Przyszedł czas dla domów i budynków z własną elektrownią

Może nie od razu z krajobrazu znikną wielkie słupy przesyłowe, bo nawet energia ze słońca czy wiatru w znacznej części produkowana będzie w gigantycznych farmach, ale ten proces już się zaczął i jest nieodwracalny.

Jeszcze kilka lat temu kwestia czy nasz dom, zwłaszcza ten, który dopiero powstanie, będzie ciepły a jego konstrukcja będzie ograniczała do minimum utratę energii, był sprawą wyłącznie inwestora – przepisy prawa budowlanego pod tym względem były bardzo lakoniczne. Budujący dom kierował się więc głównie stanem własnej kieszeni, dostępnymi na rynku materiałami, ewentualnie sugestiami znajomych i sąsiadów. Dlatego do tej pory setki tysięcy domów w Polsce wciąż jest wyposażonych w nieszczelne okna i drzwi a ich ocieplenie jest iluzoryczne – elewacja domów pełni bowiem wyłącznie funkcję dekoracyjną.

Zupełnie inaczej jest teraz. Od czasu gdy społeczności światowe na serio zaczęły traktować ekologię, pojawiają się coraz bardziej rygorystyczne normy w wielu dziedzinach życia i aktywności człowieka. W budownictwie obejmują one zarówno same materiały budowlane i procesy technologiczne, jak i np. projektowanie i budowę domów. Trend jest m.in. w kierunku oszczędności energii, bo nie tylko mniej lub bardziej ekologiczny sposób jej produkowania ma wpływ na emisję dwutlenku węgla i innych szkodliwych dla środowiska substancji, ale i sama ilość zużywanej energii.

Co ważne, od początku przyszłego roku będą obowiązywały zaostrzone przepisy prawa budowlanego, dotyczące warunków zapotrzebowania budynków na energię. To zresztą kolejny etap zaostrzania tych przepisów, którego finałem ma być tzw. budownictwo zeroenergetyczne. A wszystko zaczęło się od zaleceń promocyjnych władz Unii Europejskiej w 2002 roku. Natomiast wiążące przepisy początkuje nowa dyrektywa dla państw członkowskich, dotycząca charakterystyki energetycznej budynków wydana przez Parlament Europejski w 2010 r.

Przepisy dotyczące domów w Polsce, określane normą WT2021 lub standardem energetycznym WT2021 wchodzą w życie z dniem 1 stycznia 2021 roku. Przepisy te są wyrazem procesu przekształcania budynków mieszkalnych w Polsce w domy o niemal zerowym zużyciu energii. Nowy standard WT2021 dotyczy wszystkich nowych budynków, które otrzymają zgodę na budowę po 1 stycznia przyszłego roku.

Nowe przepisy są tak restrykcyjne, że jak twierdzą eksperci, od 2021 roku nie będzie możliwości legalnego zbudowania domu, który nie jest energooszczędny.

W praktyce oznacza to koniec domów ogrzewanych kotłami na paliwo stałe, z zimnymi oknami, nieocieplonymi ścianami. Do naszej codzienności natomiast wkraczają budynki, w których montuje się pompy ciepła, domowe elektrownie słoneczne, rekuperację, bo w zasadzie to najtańsza metoda osiągnięcia standardu WT2021, który stanowi, iż w nowopowstałym domu wskaźnik Ep (współczynnik zużycia energii pierwotnej; ) nie może przekroczyć określonych wartości. Ep – czyli współczynnik zużycia energii pierwotnej, wskazuje roczne zapotrzebowanie domu w energię pierwotną, nieodnawialną, do ogrzewania domu, podgrzewania wody użytkowej, chłodzenia domu, jego oświetlenia, wentylacji itp. Ep wyraża się w kWh/(m²rok).

– Kluczowym elementem domu energooszczędnego jest instalacja fotowoltaiczna. To ona dostarcza darmową energię do domowych urządzeń oraz instalacji – wyjaśnia Magda Turecka, ekspert NIBE. I dodaje: – Do ogrzewania domu plus energetycznego, czyli domu bez rachunków warto wybrać pompę ciepła. To urządzenie korzysta z darmowej energii cieplnej pochodzącej z otoczenia, czyli z odnawialnego źródła energii, co znacząco obniża koszty ogrzewania i uniezależnia dom bez rachunków od jego zewnętrznych źródeł, np. gazociągu. Urządzenie potrafi nie tylko zapewnić ciepło, ale również chłodzić; jest wielofunkcyjne, zajmuje niewiele miejsca – np. tyle, ile spora lodówka – oraz, choć to spora finansowa inwestycja, pozwala na ograniczenie kosztów budowy domu. Decydując się na ogrzewanie pompą ciepła nie musimy planować dodatkowego pomieszczenia na kotłownię oraz przechowanie opału, rezygnujemy również z komina.

Obecnie, jeśli własny prąd jest wykorzystywany do ogrzewania domu, to zazwyczaj podobnie jak przy ogrzewaniu wody – za pośrednictwem kotłów lub pieców elektrycznych. W takiej sytuacji pokrycie całkowitego zapotrzebowania domu na energię ze słońca wymaga zastosowania wielu paneli, a więc nie tylko potrzebna jest duża powierzchnia do ich montażu, ale również jest to duży koszt inwestycyjny.

Optymalne rozwiązanie to zaspokojenie wszystkich potrzeb energetycznych domu z wykorzystaniem pompy ciepła. Dzięki temu radykalnie zmniejsza się zapotrzebowanie na ilość paneli fotowoltaicznych. Przypomnijmy, że pompa ciepła potrzebuje około 20 proc. prądu z sieci do pracy sprężarki, a pozostałe 80 proc. to energia odnawialna. Można też tak dobrać ilość paneli fotowoltaicznych, aby pokryć zapotrzebowanie na prąd wszystkich pozostałych urządzeń domowych, a także wygospodarować rezerwę prądu pod przyszłe potrzeby, np. na ładowanie samochodów elektrycznych.

By pokazać przewagę pomp ciepła nad ogrzewaniem elektrycznym, sięgnijmy po przykład. Jako studium przypadku użyjmy budynku jednorodzinnego o powierzchni 150 mkw., budowanego w standardzie NF 40 (zapotrzebowanie na ciepło 40 kWh/m2/rok), zamieszkiwanego przez czteroosobową rodzinę. Średnie dobowe zużycie c.w.u. to 50 l/os. Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną potrzebną do zapewnienia komfortu cieplnego w tym budynku to 6000 kWh/rok, zaś roczne zapotrzebowanie na energię cieplną potrzebną, aby codziennie podgrzać 200 litrów c.w.u., to 3387 kWh/rok.

Aby pokryć zapotrzebowanie na energię elektryczną pompy ciepła pracującej na cele c.o. oraz c.w.u., potrzebujemy instalacji fotowoltaicznej o mocy ok. 2,88 kW, czyli 9 paneli o mocy 320 Wp. Przyjmując średnią cenę za wykonanie kompleksowej instalacji fotowoltaicznej na poziomie 4500 zł za 1 kW mocy instalacji, koszt wykonania instalacji wyniesie około 12 960 zł.

W takim samym budynku z innym elektrycznym urządzeniem grzewczym, do pokrycia zapotrzebowania na energię potrzebowalibyśmy instalacji fotowoltaicznej o mocy 11,2 kW, czyli aż 35 paneli. W związku z tym, koszt wykonania takiej instalacji wyniósłby ponad 50 000 zł. 

Poniższa grafika pokazuje jak kształtuje się przewaga pomp ciepła w połączeniu z panelami fotowoltaicznymi nad ogrzewaniem elektrycznym w budynkach o innej powierzchni. 

Osoby budujące domy, które objęte są już standardem energetycznym WT2021 będą więc inwestować w budynek niemal zeroenergetyczny, bo to się zwyczajnie opłaci. Przed rozpoczęciem takiego przedsięwzięcia warto skorzystać z poradnika Dom bez rachunków, przygotowanego przez ekspertów na tę okoliczność w ramach kampanii społecznej promującej budownictwo zero energetyczne. Można go pobrać zw strony: Poradnik „Dom bez rachunków".

Co radzą eksperci? Przede wszystkim wyjaśniają czym charakteryzuje się „dom bez rachunków". Jest to budynek plus-energetyczny, co oznacza, że ilość energii ze źródeł odnawialnych, wyprodukowana w ciągu roku w budynku przez instalację fotowoltaiczną przekracza ilość używanej energii – również w formie ciepła – przez budynek.

Jego zaletą jest także to, że przy prawidłowym zaprojektowaniu budynku koszty ogrzewania, ciepłej wody, chłodzenia budynku i prądu mogą wynosić obecnie poniżej 20 zł/miesiąc. W praktyce bowiem jest to jedynie koszt opłaty stałej wynikające z systemu opustu i przyłączenia do sieci elektrycznej.

Najprostszą drogą prowadzącą do tego celu jest zastosowanie instalacji fotowoltaicznej oraz pompy ciepła. Zamontowana na dachu (lub na gruncie) instalacja fotowoltaiczna pozwala na zbilansowanie rocznego zużycia energii ogrzewania, ciepłej wody, chłodzenia i energii elektrycznej zużywanej w ciągu roku. Warto też przewidzieć dodatkowe miejsce na dachu na instalację fotowoltaiczną przeznaczoną do produkcji energii do samochodu elektrycznego i przeprowadzić okablowanie do przyszłej rozbudowy instalacji. Z kolei zamontowana w budynku pompa ciepła pozwala na efektywne ogrzewanie, przygotowanie ciepłej wody i chłodzenie budynku z efektywnością energetyczną od trzech do pięciu razy większą niż ogrzewanie elektryczne czy elektryczne podgrzewanie ciepłej wody użytkowej. Roczny udział energii zużywanej przez pompę ciepła pochodzącej bezpośrednio z instalacji fotowoltaicznej wynosi ok. 20-30 proc.

Dla inwestujących w takie rozwiązanie ważne są oszczędności jakie uzyskuje się także na etapie inwestycji. Jest to przede wszystkim brak kosztów inwestycyjnych związanych z budową komina, kotłowni i magazynu opału. Zastosowanie pompy ciepła do ogrzewania budynku sprawia, że są one zbędne. Pompa ciepła może być umieszczona praktycznie w dowolnym pomieszczeniu nie zajmując na podłodze więcej niż 0,5 mkw.

Dodatkowo wykorzystanie dachów o prostej konstrukcji takich jak dachy dwuspadowe, jednospadowe lub płaskie, daje oszczędności na kosztach budowy domu. I to do tego stopnia, że użycie tańszych pokryć dachowych pozwala często w pełni lub w dużej części pokryć koszty inwestycyjne instalacji fotowoltaicznej. Na przykład, jak wyliczyli autorzy poradnika, zmiana rozwiązania z dachu czterospadowego na dwuspadowy obniża koszty budowy dachu o pow. 150 mkw. o blisko 20 tys. złotych, co odpowiada obecnie kosztom ok. 4,0-4,5 kWp nowej instalacji fotowoltaicznej lub pozwoliłoby zwiększyć instalację o moc 5 kWp np. z 3 kWp do 8 kWp.

Nie bez znaczenia jest też fakt, iż system ogrzewania i instalacja fotowoltaiczna to rozwiązanie w dużym stopniu bezobsługowe zapewniające wysoki komfort i wygodę użytkowania oraz pozwalające na zachowanie czystości w budynku. Rozwiązanie nie powoduje negatywnego wpływu urządzeń w budynku na zdrowie mieszkańców i sąsiadów. Inwestycja w pompę ciepła to indywidualny wkład inwestorów w trwałą likwidację smogu oraz w walkę z globalnym ociepleniem klimatu.

Dlatego już przy wyborze działki pod budowę domu warto zwrócić uwagę na kwestię zacienienia. Ważne jest to, czy obok domu nie ma wysokich drzew oraz wysokich budynków. Cień może znacząco obniżyć uzyski z instalacji fotowoltaicznej! Ponadto warto zwrócić uwagę na wysokie kominy i inne wysokie elementy, które mogą spowodować zacienienie modułów fotowoltaicznych, mimo iż znajdują się w większej odległości. Najkorzystniej jest, gdy moduły PV są zainstalowane na połaci dachu skierowanej na południe, najlepiej pod kątem 20-45°. Przy takim ustawieniu instalacja fotowoltaiczna produkuje rocznie największą ilość energii elektrycznej. Istotny też jest wybór pokrycia dachowego, które ułatwi nam później montaż paneli, uwzględnienie optymalnego miejsce na montaż falownika czy odpowiednie przygotowanie instalacji elektrycznej w budynku, uwzględniającej potrzeby fotowoltaiki.

Zaleca się projektowanie domów na planie prostokąta, z dłuższym bokiem zwróconym na stronę południową. Pasywne wykorzystanie energii słonecznej jest bardzo istotnym czynnikiem przy projektowaniu budynku. Ma to związek z wykorzystaniem biernych słonecznych i wewnętrznych zysków ciepła, które mogą przekroczyć nawet ponad 50 proc. strat ciepła budynków. Pomieszczenia pomocnicze (tj. łazienka, spiżarnia, garderoba, pralnia, schody, korytarze, garaż itd.) powinny zostać ulokowane od strony północnej.

Na koniec eksperci wskazują też, że „dom bez rachunków" może zyskać na wartości i łatwiej będzie go ewentualnie sprzedać w przyszłości. Badania przeprowadzane kilkanaście lat temu w zakresie sprzedaży nieruchomości w stanie Nowy York pokazywały, że każde obniżenie kosztów eksploatacji o 100 USD rocznie powoduje wzrost wartości finansowej inwestycji o 2000 USD.