V Delu je ta konec tedna Bine Kordež objavil članek, ki mu je uredništvo dalo provokativni naslov “Ogrevanje s toplotno črpalko ima podobne izpuste kot kurilno olje”. Z Binetovimi stališči se sicer v veliki meri strinjam, razen v tem specifičnem delu, ki se nanaša na naslov. Tudi sicer se v javnih razpravah pogosto pojavlja trditev, da imajo toplotne črpalke zaradi odvisnosti od električne energije podobne emisije toplogrednih plinov kot sistemi na kurilno olje. Takšne ocene praviloma temeljijo na poenostavljenih predpostavkah, ki ne upoštevajo celotnega življenjskega cikla tehnologij niti njihove dejanske energetske učinkovitosti.

V nadaljevanju primerjam emisije CO₂ različnih tehnologij ogrevanja ob upoštevanju celotnega življenjskega cikla (Life Cycle Assessment – LCA), vključno s proizvodnjo opreme, obratovanjem, vzdrževanjem, proizvodnjo energentov in razgradnjo. Posebna pozornost je namenjena toplotnim črpalkam v dveh kontrastnih elektroenergetskih sistemih: nizkoogljičnem francoskem sistemu in bolj ogljično intenzivnem nemškem sistemu, v katerem imajo pomembno vlogo fosilna goriva. 

Predpostavke analize

Analiza temelji na emisijah, izraženih v gramih ekvivalenta CO₂ na proizvedeno kilovatno uro toplote (g CO₂e/kWh toplote).

V izračun so vključeni:

• proizvodnja ogrevalne naprave,
• transport in montaža,
• emisije pri proizvodnji energenta,
• emisije med obratovanjem,
• redno vzdrževanje,
• razgradnja in recikliranje opreme.

Pri toplotnih črpalkah je ključno vprašanje ogljična intenzivnost električne energije. Ker se največji delež porabe pojavlja ponoči in v zimskem obdobju, ko je proizvodnja elektrike pogosto bolj emisijsko intenzivna od letnega povprečja, analiza uporablja konzervativne predpostavke.

Tabela: Predpostavljene vrednosti

Skupne emisije toplotne črpalke T_TČ so izračunane kot:

kjer je:

• FE_el – emisijski faktor električne energije,
• SCOP – sezonski faktor učinkovitosti,
• E_oprema – emisije proizvodnje, vzdrževanja in razgradnje naprave.

IEA poudarja, da so emisijski faktorji elektrike po državah zelo različni in jih je treba obravnavati ločeno, saj povprečje EU prikrije velike razlike med državami, kot sta Francija in Nemčija. JRC prav tako opozarja, da je treba pri toplotnih črpalkah upoštevati celoten življenjski cikel: proizvodnjo, uporabo, porabo elektrike in konec življenjske dobe.

Za Francijo je uporabljena nizkoogljična elektroenergetska predpostavka, saj ima Francija zelo nizkoogljičen elektroenergetski sistem zaradi velikega deleža jedrske energije in hidroenergije. RTE za leto 2024 navaja povprečno intenzivnost francoske proizvodnje elektrike 21,7 gCO₂e/kWh, pri čemer tudi v obdobjih visoke porabe intenzivnost ni presegla 70 gCO₂e/kWh.

Za Nemčijo je uporabljena konzervativna zimska predpostavka, saj nemški sistem kljub hitri rasti obnovljivih virov še vedno vključuje lignit, premog in plin. Nemški statistični urad za zadnja leta še vedno prikazuje pomembne količine proizvodnje iz lignita, črnega premoga in plina, predvsem zaradi njihove intenzivne uporabe ponoči, v neugodnem vremenu in predvsem v času sezone ogrevanja.

Tabela: Primerjalna analiza življenjskih emisij

Primerjalni izračuni kažejo, da je trditev o primerljivih emisijah med toplotnimi črpalkami in kurilnim oljem v večini primerov neutemeljena. Tudi v elektroenergetskih sistemih z razmeroma visoko uporabo fosilnih goriv emisije toplotnih črpalk ostajajo precej nižje od emisij sistemov na tekoča fosilna goriva.

V francoskem primeru, kjer elektroenergetski sistem temelji predvsem na jedrski energiji in hidroenergiji, emisije toplotnih črpalk znašajo približno 25 do 40 g CO₂e/kWh toplote. To predstavlja približno desetkrat nižje emisije kot kurilno olje.

V nemškem primeru, kjer v proizvodnji električne energije še vedno pomemben delež predstavljajo fosilni viri, predvsem lignit, premog in zemeljski plin, življenjske emisije toplotnih črpalk dosežejo približno 150 g CO₂e/kWh toplote. Tudi v tem primeru so emisije približno polovico nižje od emisij kurilnega olja.

Tabela: Relativne vrednosti izpustov glede na kurilno olje

Pomemben dejavnik ostaja sezonska učinkovitost naprav. Pri nizkotemperaturnem talnem ogrevanju in dobro izoliranih stavbah lahko sezonski faktor učinkovitosti preseže vrednost 4, kar dodatno zmanjšuje emisije. Nasprotno pa lahko pri starejših objektih z visokotemperaturnimi radiatorji in slabo toplotno zaščito COP pade pod 3, kar poveča ogljični odtis.

Ker toplotna črpalka iz ene enote elektrike proizvede približno tri do štiri enote toplote, se emisijska intenzivnost elektrike deli s faktorjem SCOP. To je ključna razlika glede na neposredno električno ogrevanje.

Pri kurilnem olju takšnega multiplikativnega učinka ni. Večina emisij nastane neposredno pri zgorevanju, dodatne emisije pa pri črpanju, transportu in rafiniranju. Zato kurilno olje ostaja ena najbolj emisijsko intenzivnih oblik ogrevanja.

Francija je dober primer učinkovitosti toplotnih črpalk v primeru ugodnega miksa električne energije, saj ima zaradi jedrske energije in hidroenergije zelo nizke emisije elektrike. Zato so toplotne črpalke v Franciji z vidika CO₂ bistveno boljše od fosilnih ogrevalnih sistemov.

Na podlagi življenjskega izračuna emisij torej  ni mogoče potrditi trditve, da ima ogrevanje s toplotno črpalko podobne izpuste kot kurilno olje. V nizkoogljičnem elektroenergetskem sistemu, kot je francoski, so emisije toplotne črpalke približno 90 % nižje od emisij kurilnega olja. V bolj ogljično intenzivnem zimskem scenariju, kot ga lahko uporabimo za Nemčijo, so emisije še vedno približno 40–60 % nižje.

Trditev o primerljivih emisijah bi bila utemeljena le v skrajnem primeru, kjer bi bila elektrika skoraj v celoti proizvedena iz premoga in bi toplotna črpalka delovala z zelo nizkim sezonskim izkoristkom. V sodobnih evropskih razmerah takšna predpostavka ni reprezentativna.

V slovenskem primeru, kjer imamo “uravnotežen” miks električne energije s CO₂ izpusti nekje med Francijo in Nemčijo, je torej bolj ekološko za ogrevanje uporabljati toplotno črpalko namesto kurilnega olja ali plina. Pa še ceneje je na dolgi rok, ko se investicija v toplotno črpalko amortizira.