Nowa dyrektywa EBPD

Do roku 2050 Europa planuje osiągnąć neutralność klimatyczną i żeby temu sprostać w ciągu najbliższych 7 lat powinniśmy ograniczyć emisje gazów cieplarnianych o 55%. To olbrzymie wyzwanie dla wszystkich gałęzi gospodarki, również sektora budynkowego. Aby mu sprostać, w 2021 roku Komisja Europejska ogłosiła pakiet Fit for 55 składający się z propozycji nowych aktów prawnych oraz zmian w istniejących, mających na celu dostosowanie polityki unijnej do celu neutralności emisyjnej. Jednym z dokumentów poddawanych rewizji jest dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (EBPD), która obecnie znajduje się w procesie trilogów, czyli trójstronnych negocjacji pomiędzy Komisją, Parlamentem i Radą Europejską. Zgodnie z procedowaną propozycją od roku 2028 wszystkie nowo powstające budynki mają być zeroemisyjne, co oznacza, że będą zużywały minimalną ilość energii i zostanie ona w 100% pokryta z czystych, nieemisyjnych źródeł. Od razu pojawia się pytanie, czy w tak krótkim czasie jest to w ogóle możliwe, zwłaszcza w sytuacji, kiedy obecnie budynki odpowiadają za ok. 40% globalnego zużycia energii i ok. 36% emisji CO2. Nie ma wątpliwości, aby osiągnąć ten cel niezbędne są natychmiastowe i ambitne działania. Dobra wiadomość jest taka, że technologie niezbędne do tego są dostępne i wystarczy po nie sięgnąć.

Opłacalna transformacja energetyczna

Kluczowe jest jednak zachowanie odpowiedniej kolejności podejmowanych działań. Transformacja energetyczna zakłada zastąpienie paliw kopalnych odnawialnymi źródłami energii, a to wymaga wcześniejszej elektryfikacji wszystkich sektorów – nie tylko transportowego, ale również przemysłowego czy właśnie budynków. Nie przeprowadzimy jednak skutecznej elektryfikacji, bez wcześniejszego ograniczenia zapotrzebowania na energię – po pierwsze będzie to zbyt kosztowne, po drugie – nie udźwignie tego system i sieci elektroenergetyczne. Dlatego, żeby transformacja energetyczna była możliwa, opłacalna pod względem ekonomicznym i sprawiedliwa społecznie, trzeba zacząć od poprawy efektywności energetycznej. Oznacza to rozwiązanie wielu wyzwań, przed którymi obecnie stoimy. Dopiero później zmniejszone zapotrzebowanie na energię możemy pokryć z OZE. Dzięki takiemu podejściu istotnie ograniczamy koszty transformacji energetycznej, bo inwestycja w zmniejszenie zużycia energii będzie tańsza od tej w nowe moce wytwórcze.

Najskuteczniejszą drogą do neutralności emisyjnej jest ścieżka 3R, czyli Reduce – Reuse – Resource, zakładająca kolejne kroki działania:

  1. ograniczenie zapotrzebowania na energię i poprawę efektywności jej wykorzystania,
  2. zagospodarowanie ciepła odpadowego,
  3. przejście od paliw kopalnych do źródeł energii odnawialnej.

Strategia ta może być zastosowana w każdym typie budynku – mieszkalnym, przemysłowym, komercyjnym, czy użyteczności publicznej, a także szerzej – w skali całego kompleksu przemysłowego, osiedla mieszkalnego, dzielnicy, miasta czy nawet kraju.

Zeroemisyjna fabryka

Przykładem skutecznego wdrażania zasady 3R jest oddany do użytkowania w 2021 roku w Grodzisku Mazowieckim pierwszy zeroemisyjny budynek fabryczny Danfoss na świecie. Budynek projektowany był przed wejściem w życie wytycznych WT 2021 (Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – red.) a już wtedy uwzględniono parametry dla izolacyjności przegród zewnętrznych i wewnętrznych przekraczające przepisy dopiero mające wejść w życie. Poza zadbaniem o ograniczenie strat energii, ogromny nacisk położono na efektywną dystrybucję ciepła i chłodu. Zaprojektowano niskoparametrowe instalacje wyposażone zarówno w równoważenie hydrauliczne, jak i regulację temperatury w każdym pomieszczeniu. Taka optymalizacja systemów technicznych budynków może przynieść nawet do 30% oszczędności.

Instalacja grzewcza

Instalacja ciepła została zaprojektowana jako niskotemperaturowa i pracuje w temperaturze 45oC na zasilaniu i 30oC na powrocie, podczas gdy standardem w nowych budynkach są parametry 60-40oC (a w użyciu nadal jest sporo instalacji, które pracują na parametrach 80- 60oC). Dzięki temu znacznie zmniejszono zużycie energii na cele grzewcze. Instalacja obejmuje trzy systemy:

  • centralne ogrzewanie wyposażone w grzejniki w biurach i łazienkach oraz system ogrzewania podłogowego w szatniach,
  • ciepło na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej,
  • ciepło technologiczne służące do ogrzewania hali produkcyjnej, magazynu i biur w procesie wentylacji (jako uzupełnienie procesu odzysku ciepła).

Instalacja chłodu

Analogicznie w instalacji chłodu zastosowano wyższą temperaturę medium w stosunku do tradycyjnych, np. freonowych instalacji, które pracują w parametrach 8oC na zasilaniu, 12oC na powrocie. W fabryce w Grodzisku instalacja wody lodowej pracuje w temp. 16-23oC, co znacząco obniża koszty eksploatacji. Instalacja obsługuje trzy systemy dostarczania chłodu:

  • na potrzeby procesów produkcyjnych – to do niego dostosowano parametry, dzięki czemu całe zapotrzebowanie na chłód realizowane jest za pomocą jednej instalacji,
  • na potrzeby utrzymania odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach, gdzie odbiornikami są klimakonwektory,
  • technologicznego służącego do zapewnienia odpowiedniej temperatury powietrza wentylacyjnego, którym w okresie letnim jest chłodzona hala produkcyjna.

System BMS

Aby ograniczyć zużycie energii zastosowano oświetlenie LED z systemem zapewniającym integrację z czujnikami ruchu i regulację natężenia światła. Zainstalowano także elektromagnetyczne zawory odcinające zapobiegające zalaniom w wyniku awarii, kapiącym kranom czy cieknącym spłuczkom w toaletach. Każdy kapiący kran może generować stratę rzędu nawet ok. 5 tys. litrów wody w skali roku, a nieszczelna spłuczka w toalecie nawet pięciokrotnie więcej. Zawory te, podobnie jak oświetlenie, zintegrowane są z czujnikami ruchu, dzięki czemu odcinają dopływ wody, gdy nie ma nikogo w danym pomieszczeniu sanitarnym. Warto pamiętać, że wydobycie, uzdatnienie i dostarczenie wody wymaga zużycia energii i powoduje emisje CO2, a zatem oszczędzając wodę – oszczędzamy również energię.

Budynek został wyposażony w system BMS zarządzający energią i automatycznie sterujący źródłami ciepła i chłodu w zależności od temperatury zewnętrznej i zapotrzebowania. I tu płynnie przechodzimy do drugiego punktu zasady 3R, czyli reuse.

Jak ogrzewana jest hala produkcyjna

Hala produkcyjna ogrzewana jest za pomocą powietrza nawiewanego przez system wentylacji. Powietrze to jest wstępnie ogrzewane w centralach wentylacyjnych wyposażonych w podwójne wymienniki krzyżowe, dzięki wykorzystaniu ciepła odpadowego odbieranego z procesów produkcyjnych oraz z kubatury hali. W taki sposób odzyskiwane jest nawet do 95% ciepła ze zużytego powietrza odprowadzanego z hali. Wstępnie podgrzane w procesie rekuperacji powietrze przechodzi następnie przez nagrzewnicę, która podnosi jego temperaturę o kolejnych kilka stopni, tak aby uzyskać wymaganą wartość do ogrzania hali. W tym miejscu wykorzystane jest właśnie ciepło technologiczne. Jest ono częścią wodnej instalacji grzewczej, dla której głównym źródłem energii jest ciepło odpadowe – tym razem jednak generowane podczas pracy agregatów wody lodowej i sprężarek.  

Recykling wody

W fabryce zastosowany został również recykling wody wykorzystywanej do mycia komponentów. Woda miejska, w celu jej oczyszczenia i zmiękczenia (co jest niezbędne ze względu na potrzeby produkcji) jest poddawana procesowi odwróconej osmozy. Tak przygotowana trafia na halę produkcyjną, gdzie jest wykorzystywana do wspomnianego mycia komponentów. Zużyta woda kierowana jest na stację jonizacji chemicznej, gdzie odpowiednio dobrana ilość kwasu solnego i ługu sodowego pozwala na wytrącenie zanieczyszczeń. Po tym wstępnym oczyszczeniu 80% wody wraca z powrotem na stację odwróconej osmozy, a następnie jest ponownie używana do mycia komponentów. Pozostałe 20% trafia do wewnętrznej oczyszczalni ścieków, a potem do kanalizacji. Dzięki temu procesowi w ramach procesu uzyskuje się ponad 160 m3 oszczędności wody rocznie.

Wykorzystanie OZE

Ostatni krok na drodze ku skutecznej i efektywnej ekonomicznie transformacji energetycznej to Resource, czyli odejście od paliw kopalnych i zastąpienie ich odnawialnymi źródłami energii lub innymi czystymi technologiami. Głównym źródłem ciepła w fabryce Danfoss w Grodzisku Mazowieckim jest wspomniane ciepło odpadowe odzyskiwane ze sprężarek i agregatów wody lodowej. W okresach przejściowych, gdy tego ciepła jest zbyt mało, układ wspierają dwie pompy ciepła typu powietrze-woda o mocy 232,7 kW każda. W przypadku największego zapotrzebowania na ciepło pracują również cztery kotły elektryczne. Na potrzeby instalacji chłodzenia głównym źródłem energii są agregaty wody lodowej pracujące przez cały rok – również przy ujemnych temperaturach zewnętrznych, produkując wtedy chłód na potrzeby procesów produkcyjnych. W okresach przejściowych dominującym źródłem chłodu są dry coolery, wykorzystujące proces tzw. free coolingu, w którym medium znajdujące się w instalacji chłodzone jest za pomocą powietrza zewnętrznego. Free cooling to energooszczędna metoda chłodzenia glikolu, wykorzystująca jedynie różnicę temperatury. W cieplejsze dni chłodnice są dodatkowo zraszane wodą, co umożliwia ich pracę w wyższych temperaturach. W przypadku największego zapotrzebowania na chłód włączają się dodatkowo pompy ciepła, które jako urządzenia rewersyjne, mogą być zarówno źródłami ciepła, jak i chłodu. Wszystkie wspomniane urządzenia pracują w kaskadzie – kolejne uruchamiane są w zależności od potrzeb. W odpowiedzi na zmiany temperatury zewnętrznej i zapotrzebowania na ciepło czy chłód, następuje automatyczne przełączanie pomiędzy poszczególnymi źródłami, tak aby system działał jak najefektywniej. Fabryka zasilana jest w 100% zieloną energią pochodzącą z wiatru i słońca i kupowaną od zewnętrznego dostawcy z certyfikatem gwarancji pochodzenia wydawanym przez Towarową Giełdę Energii.

Opisana w artykule ścieżka 3R może być wdrożona zarówno w nowym budynku, jak i modernizowanym, a przeprowadzenie wszystkich działań w odpowiedniej kolejności umożliwia, niezależnie od skali przedsięwzięcia, ekonomicznie opłacalną i skuteczną transformację energetyczną.