Як теплові насоси допоможуть відмовитися від газу і заощаджувати до 80% енергії на опаленні

Щоразу, коли в Україні зростають тарифи на комунальні послуги, громадяни задумуються про запровадження енергоефективних заходів.

З 1 червня вартість електроенергії для населення зросла майже вдвічі до 2,64 грн за кВт-год.

Ціна на газ понад два роки не змінювалася, але вона значно нижча за ринкову, яку платить бізнес. В умовах війни немає гарантії, що держава довго дотуватиме з бюджету вартість блакитного палива.

У країнах Євросоюзу, де тарифи на газ та електроенергію значно вищі, ніж в Україні, в останні роки значно збільшився попит на теплові насоси. Причина проста: вони не лише екологічні, а й дозволяють відмовитися від газу для опалення та підігріву води. Економія лише на цих потребах становить до 80%.

Якщо звичайний електричний котел виробляє таку ж кількість тепла, скільки споживає електроенергії, то теплові насоси виробляють 3-5 кВт тепла з кожного спожитого кіловата енергії.

Єдиний недолік теплових насосів – висока вартість, тому більшість європейських країн субсидують їх встановлення, роблячи вклад у власну енергонезалежність. За даними Європейської асоціації теплових насосів (EHPA), цими пристроями обладнані близько 16% житлових і комерційних будівель ЄС. Щороку попит на них зростає.

Відповідно до плану RePower EU, який передбачає зменшення залежності країн ЄС від викопного палива, теплові насоси є основною технологією для заміни природного газу в опаленні житлових та комерційних приміщень.

До 2030 року з ЄС планують виготовити 10 млн теплових насосів, що в понад три рази більше, ніж було встановлено в країнах блоку в кінці 2022 року.

В Україні теплові насоси – радше точкові рішення. Вони можуть стати однією з технологій в облаштуванні систем опалення та гарячого водопостачання в процесі відновлення після війни. Приклади таких екологічних рішень уже є.

Як працюють теплові насоси

Теплові насоси – це системи, які дозволяють отримувати тепло або холод з будь-якого стабільного джерела тепла.

Залежно від типу джерела та способу передавання тепла насоси поділяються на "грунт-вода", "повітря-вода", "вода-вода", "повітря-повітря". Є насоси, які використовують тепло від різних технологічних процесів, наприклад, у металургії або каналізаційному господарстві.

Обладнання буває одноконтурним (система лише для опалення) і двоконтурним (для опалення та гарячої води). Теплоносієм, крім води, може бути гліколь.

Для роботи теплових насосів потрібна лише електроенергія. При цьому її споживання значно нижче, ніж кількість енергії, яку вони виробляють, тому їх вважають "зеленою" технологією.

Ключовою технічною характеристикою теплового насоса є коефіцієнт перетворення: скільки теплової енергії можна отримати з одного кіловата електроенергії, яку той споживає.

Споживання електроенергії залежить від багатьох факторів. Основним з них є температура повітря на вулиці, тому для розрахунків беруть річний цикл роботи теплового насоса. Найвищий показник ефективності мають грунтові вертикальні теплові насоси. Вони дозволяють отримувати до 5 кВт тепла з одного кіловата електроенергії.

Для вертикальних ґрунтових теплових насосів бурять свердловини, глибина яких може сягати 100 м. У них розміщують теплообмінники.

У горизонтальних теплових насосах забір тепла відбувається нижче лінії промерзання ґрунту – на глибині 1-1,5 м, а теплообмінники укладаються на великій площі. Затрати на їх встановлення такі ж, як і для вертикальних.

"Теплові насоси "грунт-вода" найбільш надійні в експлуатації. Вони мають замкнуті контури і після пусконалагоджувальних робіт система працює довго.

Однак вони найдорожчі. Вартість обладнання та робіт з вертикальними свердловинами в будинку площею 120 квадратних метрів коштує 14-16 тисяч євро", – пояснює засновник і директор компанії Nes Group Юрій Литвинюк.

Найпопулярніші побутові теплові насоси – "повітря-вода". Вони мають трохи нижчий коефіцієнт ефективності порівняно з ґрунтовими (3 проти 5), але коштують значно менше і потребують менше затрат на встановлення.

"Насоси "повітря-вода" найбільш доступні, але вони вибагливі в експлуатації. Ці пристрої мають зовнішні блоки, які можуть забиватися пилом та сміттям, тому їх потрібно частіше обслуговувати.

З урахуванням матеріалів та робіт "під ключ" для будинку площею 120 квадратних метрів вартість становитиме 8-10 тисяч євро", – каже Литвинюк.

Насоси "повітря-вода" використовують як джерело тепла зовнішнє або вентиляційне скидне повітря. Вони найкраще працюють у м’якому кліматі, де невелика різниця між сезонними температурами.

Низькі температури суттєво знижують продуктивність пристрою. Для зимових піків, коли температура опускається нижче 20 градусів, встановлюють резервні обігрівачі.

Джерелом тепла для насосів "вода-вода" є вода із свердловини. Постійна температура в свердловині становить 5-15 градусів. Коштують такі насоси 11-13 тис євро.

Теплові насоси нагрівають воду до 50-60 градусів, тому найкращі показники роботи вони дають разом із системами опалення "тепла підлога".

"Ефективність теплового насоса залежить від системи опалення та охолодження будинку. Якщо там встановлені низькотемпературні радіатори і "тепла підлога", то споживання електроенергії буде невеликим. Якщо тепловий насос під’єднати до старих чавунних радіаторів, то високої ефективності не буде", – пояснює Литвинюк.

Попри високу вартість, за нинішніх тарифів на комунальні послуги середній термін окупності теплових насосів – близько десяти років, а їх середній термін служби – 20-25 років.

Теплові насоси мають набагато нижчі експлуатаційні витрати порівняно з традиційними системами опалення, тому в довгостроковій перспективі виграють.

Наприклад, електричний котел споживає втричі більше електроенергії, ніж тепловий насос "повітря-вода", та у пʼять разів більше, ніж "грунт-вода".

"Газовий котел у три-чотири рази дешевший за тепловий насос "повітря-вода", але якщо врахувати технічні умови підключення газу, то ця різниця може скоротитися до двох разів або менше. Звичайні твердопаливні котли вважаються дешевими, але ніхто не враховує людську працю – комусь потрібно підкидати дрова і чистити золу. Крім того, за дрова і газ теж потрібно платити", – пояснює Литвинюк.

Можливо, через це в останні роки вартість таких насосів в Україні та ЄС постійно зростає.

З 2005 року ціни на теплові насоси в Україні падали. Об’єми ринку зростали, завдяки чому ціни зменшувалися. До 2014 року вони стабілізувалися і з того часу зростають у доларовому еквіваленті в середньому на 5-10% щороку.

У країнах ЄС та США зараз бум на ринку теплових насосів. Жителі Євросоюзу відмовляються від природного газу, переходять на альтернативні способи опалення, зокрема на теплові насоси.

В Україні є кілька виробників теплових насосів. Ідеться не стільки про виробництво, скільки про крупновузлове збирання. Фірми закуповують більшу частину деталей за кордоном і складають вироби в Україні.

Компаній, які виготовляють понад 100 насосів на місяць, в Україні немає.

Бум у Євросоюзі

Епідемія коронавірусу, яка змусила людей більше часу проводити вдома, та велика війна в Україні, що спричинила різне зростання цін на газ для європейців, значно збільшили попит на теплові насоси в країнах ЄС.

За даними EHPA, їх продажі у 16 країнах за 2022 рік зросли на 38% до 3 млн систем. Це найбільший річний приріст за всі роки моніторингу. У 2021 році продажі зросли на 34%.

Теплові насоси забезпечують опалення 16% житлових та комерційних будівель у країнах, що ввійшли до вибірки.

Зважаючи на вартість теплових насосів, основними рушіями для зростання попиту на таке обладнання є тарифи та державні грантові програми.

Лідером серед європейських країн за темпами зростання продажів у 2022 році була Польща, порівняно з 2021 роком цей показник зріс на 102%. За нею йдуть Чехія (+99%) та Нідерланди (+80%).

У 2023 році попит лише підвищується. За даними Федерального об’єднання німецької теплоенергетики (BDH), у першому кварталі продажі теплових насосів у Німеччині зросли на 111%.

Що в Україні

Даних щодо кількості встановлених в Україні теплових насосів немає. Попит на таке обладнання серед громадян прив’язаний до державних програм спільного фінансування.

Наприклад, раніше діяла програма часткової компенсації витрат на підвищення енергоефективності житла IQ energy, яку фінансували міжнародні донори.

Вона дозволяла отримати до 35% компенсації за впровадження енергоефективних заходів, у тому числі за встановлення теплових насосів. Зараз програма не працює.

У 2023 році на державному рівні діє програма "Енергодім" від Фонду енергоефективності. Держава покриває до 70% витрат на енергоефективні заходи, але вона доступна лише для ОСББ.

З початку великої війни і до кінця 2022 року в межах програми Фонд енергоефективності отримав 127 заявок, 116 схвалив та компенсував ОСББ 529,6 млн грн. Проте встановлення теплових насосів передбачали не всі проєкти.

Обов’язковою умовою участі в програмі є енергоаудит. Часто він показує, що для старих будинків є менш вартісні заходи, які дозволяють суттєво економити на опаленні, наприклад, заміна вікон, дверей, утеплення фасаду.

ОСББ в різних регіонах також можуть отримати часткове відшкодування від місцевої влади.

Наприклад, у Києві для ОСББ та житлово-будівельних кооперативів діє програма співфінансування "70 на 30", де до 70% вартості впровадження енергоефективних заходів покриває міський бюджет.

У 2023 році програма працюватиме з 62-ма ОСББ, але лише в деяких проєктах передбачена модернізація системи опалення з встановленням теплових насосів.

"У рамках Києва це десять теплових насосів на рік. У масштабах країни це ніщо", – каже Литвинюк.

Війна загальмувала підтримку впровадження енергоефективних заходів.

Частину коштів з Фонду енергоефективності спрямували на відновлення зруйнованих будинків. За програмою "Віднови дім" можна отримати відшкодування на роботи, не пов’язані з енергоефективними заходами.

За програмою "70 на 30" у 2022 році мали реалізувати 46 проєктів від ОСББ та ЖБК. Близько 80% з них не вдалося виконати через війну та обмеження на використання коштів під час дії воєнного стану. Їх перенесли на 2023 рік.

Наприкінці 2022 року Міжнародне енергетичне агентство (IEA) опублікувало звіт, у якому сказано, що теплові насоси відіграватимуть велику роль у декарбонізації економік країн ЄС та зменшенні залежності від газу.

Зважаючи на принцип "відновити краще, ніж було", вони можуть стати ключовим елементом "зеленого" відновлення України після війни. Такі приклади вже є. У пошкодженій обстрілами амбулаторії в Горенці модернізували систему опалення та встановили теплові насоси. Це один з перших проєктів екологічного відновлення об’єкта критичної інфраструктури на Київщині.

До кінця 2023 року Greenpeace, який долучився до ремонту, планує профінансувати ще п’ять таких проєктів в Україні.