Pompa ciepła i panele fotowoltaiczne - praktyczne połączenie dwóch systemów

Naturalne źródła ciepła do ogrzania domu

Pompa ciepła wykorzystując odnawialne źródła energii przetwarza energię słoneczną nagromadzoną w gruncie, wodzie oraz powietrzu na ciepło użytkowe. Pozyskane z dowolnego źródła ciepło przekazywane jest do wewnętrznej instalacji ogrzewania, a rozbudowana o dodatkowe opcje może również przygotować ciepłą wodę użytkową. Żeby jednak doszło do przekazania ciepła między dolnym źródłem a układem grzewczym, niezbędne jest dostarczenie energii. Najpopularniejsze wśród użytkowników sprężarkowe pompy ciepła wymagają zasilenia sprężarki energią elektryczną. Warto zaznaczyć, że pobór energii elektrycznej stanowi tylko ok. 20%, natomiast pozostała część ciepła dostarczanego do obiektu czerpana jest ze źródeł odnawialnych. Chcąc ograniczyć zużycie energii elektrycznej podczas codziennej eksploatacji domu oraz pracy pompy ciepła, można zastosować rozwiązania pozwalające na jej produkcję poprzez uzupełnienie instalacji pompy ciepła o panele fotowoltaiczne. W ten sposób zmniejszymy koszty związane z ogrzaniem domu, c.w.u. oraz z zasilaniem urządzeń gospodarstwa domowego.

Prąd dzięki słońcu

Panele fotowoltaiczne to urządzenia przetwarzające promieniowanie słoneczne w energię elektryczną, wykorzystując tzw. efekt fotowoltaiczny. Proces ten jest możliwy dzięki wykorzystaniu fotoogniw połączonych ze sobą, tworzących moduły. Montuje się je najczęściej na dachu obiektu, elewacji czy też na niezacienionej części gruntu. Instalację fotowoltaiczną przyłącza się do istniejącej instalacji elektrycznej obiektu. Należy jednak pamiętać, że do współpracy konieczne jest wyposażenie jej nie tylko w panele fotowoltaiczne, ale też w inwerter. Jego zadaniem jest przetworzenie prądu stałego na prąd przemienny, dzięki czemu możliwe jest zasilenie różnych urządzeń elektrycznych, np. pompy ciepła, grzałki elektrycznej wykorzystywanej do podgrzewu c.w.u.

Czytaj również: Fotowoltaika - wybieramy panele fotowoltaiczne

Praktyczne połączenie dwóch systemów

Aby efektywnie wykorzystać układ hybrydowy składający się z pompy ciepła i zestawu fotowoltaicznego oraz zapewnić jego odpowiednią optymalizację i współpracę, konieczna jest dobra znajomość obu technologii oraz opracowanie właściwego algorytmu współdziałania. - Projektując taki zestaw na samym początku należy ustalić moc pompy ciepła, która zostanie zastosowana w obiekcie, a w szczególności moc elektryczną pobieraną przez jej sprężarkę. To właśnie zużycie energii na cele grzewcze c.o. i c.w.u. stanowi ok. 70-80% całkowitego zapotrzebowania na energię w budynku mieszkalnym. Na podstawie wspomnianego parametru jesteśmy w stanie oszacować wielkość instalacji fotowoltaicznej niezbędnej do zasilenia urządzenia przy optymalnych warunkach nasłonecznienia - wyjaśnia Rafał Magiera, Manager działu OZE w De Dietrich Technika Grzewcza Sp. z.o.o.

Działanie pompy ciepła i paneli fotowoltaicznych w praktyce

Przyjmijmy, że szacunkowe roczne zużycie energii na cele grzewcze w domu jednorodzinnym o powierzchni użytkowej 120 m2 wynosi około 14 500 kWh/rok. Dodatkowo, przeciętne zużycie energii przez pozostałe urządzenia w większości takich obiektów wynosi około 4 000 kWh/rok. Biorąc pod uwagę, że instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp może wyprodukować ok. 950 kWh w ciągu roku, do całkowitego pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną konieczne byłoby dobranie ogniw fotowoltaicznych o mocy ok. 19 kWp. Sytuacja, w której moc instalacji oraz produkcja energii odpowiada jej zużyciu jest idealna, lecz mało realna. Celem zoptymalizowania ekonomicznego podczas doboru instalacji fotowoltaicznej można rozważyć wybór paneli o mniejszej mocy.

Czytaj również: Jak ogrzewać dom ekologicznie i nie zwiększać smogu?

Należy też zaznaczyć, że ilość energii elektrycznej wytwarzanej za pomocą ogniw fotowoltaicznych jest znacznie większa w okresie letnim, niż zimowym. Uzależnione jest to oczywiście od nasłonecznienia paneli, czyli ilości energii słonecznej padającej na określoną powierzchnię w jednostce czasu. Co równie istotne, zapotrzebowanie na energię elektryczną w domku jednorodzinnym jest znacznie większe zimą, niż latem. Aby poradzić sobie z powstałą dysproporcją, można korzystać z tzw. net meteringu. Nadwyżka energii elektrycznej wyprodukowana przez instalację fotowoltaiczną, jest odbierana przez lokalny zakład energetyczny. Rozliczenia realizowane są w określonych cyklach, a za 1 kWh dostarczonej energii, można odebrać z niej 0,8 kWh. Przepis dotyczy właścicieli instalacji o mocy do 10 kW.