Współpraca pompy ciepła i fotowoltaiki: korzyści i rozwiązania

2019-09-25 14:05
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 oraz 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. 

NIBE pompy ciepła i fotowoltaika
Autor: NIBE
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 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 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 50 kWp) musimy oddać jako opłatę za jej magazynowanie. Dlatego należy dążyć do maksymalnego bieżącego wykorzystania energii produkowanej z instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio na miejscu. Dlatego najlepszym rozwiązaniem jest dobór instalacji fotowoltaicznej, która pokryje w całości zapotrzebowanie na energię całego domu (nie tylko PC, ale również wszystkie urządzenia domowe). 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, 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 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.

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 z niej pobranej. W ciągu roku właściciel instalacji fotowoltaicznej może za darmo pobrać z sieci 80% energii wprowadzonej, jeśli moc szczytowa jego instalacji nie przekracza 10 kWp i 70%, jeśli moc szczytowa jest większa.

Korzyści z połączenia pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną:
panele fotowoltaiczne

Autor: Marcin Czechowicz

Instalację fotowoltaiczną można wykorzystać na wiele sposobów

- 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.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Podziel się opinią
Grupa ZPR Media sprzeciwia się głoszeniu opinii noszących znamiona mowy nienawiści przepełnionych pogardą czy agresją. Jeśli widzisz komentarz, który jest hejtem, powiadom nas o tym, klikając zgłoś. Więcej w REGULAMINIE