Maasoojuspump ja elektri börsihinna järgimine

Maasoojuspump pole ammu enam mingi uudistoode. Üha rohkem on just maasoojuspump see seade mida kasutatakse hoone soojusvarustuses. Seega on iseenesest mõistetav, et soojuspumbalahendused muutuvad järjest moodsamaks ja nutikamaks ning pumpadele lisandub üha enam kõikvõimalikke lisafunktsioone. Üks neist on moodul, millega järgitakse elektri börsihinda. Nimetagem seda edaspidi „börsihinna järgijaks”.

Maasoojustpump saab infot üle veebi elektri börsihindade kohta. Seda infot rakendab maasoojuspump maja kütmisel, üritades võimalikult palju odavat ning võimalikult vähe kallist elektrit tarbida.

Täna on elektrit ostes võimalik valida mitme erineva variandi vahel:  

• • Fikseeritud energiahind –klient maksab fikseeritud hinda, vaatamata elektribörsil toimuvale

• • Muutuv energiahind – elektri hind sõltub otseselt sellest, mis toimub elektribörsil

• Kombineeritud energiahind – osa tarbitavast elektrist on fikseeritud ja osa börsihinnaga

Kallis elekter maksab hetkel jämedalt 40 eurot/MWh (pluss võrgutasud 70 eurot/MWh). Lõplik hind on niisiis 110 eurot/MWh.

Odava elektri hind on 25 eurot/MWh (pluss võrgutasud 70 eurot/MWh). Lõplik hind 95 eurot/MWh.

Ka AIT Nord pakub klientidele börsihinna järgimise võimalust küttesüsteemidesse, kus see reaalselt kasulik peaks olema. Ometi on oluline aru saada börsihinna järgija tegelikust sisust, et sellest maksimaalselt kasu lõigata. Iga vidin on vaid siis kasulik, kui selle toimimiseks tagatakse vajalikud eeldused.

Pea kõik maasoojuspumpadega tegelevad inimesed on kuulnud sellist väidet: „Kasutame börsihinna järgijat ning rakendame soojuspumpa siis, kui elekter on odav.” Igati tore väide, kuid AIT Nord otsustas siinkohal professionaalset kretinismi rakendada ning vaatas sellele väitele lähemalt otsa. Kas börsihinna järgija toimib ikka päris nii, nagu kliendile lubatakse?

Vaatleme järgmist võimalikku olukorda:

Mart Maaküte ehitab endale maja, kuhu tuleb 100% ulatuses põrandaküte. Majas on köetavat pinda umbes 200 m2. Projekteerijalt võetud soojuskoormusarvutus seab maja küttekoormuseks 7–10 kW. Võtkem aluseks 10 kW – see on puhtalt küttekoormus, mis ei arvesta tarbevett. Maja, mille küttekoormus on 10 kW (välisõhu temperatuuril –22 oC) tarvitab aastas u 20–25 MWh soojusenergiat. See on vajalik soojuse hulk, millega tuleb maja aasta jooksul varustada, et toas mõnusalt soe oleks. Tegemist on arvutusliku koormusega, mis põhineb Eesti Kraadpäevade arvutustel.

Mardile pakutakse integreeritud börsihinna järgijaga soojuspumpa. Talle lubatakse, et see tagab talle märksa soodsamad küttearved, kuna soojuspump rakendab ise odavat elektrit. Nüüd tahab aga Mart teada, kui palju ta börsihinna järgija abil aastas säästab. Lisaks soojuspumbale paigaldatakse süsteemi akumulatsioonipaak, mis võimaldab soojuspumbale pikemaid töötsükleid.

Lähtume hetkel põhimõttest, et eesmärk on kütta maja küttevee mahtu ette, kasutades nn odavat elektrit. Kui elekter jälle kallis on, oleks varnast võtta justkui etteköetud maht, mida kalli elektriga perioodil ära kasutada. Seega peaks süsteem suutma kasu lõikamiseks soojust salvestada.

Vaatame Mardile pakutud lahendust erinevate välisõhu temperatuuride juures. Odavat elektrit saab boonusena ära kasutada vaid siis, kui maja küttevajadus on rahuldatud ning soojuspumbal on võimsuse ülejääk. Ehk siis olukorras, kus maja küttevajadus on täidetud, kuid odava elektri kättesaadavusest tulenevalt soovitakse puhverpaaki soojust ette kütta. Nii saaks sooja väiksemate kuludega ette toota.

Välisõhu temperatuur −25 … −20 C

Perioodi kestvus: u 21 tundi aastas.

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 10 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: u 35 oC

Soojuspumba efektiivsus 35 oC tootmisel: 5,1

Sellisel välisõhu temperatuuril ongi maja küttekoormus u 10 kW. Kui Mardile müüdi 10 kW võimsusega soojuspump, ei teki elektribörsi hindade järgimisest selles temperatuuride vahemikus mingit kasu, sest soojuspumba võimsusest ülejääki ei teki. Kõik, mis soojuspump toodab, tarvitab maja ka ära.

Järeldus: Selles välisõhu temperatuuride vahemikus klient börsihinna järgijast ei võida.

Välisõhu temperatuur −20 … −15 C

Perioodi kestvus: u 90 tundi aastas

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 9 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: u 35 oC

Soojuspumba efektiivsus 35 oC tootmisel: 5,1

Akumulatsioonipaagi maht: nt 100 L

Eelmise vahemikuga võrreldes on õues nüüd juba natuke soojem. Maja ei tarvita enam kogu soojuspumba võimsust lõpuni ära. Maasoojuspumba võimsus on 10 kW ning tekib justkui 1 kW võimsuse ülejääki, mida võiks rakendada koos börsihinna järgijaga.

Kuna sellist perioodi on u 90 tundi aastas, saaks soojuspumba ülejääva võimsusega u 90 kWh soojust reservi kütta.

• • Kalli elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 2 eurot (90 kWh / soojuspumba COP (5,1) = 18 kWh elektrit. Kallis elekter maksab 110 eurot/MWh)

• • Odava elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 1,7 eurot (arvutuskäik sama. Odav elekter maksab 95 eurot/MWh)

• Kui nüüd vastavalt börsi odavale hinnale ülejääva võimsusega mahtu ette kütta, siis kütab 1 kW võimsust 100-liitrise akupaagi tunni ajaga 8 oC võrra soojemaks, 35 kraadilt 43ni. Kuna nüüd peab soojuspump tagama kõrgema pealevoolu temperatuuri, langeb ka seadme efektiivsus u 10% võrra. 90 kWh soojuspumba madalam COP (4,6) = 19,6 kWh elektrit. Sellise energiahulga tootmiseks kulub odava elektriga u 1,9 eurot

NB! Soojuspumba efektiivsuse langemisel on mõistlik arvestada vaid seda COP-väärtust, mis on seadmel siis, kui see kütab ülejääva võimsusega tund aega paaki ette. Kui aga soojuspump juba pikemalt ette kütab, tõuseb ka paagi temperatuur rohkem ning seadme edasine efektiivsuse lang sööb igasuguse lisanduva säästu ära.

Järeldus: Ka välisõhu temperatuuril –20 … −15 oC ei saavuta klient börsihinna järgijaga mingit võitu

Välisõhu temperatuur –15 … –10 C

Perioodi kestvus: u 290 tundi aastas

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 8 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: u 35 oC

Soojuspumba efektiivsus 35 oC tootmisel: 5,1

Akumulatsioonipaagi maht: nt 100 L

Sellises olukorras on soojuspumba võimsuse ülejääk u 2 kW (maja küttekoormus on 8 kW ning soojuspumba väljundvõimsus 10 kW). Seda võimsust saab rakendada koos börsihinna järgijaga.

Kuna antud perioodi on u 290 tundi aastas, siis saaks ülejääva võimsusega u 580 kWh soojust reservi ette kütta.

• • Kalli elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 13 eurot (580 kWh / soojuspumba COP (5,1) = 114 kWh elektrit)

• • Odava elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 11 eurot (arvutuskäik sama)

• Kui vastavalt börsi odavale hinnale ülejääva võimsusega mahtu ette kütta, siis kütab 2 kW võimsust 100-liitrise akupaagi tunni ajaga 16 oC võrra soojemaks. Ehk siis 35 kraadilt 51ni. Kuna nüüd peab soojuspump oluliselt kõrgemat pealevoolu temperatuuri tegema, langeb ka seadme efektiivsus u 15% võrra. Seega 580 kWh / soojuspumba madalam COP (4,3) = 135 kWh elektrit. Sellise energiahulga tootmiseks kulub odava elektriga u 13 eurot

100-liitrise akupaagiga ei saavutata niisiis mingit lisanduvat säästu, kuna soojuspumba efektiivsuse lang kõrgema temperatuuri tootmisel „sööb” madalama elektri hinnaga saavutatud säästu ära.

Kui kasutada 300-liitrist akumulatsioonipaaki, kütab 2 kW küttevõimsus sellise mahu tunni ajaga 5 oC soojemaks. Ehk siis 35 kraadilt 40ni. Siin on efektiivsuse lang väga väike (u 10%). Seega 580 kWh / soojuspumba madalam COP (4,5) = 12 eurot.  

Kui kasutada aga hoopis 1000-liitrist akumulatsioonipaaki, siis kütab 2 kW võimsus sellise mahu tunni ajaga u 2 oC võrra soojemaks. Sellise mahu puhul soojuspumba efektiivsus ei lange ning odavat elektrit õnnestub täiel määral ära kasutada. Vaatamata sellele kulub 580 kWh tootmiseks  u 11 eurot, mis teeb võrreldes kallima elektriga vaheks ainult 2 eurot.

Ettekütmisel on äärmiselt oluline, kui kaua soojuspump järjest ette kütab. Kui soojuspump töötab ülejääva võimsuse arvelt mitu tundi järjest, tõuseb ka paagi temperatuur oluliselt. 300-liitrise paagi puhul 5 kraadi tunnis, 1000-liitrise paagi puhul u 2 kraadi tunnis. Mida soojemaks paak köetakse, seda rohkem kaotatakse seadme efektiivsuses.

Järeldus: ka välisõhu temperatuuril –15 … –10 oC ei saavuta klient (kuni 300-liitrise akumulatsioonipaagiga) börsihinna järgijaga mingit lisanduvat võitu. Marginaalne võit tekib juhul, kui kasutada näiteks 1000-liitrist akumulatsioonipaaki.

Välisõhu temperatuur –10 … –5 C

Perioodi kestvus: u 740 tundi aastas

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 6,5 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: u 30 oC

Soojuspumba efektiivsus 30 oC tootmisel: 5,4

Akumulatsioonipaagi maht: nt 300/1000 L

Selle stsenaariumi puhul pole mõtet 100-liitrise akumulatsioonipaagiga arvestada, sest sedavõrd väikese mahuga ei saa ettekütmist rakendada: soojuspumba efektiivsus langeb temperatuurigraafiku tõstmisel drastiliselt.

Antud juhul on soojuspumba võimsuse ülejääk u 3,5 kW (maja küttekoormus 6,5 kW ning soojuspumba väljundvõimsus 10 kW). 3,5 kW võimsust saab rakendada koos börsihinna järgijaga.

Kuna antud perioodi on u 740 tundi aastas, saaks soojuspumba ülejääva võimsusega u 2600 kWh soojust „reservi ette kütta”.

• • Kalli elektriga kulub sellise energiahulga tootmiseks u 53 eurot (2600 kWh / soojuspumba COP (5,4) = 481 kWh elektrit)

• • Odava elektriga kulub sellise energiahulga tootmiseks u 46 eurot (arvutuskäik sama)’

• • Kui vastavalt börsi odavale hinnale kütta ülejääva võimsusega mahtu ette, siis kütab 3,5 kW võimsus 300-liitrise akupaagi tunni ajaga 10 kraadi soojemaks, 30 kraadilt 40ni. Soojuspumba efektiivsus langeb seejuures u 10%. 2600 kWh / soojuspumba madamal COP (4,6) = 565 kWh. Sellise energiahulga tootmine maksab 54 eurot ning 300-liitrise akupaagiga ei ole asi majanduslikult mõttekas

• Kui aga kasutada hoopis 1000-liitrist akupaaki? Sellisel juhul tõuseks vee temperatuur akupaagis 3,5 kW võimsuse rakendamisel u 3 kraadi võrra ning soojuspumba efektiivsus siinkohal praktiliselt ei lange. Odava elektriga küttes kulub antud juhul u 46 eurot. Võrreldes kalli elektriga on siin juba väike võit olemas

Järeldus: ka välisõhu temperatuuril −10 … −5 C ei saavuta klient (kuni 300-liitrise akumulatsioonipaagiga) börsihinna järgijaga mingit võitu. Väike võit tekib siis, kui kasutada näiteks 1000-liitrist akumulatsioonipaaki.

Välisõhu temperatuur −5 … 0C

Perioodi kestvus: u 1650 tundi aastas

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 5 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: u 30 oC

Soojuspumba efektiivsus 30 oC tootmisel: 5,4

Akumulatsioonipaagi maht: nt 1000 L

Siin pole ka ka 300-liitrise akumulatsioonipaagiga suurt midagi teha.

Praegusel juhul on soojuspumba võimsuse ülejääk juba päris arvestatav. Maja küttekoormus on u 5 kW ning seadme võimsuse ülejääk 5 kW (10 kW maasoojuspumba puhul).

Antud temperatuurivahemikuga perioodi on aastas u 1650 tundi. Soojuspumba ülejääva võimsusega (5 kW) õnnestub reservi kütta u 8300 kWh (kasutades odavat elektrit).

• • Kalli elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 169 eurot (8300 kWh / soojuspumba COP (5,4) = 1537 kWh elektrit)

• • Odava elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 146 eurot (arvutuskäik sama)

• Kui börsi odavat hinda rakendades kütta 1000-liitrise akupaagi mahtu ette, siis kütab 5 kW võimsus 1000-liitrise paagi tunni ajaga u 4 kraadi soojemaks. Soojuspumba efektiivsuse lang on niivõrd väike, et seda ei pea siinkohal isegi arvestama ning näib, et tekib väike võit. Kui aga soojuspump mitu tundi järjest reservi kütab, tõuseb ka paagi temperatuur rohkem ning efektiivsuse lang sööb ära saadava säästu.

Järeldus: välisõhu temperatuuril −5 … 0 oC saab klient ettekütmisel justkui üliväikese võidu. Kui aga paak mitukümmend kraadi soojemaks kütta, kaob igasugune majanduslik perspektiiv. Seadme efektiivsuse lang sööb ära saadava säästu.

Välisõhu temperatuur 0 … +5 C

Perioodi kestvus: u 1760 tundi aastas

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 4 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: 30 oC

Soojuspumba efektiivsus 30 oC tootmisel: 5,4

Akumulatsioonipaagi maht: nt 1000 L

Soojuspumba võimsuse ülejääk on 6 kW (10 kW maasoojuspump). Antud perioodi on u 1760 tundi aastas. Soojuspumba ülejääva võimsusega (6 kW) saab reservi kütta u 10 600 kWh (kasutades odavat elektrit).

• • Kalli elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 216 eurot (10 600 kWh / soojuspumba COP (5,4) = 1963 kWh elektrit)

• • Odava elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 186 eurot (arvutuskäik sama)

• Kui börsi odavat hinda rakendades kütta 1000-liitrise akupaagi mahtu ette, siis kütab 6 kW võimsus 1000-liitrise paagi tunni ajaga u 5 kraadi soojemaks. Esimest tundi ette küttes on efektiivsuse lang praktiliselt olematu. Kui aga kaks tundi ülejääva võimsusega ette kütta, tõuseb paagi temperatuur juba 10 kraadi. See tähendab aga soojuspumba olulist efektiivsuse langu. Minimaalse säästu saamiseks tuleb paak vähemalt 5 kraadi soojemaks kütta. 10-kraadise tõusu puhul langeb soojuspumba efektiivsus juba u 10%.

Järeldus: välisõhu temperatuuril 0 … +5 C saab klient ettekütmisel justkui üliväikese võidu. Kui aga paak mitukümmend kraadi soojemaks kütta, kaob igasugune majanduslik perspektiiv. Seadme efektiivsuse lang sööb ära saadava säästu.

Välisõhu temperatuur +5 … +10 C;

Perioodi kestvus: u 1420 tundi aastas

Maja küttekoormus nimetatud välisõhu temperatuuridel: 2,5 kW

Vajalik temperatuur kütte puhverpaagis: u 30 oC

Soojuspumba efektiivsus 30 oC tootmisel: 5,4

Akumulatsioonipaagi maht: nt 1000 L

See temperatuurivahemik vastab Eesti keskmisele suvele, nii kurb kui see ka pole. Kütet on nüüd juba väga vähe vaja ning soojuspump saab enamuse ajast puhkeasendis pikutada. Tööd peab see tegema 2,5 kW võimsusega ning ülejäänud aja võib puhata. Tekib 7,5 kW ülejäävat võimsust, millega on võimalik ette kütta u 10 600 kWh.

• • Kalli elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 216 eurot (10 600 kWh / soojuspumba COP (5,4) = 1963 kWh elektrit)

• • Odava elektriga kuluks sellise energiahulga tootmiseks u 186 eurot (arvutuskäik sama)

• Kui ülejääva võimsuse ja odava elektriga ette kütta, siis kütab 7,5 kW võimsus 1000-liitrise paagi tunni ajaga u 8 kraadi soojemaks ehk 30 kraadilt 38ni. Kui kogu energiahulk (10 600 kWh) õnnestuks sellisel moel ette toota, saavutaks klient väikese võidu. Kalli elektriga võrreldes oleks see võit u 30 eurot. Kui akumulatsioonipaak aga 30 kraadilt kahe tunniga 46ni kütta, kaob säästmise efekt taas. Elektri hinnast justkui säästetakse, kuid seadme efektiivsuse langemise tõttu tuleb odavat elektrit rohkem kasutada.

Järeldus: välisõhu temperatuuril +5 … +10 oC saab klient ettekütmisel üliväikese võidu. Kui aga paak mitukümmend kraadi soojemaks kütta, tekib jällegi analoogne olukord nagu ülalnimetatud stsenaariumite puhul. Seadme efektiivsuse langemisest tingituna hakkab soojuspump üha rohkem voolu tarbima. Seega lisanduvat säästu ei teki.  

Välisõhu temperatuur +10 C ja soojem

+10 oC või soojema välistemperatuuri juures on maja küttekoormus väga väike (u 1 kW kanti) ning ülejäänud võimsusega saaks ette kütta. Ülalnimetatud andmetele tuginedes on selliselgi juhul 1000-liitrise paagiga võimalik teatav sääst saavutada, kuigi väga vähesel määral. Näiteks soojeneb vesi 1000-liitrises paagis 9 kW küttevõimsuse rakendamisel tunnis u 9 kraadi. Kui elektrit näiteks kaks tundi jutti rakendada, tõuseb paagi temperatuur juba 18 kraadi ning taas on elekter küll odav, kuid seadme madalama efektiivsuse tõttu kulub seda oluliselt rohkem.

Kas börsihinna järgijaga ei olegi siis võimalik säästa?

Lühidalt vastates: ei ole, vähemalt mitte klassikaliste eramutele mõeldud lahendustega. Teatud eranditel on mingi sääst võimalik tekitada, aga ainult siis, kui süsteemi hüdraulika on ehitatud vastavat eesmärki silmas pidades.

Börsihinna järgijast võiksid kasu lõigata objektid, mis ka soojematel perioodidel suurtes kogustes soojust kasutavad, näiteks veepargid, spaad või muud paigad, millel on ka suviti suur veetarbimine. Ka sellisel juhul saab kasu sündida vaid siis, kui hüdraulika seda võimaldab (suuremad paagid, soojuspumba suurem võimsus jne).  

Klassikalise eramu puhul jäävad aga kehtima rusikareeglid, mis börsihinna järgija kasutamise mõistlikkuse küsimärgi alla seavad:

Eramute tehnilised ruumid on suhteliselt väikesed. 1000-liitrised (või isegi suuremaid) mahupaake ei õnnestu puht füüsiliselt selliste hoonete tehnoruumidesse paigutada. Väiksema mahuga paakide puhul langeb soojuspumba efektiivsus aga sedavõrd palju, et kliendile ei teki tegelikkuses mingit säästu

Kui maja tahab energiat, siis tahab seda kohe. Et üleüldse tekiks mingisugunegi võimekus ette kütta, peaks paigaldama võimsama soojuspumba. Ülalnimetatud näited arvestasid 10 kW maasoojuspumbaga ning potentsiaalsed säästunumbrid olid tagasihoidlikud. Säästmiseks tuleks paigaldada võimsam soojuspump

• • Börsihinna järgijaga lisandub hulk kulusid:
    • • Suurem mahupaak (mitte vähem kui 250 eurot)
    • • Temperatuuri piiraja – kui maja on ehitatud põrandaküttele ning puhverpaagi temperatuuri soovitakse kõrgemaks kütta, peaks süsteemi lisama ka 3-tee ventiili, mis takistab liialt kõrgel temperatuuril vee põrandakütte-süsteemi sisenemise (u 200 eurot)
    • Kui lisada 3-tee ventiil, tuleb ka põrandaküttele eraldiseisev ringluspump paigaldada (u 250 eurot)

• • Kallis elekter vs. odav elekter. Mida soojemaks paak ette köetakse, seda madalama efektiivsusega soojuspump oma tööd teeb – tüüpiline „nokk kinni, saba lahti” olukord. Kasutatakse küll odavamat elektrit, kuid paraku tuleb seda rohkem kasutada, sest soojuspumba efektiivsus on madalam

• Energia hind on alati kallim külmemal ning odavam soojemal ajal. Soojemal ajal on soojust vaja praktiliselt olematus koguses. Külmal ajal tahab aga maja pidevat kütet – seega toimub ettekütmine energiahinda arvestades alati ebasoodsal ajal