Kotły kondensacyjne a ochrona środowiska: Redukcja emisji CO2 i wpływ na ekologię

Z tekstu dowiesz się:

• w jaki sposób kotły gazowe kondensacyjne zmniejszają emisję dwutlenku węgla,
• jak spalanie gazu wpływa na możliwie najniższą emisję CO2,
• czy efektywność kotła gazowego ma wpływ na ochronę środowiska,
• jakie są możliwości połączenia kotłów gazowych kondensacyjnych z odnawialnymi źródłami energii.

Kotły gazowe kondensacyjne a zmniejszenie emisji CO2

W Polsce wciąż bardzo dużym problemem jest niska emisja zanieczyszczeń będąca przyczyną powstawania zjawiska szkodliwego dla zdrowia, mianowicie smogu. Jej źródłem jest przede wszystkim spalanie paliw stałych, głównie węgla w szeroko rozpowszechnionych kotłach stałopalnych. Dotyczy to nie tylko bezklasowych kopciuchów, ale także tych urządzeń, które najwyższą, 5 klasą cechują się wyłącznie w teorii. Mowa w tym miejscu o kotłach zasypowych, w przypadku, gdy zostaną one zainstalowane bez niezbędnego bufora wody grzewczej o dużej pojemności wodnej rzędu 1000 i więcej litrów.

Głównymi składnikami smogu, odpowiedzialnymi za jego niekorzystne oddziaływanie są pyły zawieszone PM 10, PM 2,5 oraz PM 1. Najmniejsze drobiny stanowią największe zagrożenie dla ludzkiego zdrowia, ponieważ z powodu swoich rozmiarów są w stanie bez trudu przedostać się do układu krwionośnego poprzez ściany komórkowe pęcherzyków płucnych.

Większe drobiny również są niebezpieczne, ponieważ stale podrażniają układ oddechowy, pogarszają stan zdrowia astmatyków, osób cierpiących na przewlekłą obturacyjną chorobę płuc (POChP) oraz inne dolegliwości ze strony układu oddechowego i krwionośnego.

W tej sytuacji doskonałym remedium na powyższy problem jest kocioł gazowy kondensacyjny. Spalanie gazu ziemnego (a także płynnego - propanu) w przeciwieństwie do spalania węgla nie powoduje żadnych emisji substancji mineralnych w postaci pyłów. Oprócz tego nie dochodzi do powstawania dwutlenku siarki i rakotwórczego benzopirenu, a emisja tlenków azotu jest blisko o połowę niższa przy założeniu dostarczenia tej samej ilości energii.

Spalanie gazu to w sektorze paliw kopalnych najniższa możliwa emisja CO2

Część produktów spalania, niektórych paliw stałych stanowi bezpośrednie zagrożenie dla ludzkiego zdrowia. Niektóre z tych produktów są jednak problematyczne z zupełnie innego powodu. Mowa tutaj o gazach cieplarnianych reprezentowanych głównie przez dwutlenek węgla. Jego wysoka, światowa emisja przyczynia się do napędzania procesu niekorzystnych zmian klimatycznych.

Obecność węgla w paliwach sprawia, że ich spalenie niestety zawsze będzie nierozerwalnie związane z emisją dwutlenku węgla, jednakże różnice w budowie chemicznej sprawiają, że dostarczając tę samą ilość energii, jedne paliwa generują go więcej, a inne mniej. Także i w tym miejscu spalanie gazu ponownie wyróżnia się pozytywnie na tle konkurencji. Na 1 GJ pozyskanej energii przypada emisja CO₂ w ilości:

• 97,5 kg dla węgla kamiennego,
• 76,5 kg dla oleju opałowego,
• 55,5 kg dla gazu ziemnego.

W wartościach procentowych dla gazu ziemnego oznacza to aż o 43% niższą emisję względem węgla oraz 27% względem oleju opałowego.

Efektywny kocioł gazowy a jego wpływ na ochronę środowiska

Choć paliwa różnią się między sobą i sam tylko skład chemiczny sprawia, że w kontekście ochrony środowiska stosowanie jednych jest korzystniejsze niż drugich, to innym istotnym aspektem jest także efektywność samego urządzenia grzewczego. Przykładowo, kocioł gazowy dwufunkcyjny może przecież występować w odmianie kondensacyjnej oraz niekondensacyjnej.

W tym miejscu zalety kotłów gazowych kondensacyjnych uwidaczniają się nie tylko względem urządzeń stałopalnych czy olejowych, ale także względem starszych kotłów gazowych typu turbo lub też konstrukcji wyposażonych w otwartą komorę spalania. Im wyższa sprawność urządzenia, tym mniejsza ilość spalonego paliwa przypadająca na tę samą ilość dostarczonej energii. W konsekwencji skutkuje to niższą emisją.

Sprawność kotła to stosunek energii cieplnej użytecznej przekazywanej przez kocioł gazowy do ilości energii dostarczonej do niego wraz z paliwem. Kocioł kondensacyjny w odróżnieniu od alternatywnych rozwiązań korzysta nie tylko z energii wprowadzonej do niego wraz z paliwem, ale także z tzw. ciepła spalania.

Spalanie gazu, tak samo ziemnego, jak i płynnego skutkuje powstawaniem pary wodnej, która jest jednym z produktów reakcji. Wykroplenie pary umożliwia odzysk ciepła utajonego i schłodzenie produktów spalania. To za sprawą tego procesu sprawność gazowych kotłów kondensacyjnych liczona jest tradycyjnie według wartości opałowej i może wynosić aż 109%. Pozwala to na pozyskanie ok. 11% więcej energii cieplnej przy analogicznej (względem kotła niekondensacyjnego) ilości spalonego gazu. Niższa temperatura spalin to także mniejsze straty kominowe.

Urządzenia OZE i kotły gazowe kondensacyjne to zgrany duet

W celu zwiększenia pozytywnego efektu ekologicznego dobrym rozwiązaniem są instalacje hybrydowe, w których kotły gazowe kondensacyjne, takie jak na przykład ecoTEC plus współpracują z urządzeniami OZE. Ma to racjonalne uzasadnienie nie tylko w kontekście ochrony środowiska, ale także na gruncie ekonomii w eksploatacji. Takie połączenie stanowi również dywersyfikację źródeł ciepła, co może być pomocne np. w przypadku usterki jednego z urządzeń.

Zaletą kotłów gazowych jest ich pełna sterowalność. Automaty gazowe wraz z systemem opomiarowania i elektroniki umożliwiają płynną modulację mocy urządzenia. Możliwe jest także ich natychmiastowe włączenie i wyłączenie bez negatywnego efektu bezwładności rozpalonego paliwa, jak to ma miejsce w przypadku kotłów stałopalnych. Dzięki temu kotły gazowe bardzo dobrze sprawdzają się w układach biwalentnych z pompami ciepła. W takich układach pracują niemal wszystkie pompy ciepła typu powietrze-woda, jednakże większość z nich współpracuje z grzałkami elektrycznymi.

Zastosowanie kotła gazowego jest znacznie bardziej ekonomicznym rozwiązaniem, a dobry układ automatyki pozwala na bieżące porównywanie aktualnej efektywności pompy ciepła z cenami energii elektrycznej i gazu. Na tej podstawie następuje płynna zmiana pracy urządzenia z tego, które przestaje być już efektywne, na które to w danych warunkach pozwala uzyskać niższe koszty eksploatacji.

Innym przykładem sprawdzonej współpracy jest połączenie kotła gazowego i cieczowych kolektorów solarnych. W polskim klimacie ze względów projektowych taka współpraca dotyczy przede wszystkim funkcji produkcji ciepłej wody użytkowej. W większości domowych rozwiązań polega to na zastosowaniu wspólnego zasobnika ciepłej wody wyposażonego w dwie wężownice grzewcze. Dolna podłączana jest do systemu kolektorów słonecznych, natomiast górna do kotła. Dzięki temu każde z urządzeń może dostarczać ciepłą wodę, przy czym prawidłowe zaprojektowanie układu kolektorów pozwala na pokrycie ok. 50% rocznego zapotrzebowania na energię potrzebną do produkcji ciepłej wody użytkowej. W czasie niekorzystnej pogody, na podstawie informacji dostarczonej przez czujnik temperatury, następuje aktywacja kotła gazowego.

Kotły gazowe kondensacyjne dostarczają nie tylko wygodne, bezobsługowe ogrzewanie przy niskich nakładach inwestycyjnych. Jak widać, mogą również skutecznie poprawiać jakość powietrza, a przy modernizacji kotłowni węglowej lub olejowej, przyczyniać się także do hamowania zmian klimatycznych.