Zájem o tepelná čerpadla zvolna roste u nás i v celé Evropě

Instalace tepelného čerpadla
Foto: Phyxter Home Services

Tepelná čerpadla v současné době zažívají dobu rozkvětu, především v důsledku prudkého nárůstu cen tradičních energetických zdrojů a také v souvislosti se snahami o zpomalení klimatických změn, o dosažení uhlíkové neutrality a též o snižování energetické náročnosti budov. Tepelných čerpadel sice viditelně přibývá v novostavbách, u starších budov to ale již tak slavné není.

To je do jisté míry logické vzhledem ke specifičnosti tohoto způsobu vytápění a výrazným tepelným ztrátám starších budov. I proto zatím tvoří tepelná čerpadla v domech a bytech v celoevropském průměru méně než 2 % topných systémů. Podle HPT Magazine brání zvýšení tohoto podílu především dva faktory: omezené investiční možnosti potenciálních zájemců a nedůvěra části veřejnosti v tuto technologii.

Podle některých analytiků tedy vyvstává naléhavá potřeba nového způsobu prodeje tepelných čerpadel, který by odstranil některá z rizik – ať již skutečných, či jen domnělých – na straně koncových uživatelů a současně zatraktivnil ekonomickou stránku věci. Takovouto novou formou zajištění tepla může být tzv. Heat-as-a-Service (HaaS), tedy teplo jako služba. Poradenská společnost Delta-EE definuje HaaS jako nový byznysový model, v jehož rámci poskytovatel služby na sebe bere základní rizika, která obvykle dopadají na spotřebitele. HaaS tak může tomuto spotřebiteli ekonomicky ulehčit tím, že odstraní – nebo alespoň sníží – bariéru počátečních nákladů na pořízení tepelného čerpadla a poskytne mu větší jistotu i do budoucna fixací provozních nákladů. Poskytovatel služby tak garantuje například zjednání nápravy, pokud je výkon tepelného čerpadla menší než původně deklarovaný nebo pokud dojde k jeho poruše, a také zajištění jeho údržby a průběžný vzdálený monitoring. Co se týče podstaty služby, tedy zajištění dodávek tepla, je hlavní změnou to, že spotřebitelé nakupují místo kilowatthodin hodiny, v nichž si užívají požadované míry tepla v určeném prostoru (místnostech domu).

HaaS do svých obchodních strategií v současné době zapracovává – alespoň v západní části Evropy – stále více firem, od velkých energetických společností přes výrobce vytápěcích zařízení a systémů až po teprve nedávno vzniklé start-upy. Například v Nizozemsku, které platí za zemi liberální a otevřenou novým nápadům, se již nyní prodá ročně až 8 % všech topných systémů formou služby (stále se však jedná hlavně o plynové kotle). V západoevropském průměru (zahrnuto je v něm i Polsko) se však tímto způsobem prodá ročně méně než 1 % topných systémů. Podle některých prognóz by však do roku 2030 již mohly tyto prodeje dosáhnout až 10 % trhu, přičemž zahrnuty jsou v tomto podílu jak tepelná čerpadla (zhruba 100 000 prodaných jednotek ročně), tak i plynové bojlery (asi 250 000 prodaných jednotek ročně).

Pro více čerpadel více elektřiny

S tepelnými čerpadly má rozsáhlé plány i Velká Británie: do roku 2028 jich hodlá nainstalovat 600 000. Odborníci na energetickou problematiku však upozorňují na to, že tento nárůst bude znamenat i výrazně vyšší nároky na elektrickou distribuční soustavu, protože tepelná čerpadla se bez elektřiny neobejdou. Jak velký nápor britskou distribuci elektřiny čeká, naznačuje fakt, že v současné době využívá 80 % britských domácností k výrobě tepla plyn. To je samozřejmě stav, který je zcela v rozporu s britským cílem dosáhnout do roku 2050 uhlíkové neutrality. Na druhou stranu Britové vcelku rychle posilují v oblasti větrné a solární energetiky – v roce 2020 pokrývala elektřina z obnovitelných zdrojů téměř polovinu tamní spotřeby –, takže uhlíková neutralita se zdá být dosažitelná. I přesto se však země musí připravit na to, že pokud bude ve Velké Británii, jak uvádí studie Global Energy Sector One, do roku 2035 nainstalováno celkem 5,7 milionu tepelných čerpadel, bude to vyžadovat posílení elektrické distribuční sítě o 42 %, což tamní stání pokladnu vyjde na zhruba 40 miliard liber.

Vedle prudkého nárůstu poptávky po elektřině je však třeba vzít v úvahu také limity pružnosti její výroby. Spotřeba tepla kolísá v závislosti na denní a roční době, a proto tepelná čerpadla nejen zvýší poptávku po elektřině, ale způsobí i to, že její spotřeba bude nárazově dramaticky vzrůstat a klesat. Alternativní zdroje elektrické energie však jak známo nedokážou pružně reagovat na aktuální potřeby zákazníků – větrné turbíny vyrábějí elektřinu pouze tehdy, když vane vítr, fotovoltaické elektrárny jen tehdy, když svítí slunce. Jaderné elektrárny sice mají v zásadě konstantní výkon, ale ten obvykle v krátkodobém horizontu nedokážou příliš měnit. V důsledku těchto skutečností je pak tedy za udržování rovnováhy mezi poptávkou a nabídkou elektřiny třeba zaplatit. Jen pro představu: náklady na toto vyrovnávání – což je částka placená výrobcům elektřiny za úpravu jejich výkonů, aby celý distribuční systém zůstal stabilní – dosáhly ve Velké Británii v letech 2019–2020 téměř 1,3 miliardy liber. V porovnání s lety 2015–2016 to znamenalo nárůst o 50 %.

Je pravdou, že energetická náročnost provozu tepelných čerpadel by mohla být v dohledné době částečně snížena instalací tzv. chytrých termostatů. Ty mohou poskytnout až 10% úsporu spotřeby tepelné energie v obytných budovách, a to bez ztráty uživatelského komfortu. Se skokovým nárůstem spotřeby elektřiny je ale i tak třeba počítat.

Co je tepelné čerpadlo a jak funguje

Mechanismus, na jehož základě fungují moderní tepelná čerpadla, byl vynalezen poměrně nedávno. Na úplném počátku stál skotský lékař a chemik William Cullen, který v polovině 18. století objevil princip umělého chlazení, tedy chladničku. O sto let později, v roce 1852, britský vynálezce William Thompson, známý spíše jako lord Kelvin, tento princip dále teoreticky rozpracoval a dnes je tak všeobecně považován za jeho objevitele. Jen o několik let později se podařilo báňskému inženýrovi a rodákovi ze slezského Nového Jičína Peteru von Rittingerovi uvést Kelvinovy objevy do praxe a zkonstruovat první funkční tepelné čerpadlo. O dalších téměř sto let později, na konci 40. let 20. století, americký vynálezce Robert C. Webber sestrojil první tepelné čerpadlo absorbující teplo nikoli ze vzduchu, ale ze země. To se dnes jeví mezi tepelnými čerpadly jako nejefektivnější způsob vytápění a ohřevu vody.

Takto vypadal jeden z prvních návrhů na sestrojení tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo funguje tak, že absorbuje teplo z okolí vytápěného objektu, ať již je to vzduch, země nebo voda, a převádí je na vyšší teplotní hladinu, z níž lze provádět vytápění nebo ohřev vody. Převod tepla do druhé teplonosné látky se děje stlačením par chladicího média v kompresoru, při kterém dojde k jeho zahřátí. Tento proces můžeme přirovnat k nafukování kola pumpičkou – vzduch i celá pumpička se při něm také výrazně zahřejí.

Které tepelné čerpadlo je nejúčinnější?

Tepelná čerpadla jsou nejúčinnější, pokud jsou napojena na podlahové topení nebo na speciálně zkonstruované velké radiátory, které dokážou vyprodukovat dostatek tepla, aniž musejí být nahřáty na vysoké teploty. Proto je třeba při náhradě plynového kotle tepelným čerpadlem myslet i na tyto souvislosti, protože jinak nebude tepelné čerpadlo pracovat s optimální účinností.

Tepelná čerpadla se nevyplatí instalovat v případech, kdy potřebujete zajistit krátkodobě velké nárůsty tepla. To umějí mnohem lépe plynové kotle. Máme-li opět použít příměr, můžeme říci, že tepelná čerpadla jsou jako maratónští běžci – ráda běhají mírným a neměnným tempem, ale velmi efektivně. Na rozdíl od plynového kotle je proto lepší nevypínat tepelné čerpadlo na noc, ale nechat je běžet až do dalšího dne.

Běžná tepelná čerpadla dokážou výstupní vodu ohřát maximálně na teplotu 55 až 65 °C, proto je důležité zaměřit se na celkovou plochu topných těles. Z hlediska provozních nákladů je proto nejlepším řešením tepelné čerpadlo země/voda připojené k podlahovému topení a s ohřevem nastaveným na teplotu topné vody kolem 35 °C.

Efektivitu tepelného čerpadla udává topný faktor (COP – Coefficient of Performance) ve formě poměru mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektrickou energií. Čím vyšší topný faktor je, tím je provoz tepelného čerpadla levnější. Vždy je však spolu s COP nutné uvést ještě to, k jaké okolní teplotě se tento topný faktor vztahuje.

Jak na koupi tepelného čerpadla

V České republice je pořízení tepelného čerpadla coby ekologického zdroje tepla podporováno v rámci dotačního titulu Nová zelená úsporám administrovaného Státním fondem životního prostředí ČR a zaměřeného na úspory energie a obnovitelné zdroje energie v rodinných a bytových domech. V roce 2021 činila maximální výše dotace na tepelné čerpadlo vzduch/voda při současné žádosti o dotaci na zateplení objektu a výměnu zdroje 75 000 Kč. Na tepelné čerpadlo se systémem země/voda či voda/voda bylo možné získat dotaci až 100 000 Kč. Letos je maximální výše stanovena na 140 000 Kč, přičemž tento příspěvek lze získat na tepelné čerpadlo určené k vytápění a ohřevu vody a připojené k fotovoltaickému systému.

Další možností získání dotace na výměnu zdroje jsou tzv. kotlíkové dotace. Její maximální výše nově stoupla na 180 000 Kč, tento příspěvek je ovšem určen pouze domácnostem s nižšími příjmy.

I díky těmto způsobům podpory tak prodeje tepelných čerpadel u nás meziročně rychle rostou, jak potvrdilo statistické šetření MPO. Podle něj prodej tepelných čerpadel v loňském roce meziročně vzrostl téměř o jednu čtvrtinu, přičemž v drtivé většině případů se jednalo o tepelná čerpadla vzduch-voda.