz fűtésére is, több területen érhetünk el megtakarítást, így annak mértéke növekszik, míg a beruházás nem jár számottevő többletköltséggel, hiszen készüléken belül mindez megoldható egy pár kiegészítő rendszerelem beépítésével.

A fentiekben leírtak alapján látható, hogy a hőszivattyút több szempont figyelembevételével, és az egyéni igények összehangolásával kell kiválasztani. Hosszú távon, tehát mindenkép kifizetődő egy szakértő tanácsát kikérni a tervezési folyamat megkezdésekor.

Béres Beáta okl. gépészmérnök
Stiebel Eltron Kft
(x)

 

Magyarország geotermikus nagyhatalom I.

Magyarország geotermikus nagyhatalom II.

A megújuló energiaforrások

Mire ügyeljünk hőszivattyús rendszerek telepítésénél?

Épületgépészeti megoldások, avagy a megújuló energiaforrások felhasználása passzívházaknál

---