Współpraca pompy ciepła i fotowoltaiki: korzyści i rozwiązania

2019-08-30 8:34 MATERIAŁ PARTNERSKI
NIBE pompy ciepła i fotowoltaika
Autor: NIBE

Połączenie dwóch odnawialnych źródeł energii w jedną instalację – czy to możliwe? Jak najbardziej, współpraca pompy ciepła i paneli fotowoltaicznych jest opłacalna, zarówno ze względów finansowych, jak i ekologicznych.

Coraz więcej osób budujących domy zastanawia się nad wyborem pompy ciepła lub instalacji fotowoltaicznej. Wiedza o tych urządzeniach jest coraz większa i wiadomo, że pompa ciepła jest urządzeniem zużywającym energię elektryczną w znacznie większym stopniu niż kotły paliwowe. Dlatego opłacalne wydaje się uzupełnienie układu o instalację fotowoltaiczną dostarczającą darmową energię do zasilania pompy ciepła.

Pompy ciepła korzystają z odnawialnych źródeł energii, lecz ważna część urządzenia – sprężarka – potrzebuje do prawidłowego działania około 20% energii elektrycznej, którą może czerpać praktycznie bezkosztowo właśnie z paneli PV. Pozyskuje ona energię ze słońca dzięki panelom fotowoltaicznym montowanym w odpowiednich miejscach na dachach, ścianach lub specjalnych wysięgnikach. Jeśli łączna moc paneli nie przekracza 50kW ich instalacja nie wymaga pozwolenia na budowę.

NIBE pompy ciepła i fotowoltaika
Autor: NIBE

Jak działa połączenie PV i pompy ciepła?

Sposób działania przedstawiamy na przykładzie urządzeń NIBE – korzystanie z instalacji tego samego producenta gwarantuje sprawne działanie oraz dobre dopasowanie poszczególnych urządzeń. Podstawowy zestaw instalacji fotowoltaicznej NIBE

PV składa się z paneli fotowoltaicznych NIBE PVK, inwertera NIBE PVI oraz uchwytów montażowych NIBE PRM. Promienie słoneczne padają na zbudowane z ogniw fotowoltaicznych panele zamieniając energię słoneczną w prąd elektryczny (prąd stały). Za pomocą falownika (inwertera), podłączonego do elektrycznej tablicy rozdzielczej budynku,  prąd stały przekształcany jest w prąd przemienny.

Instalacja fotowoltaiczna współpracująca z pompą ciepła wyposażona jest dodatkowo w moduł komunikacyjny NIBE EME, dzięki któremu cały układ pracuje z najwyższą wydajnością wówczas, gdy sprężarka pompy ciepła jak i inne urządzenia w budynku wykorzystują największą ilość energii elektrycznej. Systemy fotowoltaiczne NIBE PV dostępne są w zestawach o mocy 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15 i 24 kW. Panele można dodawać lub usuwać w celu uzyskania instalacji o wydajności odpowiedniej do powierzchni i specyfiki naszego domu.

Sprawdź też:

NIBE pompy ciepła i fotowoltaika
Autor: NIBE

Jak obliczyć moc instalacji PV?

Dobrze zaizolowany nowy dom jednorodzinny o powierzchni ogrzewanej 130 m2 potrzebuje około 11,8 tys. kWh energii wf ormie ciepła na ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Dostarczenie takiej ilości energii przez pompę ciepła, na przykład 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 z instalacji fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej, a następnie odebrać jej 70-80% w ciągu kolejnych 12 miesięcy. Te 20% lub 30% energii (opust 0,8 dla instalacji do 10 kWp lub 0,7 dla instalacji od 10 kWp do 40 kWp) musimy oddać jako opłatę za jej magazynowanie. Dlatego należy dążyć do maksymalnego wykorzystania energii produkowanej z instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio na miejscu. Żeby nie płacić za energię do działania pompy ciepła, instalacja fotowoltaiczna musi mieć odpowiednio dużą moc.

By to obliczyć, można skorzystać ze wzoru:

Wzór
Autor: redakcja Muratora

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, na przykład przez czasowe programowanie działania urządzeń elektrycznych (takich jak zmywarka czy pralka) mogących pracować bez naszej obecności, drugi na jej magazynowaniu.

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.

NIBE oferuje pompy ciepła, których praca jest automatycznie dostosowywana do ilości energii elektrycznej dostarczanej przez system fotowoltaiczny tak, żeby ją wykorzystać w maksymalnym stopniu. Odbywa się to dzięki komunikacji systemu sterowania pompą ciepła z inwerterem systemu fotowoltaicznego.

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 z zakładu energetycznego w 70 lub 80 procentach – w zależności od mocy mikroinstalacji – odpowiada Małgorzata Smuczyńska, Business Unit Manager NIBE.

Za skorzystanie z przyłączenia do sieci i skorzystania z tej infrastruktury inwestor ponosi opłaty abonamentowe. Ustawa o OZE reguluje sposób płatności, okres ich rozliczenia (365 dni) oraz  sposób rozliczenia za ilość energii wprowadzonej do sieci i ilość energii z niej pobranej. W ciągu roku może on odebrać 0,8 energii wprowadzonej (jeśli inwestor posiada instalację o mocy do 10kW) i 0,7 (dla instalacji o mocach wyższych).

Korzyści z połączenia pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną:
NIBE pompy ciepła i fotowoltaika

Autor: NIBE

- zwiększony komfort mieszkańców,
- indywidualny wkład w likwidację smogu i walkę z globalnym ociepleniem klimatu,
- wzrost finansowy wartości inwestycyjnej domu,
- brak kosztów inwestycyjnych dotyczących komina, kotłowni i magazynu opału,
- koszty ogrzewania, ciepłej wody, chłodzenia budynku mogą wynosić poniżej 20 zł/miesiąc,
- niewrażliwość na ceny energii elektrycznej w przyszłości.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
KOMENTARZE
sebcio
|

Witam. Nie do końca zgadzam się z wyliczeniami podanymi przez Państwa. Od 9 lat mieszkam w domu o powierzchni 260 m2 z garażem w bryle budynku to powierzchnia ponad 300 m2. Posiadam pompę IVT z kolektorem poziomym. Woda ze studni kopanej. Wszystko w domu jest na prąd łącznie z podlewaniem ogrodu, które latem znacząco podbija zużycie prądu. W domu jest jacuzzi, sauna , telewizor w każdym pokoju , ogród ma co najmniej 40 punktów świetlnych, zainstalowana automatyka rolet, bram, płyta indukcyjna, projektor etc. Dom jest ocieplony 15cm warstwą styropianu i 30 cm warstwa waty na poddaszu. Nie piszę po to żeby się przechwalać, lecz żeby zwrócić uwagę na naprawdę spore zapotrzebowanie na prąd. Mój roczny bilans to 9787 kwh w 2018. Rachunek roczny za prąd na poziomie 5 tys. zł. Jestem akurat po rozmowach w sprawie fotowoltaniki . Koszt instalacji waha się na poziomie 48 tys. zł (instalacja 10 kwh i to jedna z tańszych opcji). Ponieważ 20% wyprodukowanej energii trzeba oddawać energetyce ( instalacje do 10 kwh powyżej jest to 30%) oraz miesięcznie opłacać ok. 20 zł jeśli mnie pamięć nie myli, to sam zwrot wyłożonych pieniędzy to jakieś 14 lat przy założeniu, że uda nam się pokrywać co roku 100% zapotrzebowania na energię. 20% , które oddajemy i tak będziemy musieli odkupić od energetyki. Liczyłbym bardziej na jakieś 70% w naszej strefie klimatycznej i należy pamiętać że skuteczność paneli spadnie do ok. 80%.Uwzględniając jeszcze alokację pieniądza okres ten się tylko jeszcze wydłuży. Póki więc wartość instalacji fotowoltanicznej nie spadnie, lub nie wzrośnie znacząco wydajność paneli,instalacja pozostaje jeszcze kwestią dyskusyjną. Śmieszne kredyty rządowe to nie pomoc tylko mydlenie oczu. Jeśli istniałoby jakieś dofinansowanie to wtedy jest to kwestia warta przemyślenia. A i pamiętajcie że musicie dysponować powierzchnią dachu kilkadziesiąt m2 najlepiej od strony południowej, żeby liczyć na wysoką skuteczność instalacji. min ok 40m2
Mam jeszcze prośbę do ludzi zajmujących się publikacją tak nieprecyzyjnych danych. Czy możecie się troszkę bardziej pochylić nad tematem, który naprawdę cieszy się mocnym zainteresowaniem ludzi, zamiast zamieszczać informacje typu: koszt budowy domu na poziomie 500 tys. zł , a w rzeczywistości wychodzi 1,2 mln. zł oczywiście na standardowym poziomie nie uwzględniając żadnych fajerwerków. Czytamy Państwa artykuły nie po to żeby zwracać uwagę na wyświetlające się w okół reklamy tylko żeby móc wzbogacić swoją wiedzę i świadomie podjąć jakąś decyzję.
Pozdrawiam wszystkich

Jarek111
|

Dużo błędów w artykule.
Po pierwsze praktycznie nie możliwe z formalnego punktu widzenia jest produkcja energii i jej własne magazynowanie - skutecznie utrudniają to przepisy.
Po drugie, zgodnie z prawem jeśli wyprodukujemy prąd i oddamy go do sieci to mamy czas na wykorzystanie go w 100% (bez żadnych opłat) przez okres rozliczeniowy w którym wyprodukowaliśmy go oraz przez kolejny okres rozliczeniowy. Nie widzę więc najmniejszego sensu na montowanie własnych akumulatorów czy grzałek.