Soojuspumba ja päikesepaneelide rakendamine koos soojussõlmega

Kas soojuspumba kasutamine koos päikesepaneelidega on mõttekas ja majanduslikult tasuv lahendus?

Majandusbuumi aastatel pidevalt tõusnud energiahinnad sundisid ka Eesti inimesi ja ettevõtteid otsima odavamaid lahendusi oma hoonete kütmiseks. Maailmas on palju energiatootmisviise, milline neist valida või valimata jätta, sõltub investeeringu majanduslikust tasuvusest.

Eestimaa linnad ja muud suuremad asulad on suhteliselt hästi kaetud kaugküttevõrguga. Põhjanaabrite kogemustele tuginedes võib väita, et tänapäevane kaugküte on tõhus ja suhteliselt odav. Kohaliku kütuse osatähtsuse tõus ning elektri ja soojuse koostootmine suurendab kaugküttevõrgu eeliseid. Kuid selge on ka see, et ei ole võimalik teha kiiret hüpet eilsest ülehomsesse – kaugküttesüsteemide ajakohastamine nõuab aega. Esimesed suuremad kohalikku kütust põletavad koostootmisjaamad on Eesti suurematesse linnadesse juba ehitatud ning mitu väikestki soojusvõrku saab oma energia hakkpuidust.

Soojuspumba kasutamine on hinnalt soodsaim lahendus?

Kuigi kaugküte on tarbija jaoks mugav, pole paljud rahul selle hinnaga. Odavama võimaluse pakub soojuspump. Eestis kasutatakse neid juba üsna palju, enamasti eramajade kütmiseks. Parima tulemuse andev suure võimsusega maasoojuspump vajab aga torustiku jaoks tuhandeid ruutmeetreid vaba maad, mida linnas asuva mitmekorruselise maja ümbruses võtta pole.

Tõhus ja majanduslikult kiiresti tasuv on rakendada õhkvesi-soojuspump rööpselt olemasoleva soojusallika, nt soojussõlmega, ning soojuspumbast saadavat energiat kasutada tagastuva küttevee (veelgi parem madalatemperatuurilise põrandaküttevee) eelsoojendamiseks. Kui välisõhu temperatuur on –10 kuni –15 °C ning õhk-vesi-soojuspumbast väljuva vee temperatuuri reguleerida sõltuvalt välistemperatuurist, võib kütteperioodi keskmine soojendustõhusustegur COP olla 3 kuni 3,5 ning soojuspumbaga on võimalik toota kuni 85 % kogu vajaminevast energiast. Puudu jääva 15 % ning vajaliku soojusvõimsuse sel ajal, kui välistemperatuur on väga madal, tagaks kaugkütte-katlamaja.

Kirjeldatud lahendus on kahtlemata majanduslikult väga kiiresti tasuv investeering (tasuvusaeg 3–4 aastat). Peab aga silmas pidama, et arvestamata on jäetud investeering kaugkütteallikasse. Kui enamik kaugküttetarbijaid hakkaks seda lahendust kasutama, peaks soojusvõrk endiselt investeerima tippvõimsustarbe katmiseks, ent saaks soojusenergiat müüa vaid 15 % praegusest kogusest. Soojusvõrgu kulutuste katmiseks peaks siis energia hinda tunduvalt tõstma. Praegu reguleerib kaugküttevõrgu piirkonnas tehtavaid soojustehnilisi lahendusi kaugkütteseadus ning kindlasti sõltub palju ka kohalikust omavalitsusest. Kindlasti oleks vale lasta kõigil tarbijail rakendada soojuspumpasid ning lasta kaugküttevõrgul välja surra. On ju kaugküttel omad eelised, mis järjest enam ilmnevad tavapäraste energiaallikate (gaas, elekter, õli) kallinedes.

Teine „tasuta“ energiaallikas on päike

Arvutused näitavad, et Eestis jagub päikeseenergiat küllaga, oleksid vaid selle kättesaamiseks tehtavad investeeringud piisavalt väikesed. Kahjuks pole aga terviklik päikeseküttesüsteem just kõige kiiremini tasuvam investeering. Süsteem ise koosneb päikesepaneelidest, ühendustorustikest (vasktorud), akumulatsioonipaagist ja automaatikast ning investeerida tuleb summa, mille tagasimaksuaeg on kindlasti üle kümne aasta. Saksamaa, Austria ja mõni muu Euroopa riik maksab päikesepaneelide kasutamiseks riiklikku toetust ning nende riikide linnade katustele tekib üha rohkem paneele. Suur turg ja riiklik toetus aitavad paneelitootjail arendada oma tooteid ja tootmist. Et päikesepaneel on suhteliselt lihtne toode, võiks nende tootmisele mõelda ka Eestis. Ilma riikliku toetuseta poleks meil aga nendele piisavalt turgu ning kohalik tootja ei suudaks suuremate firmadega konkureerida.

Päikeseenergiat rakendatakse peamiselt sooja tarbevee tootmiseks, sest talvel, kui meil on vaja kütta, pole piisavalt päikesepaistet. Eestis saab päikeseenergiat peamiselt juunist augustini ning peaaegu üldse mitte detsembris ja jaanuaris. Päikesepaneelide kasutamist kavandades ja küttesüsteeme ehitades tuleb kindlasti arvestada nende eripärasid, nt võib soojuskandja temperatuur tõusta üle 150 °C, talvel aga külmuda. Enne otsuste langetamist soovitame kindlasti pöörduda kogemustega firmade poole.

Ka päikesekütet võib rakendada koos muude energiaallikatega (soojuspump, soojussõlm), ent saadava energiaga saab peamiselt sooja tarbevett toota ning sedagi enamasti suvel. Seega ei saa päikeseküttest saadava energia osakaal olla nii suur kui soojuspumba rakendamisel ning vaevalt et suvel päikeselt saadav soojus soojusvõrkude tööd oluliselt mõjutaks.

Jõhvi lasteaeda ehitati päikesepaneelide ja soojuspumba kombineeritud süsteem

Efipa AS ehitas Jõhvis, Puru tee 15 asuvale lasteaiale süsteemi, milles on rakendatud nii päikesepaneelid kui ka õhk-vesi-soojuspump ja kaugkütte-soojussõlm. Süsteem sai valmis 2010. aasta sügisel. Päikeseenergiaga soojendatakse tarbevett, soojuspumba abil saadavat energiat rakendatakse põrandakütteks ning soojussõlm annab energiat ventilaatoritele ja katab vajaduse korral nii sooja vee kui ka põrandakütte tipptarbe. Saksa firma Wagner&Co Solartechnik päikesepaneele on lasteaial kokku 31,3 m2 ning arvutuste kohaselt peaksid nad andma 11,6 MWh energiat aastas, s.o 26 % aastavajadusest.

Kui välisõhu temperatuur on −5 °C, on lasteaia katusel oleva Itaalia firma Aermec soojuspumba võimsus 31 kW ja soojendustõhusustegur COP 3,4. Põrandaküttesüsteemi maksimaalne võimsustarve on 70 kW ning temperatuurivahemik 28– 33 °C . Soojuspump, mida kasutatakse välistemperatuuridel kuni −10 °C, toodab 90 % kogu vajaminevast energiast, mille kütteperioodi keskmine arvestuslik hind on 28,25 €/MWh.

Kaugküttesõlme, päikesepaneelide ja soojuspumba tööd juhib firma Fidelix ajakohane automaatika, mis võimaldab seadmete tööd jälgida ka Interneti kaudu ning vajaduse korral muuta seadmete tööparameetreid.

Kokkuvõtteks võib öelda, et:

soojuspumpade tasuvusaeg on väga lühike, kui neid liita olemasoleva süsteemiga ning rakendada tööle siis, kui välistemperatuur ei lange alla −10 kuni –15 °C;

soojuspumpade lülitamisele olemasolevasse küttesüsteemi võib olla vastu soojuse senine müüja;

päikesepaneelide kasutamiseks soojusenergia saamiseks on Eestis piisavalt päikesepaistet ning energiat saab toota ka päikesepaneelidega;

investeeringu maksumus päikeseküttesse on saadava efektiga võrreldes suhteliselt suur ning tagasimakseaeg venib väga pikaks;

kui elektrihinna tõus jätkub, siis päikesekütteseadmete tagasiostuaeg lüheneb.

Loodetavasti saame juba käesoleva aasta lõpupoole tutvustada soojuspumba ja päikesepaneelide rakendamise tulemusi Jõhvi lasteaias.

Artikli autor on TOOMAS LAUR, AS Efipa

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 1/2011 lk 26–27

Foto: Toomas Laur