Jak tanio podgrzewać wodę prądem z fotowoltaiki? O tym mało kto wie

Nawet w przypadku tak prostego urządzenia, jak elektryczny podgrzewacz c.w.u. (ciepłej wody użytkowej), skala osiąganych korzyści będzie zależeć od jego konkretnych cech (pojemności, mocy grzałki, jakości izolacji itd.) oraz sposobu sterowania. Dlatego wyjaśniamy, na co naprawdę trzeba zwracać uwagę, żeby efektywność wykorzystania własnego prądu z fotowoltaiki rosła i przynosiła obniżenie rachunków.

Fotowoltaika do grzania wody

Zamiana prądu na ciepło i podgrzewanie w ten sposób tzw. ciepłej wody użytkowej, czyli przeznaczonej do kąpieli, zmywania itd. jest jednym z najczęściej stosowanych sposobów wykorzystywania prądu z paneli fotowoltaicznych na miejscu. Fotowoltaika do grzania wody jest na tyle popularna, że można kupić nawet niewielkie zestawy służące tylko do podgrzewania wody. Składają się one z kilku paneli fotowoltaicznych, regulatora solarnego, prostej przetwornicy i grzałki umieszczanej wewnątrz zasobnika wody. Podgrzewanie nie wymaga dużej mocy, zwykle wystarczają zestawy złożone tylko z czterech paneli fotowoltaicznych o mocy 2–4 kWp. 

Użytkownicy „pełnowymiarowych” instalacji fotowoltaicznych także chętnie wykorzystują prąd do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Wynika to przede wszystkim z prostoty tego rozwiązania. Jeżeli ktoś ma już zbiornik wody podgrzewanej przez kocioł, a tak właśnie jest w większości domów, to dodanie do zbiornika grzałki elektrycznej jest bardzo łatwe. Zwykle w zbiornikach przewidziany jest bowiem dodatkowy króciec (lub kilka), w który wystarczy wkręcić grzałkę. Jednak nawet tak z pozoru prosty system może działać lepiej lub gorzej. Zasadnicze znaczenie ma sama pojemność zasobnika wody. Powinien on być na tyle duży, żeby woda podgrzana w ciągu kilku lub kilkunastu godzin wystarczyła na całą resztę doby, niejako do kolejnego cyklu podgrzewania. Przypomina to sytuację, gdy tradycyjny kocioł zasypowy (na węgiel lub drewno) podgrzewa wodę w zasobniku.

Co się bowiem stanie, jeżeli zbiornik na wodę będzie zbyt mały? Po pierwsze, przy dużej nadprodukcji energii z fotowoltaiki, nie będzie on w stanie przejąć jej w pełni. Czyli albo zostanie zmarnowana, albo prąd z fotowoltaiki trafi do sieci. Po drugie, mały zasobnik może zostać szybko opróżniony, a gorąca woda będzie nadal potrzebna. Wówczas trzeba ją będzie podgrzać. Bardzo prawdopodobne, że za pomocą tej samej grzałki, jednak zasilanej już drogim prądem z sieci, zamiast z fotowoltaiki. Z całą pewnością nie będzie to wariant pożądany pod względem ekonomicznym.

Jaka moc grzałki do podgrzewania wody prądem z paneli fotowoltaicznych

Jeśli chcemy tanio podgrzewać wodę fotowoltaiką, jest także ważny aspekt związany z mocą grzałki do podgrzewania wody. Co może się wydać dziwne wielu osobom, powinna ona być niewielka (np. 1 kW). Najlepszym rozwiązaniem byłoby założenie np. dwóch słabszych grzałek, zamiast jednej o wysokiej mocy. W takim układzie, można bowiem załączać kolejne grzałki, w miarę wzrostu mocy energii z paneli fotowoltaicznych dostępnej do zagospodarowania. Równocześnie nie ma jednak problemu charakterystycznego dla urządzeń o wysokiej mocy, które niekiedy po prostu trzeba wspomagać prądem z sieci, żeby w ogóle mogły działać. Tak będzie chociażby w przypadku grzałki 2 kW, w sytuacji, gdy dostępna moc z paneli fotowoltaicznych wyniesie zaledwie 1 kW. Za moc pobieraną z sieci trzeba przecież słono płacić.

Co zrobić, żeby zbiornik do podgrzewania wody się nie wychładzał?

Planując korzystanie z zasilanego elektrycznie zasobnika ciepłej wody użytkowej nie wolno zapominać o problemie jakim są straty ciepła do otoczenia. Z tego względu każdy zasobnik wody powinien mieć dobrą izolację termiczną. Jednak ważne jest również to aby znajdował się w pomieszczeniu o dość wysokiej temperaturze, gdyż wtedy ucieczka ciepła będzie mniej intensywna. Ponadto niekorzystna jest długa sieć rur pomiędzy zbiornikiem oraz punktami poboru wody. Jeżeli w takim układzie nie ma pętli cyrkulacyjnej, to zalegająca w rurach woda po pewnym czasie ulega po prostu wychłodzeniu. Mamy więc stratę energii.

Do współpracy z fotowoltaiką nadają się tylko podgrzewacze wody pojemnościowe. Powinny mieć dużą pojemność oraz grzałkę o umiarkowanej mocy (fot. STIEBEL ELTRON)

Z kolei w przypadku cyrkulacji, rośnie wygoda korzystania z ciepłej wody, lecz straty energii są tak naprawdę jeszcze większe. Szczególnie jeżeli rury mają bardzo słabą izolację lub nie mają jej wcale straty ciepła spowodowane cyrkulacją mogą być porównywalne do faktycznego zapotrzebowania na ciepło do podgrzania ciepłej wody faktycznie zużywanej przez domowników. Dlatego w układach z cyrkulacją warto stosować chociażby czasowe jej wyłączenie, w godzinach, gdy z ciepłej wody nikt nie korzysta. Inaczej zbiornik stopniowo się wychładza w wyniku krążenia wody w rurach, a więc ciepło nam ucieka.

Fot. otwierająca: Instalacja PV o małej mocy wytwarza umiarkowaną ilość energii, którą w większości mogą zużyć typowe domowe urządzenia. Pod warunkiem jednak, że harmonogramy ich pracy będą właściwie dobrane (fot. CREATON POLSKA)