Pompa ciepła i fotowoltaika - korzyści i rozwiązania
Współpraca pompy ciepła i paneli fotowoltaicznych jest opłacalna, zarówno ze względów finansowych, jak i ekologicznych. Jak połączyć dwa odnawialne źródła energii w jedną instalację?
Coraz więcej osób budujących domy zastanawia się nad wyborem pompy ciepła oraz instalacji fotowoltaicznej. Pompa ciepła, choć wykorzystuje energię ze źródeł odnawialnych, pobiera też znaczną ilość energii elektrycznej. Dlatego opłacalne wydaje się uzupełnienie układu o instalację fotowoltaiczną, która dostarcza darmową energię do zasilania pompy ciepła.
Pompy ciepła korzystają z darmowego ciepła obecnego w powietrzu (pompy powietrze-woda i powietrze-powietrze) albo w ziemi (pompy ciepła gruntowe). Jednak 20-30% energii, którą dostarczają do ogrzewania, to efekt pracy obecnej w pompie ciepła sprężarki napędzanej energią elektryczną. Nie ma przeszkód do tego, żeby pochodziła ona z paneli fotowoltaicznych (PV), które wytwarzają ją z energii słonecznej, dzięki czemu również ona może być darmowa.
Jak obliczyć moc instalacji PV
Dobrze zaizolowany nowy dom jednorodzinny o powierzchni ogrzewanej 130 m2 potrzebuje około 11,8 tys. kWh energii rocznie w formie ciepła na ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Dostarczenie takiej ilości energii przez pompę ciepła, np. typu powietrze/woda, wiąże się z pobraniem energii elektrycznej z sieci w ilości około 3100 kWh (przy założeniu współczynnika efektywności SCOP = 3,8). Instalacja fotowoltaiczna w polskich warunkach dostarcza rocznie z każdego 1 kWp zainstalowanej mocy około 1000 kWh energii elektrycznej. Teoretycznie więc wystarczy instalacja o mocy 3,2 kWp, aby pokryć potrzeby i bezpłatnie ogrzewać dom. Niestety, tylko teoretycznie, ponieważ w praktyce okres produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej i okres intensywnej pracy pompy ciepła się mijają. Zgodnie z obowiązującymi przepisami, możemy przesłać nadmiar energii elektrycznej wyprodukowanej w naszej instalacji fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej. W zależności od tego, kiedy podpisaliśmy umowę prosumencką, za oddaną do sieci energię dostajemy opust w cenie zakupu energii odbieranej z sieci w ciągu kolejnych 12 miesięcy - możemy odebrać za darmo do 70-80% tego co wcześniej oddaliśmy. Dotyczy to tych, którzy podpisali umowę na warunkach obowiązujących do końca marca 2022 r.
NIE PRZEGAP: NOWY system rozliczeń fotowoltaiki - net-biling
Od 1 kwietnia 2022 r. system rozliczeń jest inny - za energię wprowadzaną do sieci prosument otrzymuje zapłatę wg aktualnych stawek z giełdy energii. Kwota jest zapisywana na jego koncie, a z gromadzonych w ten sposób środków opłacane są zakupy energii z sieci, których prosument dokonuje w ciągu kolejnych 12 miesięcy, przy czym w momencie zakupu obowiązuje aktualna cena (a nie ta, za jaką wcześniej prosument sprzedał energię).
Przeczytaj też: Montaż paneli fotowoltaicznych - na co zwrócić uwagę
W przypadku wcześniej obowiązującego systemu, tak zwanego net-metteringu (z którego można korzystać przez 15 lat od daty podpisania umowy prosumenckiej) warto dążyć do maksymalnego bieżącego wykorzystania energii produkowanej z instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio na miejscu. Dlatego dobrym rozwiązaniem jest wtedy dobór instalacji fotowoltaicznej, która pokrywa w całości zapotrzebowanie na energię całego domu (nie tylko PC, ale również wszystkich urządzeń domowych). Żeby nie płacić za energię do działania pompy ciepła, instalacja fotowoltaiczna musi mieć odpowiednio dużą moc.
By ją obliczyć, można skorzystać ze wzoru:
Jak zwiększyć zużycie energii wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne?
Okres zapotrzebowania na energię elektryczną przez urządzenia elektryczne w budynku oraz okres wytwarzania jej przez instalację fotowoltaiczną pokrywają się jedynie w niewielkim zakresie. To niedopasowanie można poprawić na dwa sposoby. Pierwszy z nich polega na próbie zwiększenia zużycia energii w okresie dużego nasłonecznienia, np. przez czasowe programowanie działania urządzeń elektrycznych (takich jak zmywarka czy pralka) mogących pracować bez naszej obecności, drugi na jej magazynowaniu. Jeśli mamy pompę ciepła, dochodzi jeszcze jedna możliwość: korzystanie z funkcji chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim.
Jak zdobyć dofinansowanie do zakupu pompy ciepła i fotowoltaiki
- Program Moje ciepło - dofinansowanie do pompy ciepła
- Dotacja od PGNiG na kocioł gazowy lub pompę ciepła
- Program "Czyste powietrze" - w 2022 r. najwyższa dotacja
- Program "Mój prąd"
Jak magazynować energię elektryczną?
Energia elektryczna może być magazynowana w czystej postaci w akumulatorach lub w formie energii cieplnej w zbiorniku wody. Do wytworzenia ciepła można użyć grzałki elektrycznej zanurzonej w zbiorniku pompy ciepła.
Koszt zakupu baterii akumulatorów o dostatecznie dużej pojemności jest jednak na tyle duży, że skutecznie zniechęca do takiej inwestycji. Bardziej racjonalne wydaje się takie rozwiązanie, w którym funkcję akumulatora pełni na przykład instalacja ciepłej wody użytkowej.
Jednorazowe podgrzanie wody użytkowej w zbiorniku o pojemności 200 l od temperatury 10 do 50oC wymaga dostarczenia 9,3 kWh energii. Zamontowanie w nim grzałki elektrycznej pozwoli więc skutecznie wykorzystywać na bieżąco energię produkowaną w instalacji fotowoltaicznej. Trzeba jednak tak „zorganizować” korzystanie z ciepłej wody, aby w ciągu dnia zbiornik dostatecznie szybko się z niej opróżniał. Wtedy w okresie dużego nasłonecznienia woda będzie faktycznie wymagała dogrzania i będzie można do tego wykorzystać darmową energię elektryczną z instalacji fotowoltaicznej.
Dowiedz się więcej o pompach ciepła
- Jak działa pompa ciepła - jak przekazywane jest ciepło?
- Jak dobrać rodzaj i moc pompy ciepła do nowego domu
- Współczynniki COP i SCOP - efektywność i wydajność pompy ciepła
- Czy pompa ciepła samodzielnie ogrzeje dom?
- Jakie są koszty ogrzewania domu pompą gruntową i powietrzną?
- Pompa ciepła split czy monoblok - czym się różnią?
Nadwyżki produkowanej energii elektrycznej można także "przechowywać" w sieci elektroenergetycznej w tak zwanym systemie on-grid.
– Inwestorzy korzystający z fotowoltaiki w systemie on-grid na bieżąco zużywają energię produkowaną za pomocą paneli fotowoltaicznych. Natomiast ewentualne nadwyżki prądu przesyłane są do zakładu energetycznego. Gdy jest ciemno lub pogoda nie sprzyja i instalacja PV nie wytwarza prądu na bieżące potrzeby gospodarstwa domowego, oddana wcześniej energia odbierana jest za darmo (do pewnego stopnia) z zakładu energetycznego – odpowiada Małgorzata Smuczyńska, Business Unit Manager NIBE.
Autor: Marcin Czechowicz
Instalację fotowoltaiczną można wykorzystać na wiele sposobów
Korzyści z połączenia pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną
- zwiększony komfort życia mieszkańców,
- indywidualny wkład w likwidację smogu i walkę z globalnym ociepleniem klimatu,
- wzrost finansowy wartości inwestycyjnej domu,
- dopasowanie wydajności sprężarki do bieżącej produkcji energii elektrycznej,
- brak kosztów inwestycyjnych dotyczących komina, kotłowni i magazynu opału,
- koszty ogrzewania, przygotowywania ciepłej wody, chłodzenia budynku mogą wynosić poniżej 20 zł/miesiąc,
- niewrażliwość na ceny energii elektrycznej w przyszłości.
