Termomodernizacja w standardzie budynku pasywnego lub niskoenergetycznego.

Wprowadzenie

Wdrożenie Dyrektywy o charakterystyce energetycznej budynków w Polsce jest porażką wszystkich, którym zależy na efektywnoci energetycznej gospodarki kraju. Na dodatek do związanych z tym problemów Komisja Europejska, Parlament i Rada Europy przygotowały tzw. RECAST dyrektywy (Energia i Budynek nr 4/2009). Ostateczna treść RECASTU, czyli nowego tekstu dyrektywy o charakterystyce energetycznej budynków została uzgodniona i w formie tzw. tri dialogowego dokumentu powinna w marcu by przyjęta przez Parlament Europejski (o czym zapewniał piszącego te słowa przedstawiciel Komisji, marzec a najpóźniej do 10 kwietnia). Mam nadzieję, że na X Jubileuszowym Forum Termomodernizacja, które odbędzie się 13 kwietnia 2010, będę miał przyjemność poinformować o uchwaleniu nowego tekstu dyrektywy. Nowa dyrektywa wprowadza m.in. pojęcie budynku blisko zero energetycznego, co w tłumaczeniu na polski można przyjąć jako budynek nisko — energetyczny. Budynek taki ma bardzo małe zapotrzebowanie na energię, które w znacznej części pokrywane jest z energii odnawialnych w tym wytwarzanych lokalnie w obiekcie (Artykuł 2, Definicje, Tekst z marca 2010 roku). Nowa Dyrektywa wprowadza obowiązek wznoszenia budynków niskoenergetycznych od 2018 roku w przypadku budynków użyteczności publicznej, a od 2020 dla wszystkich innych. Oprócz tego nakłada obowiązek przygotowania optymalnych kosztowo — efektywnych ekonomicznie wymagań energetycznych dla budynków.

W niniejszym artykule zostanie przedstawiona koncepcja wyznaczania aktualnej wartości zdyskontowanych oszczędności, która może by  podstawą do określania efektywnego ekonomicznie standardu energetycznego budynku i wykorzystana do oszacowania niezbędnej pomocy inwestorom wznoszącym nisko energetyczne budynki.

Jaka energia?

Uznanie, jaka warto zużycia energii jest granicą, poniżej której możemy mówić o budynku energooszczędnym — nie jest prawnie określone i zmienia się wraz z postępem techniki i zmianami wymagań. Jako budynek energooszczędny określamy taki sam budynek, w którym zużywa się mniej energii niż w budynku, który obecnie spełnia obowiązujące prawnie wymagania. Można się umówi, że jeśli budynek zużywa 50% energii budynku spełniającego wymagania, to taki budynek będziemy nazywać energooszczędnym, a jeśli zużywa 75%, to będzie to budynek nisko energetyczny.

Problem polega na tym, że w Polsce wymagania odnośnie budynku nie są jednoznaczne (mamy dualizm wymagań), a ponadto są wyrażone w formie sumy energii pierwotnej zużywanej na różne potrzeby (ogrzewanie, chłodzenie, ciepła woda użytkowa CWU, oświetlenie). Dlatego warto byłoby ustalić, o jakiej energii jest mowa w kontekście ekonomicznie opłacalnego standardu energetycznego. Czy w tym zużyciu należy uwzględniać ciepła wodę? W jaki sposób uznawać ciepło produkowane z kolektorów słonecznych czy energię elektryczną z paneli fotowoltaicznych? Wydaje się, że należałoby oddzielić zużycie ciepłej wody od zużycia energii na ogrzewanie i chłodzenie, bo system CWU nie wpływa na jako samego budynku. Z drugiej strony system przygotowania CWU może by efektywny lub nie. To samo dotyczy oświetlenia. Czy powinno się uwzględniać w zużyciu energii standardowe, czy rzeczywiste profile użytkowania? Jak traktować w obliczeniach inne, niż standardowe dane klimatyczne? Rozwiązanie wielu z tych wątpliwości przynosi zastosowanie budynku referencyjnego.

Wymienione problemy powinny zostać rozstrzygnięte w związku z koniecznością opracowania tzw. kosztowo optymalnego standardu energetycznego jak wynika to z RE-CASTU przy czy słowo powinny w przypadku Polski oznaczać, że mogłyby zostać opracowane jeśli Ministerstwo uzna, że słowo to jest zobowiązaniem do takiego działania. Pamiętamy, że w przypadku świadectwo słowo zobowiązujące kraje członkowskie do przygotowywania świadectwa w przypadku budynków oddawanych do użytkowania, wynajmowanych czy sprzedawanych zostało zinterpretowane jako częściowy obowiązek i ograniczone tylko do budynków nowych. Ciekawe jak będzie tym razem, czy polski rząd potraktuje RECAST poważnie, czy tak jak zwykle?

Celem wprowadzania przez Unię przepisów dotyczących efektywnoci energetycznej jest zmniejszenie zużycia energii, dlatego w RECASTcie wskazuje się (cho nieostro), na energię pierwotną jako wskaźnik efektywnoci energetycznej budynku. Może to budzi kontrowersje, gdyż w takim przypadku efektywność zależy nie tylko od tego jak dobry energetycznie jest budynek, ale również od jego lokalizacji i infrastruktury energetycznej. Inwestor ma wpływ na decyzje związane z budynkiem, ale infrastruktura jest zadana. Jak zatem powiązać ze sobą budynek i lokalizację? Istotne będą w tym przypadku współczynniki nakładu przyjmowane do obliczenia energii pierwotnej. Decyzje o rozwijaniu obszarów zurbanizowanych powinny zatem brać pod uwagę możliwe na tym terenie współczynniki nakładu. Należy rozstrzygnąć, czy obowiązek ich określania i publikacji powinien wynikać z planów energetycznych, planów zagospodarowania czy innych dokumentów.

Aktualna wartość oszczędności

Załóżmy, że zapotrzebowanie na energię końcową budynku (w tym przypadku nie ma znaczenia, na jakie cele jest zużywana energia) wynosi 1 GJ/m²/rok, a w wyniku inwestycji termomodernizacyjnych zmniejszono to zapotrzebowanie do 0,5 GJ/m²/rok. Uzyskana oszczędność 0,5 GJ w przeliczeniu na konkretne media generuje strumień oszczędnoci w złotówkach. Zakładamy dale, że cena GJ w zależności od nośnika kształtuje się następująco, zł/GJ.

Dyskontowanie prowadzimy przez okres 25 lat przy stopie procentowej 10% rocznie. Warunki te odpowiadają warunkom kredytu hipotecznego, przy czym przyjęte oprocentowanie jest wyższe ze względu na założenie wzrostu cen energii.

Obliczenia rocznych oszczędności energetycznych przedstawiono w tabeli 2, przy czym nośnik w pierwszej kolumnie oznacza nośnik wykorzystywany przed modernizacją i jest on zastępowany przez nośnik wymieniony w pierwszym wierszu. Warto ci ujemne wskazują, że np. zamiana biomasy na zasilanie energią elektryczną jest nieopłacalna, mimo że w wyniku modernizacji osiągnęliśmy zmniejszenie zapotrzebowania o 0,5 GJ to różnica w cenach tych nośników prowadzi do strat.

Analogicznie w tabeli 3 zebrano wyniki obliczeń aktualnej zdyskontowanej wartości oszczędności (dla 25 lat i stopy procentowej 10%). Warto tych oszczędności oznacza, że o taką sumę można zwiększyć nakłady inwestycyjne, które w całoci spłacą się z oszczędności energetycznych. W ten sposób można wyznaczać, chwilowy neutralny kosztowo zakres nakładów inwestycyjnych.

Wartości w tabeli 3 oznaczają graniczne wartości możliwego dofinansowania m², które zostanie spłacone z oszczędności energetycznych. Wg danych z audytów energetycznych kompleksowa termomodernizacja budynków o niskim standardzie energetycznym 1 GJ, która doprowadza do 0,5 GJ kosztuje 300 do 400 zł na m² powierzchni o regulowanej temperaturze. Taki koszt termomodernizacji może zostać pokryty z oszczędności energetycznych dla przypadków wyróżnionych w tabeli 3. Na przykład zmiana nośnika energii z energii elektrycznej (również na elektryczną!) przynosi oszczędności, które stanowią strumień finansowy wystarczający do realizacji takiej modernizacji. Pozostałe przypadki albo są nieopłacalne, albo warto aktualna nie wystarcza do sfinansowania termomodernizacji. W takim przypadku celem zachęcenia inwestorów do podejmowania działań termomodernizacyjnych niezbędna jest pomoc Państwa. Można stąd wywnioskować, dlaczego premia termo modernizacyjna wynosiła 20% warto ci inwestycji.

Załóżmy teraz, że standard wyjściowy obiektu jest 0,5 GJ a po termomodernizacji wyniesie 0,25 GJ. Pokażemy, jak w tym przypadku kształtują się roczne oszczędności i ich warto   aktualna przyjmując do obliczeń takie same założenia jak poprzednia.

W obu analizowanych przypadkach założono 50% zmniejszenie zużycia energii, różne były standardy początkowe. Tabela 4 wskazuje na dwukrotne zmniejszenie strumienia pieniędzy z oszczędności, a zatem czym lepszy budynek tym mniejszy strumień oszczędności i potrzeba większej pomocy celem osiągnięcia założonego standardu.

Wnioski

Przedstawiona prosta procedura analizy nie wyczerpuje problemu okre lenia standardu budynku niskoenergetycznego. Tym niemniej wykorzystując przedstawioną koncepcję można przeprowadzi bardziej zaawansowane rozważania i porówna je z rezultatami otrzymanymi z audytów energetycznych.

Ta sama procedura może zosta zastosowana dla budynków nowych, je li za standard wyj ciowy przyjmie się warto ci zużycia zgodnie z aktualnymi wymaganiami (w naszym przypadku wymagania są niejednoznaczne i ich ustalenie będzie trudne).

Na zakończenie, należałoby odnie się do wspomnianej w tytule pasywnoci. Otóż, sformułowania używane w RECASTcie celowo unikają tego terminu. Budynki pasywne w potocznym rozumieniu to budynki bardzo dobrze ocieplone, szczelne, w których zastosowano zaawansowane urządzenia do ogrzewania, przygotowania ciepłej wody i wentylacji, koniecznie z odzyskiem ciepła. Jest to jedna z propozycji osiągania standardu nisko energetycznego, ale istnieją inne rozwiązania techniczne które prowadzą do niskiego zużycia energii. Termin budynki pasywne został wprowadzony przez Instytut Budynków Pasywnych wraz z systemem certyfikacji takich budynków. Komisja uznając prawo krajów członkowskich do własnych rozwiązań technicznych celowo unikała „pasywno ci" w swoich dokumentach. Nie zmienia to faktu, ze osiągnięcie standardu budynku niskoenergetycznego w tym pasywnego będzie kosztowne, a z przedstawionych obliczeń wynika że nie będzie neutralne kosztowo. Należałoby zada pytanie czy jestemy w stanie jako kraj przygotowa programy wsparcia dla inwestorów realizujących takie budynki. Jak duże powinno by takie wsparcie? A może lepiej nic nie robi i poczeka aż wzrastające ceny energii wyeliminują inwestorów z rynku, wtedy mamy kłopot z głowy, a rząd może ogłosi sukces.

Autor: dr inż. Aleksander D. Panek

Materiały z Forum Termomodernizacja 2010 zorganizowanego przez Zrzeszenie Audytorów Energetycznych.

Podziękowania dla organizatorów za udostępnienie materiałów.