Podczas gdy paliwa kopalne zaspokajają ponad 60% zapotrzebowania na ciepło w sektorze budynków na całym świecie w 2020 r., niedawny wzrost cen ropy naftowej i gazu ziemnego ponownie stawia pytanie o konkurencyjność kosztową odnawialnych technologii ogrzewania pomieszczeń i wody. Konkurencyjność kosztowa technologii grzewczych zależy od kombinacji parametrów, w tym początkowych kosztów inwestycyjnych, zmiennych kosztów operacyjnych, stałych kosztów operacyjnych i kosztów utrzymania oraz obecności zachęt lub czynników zniechęcających o charakterze finansowym i ekonomicznym.
Koszt zakupu urządzeń grzewczych do budynków mieszkalnych jest bardzo zróżnicowany, nie tylko w zależności od technologii i podtechnologii – w zależności od funkcjonalności systemu, jego jakości i stopnia automatyzacji – ale również w zależności od regionu i skali rynku. Chociaż korzyści skali i konkurencji rynkowej mogą nadal przynosić znaczne obniżki kosztów w różnych regionach, przewiduje się, że koszt zakupu większości technologii grzewczych wykorzystujących odnawialne źródła energii, na przykład pomp ciepła i zautomatyzowanych kotłów na biomasę, pozostanie w perspektywie średnioterminowej wyższy niż w przypadku opcji wykorzystujących paliwa kopalne, takich jak kotły olejowe i gazowe. Gruntowe pompy ciepła należą do najwyższych kosztów początkowych; jest to jednak częściowo spowodowane koniecznością wykonania odwiertów i instalacji podziemnego wymiennika ciepła, którego okres eksploatacji może wynosić od 40 do 100 lat, a zatem należy go traktować jako inwestycję długoterminową. Stosunkowo wysoki koszt rewersyjnych pomp ciepła należy również rozpatrywać w kontekście dodatkowej możliwości ich eksploatacji jako systemów klimatyzacyjnych.
Oprócz kosztów samego urządzenia grzewczego, koszty początkowe obejmują również koszty instalacji (np. transport, orurowanie), jak również koszty dodatkowe (np. zbiornik paliwa, zbiornik buforowy). Na całkowite koszty inwestycyjne wpływa również to, czy nowa konfiguracja ogrzewania łączy w sobie ogrzewanie pomieszczeń i wody, czy też wymaga zastosowania dwóch oddzielnych systemów (np. piec na biomasę do ogrzewania pomieszczeń w połączeniu z pompą ciepła lub solarnym podgrzewaczem wody). Co ważne, w niektórych przypadkach przejście na technologie oparte na odnawialnych źródłach energii do ogrzewania pomieszczeń może również wymagać wymiany lub dostosowania systemu dystrybucji ciepła. Na przykład emitery ciepła zaprojektowane do użytku z kotłami na paliwa kopalne zazwyczaj działają w zakresie temperatur 60-80°C, podczas gdy pompy ciepła są bardziej wydajne przy temperaturach wyjściowych poniżej 55-60°C.2 W Wielkiej Brytanii około połowa wszystkich mieszkań może wymagać modyfikacji systemu dystrybucji ciepła lub zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło poprzez modernizację budynku, aby móc działać przy temperaturze zasilania 55°C w przeciętny zimowy dzień. Odsetek ten wzrasta do ponad 85% mieszkań w mroźne zimowe dni (BEIS, 2020). Koszt instalacji większych grzejników hydraulicznych, ogrzewania podłogowego lub systemów ogrzewania powietrznego może być znaczny – nawet do połowy kosztu jednostki grzewczej. Takie inwestycje nie są konieczne w przypadku słonecznych systemów grzewczych, które można łączyć z istniejącymi instalacjami. Ta elastyczność może na przykład częściowo wyjaśniać duże zainteresowanie słonecznymi systemami grzewczymi w ramach ostatniego brytyjskiego programu Green Home Grant, w którym stanowiły one 60% wszystkich niskoemisyjnych instalacji grzewczych (Solar Energy UK, 2021). W przypadku większości innych krajów dostępne są jednak ograniczone dane dotyczące charakterystyki zainstalowanych systemów dystrybucji ciepła w budynkach. W związku z tym trudno jest oszacować koszty finansowe i poziom zakłóceń związanych z przejściem na szeroką skalę na ogrzewanie odnawialne.
Oprócz wpływu na ogólną konkurencyjność kosztową, wysokie koszty początkowe technologii odnawialnych mogą również stwarzać przeszkody finansowe dla gospodarstw domowych. Polityka może odegrać kluczową rolę w pokonywaniu tych wyzwań, na przykład poprzez dotacje inwestycyjne, rabaty, zachęty podatkowe i systemy kredytowe. Polityki wspierające inwestycje w efektywność energetyczną w budynkach mogą również pomóc w przejściu na systemy dystrybucji o niższej temperaturze.
Zmienne koszty operacyjne zależą od rocznego zapotrzebowania na ciepło, wydajności technologii i cen paliw konsumpcyjnych. Elektryczne pompy ciepła – zwłaszcza systemy gruntowe – są zdecydowanie najbardziej efektywną technologią, z ich współczynnikiem wydajności około trzy do pięciu razy wyższym niż wydajność kondensacyjnych kotłów gazowych i olejowych. Z kolei kotły na biomasę są zazwyczaj średnio rocznie o 10% do 20% mniej efektywne niż ich gazowe odpowiedniki (Energistyrelsen, 2021). Jeśli chodzi o ceny paliw, systemy słoneczne wykorzystują darmowe źródło energii, podczas gdy inne odnawialne technologie grzewcze korzystają z lepszej widoczności cen niż opcje oparte na paliwach kopalnych, ponieważ ceny peletów drzewnych i energii elektrycznej dla użytkowników końcowych są na ogół mniej zmienne niż ceny ropy i gazu.
Co ważne, otoczenie polityczne może znacząco wpłynąć na koszty paliwa, na przykład poprzez dotacje, podatki paliwowe lub ulgi w podatkach paliwowych (np. od energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych wykorzystywanej do ogrzewania) oraz ceny emisji dwutlenku węgla. Chociaż zachęty do stosowania odnawialnych źródeł ogrzewania w budynkach są coraz bardziej rozpowszechnione, w wielu krajach polityka subsydiowania paliw kopalnych w ogrzewaniu pozostaje w konflikcie z polityką wspierania wykorzystania odnawialnych źródeł energii (REN21, 2021). Przykładowo, w roku 2020 według szacunków IEA dotacje do globalnego zużycia paliw kopalnych przekroczą 180 mld USD (IEA, 2021i).
Ogólnie rzecz biorąc, konkurencyjność kosztowa odnawialnych technologii grzewczych w porównaniu z opcjami opartymi na paliwach kopalnych różni się znacznie w poszczególnych regionach. Na przykład w Szwecji połączenie podatku od emisji dwutlenku węgla i stosunkowo niskich kosztów wyposażenia pomp ciepła sprawia, że w większości przypadków są one bardziej konkurencyjne niż ogrzewanie z wykorzystaniem paliw kopalnych. We Francji, z wyłączeniem wsparcia inwestycyjnego, okres zwrotu inwestycji w elektryczną pompę ciepła typu powietrze-woda w porównaniu z kondensacyjnym kotłem gazowym dla średniego zapotrzebowania na ciepło może przekroczyć 15 lat przy cenach paliw z 2019 r. W Zjednoczonym Królestwie, Kanadzie i Niemczech technologie odnawialnego ogrzewania pomieszczeń z trudem konkurują z gazem bez wsparcia politycznego. Przy cenach paliw w 2019 r. wyrównany koszt ogrzewania za pomocą pomp ciepła typu powietrze-woda dla przeciętnego niemieckiego mieszkania jest o około 50 % wyższy niż w przypadku kondensacyjnego kotła gazowego, a w Kanadzie o około 55-70 % wyższy. W Kanadzie wyrównany koszt ogrzewania kotłem na pelety może być ponad trzykrotnie wyższy niż w przypadku ogrzewania kondensacyjnym kotłem gazowym. W oparciu o ceny gazu w 2019 r., przy założeniu podatku węglowego w wysokości 50 USD za tonę , poziomowy koszt ogrzewania kotłami gazowymi w Kanadzie wzrósłby o ponad 20%.
Koszty kapitałowe mają szczególnie duży udział w skumulowanych zdyskontowanych przepływach pieniężnych w całym okresie użytkowania pomp ciepła i słonecznych technologii grzewczych: we Francji, Niemczech i Zjednoczonym Królestwie koszty kapitałowe stanowią od jednej trzeciej do połowy zdyskontowanych kosztów ogrzewania w przypadku pomp ciepła i ponad 85 % w przypadku słonecznych technologii grzewczych. W związku z tym konkurencyjność kosztowa tych technologii jest w dużym stopniu uzależniona od okresu ich eksploatacji.
W 2021 r. Zjednoczone Królestwo ogłosiło cel zainstalowania 600 000 pomp ciepła rocznie do 2028 r., natomiast Irlandia ogłosiła plan zainstalowania 600 000 pomp ciepła ogółem do 2030 r., z czego dwie trzecie w istniejących budynkach. Oba cele oznaczają znaczny wzrost w stosunku do obecnych poziomów wdrożenia: w 2020 r. sprzedaż pomp ciepła wyniosła 37 000 sztuk w Zjednoczonym Królestwie i 8 000 sztuk w Irlandii (EHPA, 2021). Osiągnięcie celu Irlandii wymaga, aby w latach 2021-2030 pompy ciepła stanowiły około połowy wszystkich wymienianych systemów grzewczych zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i komercyjnych. W Wielkiej Brytanii wyrównanie obecnej różnicy kosztów inwestycyjnych pomiędzy kotłami gazowymi a pompami ciepła dla 600 000 instalacji oznaczałoby zaangażowanie ponad 3 miliardów funtów w postaci kredytów lub dotacji. Oczekuje się jednak, że taki wzrost liczby instalacji pomp ciepła spowoduje obniżenie średnich kosztów instalacji dzięki korzyściom skali i silniejszej konkurencji rynkowej.
Oprócz technologii omówionych w tej sekcji, pojawiają się inne rozwiązania grzewcze wykorzystujące odnawialne źródła energii, takie jak ogrzewanie z wykorzystaniem ogniw fotowoltaicznych (PV2heat), które składa się z modułów fotowoltaicznych bezpośrednio (i wyłącznie) podłączonych do elektrycznego oporowego podgrzewacza wody wykorzystującego prąd stały bez inwerterów. Koncepcja ta zyskuje na popularności na przykład w Republice Południowej Afryki, gdzie w ciągu mniej niż pięciu lat zainstalowano prawie 12 000 systemów (IEA SHC, 2021b). Chociaż postęp ten jest napędzany w RPA przez mandat ograniczający udział paliw kopalnych w dostawach ciepłej wody, prostota instalacji, niezawodność i konkurencyjność kosztowa systemów PV2heat stwarzają perspektywy szerszego zastosowania.
W dłuższej perspektywie czasowej gazy odnawialne mogłyby również odegrać rolę w konkretnych przypadkach, wykorzystując istniejącą infrastrukturę gazową. W przypadku wodoru pochodzącego ze źródeł odnawialnych oznaczałoby to, że urządzenia dla użytkowników końcowych byłyby przystosowane do korzystania z wodoru, co wiąże się z ograniczonymi kosztami dodatkowymi w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami gazowymi.
Oprócz konkurencyjności kosztowej, liczne bariery pozaekonomiczne nadal utrudniają upowszechnianie ciepła ze źródeł odnawialnych w sektorze mieszkaniowym. Niektóre wyzwania mają charakter techniczny (np. przydatność budynku), inne dotyczą dojrzałości łańcuchów dostaw paliw i technologii – w tym dostępności wykwalifikowanych instalatorów – a jeszcze inne wiążą się z czynnikami wpływającymi na wybory konsumentów, takimi jak zaufanie do technologii, świadomość potencjalnych korzyści, zachęty dzielone, dostęp do finansowania i “koszty kłopotliwe” związane z instalacją (IRENA, IEA i REN21, 2020). Zwiększenie wykorzystania ogrzewania ze źródeł odnawialnych w budynkach wymaga zatem od decydentów podjęcia tych wyzwań poprzez kompleksowe i wielowymiarowe podejścia polityczne. Mogą one potencjalnie obejmować połączenie kampanii uświadamiających, środków regulacyjnych i zachęt ekonomicznych, które – co najważniejsze – powinny umieścić sprawiedliwość społeczną w centrum transformacji.
Źródło: iea.org
Fot. Pixabay
