Uštede energije i novca korištenjem obnovljivih izvora energije u zgradarstvu

Skoro 80 % od ukupne potrošnje energije otpada na grijanje i pripremu potrošne tople vode

Pišu: Andrej Lekić, MA dipl.ing.maš., nLogic Advisory Sarajevo

          Meho Kulovac, BSc. ing. maš., LUK d.o.o. Sarajevo

 

Prilikom odabira sistema grijanja u zgradarstvu, potrebno je uzeti u obzir da svaka od investicija ima trošak kapitalnog ulaganja (npr. kotao i oprema) i trošak korištenja i održavanja (npr. energent i rezervni dijelovi). Većina energijski efikasnijih sistema grijanja ima viša početna ulaganja (investiciju), ali korištenjem takvih sistema ostvaruju se uštede zbog manjih troškova korištenja i održavanja, prije svega zbog same efikasnosti tehnologija.

Toplotna energija je jedan od najznačajnijih korištenih oblika energije u domaćinstvima. U prosječnom domaćinstvu 87 % ukupno potrošene energije čini toplotna energija. Ona se u domaćinstvima koristi za kuhanje, pripremu potrošne tople vode – PTV i grijanje. Shodno tome, neophodno je obratiti pažnju na odabir odgovarajućeg izvora toplote koji će se koristiti za grijanje i pripremu potrošne tople vode (PTV).

Udjeli u potrošnji ukupne energije u domaćinstvu

Razvoj obnovljivih izvora energije (OIE) i njihova upotreba u sistemima grijanja u zgradarstvu važni su zbog nekoliko razloga:

  • obnovljivi izvori energije imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljen dioksida (CO2), čvrstih čestica, NOx, SO2 i smanjenju svih ostalih emisija polutanata lokalnog karaktera u atmosferu. Smanjenje emisije CO2 u atmosferu je politika Evropske unije, pa se može očekivati da će sve više zemalja Evrope morati prihvatiti tu politiku;
  • povećanje udjela obnovljivih izvora energije povećava energijsku održivost sistema. Također pomaže u poboljšanju sigurnosti dostave energije na način da smanjuje zavisnost o uvozu energijskih sirovina i električne energije;
  • neki od obnovljivih izvora energije poput peleta i toplotne pumpe postali su ekonomski konkurentni konvencionalnim izvorima energije, ukoliko ih uporedimo sa korištenjem npr. lož ulja, njegovom cijenom i efikasnošću kotlova.

Perspektive obnovljivih izvora energije:

  1. povećanje efikasnosti konverzije energije,
  2. smanjenje investicionih troškova,
  3. povećanje raspona kapaciteta,
  4. povećanje mogućnosti skladištenja energije,
  5. korištenje potencijala sa energijski nižom vrijednošću.

Troškovi, uštede i emisije CO2 kod OIE i konvencionalnih goriva

Da bi se prikazali troškovi, potrošnja energenata, emisija CO2, te potencijalne uštede kod korištenja obnovljivih izvora energije, potrebno je modelirati toplotne potrebe jednog prosječnog stambenog objekta u Bosni i Hercegovini. U ovom radu, modelirane su i prikazane toplotne potrebe objekata na bazi provedenih detaljnih energijskih audita konsultantske kuće nLogic  Sarajevo.

Toplotne potrebe objekta su modelirane na osnovu podataka uzetih kroz energijske audite 50 objekata indivudualnog i kolektivnog stanovanja na području općina: Ilidža, Vogošća, Ilijaš i Hadžići.

Za analizu toplotnih potreba objekta, u obzir su uzeti objekti korisne površine od 50 do 360 m2, te je pored objekata individualnog stanovanja, u analizu ušlo i nekoliko objekata kolektivnog stanovanja, što su obično bile manje zgrade do 6 stambenih jedinica.

Za analizu troškova, potrošnje energenata i emisije CO2 na godišnjem nivou, toplotne potrebe objekta korisne površine Ak = 150 m2 na godišnjem nivou su uzete kao Qhnd = 22.500 kWh/god.

Koristeći ove toplotne potrebe objekta, troškovi i potrošnja toplotne energije bit će analizirani za sljedeće sisteme grijanja:

  1. Sistem centralnog grijanja sa kotlom na ugalj,
  2. Sistem centralnog grijanja sa kotlom na biomasu-pelet,
  3. Sistem centralnog grijanja sa kondenzacionim bojlerom na prirodni plin,
  4. Sistem centralnog grijanja sa kotlom na lož-ulje,
  5. Sistem centralnog grijanja sa toplotnom pumpom zrak-voda.

Tabela 1 Osnovne karakteristike pojedinih sistema grijanja

*Stepen efikasnosti sistema se odnosi na ukupni stepen efikasnosti, tj. umnožak stepena efikasnosti generatora toplote, cijevne mreže i grijnih tijela.
**U ovom slučaju se radi o sekundarnoj emisiji CO2, zbog načina proizvodnje električne energije u termoelektranama. Ukoliko bi se električna energija proizvodila iz postrojenja OIE, emisija CO2 bi bila jednaka nuli.

Kao što je vidljivo sa grafika korištenjem toplotne pumpe zrak-voda troškovi grijanja su najniži, ali je vrijednost investicije daleko najviša u odnosu na ostale energente. Nakon toplotne pumpe, najmanji troškovi toplotne energije su dobijeni za sistem grijanja sa kotlom na ugalj, mada treba imati na umu da se sagorijevanjem uglja emituju značajne količine teških metala i sumpor dioksida, koji imaju trajno negativan uticaj na čovjekovo zdravlje, a zbog emisije stakleničkih plinova, sagorijevanje uglja ima negativan uticaj na okolinu.

Dimenzionisanje opreme, analiza investicija i period otplate

Za posmatrani objekat površine Ak = 150 m2, pretpostavit će se zidovi srednjeg kvaliteta, tj. srednje dobre toplotne provodljivosti, svijetla visina stropa H = 2,50 m i instaliran sistem centralnog grijanja (cijevna mreža, potrošači i sistem grijanja PTV).

Na osnovu ovih podataka dimenzionisan je izvor toplote nazivne snage 18 kW.

Vrijednosti investicija kotla na ugalj, lož ulje i pelet, kondenzacionog bojlera na prirodni plin i toplotne pumpe, kao i godišnji troškovi grijanja dati su na sljedećem dijagramu.

Posmatrajući podatke sa prethodnog dijagrama, lako je zaključiti da je ugalj uveliko najpovoljniji energent ukoliko se u obzir uzme investicija kotla i godišnji troškovi grijanja. Pored ovoga u obzir se mora uzeti da aktuelne  evropske direktive nalažu potpuno izbacivanje uglja i ostalih fosilnih goriva iz sistema grijanja domaćinstava. U najrazvijenijim zemljama regiona sve češće rješenje za grijanje u zgradarstvu jeste toplotna pumpa, koja ima visoke investicione troškove, pa će većina kupaca koji se odluče preći na neki od obnovljivih izvora energije najprije izabrati pelet, jer su cijene opreme pristupačne, cijena peleta ne varira u velikoj mjeri i kotlovi na pelet imaju stepen korisnosti iznad 90 %.

Uštede u energiji se mogu dobiti usporedbom potrošnje toplotne energije različitih sistema grijanja (tabela 1). Korištenjem peleta, moguće je ostvariti uštede u odnosu na ugalj i lož ulje, koje bi iznosile 6.800 kWh/god i 2.200 kWh/god, respektivno. Korištenjem toplotne pumpe bi se ostvarile uštede u potrošnji toplotne energije od 28.975 kWh/god u odnosu na kotao na ugalj, 19.675 kWh/god u odnosu na kondenzacioni plinski bojler i 24.375 kWh/god u odnosu na kotao na lož ulje.

Uzimajući u obzir gore navedene vrijednosti ušteda, procentualne uštede u potrošnji toplotne energije bi iznosile:

  1. 19,65 % (ugalj-pelet),
  2. 7,33 % (lož ulje-pelet),
  3. 83,74 % (ugalj-TP),
  4. 77,77 % (plin-TP),
  5. 81,25 % (lož ulje-TP).

Uzimajući u obzir iznose ušteda u energiji, lako se zaključuje da se korištenjem toplotne pumpe ostvaruje daleko najmanja potrošnja toplotne energije. Uštede u novcu bi iznosile nešto više od 200 KM/god ukoliko se sa kotla na ugalj prelazi na toplotnu pumpu, 1.450 KM/god, ukoliko bi se vršila zamjena plinskog kondenzacionog bojlera toplotnom pumpom i najveća ušteda bi se ostvarila ukoliko bi se kotao na lož ulje mijenjao toplotnom pumpom i iznosila bi 4.100 KM/god.

Jednostavni povrati investicije (SPB) za tri gore navedene opcije su:

  1. 60 god (ugalj-TP),
  2. 8,30 god (plin-TP) i
  3. 2,90 god (lož ulje-TP).

Uštede u novcu su teško ostvarive jer je električna energija, koja se koristi kao energent za pogon toplotne pumpe, 5 puta skuplja u odnosu na ugalj, koji je u Bosni i Hercegovini cijenom najpovoljniji energent. Uštede u novcu bi bile znatno veće, a samim time i SPB znatno manji, u zemljama u kojima je cijena električne energije niska.

Uzimajući u obzir vijek trajanja različitih sistema grijanja, može se napraviti usporedba u troškovima investicije i troškovima energenta u periodu vijeka trajanja, koji će biti uzet kao 15 godina. Troškovi energenta i prethodno navedene vrijednosti investicije predstavljene su na sljedećem dijagramu.

Sistem centralnog grijanja sa toplotnom pumpom (lijevo) i unutrašnji kamin na pelet (desno) (ilustracija)

Kako je to vidljivo sa dijagrama, zbirne vrijednosti investicije i troškova za energente za period od 15 godina su:

  1. Ugalj: 17.070 KM,
  2. Pelet: 34.775 KM,
  3. Prirodni plin: 36.755 KM,
  4. Lož ulje: 76.750 KM,
  5. Toplotna pumpa: 24.405 KM.

Može se zaključiti da su ukupni troškovi energenta i investicije, zanemarujući ugalj koji je sa ekološkog i zdravstvenog aspekta potpuno neprihvatljiv energent, najmanji za obnovljive izvore energije, a pogotovo za toplotnu pumpu. Pored ovoga, bitno je naglasiti da se i podsticaji za grijanje mogu dobiti isključivo ako se koriste obnovljivi izvori energije, što je pored velikih ušteda u potrošnji i troškovima toplotne energije još jedan razlog za njihovo korištenje u zgradarstvu.

Toplotni komfor i mogućnost upravljanja

Viša vrijednost investicije kotlova na pelet i toplotnih pumpi u odnosu na kotlove na ugalj i druge konvencionalne načine grijanja, sa sobom donosi niz pogodnosti, kako ekoloških, zdravstvenih, tako i mogućnosti jednostavnog upravljanja i regulacije. U posljednje vrijeme, na tržištu su se pojavili programibilni termostati, kao i smart termostati kojima je moguće upravljati putem mobilnih aplikacija. Ovi termostati omogućuju regulaciju po desetom dijelu stepena Celzijusa, što doprinosi toplotnom komforu i mjesečnim uštedama u potrošnji toplotne energije.

Iako je do sada kod većine korisnika glavni kriterij za odabir sistema grijanja bila cijena investicije i godišnji troškovi grijanja, u novije vrijeme uslijed klimaskih promijena i zdravstvenih problema uzrokovanih aerozagađenjem, korisnici sve više pridaju važnost ekološkim aspektima sistema, kao i jednostavnošću rukovanja i skladištenja energenta, toplotnom komforu i regulaciji.

 

nLogic Advisory kao ekspertska kompanija pruža usluge poslovnog savjetovanja kroz PCM aktivnosti koje uključuju savjetovanje, konsalting, istraživanje i monitoring u područjima, održivog razvoja, klimatskih promjena, energije, okoliša, energijske efikasnosti i obnovljivih izvora energije

Đoke Mazalića br .2, 71 000 Sarajevo

Tel: + 387 33 863 951

Fax: + 387 33 860 008

info@nlogic.ba

www.nlogic.ba

print