COW: Wywiad z Pawłem Lachmanem, Koordynatorem POBE oraz Prezesem PORT PC
Redakcja: Dlaczego dekarbonizacja ogrzewania budynków w Unii Europejskiej ma się opierać na produkcji energii z OZE i elektryfikacji ogrzewania za pomocą elektrycznych pomp ciepła? Jaki ma to wpływ na tempo dekarbonizacji ogrzewania budynków?
Paweł Lachman: Po pierwsze jest już dostępnych wiele niezależnych analiz z ostatnich pięciu lat pokazujących, że jest to możliwe i gospodarczo opłacalne. Po drugie, jestem przekonany, że stosunkowo niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, że już w tej chwili wartość pośredniej emisji CO2 związanej z energią elektryczną zużywaną w Europie jest porównywalna z wartością średniej emisji CO2 ze spalania gazu ziemnego, oczywiście odnosząc to np. do 1 kWh ciepła. W przypadku zastosowania elektrycznej pompy ciepła o sezonowym współczynniku efektywności (SCOP) równym 3, emisja CO2 odniesiona do 1 kWh ciepła wytworzonego przez elektryczną pompę ciepła jest już teraz trzykrotnie niższa niż pochodząca z kotła gazowego. Jak spojrzymy na wykres 1 to w Europie są takie kraje, np. Finlandia, Szwecja czy Francja, gdzie już teraz pośrednia emisja CO2 z ciepła wytwarzanego przez powietrzną czy gruntową pompę ciepła jest już ponad 10 krotnie niższa niż emisja z kondensacyjnego kotła gazowego. Inaczej wygląda to w Polsce, gdzie emisja CO2 z ciepła powietrznej pompy ciepła jest porównywalna z emisją CO2 z kotła gazowego i o ok. 30% niższa w przypadku zastosowania gruntowej pompy ciepła z SCOP=4.
Po trzecie, istotne jest poprawne przyjęcie perspektywy czasowej przyszłych emisji gazów cieplarnianych. Nas bardziej powinna interesować perspektywa 20-30 lat w kontekście uzyskania neutralności klimatycznej w 2050 roku. Zmienia to diametralnie widzenie w odniesieniu do alternatywnych rozwiązań, jak np. spalanie biomasy drzewnej, czy też spalanie zielonego wodoru, np. zmieszanego z gazem ziemnym. Sądzę, że skrócenie perspektywy przyśpieszy również wycofanie stosowania syntetycznych czynników chłodniczych o dużej wartości GWP w układach chłodniczych, w tym również w pompach ciepła. Zgodnie z prognozami Komisji Europejskiej w 2030 roku pokazanymi na rys. 2 przeciętna, pośrednia emisja CO2 z energii elektrycznej (miks energetyczny) będzie 3-4 krotnie mniejsza niż obecnie; zastosowanie elektrycznej pompy ciepła pozwoli na zmniejszenie przeciętnej pośredniej emisji CO2 nawet ponad 10-12 krotnie w stosunku do emisji powstającej przy spalaniu gazu ziemnego, nawet w najbardziej efektywnym kotle kondensacyjnym.
Podobnie będzie w samochodzie elektrycznym, ładowanym z sieci elektrycznej, gdzie obecnie eksploatacyjna emisja CO2 jest przeciętnie 3-krotnie niższa niż z samochodu spalinowego, a w 2030 roku emisja CO2 z tego samego samochodu będzie już ponad 10 krotnie niższa. Odnosząc to do sytuacji w Polsce jestem przekonany, że do 2030 r. pośrednia emisja CO2 z energii elektrycznej spadnie około 2-3 krotnie, co w podobnej proporcji obniży emisję gazów cieplarnianych z elektrycznych pomp ciepła. Z punktu widzenia transformacji energetycznej w Europejskim Zielonym Ładzie jeszcze istotniejsza jest perspektywa 2040 roku. Komisja Europejska zakłada, że przeciętna emisja CO2 z energii elektrycznej UE będzie niższa niż 15-20 g/kWh, co oznacza, że pośrednia emisja CO2 związana z wytworzeniem 1 kWh ciepła przez elektryczne pompy ciepła będzie znacznie niższa niż 10 g CO2/kWh. Okres użytkowania pompy ciepła to ok. 20 lat w przypadku powietrznych pomp ciepła i około 25 lat w przypadku gruntowych pomp ciepła. Czyli za ok. dwadzieścia lat, obecnie montowane pompy ciepła będą już zeroemisyjne, zarówno pod względem emisji CO2, jak i zanieczyszczeń powietrza. Wspomniana prognoza zmieni też znacząco sytuację w zakresie czynników chłodniczych stosowanych w pompach ciepła w kierunku powszechniejszego wprowadzania naturalnych czynników chłodniczych, o niskim GWP. Proste analizy wskazują, że już w latach 30-tych XXI wieku bezpośrednia emisja gazów cieplarnianych (dotychczas stosowanych czynników chłodniczych – wyrażona w CO2) spowodowana nieszczelnościami urządzeń chłodniczych i pomp ciepła będzie porównywalna lub większa niż emisja pośrednia związana z energią elektryczną zużywaną te urządzenia. Można to wyjaśnić na przykładzie popularnego czynnika chłodniczego stosowanego obecnie w pompach ciepła, czyli R32. Wartość współczynnika globalnego ocieplenia GWP100 R32 wynosi około 675, a wg ostatniego raportu IPCC nawet 771. Natomiast wg danych IPCC z 2021 wartość GWP w perspektywie 20 letniej (GWP20) wynosi 2530. Wg mojej analizy emisja bezpośrednia związana z wytworzeniem 1 kWh ciepła w pompie ciepła z czynnikiem o wartości GWP100R32 będzie wynosić około 4 g/kWh, a w przypadku przyjęcia GWP 20 letniego (GWP20) już blisko 15 g/kWh. Zmienia to całkowicie perspektywy powszechnego zastosowania w pompach ciepła naturalnych czynników chłodniczych, takich jak R290 (propan), którego GWP100 wg IPCC z 2021 wynosi 0,072 g/kWh, a w przypadku przyjęcia perspektywy 20 letniej (GWP20) wynosi 0,02 g/kWh.
Jakie są inne realne możliwości dekarbonizacji ogrzewania w Unii Europejskiej i jak wygląda ich emisyjność oraz możliwość zastosowania w perspektywie do 2050 roku? Czy taką alternatywą jest spalanie biomasy w budynkach, np. w formie pelletu drzewnego czy też drewna?
Paweł Lachman: Warto wrócić do kwestii skrócenia perspektywy działań. Jest to po prostu związane z tym, że neutralność klimatyczna w Europie ma by osiągnięta już za niecałe trzydzieści lat. Przypomnijmy – neutralność emisyjna, nazywana też neutralnością klimatyczną, węglową lub zerową emisją netto, oznacza równowagę między emisją CO2 i jego pochłanianiem z atmosfery przez tzw. Pochłaniacze dwutlenku węgla. Spójrzmy na wykresy związane z pochłanianiem CO2 przez lasy (p. rys. 3) – tzw. LULUCF – Land Use, Land Use Change and Forestry) oraz na prognozy emisji CO2 w Europie w 2030 roku przedstawione przez Komisję Europejską. Na rysunku 3 widać, że pochłanianie CO2 przez lasy w Europie będzie znacznie spadać.
Często twierdzi się, że biomasa jest paliwem „niskoemisyjnym” lub „neutralnym węglowo”, co oznaczałoby, że CO2 emitowany przy spalaniu biomasy nie przyczynia się do zmian klimatycznych. Myślę, że w perspektywie najbliższych 50 lat można uznać spalanie biomasy za neutralne klimatycznie, pytanie czy mamy tyle czasu. W 2018 roku prof. Sterman opublikował w czasopiśmie Environmental Research Letters wyniki badań, które wskazują na to, że emisja dwutlenku węgla ze spalania drewna jest w rzeczywistości wyższa niż ze spalanie węgla, ponieważ drewno zawiera więcej wody – drewno nawet po wysuszeniu i skompresowaniu w pelet – jest mniej wydajnym źródłem ciepła. Z badań wynika, że rosnące drzewa potrzebowałyby od 44 do 104 lat, aby wchłonąć nadmiar CO2 i sprawić, że drewno będzie bardziej ekologicznym paliwem niż węgiel. Jak z kolei zauważają autorzy Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej JRC w raporcie pod tytułem „Wykorzystanie biomasy drzewnej do produkcji energii w Unii Europejskiej” z 2021 r. przekształcona dyrektywa w sprawie
odnawialnych źródeł energii (dyrektywa REDII 2018/2001) zakłada zerową emisję CO2 w momencie spalania biomasy. Jak twierdzą naukowcy z JRC, agendy naukowej Komisji Europejskiej, błędne jest stwierdzenie, że bioenergia jest zakładana jako „neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla” w szerszych ramach klimatycznych i energetycznych Unii Europejskiej. Wpływ na emisję dwutlenku węgla każdej zmiany w zarządzaniu lub użytkowaniu drewna w stosunku do okresu historycznego jest w pełni liczony w sektorze LULUCF i wspomniane tezy potwierdzają dane statystyczne. Jeżeli spojrzymy na rys. 3 to w najbliższych latach spadnie zdolność pochłania CO2 przez lasy w Europie, w tym tak- że w Polsce. W ostatnich kilku latach w Polsce (do 2019 r.) wartość LULUCF drastycznie spadła, bo prawie o 50%. Wg KOBIZE w 2019 r. w Polsce lasy pochłaniały ok. 15 mln ton CO2, a w poprzednich latach było to ok. 30 mln ton. Dodajmy do tego, że emisja CO2, pochodząca ze spalanej biomasy wynosiła w 2019 roku ok. 30 mln ton CO2. Przyznam, że zestawienie tych faktów jest dla mnie wręcz szokujące.
A jak wygląda sytuacja związana ze spalaniem zielonego wodoru w budynkach?
Paweł Lachman: Jeżeli wziąć pod uwagę niezależne opracowania, które powstały w ciągu ostatnich 3 lat (w rozumieniu niezależności od producentów urządzeń grzewczych, czy firm związanych z paliwami kopalnymi), to w przyszłości spalanie zielonego lub niebieskiego wodoru na potrzeby ogrzewania będzie bardzo mocno ograniczone. Główne wnioski z kilkunastu analiz to m.in. to, że ogrzewanie budynków mieszkalnych ma najniższy priorytet wśród zastosowań zielonego wodoru i nie jest on zalecany do ogrzewania ze względu na niską efektywność procesową i istotnie wyższe koszty wytwarzania. Np. w jednym z badań postawiono wniosek, że ogrzewanie za pomocą wodoru kosztowałoby użytkowników w 2050 r. o 73% więcej niż ogrzewanie z sieci ciepłowniczej lub elektrycznymi pompami ciepła. Odpowiedzi dot. kierunku ogrzewania budynków dały niedawno rządy Wielkiej Brytanii i Niemiec. W Wielkiej Brytanii planuje się wycofanie ze sprzedaży kotłów gazowych do końca 2035 roku, z bardzo mocnym postawieniem na połączenie termomodernizacji z powszechnym stosowaniem elektrycznych pomp ciepła; w 2028 r. liczba sprzedawanych pomp ciepła ma wynieść co najmniej 700 tys. szt. A warto dodać, że Wielka Brytania ma obecnie największy w Europie rynek sprzedaży kotłów gazowych (ok. 1,5 mln rocznie). Z kolei w Niemczech nowy rząd założył, że nastąpi wzrost zamontowanych pomp ciepła z około 1 mln szt. Do liczby 4-6 mln sztuk do końca 2030 roku. Ambicją Niemców jest to, aby udział OZE w produkcji energii elektrycznej wyniósł 80% w 2030 r., a całkowita dekarbonizacja produkcji energii elektrycznej nastąpiła do końca 2035 r. Pozwoli to zatem na 100% dekarbonizację ciepła wytwarzanego za pomocą elektrycznych pomp ciepła oraz dekarbonizację transportu elektrycznego. Jestem przekonany, że to co dzieje się u naszych zachodnich sąsiadów jeszcze mocniej przyśpieszy transformację energetyczną w całej Unii Europejskiej.
Dziękujemy za rozmowę
Redakcja Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja
Wywiad został opublikowany w specjalnym numerze Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja z lutego 2022. Wydanie poświęcone jest POBE oraz trzem kluczowym dokumentom, które są związane z kwestią termomodernizacji i dekarbonizacji budynków.
Zapraszamy do lektury. Kliknij i pobierz numer w PDF TUTAJ. Artykuł na stronach: 10-12.
