Decentralizací tepla ušetříme energii

In an interview with Jiří Polívka, an expert from the Czech Heat Pump Association (AVTČ), we discuss latest market trends, the economic and energy potential of heat pumps in current conditions in Czechia, and suitable applications of this technology in district heating networks, block heating, apartment buildings and houses.

Počty prodaných tepelných čerpadel (TČ) v letech 2022 a 2023 nevídaně narostly (na asi 60, respektive 55 tisíc kusů), loni se trh s necelými 25 tisíci prodeji vrátil do předkrizového normálu. Zároveň v roce 2023 došlo k dokončení více než 9 tisíc nových rodinných domů a 1 600 bytových domů vytápěných TČ – v obou případech šlo o nejvyšší číslo v české historii. V jaké kondici je podle vás trh s TČ v České republice nyní?

Jak jste říkal, vrátili jsme se na předkrizovou úroveň. Očekávám, že vývoj bude pozvolný, kontinuální. Možná se trh začne přelévat do jiných segmentů. Myslím, že hlavní roli bude hrát nová výstavba, ať už bytových nebo rodinných domů. Tento trend je viditelný i v oblasti developerského segmentu, kdy u velkých projektů zaznamenáváme velký zájem o aplikaci nových technologií: tepelných čerpadel, fotovoltaických elektráren, rekuperace, nízkoteplotních vytápěcích systémů…

Máte už k dispozici nějaká předběžná data pro letošní rok?

Zatím se data rýsují na zhruba stejné úrovni jako loni, s mírným nárůstem okolo 5–10 %.

Komu se dnes pořízení TČ vyplatí? Kolik musí zhruba spotřebovat tepla za rok? Jaký zdroj má nahrazovat?

Pro segment rodinných domů nebo menších objektů platí to, co platilo vždy: jakmile je objekt vytápěn elektrickým vytápěním nebo kotlem na tuhá paliva. Do budoucna vidíme prostor pro náhradu plynových kotlů z vlny plynofikace před pár lety, které postupně dosluhují.

V oblasti bytových domů je prostor relativně velký: průměrná cena tepelné energie z dálkového tepla se pohybuje okolo 1 200–1 300 Kč/GJ, s TČ se dostanete zhruba na polovinu. V poslední době v tomto segmentu také hodně rezonují výměny uhelných zdrojů v teplárnách za velké plynové kotelny, protože je v souvislosti s tímto přechodem očekáván nárůst ceny tepelné energie.

Jaká je dnes návratnost investice do TČ k vytápění průměrného rodinného a bytového domu?

U rodinného domu, pokud jde o náhradu elektrického vytápění, se návratnost pohybuje okolo 5–6 let. Pokud se nahrazuje plynový kotel, tak kolem 10 let.

U bytových domů je návratnost při uvážení průměrné ceny tepla cca 6–7 let, nicméně v některých lokalitách klesá i třeba na 3 roky. Například v případech, kdy se do cen dálkového tepla promítá vlna smluv na dodávku plynu uzavíraných teplárnami v roce 2022, tedy za nejvyšší ceny. Do budoucna se samozřejmě očekává pokles, nicméně lokalit, kde dálkové teplo stojí pod 1 000 Kč/GJ a návratnost vychází okolo 10 let, je velice málo.

Účinnost TČ je tradičně posuzována topnými faktory – běžným (COP) nebo sezónním (SCOP) – měřenými v laboratorních podmínkách. Jakých topných faktorů dosahují v české realitě?

Rozlišil bych menší instalace, třeba v dobře zateplené moderní novostavbě s nízkoteplotním systémem, kdy reálný SCOP bez problémů dosahuje přes 4. Pro větší instalace v bytových domech, kde jsou původní, nevyregulované otopné soustavy, musíme počítat s vyšším teplotním spádem a dochází ke ztrátě tepla v cirkulaci teplé užitkové vody, se sezónní topný faktor reálně pohybuje kolem 3.

V obou případech je řeč o nejběžnějším typu tepelného čerpadla, tedy vzduch-voda.

DOTACE, BARIÉRY A VOLBA TYPU TČ

Délky návratnosti, které jste zmiňoval, platí s nebo bez dotace?

Bez dotace. Nějaké dotační programy teď běží, ale do budoucna na to nechceme spoléhat.

Aktuálně je v platnosti program Nová zelená úsporám (NZÚ), jehož přenastavení pro letošní rok přitáhlo dost pozornosti, obzvlášť protože se snižovaly dotace na nákup fotovoltaiky a domácích bateriových uložišť. Z pohledu TČ k výrazným změnám nedošlo?

Došlo k omezení výše dotace na TČ v oblasti rodinných domů. U bytových domů výše podpory zůstala prozatím v případě fotovoltaik i TČ stejná.

Řekl byste, že je dnes veřejná podpora správně nastavena?

Změnu bych rád viděl v případě bytových domů, u kterých dochází k odpojování dálkového tepla a jeho náhradě tepelným čerpadlem. Takové případy nepodporuje žádný dotační program. Pokud dochází k náhradě ohřevu užitkové vody z dálkového tepla, dotační podpora existuje, ale pokud jde o změnu způsobu vytápění, tak ne.

Za hlavní bariéru rozvoji TČ u nás se často uvádí vysoký poměr spotřebitelských cen elektřiny a plynu: tedy o kolik je plyn levnější než elektřina. Česká republika se v této statistice dokonce řadí mezi státy s nejméně vhodnými podmínkami v Evropské unii. I v důsledku toho jsou u nás prodeje TČ v přepočtu na tisíc domácností v EU jedny z nejnižších. Jaké kroky by mohly pomoci?

Oproti minulosti se ten poměr příliš neliší. Před pěti deseti lety byla cena elektrické energie ustálena kolem 2,5–3 Kč/kWh a plyn kolem 0,8–1 Kč/kWh. Dnes plyn stojí zhruba 1,5 Kč/kWh a elektřina 5 Kč/kWh. Tedy stále zhruba jedna ku třem.

Pokud by se elektrická energie oproti plynu výrazně zlevnila, rozvoj TČ to podpoří. Je ale třeba si uvědomovat, že tepelná čerpadla průměrně spotřebovávají jen jednu třetinu dodávaného tepla (v závislosti na SCOP), další dvě třetiny získávají ze vzduchu. Náklady na vstupní energii jsou tedy i přes nepříznivý poměr velmi podobné. Jde tedy spíše o úhel pohledu spotřebitele, na kterého může mít cenový rozdíl mezi elektřinou a plynem odrazující psychologický efekt.

Prodejům dlouhodobě dominují TČ typu vzduch-voda (s více než 90–95% podílem). S velkým odstupem následují zařízení typu země-voda a voda-voda, typ vzduch-vzduch statistiky MPO ani neevidují. Proč?

Tepelné čerpadlo typu vzduch-voda bude vždy nejlevnější i nejjednodušší na instalaci. Vzduch je všude, můžeme ho kdykoliv libovolně využívat. Účinnost vzduchových TČ se dnes už navíc přiblížila těm zemním, které vyžadují vyšší pořizovací náklady spojené s vrty, kolektory…

Prostor pro TČ typu vzduch-vzduch vidíme například při rekonstrukci nebo výstavbě nějakých firemních objektů či hal, kdy je třeba vytápět velký prostor, ale stačí nižší teplota, nebo kdy stačí vytápět část objektu, třeba dílny.

Takže jednoduché vysvětlení: nejnižší náklady a dostatečná efektivita. O kolik vyšší mají zemní tepelná čerpadla topné faktory? A o kolik delší návratnost?

Zařízení typu země-voda jsou oproti vzduchovým tepelným čerpadlům mnohdy účinnější jen v řádu desetin SCOP. Na průměrném rodinném domě je možné se vlivem rozdílu topných faktorů dostat na rozdíl v úsporách v řádech jednotek tisíc. Návratnost bude delší především kvůli investicím spojeným s vrtem a kolektorem, technologie samotného tepelného čerpadla je velmi podobná.

Pro ilustraci, v případě domu s cca 6 kW tepelných ztrát potřebuji zhruba 100metrový vrt, respektive dva vrty po 50 metrech, jelikož z jednoho metru hloubky získám zhruba 50–60 W. Cena metru hloubky vrtu se pohybuje kolem 1 500 Kč, takže náklady narostou o zhruba 100–150 tisíc, což návratnost může prodloužit až o 10-15 let.

TEPELNÁ ČERPADLA V CZT

Český stát v posledních letech v transformaci teplárenství podporuje velkou měrou řešení založená na spalování plynů a vystupuje proti plánovanému zatížení výroby tepla z plynu emisními povolenkami v rámci EU ETS 2. Studie Posouzení dekarbonizace dálkového vytápění v České republice publikovaná MPO v červenci 2024 ale zároveň předjímá ambici 8% podílu TČ na dodávkách tepla v teplárenských soustavách (CZT) v roce 2030 a předpokládá téměř 300 MW instalovaného výkonu TČ v CZT. Kde se mají tato zařízení za pět let vzít? Je dnes v ČR v nějaké teplárně velké průmyslové tepelné čerpadlo v provozu?

Řada tepláren se již nyní instalací projektů implementujících v určité míře tepelná čerpadla zabývá, ale myslím si, že plynovou teplárnu nikdy plně tepelným čerpadlem nenahradíme. Spíše se bude jednat o menší teplárenské sítě, například náhradu menších blokových kotelen TČ, případně úplnou decentralizaci, tj. osazení jednotlivých objektů vlastními zdroji tepla.

Centrální vytápění určitě bylo v historii rozumným řešením, tyto soustavy nicméně dosluhují a je potřeba do nich investovat – a ačkoliv řada teplárenských společností k výměnám rozvodů přistupuje velice zodpovědně, stále jde o velice málo účinné a vysoce ztrátové rozvody, které budou dále degradovat. Pokud budeme schopni teplo decentralizovat, ztráty minimalizujeme.

Takže pro teplárnu obsluhující velkou teplenou síť nebude TČ nejvhodnější volbou, jakožto primární zdroj tepla, téměř nikdy. Jak si ale vysvětlujete, že někde to jde? Velká tepelná čerpadla fungují ve velkých teplárnách například v Kolíně nad Rýnem, Helsinkách, řadě švédských měst…

Je to spojené se stavem rozvodů a přizpůsobením odběratelů. V posledních desetiletích sice docházelo k velkým revitalizacím a řada objektů je přizpůsobena nižšímu teplotnímu spádu, pořád u nás ale stojí spousta objektů, ve kterých je pro vytápění potřeba vyšší teplota. Dokud se budou CZT pohybovat na vyšších teplotních úrovních, TČ v nich sice můžou fungovat, jejich účinnost ale bude klesat.

Pro jak velké sítě nebo celky jsou tedy tepelná čerpadla vhodným řešením?

Vše závisí na kvalitě a délce rozvodů. Na střední úrovni může jít o blokovou kotelnu na úrovni jednoho hektaru, ze které teplo s malými ztrátami dodají koncovému odběrateli krátké, efektivní rozvody. Takové výtopny obslouží třeba 50 bytových domů, tedy asi 1 000 bytů – například sídliště.

Najdeme už u nás v tomto směru nějaké příklady dobré praxe?

Nevím o nich. Dobrou zkušenost máme spíše s nahrazováním dosluhujících uhelných kotelen v obecních výtopnách, kdy představitelé obce aktivně hledali alternativu. Příkladem jsou obce na západě Čech, kde uhelná kotelna zásobovala 8–10 bytových domů plus pár obecních objektů jako školu a školku.

V těchto lokalitách došlo k instalaci TČ pro jednotlivé objekty a následnému odstavení kotelny. Tepelná síť tam byla v dezolátním stavu, takže nemělo cenu investovat do nových rozvodů a lepším řešením byla naprostá decentralizace. Výkon vyřazené kotelny byl asi 500 kW, nahradilo ji šest tepelných čerpadel po 20 kW, což dobře ilustruje jejich efektivitu.

I takto mohou vypadat obecní výtopny: 2 050 domácnostem v dánském Vildbjergu dodává teplo kombinace vzduchových tepelných čerpadel (7 MW, COP 3,2), plynových turbín (7 MW, 40 % bioplyn), solárních termálních kolektorů, 12 MW elektrického bojleru a akumulační nádrže (cca 7 000 m³)

Zdroj: Fenagy

ROZVOJ, OSVĚTA, FLEXIBILITA

Dovolím si parafrázovat otázku, na kterou opětovně narážím v komentářích u online článků o tepelných čerpadlech: když jsou tak úžasným, energeticky i ekonomicky efektivním řešením, proč si je lidi nepořizují ve větší míře a proč potřebují dotační podporu? Dokázal byste ty důvody úderně shrnout?

V jádru jde o povědomí o tom, co tepelné čerpadlo je, jak funguje a jaké ekonomické a ekologické benefity přináší. Už dnes je v České republice nainstalováno kolem 300 tisíc tepelných čerpadel, převážně v rodinných domech, kterých je u nás dohromady asi 1,5–1,7 milionu. Takže tepelná čerpadla už mají nemalý, možná i pětinový podíl.

U bytových domů je podíl nižší, potřeba je především osvěta a správné uchopení rozhodovacích procesů, které v bytovkách probíhají a mohou rozhodnout o náhradě současného zdroje. Osvětu se snažíme provádět. Důležité pro nás je nejen opakovat, že tepelná čerpadla mají nejvyšší topný faktor a jsou nejméně hlučná, ale přímo je lidem představit na různých akcích, aby nemuseli dbát na postřehy v online komentářích a mohli si utvořit vlastní obrázek v realitě.

Je tedy TČ pro průměrný rodinný a bytový dům dnes ekonomicky nejvýhodnějším řešením?

Určitě ano. Je navíc potřeba koukat se do budoucnosti: nejde jen o srovnání nákladů dnes, ale i o možnosti kombinovat tepelná čerpadla s dalšími obnovitelnými zdroji, např. fotovoltaickými elektrárnami, nebo je využít také k chlazení. Životnost tepelných čerpadel navíc často přesahuje 20 let.

Kombinace s fotovoltaikou je obzvlášť atraktivní pro bytové domy, které mají velké rovné střechy. Z praxe víme, že elektřina, která se „vejde na střechu“ dokáže velice efektivně pokrýt spotřebu elektrické energie, včetně pro tepelné čerpadlo – především přes léto. Bytový dům je totiž velký konzument tepla i v letním období, jelikož se v něm stála ohřívá velké množství užitkové vody, dochází ke ztrátám v rozvodech atd. Kombinací fotovoltaiky a tepelného čerpadla mohou v létě bytové domy dosáhnout téměř nulových nákladů na ohřev užitkové vody a výsledné celoroční náklady na teplo mohou klesnout na 300–400 Kč/GJ.

Pomohl zavádění TČ rozvoj energetických společenství?

Zatím jsme se s tím nesetkali, roli energetických společenství vnímáme spíše v oblasti sdílení elektrické energie mezi jednotlivými objekty. Naše základní filozofie je pradávná: spotřeba co nejblíže místu výroby. Díky integraci výroben elektřiny, tepelných čerpadel a zásobníků na užitkovou vodu je možné energii buď přímo spotřebovat nebo uložit.

Výhledově mají TČ hrát roli v poskytování flexibility. Očekáváte v blízké době rozvoj v tomto směru?

Prapůvodní „flexibilitou“ bylo zavedení vysokých a nízkých tarifů na elektrickou energii. Dnes, kdy do sítě nepředvídatelně vstupují výkony fotovoltaických elektráren, je třeba flexibilitu dále rozšířit, k čemuž jsou TČ vhodným nástrojem, protože v naprosté většině případů umožňují plynulou regulaci výkonu.

Řídící systémy TČ jsou připraveny na vnější impulsy reagovat, je to ale o legislativní chuti se tím zabývat a podpořit zavádění dynamičtějších než dvousazbových tarifů.

O DOTAZOVANÉM

Jiří Polívka vystudoval elektrotechniku na Západočeské univerzitě, disertační práci zpracoval na téma „Součinnost fotovoltaiky a tepelného čerpadla“. V oboru decentralizačních systémů energetiky, tepelných čerpadel a fotovoltaických elektráren působí patnáct let. Je vedoucím vývoje technologií TČ ve firmě AC Heating a členem rady odborníků Asociace pro využití tepelných čerpadel.