Decarbonization of heating systems by replacing electric heaters with a biomass source in heat pump installations
Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Poznańska
Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 57 (7-8), 21-27, DOI: https://doi.org/10.65545/COW.2026.07-08.03
Słowa kluczowe: pompa ciepła, dekarbonizacja, wodór, H2 Ready, biwalentny system grzewczy, biomasa, pellet
Streszczenie
W artykule przedstawiono analizę możliwości wykorzystania pomp ciepła do dekarbonizacji systemów grzewczych poprzez zastępowanie grzałek elektrycznych źródłami odnawialnymi (gazowymi i biomasowymi). Omówiono aktualne uwarunkowania transformacji energetycznej w Polsce i Unii Europejskiej, ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania gazu ziemnego, wodoru oraz biomasy w budownictwie indywidualnym. Dodatkowo zaprezentowano analizę techniczną biwalentnych systemów grzewczych opartych na pompach ciepła z dodatkowymi źródłami szczytowymi: kotłami elektrycznymi, gazowymi i biomasowymi (pellet drzewny). Zastosowanie biomasy w układach hybrydowych pozwala na dalsze ograniczenie emisji CO2 przy zachowaniu wysokiej efektywności energetycznej pomp ciepła. Autor prezentuje również koncepcję kotła kondensacyjnego małej mocy na biomasę, opracowywanego w ramach programu „Doktorat Wdrożeniowy”, który może wspomagać w nowoczesnych systemach niskoemisyjnych.
Pobierz artykuł w formacie PDF
Pobierz cały numer w formacie PDF
Keywords: heat pump, decarbonisation, hydrogen, H2 Ready, hybrid heating system, biomass, pellet
Abstract
The article analyses the potential of heat pumps to support the decarbonisation of heating systems by replacing electric resistance heaters with gas-fired and biomass-based heat sources. It discusses the current conditions shaping the energy transition in Poland and the European Union, with particular emphasis on the use of natural gas, hydrogen, and biomass in individual residential buildings. In addition, a technical analysis is presented of bivalent heating systems based on heat pumps combined with supplementary peak-load heat sources, namely electric, gas-fired, and biomass-fired boilers using wood pellets. The use of biomass in hybrid systems enables further reductions in CO₂ emissions while maintaining the high energy efficiency of heat pumps. The article also presents a concept for a small-capacity biomass condensing boiler, currently being developed under Poland’s “Implementation Doctorate” programme, which could serve as an auxiliary heat source in modern low-emission heating systems.
Download the article in PDF format
Download the entire issue in PDF format
Bibliografia / Bibliography
Ciupek, B. (2023). Kotły grzewcze na paliwa stałe. Wybrane aspekty budowy i eksploatacji, ISBN 978-83-7775-721-5, Politechnika Poznańska
Ciupek, B., Judt, W., Urbaniak, R., & Kłosowiak, R. (2019). The Emission of CO and NOx from Boilers Supplied by a Pellet Under the Influence of Changes in the Air-Fuel Equivalence Ratio. Journal of Ecological Engineering, 20(10), 34–38. https://doi.org/10.12911/22998993/112748
Główny Urząd Nadzoru Budowlanego. (2026). Struktura źródeł ciepła [Dane z 21 lipca 2026 r.]. https://zone.gunb.gov.pl/pl/raporty/raport_zrodel_ciepla (Dostęp: 23.07.2025)
Lipiäinen, S., Lipiäinen, K., Ahola, A., & Vakkilainen, E. (2023). Use of existing gas infrastructure in European hydrogen economy. International Journal of Hydrogen Energy, 48(80), 31317–31329. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.283
Mertins, A., Heiker, M., Rosenberger, S., & Wawer, T. (2023). Competition in the conversion of the gas grid: Is the future of biogas biomethane or hydrogen? International Journal of Hydrogen Energy, 48(83), 32469–32484. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.270
Minister Klimatu i Środowiska (2025). Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 8 maja 2025 r. w sprawie wymagań jakościowych dla biomasy pozyskanej z drzew i krzewów wprowadzanej do obrotu lub obejmowanej procedurą celną dopuszczenia do obrotu w postaci brykietu lub peletu. Dziennik Ustaw, poz. 618.
Ministerstwo Klimatu i Środowiska. (2021). Polityka energetyczna Polski do 2040 r. https://www.gov.pl/web/klimat/polityka-energetyczna-polski-do-2040-r (Dostęp: 08.05.2025)
Rogowska, D., & Pajda, M. (2020). Applications of sustainable biogas. Nafta-Gaz, 76(10), 750–756. https://doi.org/10.18668/ng.2020.10.11
Salim, S. S., Luxembourg, S. L., Longa, F. D., & Van Der Zwaan, B. (2024). Decarbonisation scenarios for the European residential sector. Building and Environment, 269, 112408. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.112408
Trading Economics. Gaz ziemny UE – kurs, wykres, dane historyczne i aktualności. https://pl.tradingeconomics.com/commodity/eu-natural-gas (Dostęp: 23.07.2025)
Vaillant Saunier Duval Sp. z o.o. (2024). Wykaz schematów typowych aroTHERM split. https://www.vaillant.pl/podreczniki-schematow/pompy-ciepla/podrecznik-schematow-arotherm-split-2971996.pdf (Dostęp: 23.07.2025)
Vaillant Saunier Duval Sp. z o.o. (2025). Podręcznik schematów: Systemy wieloźródłowe. https://www.vaillant.pl/podreczniki-schematow/pompy-ciepla/podrecznik-wielozrodlowy-09-10-2025-3073136.pdf . (Dostęp: 23.07.2025)
Vakylabad, A. B., & Saberi, A. (2023). Application of hydrogen as a fuel in domestic appliances. Elsevier eBooks, 171–186. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-93940-9.00141-9