Prąd, ciepło i woda w domu niemal za darmo. Czy to możliwe? Pomysły NCBR

Jak to zrobić? Zdaniem Narodowego Centrum Badań i Rozwoju wielki potencjał drzemie chociażby w budownictwie. Z jednej strony trzeba znacząco obniżyć zapotrzebowanie na energię w budynkach, a z drugiej – nie marnować tej, której użycie jest konieczne.

– Dom, który obniża zapotrzebowanie energetyczne do minimum, nie marnuje energii, magazynuje ją i wykorzystuje w optymalny sposób, to dom, który powinien być w przyszłości standardem. Nowoczesne i racjonalne podejście nie tylko do zarządzania energią elektryczną, lecz także ciepłem, chłodem i wodą, sprawi, że uzyskamy budynek niemalże bezkosztowy w eksploatacji i samowystarczalny. To nie tyle marzenie z odległej przyszłości, co realny cel już na najbliższe lata. Cel, który zamierza zrealizować Narodowe Centrum Badań i Rozwoju – mówi dr Remigiusz Kopoczek, p.o. dyrektor NCBR.

– Dzięki finansowaniu z Funduszy Europejskich w ramach Programu Inteligentny Rozwój wspieramy dziewięć dużych przedsięwzięć badawczych. Duża część z nich może w znacznym stopniu obniżyć rachunki gospodarstw domowych, przedsiębiorstw czy budynków publicznych, jak choćby szkoły. Nowoczesne technologie w budownictwie to również większa niezależność i większe bezpieczeństwo energetyczne. Długofalowo to jedno z kluczowych zadań wynikających z troski o klimat, gdyż emisje związane z ciepłownictwem i zasilaniem budynków w energię elektryczną należą do największych źródeł emisji gazów cieplarnianych na świecie – zwraca uwagę.

Wojciech Racięcki, dyrektor Działu Rozwoju Innowacyjnych Metod Zarządzania Programami w NCBR, odpowiedzialnego za wdrażanie innowacyjnej formuły zamówień przedkomercyjnych, dodaje:

– Planując nasze przedsięwzięcia, mieliśmy wizję wspierania działań na rzecz ochrony klimatu. Obecnie widzimy, że ich realizacja stała się jeszcze ważniejsza. Wszyscy obserwujemy, że w ostatnich tygodniach sytuacja polityczno-gospodarcza uległa zmianie. Dziś jeszcze wyraźniej widać, jakie znaczenie ma bezpieczeństwo energetyczne Polski i uniezależnienie gospodarki od surowców zewnętrznych. Im więcej nowoczesnych i inteligentnych technologii w energetyce, transporcie, budownictwie i innych sektorach, tym większa szansa na odejście od importu surowców energetycznych. I tym większa szansa na uniknięcie innych potencjalnych wstrząsów, związanych np. z łańcuchem dostaw – wskazuje Wojciech Racięcki.

Niskoemisyjna gospodarka, ograniczone zużycie zasobów, zmniejszone zapotrzebowanie na energię czy wreszcie wspieranie rozwoju polskich technologii to priorytety, które zwiększą naszą niezależność i nasze bezpieczeństwo. W jaki sposób dokonają się oczekiwane zmiany? Konieczne jest równoległe spełnienie kilku warunków.

Nie marnować ciepła

Zacznijmy od najważniejszego: efektywności energetycznej. Jak podaje Centrum Analiz Klimatyczno-Energetycznych, powołując się na dane GUS, nawet dwie trzecie wydatków na energię w Polsce przypada na ogrzewanie pomieszczeń. Jednym z najlepszych sposobów na zmianę tej sytuacji jest wymiana wentylacji z grawitacyjnej na mechaniczną. Dzięki temu zapotrzebowanie na ciepło w porównaniu do typowego budynku będzie można zmniejszyć mniej więcej o jedną trzecią. A w zimie – jeszcze więcej.

– Tam, gdzie jedyną wentylacją jest wentylacja grawitacyjna, a jedynym sposobem na przewietrzenie jest otwarcie okien, w miesiącach zimowych nawet do 60 proc. energii cieplnej jest tracone – mówi dr Tomasz Rożek, popularyzator nauki, twórca strony „Nauka. To lubię”.

Tradycyjna wentylacja grawitacyjna działa według praw fizyki. To po prostu zwykła kratka zamieszczona w kuchni czy łazience.

– Przy wentylacji mechanicznej mamy obieg regulowany przez dwa wentylatory: nawiewny i wywiewny, a strumień może być regulowany w harmonogramie dziennym czy tygodniowym. Daje to duże oszczędności, bo wentylację można ustawić tak, aby pracowała tylko wtedy, gdy jest potrzebna – na przykład gdy ktoś przebywa w pokoju. Do tego dochodzi znaczący odzysk ciepła. Dzięki temu w przypadku zimnych dni nie nawiewamy do pomieszczenia mroźnego powietrza. Jeśli to usuwane ma temperaturę 20°C, to powietrze nawiewane nie będzie miało 2°C, ale 18°C. W ten sposób zapotrzebowanie na ciepło z centralnego ogrzewania będzie o wiele mniejsze – wyjaśnia dr inż. Mariusz Skwarczyński z NCBR, kierownik projektu „Wentylacja dla szkół i domów”.

Zarówno w przypadku mieszkań, jak i szkół opracowywana w ramach przedsięwzięcia wentylacja mechaniczna ma być zdecentralizowana. Oznacza to, że nie będzie konieczności przeznaczania specjalnego pomieszczenia na obsługę systemu, a każdą salę lekcyjną czy każde mieszkanie będzie można podpiąć osobno. Daje to praktyczne korzyści. W przypadku szkół dyrekcja placówki będzie mogła przekonać się do rozwiązania w mniejszej skali, a prace będą mniej uciążliwe i czasochłonne (w jeden dzień można zainstalować wentylację w jednej sali). W przypadku budynków wielorodzinnych, na przykład wspólnot mieszkaniowych, brak zgody jednego sąsiada nie zablokuje zaś możliwości instalacji wentylacji u innych.

Na przykładzie szkół można pokazać jeszcze jedną wymierną korzyść. Dziś, gdy dzieci wchodzą do sali lekcyjnej, poprzez emitowanie ciepła działają w pewien sposób jak mały grzejnik. Ten prawdziwy grzeje jednak wciąż równie mocno, co w trakcie przerwy, gdy sala jest pusta. W przypadku wentylacji mechanicznej czujniki wyczują, że po wejściu dzieci temperatura w sali lekcyjnej wzrosła, dlatego instalacja będzie pracować na mniejszych obrotach (podobnie będzie działać to w drugą stronę – jeśli na przykład w czerwcu pojawią się wyjątkowo gorące dni, system nie pozwoli, by do pomieszczeń wleciało zbyt ciepłe powietrze). Dodatkowo korzystanie z pompy powietrza będzie o wiele tańsze w eksploatacji i utrzymaniu niż tradycyjne grzejniki oparte na kotłowni węglowej czy gazowej.

Wymienić źródła ogrzewania

Wymiana źródeł ogrzewania to zresztą kolejny kluczowy aspekt w przedsięwzięciach NCBR. Obecnie około 80 proc. wszystkich systemów ciepłowniczych w Polsce nie jest efektywnych. Jak wynika z danych GUS, na ponad 5,5 miliona budynków zamieszkałych w naszym kraju ponad 5 milionów to domy jednorodzinne. Kotły i piece na paliwa stałe znajdują się w 3 milionach z nich. Tak być nie musi.

– W nadzorowanym przeze mnie przedsięwzięciu całkowicie rezygnujemy ze spalania paliw. Cały budynek ma być zasilany pompami ciepła, a system wentylacji mechanicznej będzie zaprojektowany tak, że nie będzie działał, gdy nikogo nie będzie w pomieszczeniu. Kolejny kluczowy aspekt to jak największe wykorzystywanie energii na miejscu. Pozwoli to uniknąć dużych strat na przesyle, które wynoszą nawet kilkadziesiąt procent. Budynek będzie produkował energię sam, a jej nadmiar zostanie zmagazynowany latem w bateriach i wykorzystywany zimą, gdy zapotrzebowanie jest większe – opowiada Piotr Kopacz z NCBR, kierownik projektu „Budownictwo efektywne energetycznie i procesowo”.

W ramach przedsięwzięcia wybrani w toku postępowania wykonawcy będą mieli za zadanie budowę czterech budynków: społecznego, senioralnego i dwóch jednorodzinnych. Wszystkie zbudowane będą z przygotowanych wcześniej modułów (już z umeblowaniem!), które na miejscu zostaną poskładane w całość w nie dłużej niż dwa miesiące. Niemal cała woda (nawet 95 proc.) ma zaś pochodzić z oczyszczonej deszczówki, wody szarej (woda z prysznica i umywalek), a nawet wody czarnej (woda z toalet po oczyszczeniu będzie nadawać się do podlewania przydomowego trawnika).

– Możliwych do zastosowania rozwiązań jest bardzo dużo. Dajemy w tym pewną swobodę wykonawcom. Celem nadrzędnym jest to, by na koniec budynek więcej energii na ogrzewanie, ciepłą wodą, chłodzenie i używanie wszystkich sprzętów produkował niż zużywał. Będzie to możliwe w dużej mierze dzięki zastosowaniu paneli fotowoltaicznych, pompy ciepła i magazynu energii – tłumaczy Piotr Kopacz.

NCBR liczy zatem nie tyle na obniżenie rachunków za prąd i ogrzewanie, co wręcz ich wyeliminowanie.