COP vs. GUE

COP vs. GUE

W odpowiedzi na pytania dotyczące różnic między COP a GUE przedstawiamy artykuł, w którym przybliżymy znaczenie tych dwóch tajemniczych współczynników.

Efektywność 

W czasie gdy urządzenia wytwarzały energię spalając paliwo, do określenia bilansu energetycznego wystarczyła definicja sprawności. Mówiła ona jaką część energii z ciepła spalania uzyskamy po spaleniu paliwa na wykonanie efektywnej pracy. Można to wytłumaczyć w ten sposób, że w 1 kg węgla znajduje się energia 30 MJ. Jeżeli go spalimy to możemy uzyskać 12 MJ – 40% do wykonania pracy (np. wytworzenie prądu przez generator), a pozostałe 60% (18 MJ) stracimy. Te 40% to nasza sprawność. W oczywisty sposób wartość sprawności nie może przekraczać 100%. 

 Współczynnik wydajności COP

Gdy pojawiły się sprężarkowe pompy ciepła (SPC), które działają na kompletnie innej zasadzie niż proste spalanie paliwa, stworzono specjalnie dla nich inną definicję określającą bilans energii, a mianowicie współczynnik wydajności COP (ang. Coefficient of Performance). Spróbujemy w prosty sposób pokazać przepływ energii przez pompę ciepła. Przy COP = 4 na 1 kWh energii elektrycznej pobieramy 3 kWh z dolnego źródła, którym może być grunt albo powietrze atmosferyczne. Aby oddać ciepło z dolnego źródła do wody grzewczej sprężarka w pompie ciepła podnosi ciśnienie czynnika, przez co „wkłada” d niego kolejną 1 kWh. W sumie do wody grzewczej możemy oddać 4 kWh energii.

 Eel – Energia elektryczna pobrana z sieci i użyta na sprężenie czynnika

Q –  energia pobrana z dolnego źródła

Widać, że nasza przykładowa pompa ciepła ma współczynnika COP równy 4. Na wielkość współczynnika największy wpływ ma różnica temperatur pomiędzy źródłem dolnym, a wodą grzewczą, a w przypadku pomp powietrznych także temperatura powietrza zewnętrznego będącego dolnym źródłem. 

 Współczynnik efektywności wykorzystania gazu GUE

Firma ROBUR opracowała technologię gazowych absorpcyjnych pomp ciepła. Najkrócej rzecz ujmując sprężanie w tej technologii następuje metodą termiczną przez dostarczenie czynnikowi ciepła ze spalania gazu. Jak widać w przeciwieństwie do sprężarkowych pomp ciepła te nie wykorzystują do procesu energii elektrycznej. Jedyny jej pobór to ok. 0,9 kW przeznaczony na działanie podzespołów urządzenia: pompę roztworu, wentylator osiowy i palnikowy, automatykę. Stąd też na określenie efektywności stworzono odmienny współczynnik jakim jest „efektywność wykorzystania gazu” G.U.E. (ang. Gas Utilization Efficiency).

Przybliżmy w prosty sposób obliczenia G.U.E. Czynnikiem chłodniczym w gazowej absorpcyjnej pompie ciepła jest amoniak. Pobiera on 0,7 kWh energii z gruntu, a następnie do podniesienia jego parametrów (ciśnienia i temperatury) używana jest energia z palnika gazowego w ilości 1 kWh. W tym przykładzie GUE wynosi 1,7, tzn. na jedną kWh z gazu odbieramy 0,7 kWh z otoczenia i sumę tych energii oddajemy do wody grzewczej.  

 Egaz – energia ze spalania gazu użyta na sprężenie amoniaku

Q – ciepło pobrane z dolnego źródła

Wedle wzoru GUE w podanym przykładzie wynosi (1+0,7)/1 = 1,7. 

Powyżej przedstawiliśmy bardziej teoretyczne rozważania, które ułatwiają zrozumienie współczynnika GUE. Spójrzmy na bardziej praktyczne dane. Gazowa absorpcyjna powietrzna pompa ciepła GAHP-A jest zasilana gazem ziemnym. Spala ona 2,72 m3/h gazu. Stąd można policzyć, że jej moc palnika wynosi ok. 25,2 kW. Nominalna wartość mocy dla parametru A7/W50 (temperatura powietrza 7 °C i wody grzewczej 50 °C) to 38,3 kW – jest to energia pobrana z ziemi plus energia dostarczona przez palnik gazowy. W tym wypadku GUE wynosi 38,3 / 25,5 = 1,52.

COP vs. GUE vs. koszt użytkowania pompy ciepła
Tym co najbardziej interesuje inwestorów jest koszt związany z użytkowaniem pompy ciepła. Porównanie kosztów dwóch technologii – sprężarkowej z gazową absorpcyjną wymaga znalezienia wspólnego odnośnika COP do GUE. Najlepiej jest zdefiniować koszt 1 kWh energii ciepła uzyskana z pompy. O ile w SPC sprawa jest prosta – znamy dokładnie cenę prądu za kilowatogodzinę, o tyle cena gazu podawana jest za metry sześcienne. W SPC liczymy ile prądu z „gniazdka” pochłania wytworzenie 1 kWh ciepła, a w GAHP ile mgazu zużywa pompa na wytworzenie 1 kWh energii cieplnej. 

 

Wykres 1 – Porównanie kosztów produkcji 1 kWh przez różne urządzenia grzewcze.

Czerpiąc energię zasilania z prądu w bardzo małym stopniu wykorzystujemy energię pierwotną zgromadzoną w paliwach kopalnych. Biorąc pod uwagę sprawność bloków energetycznych i kiepski stan polskiej sieci energetycznej do „gniazdka” przeciętnego użytkownika dociera w najlepszym wypadku 37% energii potencjalnie zawartej w paliwie. W pompach GAHP paliwo gazowe spalane jest na miejscu, a energia pierwotna jest wykorzystywana prawie w całości ze sprawnością palnika gazowego. Wykorzystanie energii pierwotnej przez pompy GAHP jest dużo bardziej efektywne niż w SPC, a straty są znacząco mniejsze.

 

 

 

Potrzebujesz rzetelnej i kompleksowej wiedzy? Zapytaj naszego eksperta!

Napisz do nas lub zadzwoń +58 698 21 48