Czy pompa ciepła może współpracować z instalacją PV?

Jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła wykorzystuje odnawialne źródła energii przetwarzając energię słoneczną nagromadzoną w gruncie, wodzie lub powietrzu na ciepło użytkowe. Pozyskane z dowolnego źródła ciepło przekazywane jest do wewnętrznej instalacji ogrzewania, która rozbudowana o dodatkowe opcje może dodatkowo przygotować ciepłą wodę użytkową.

Najpopularniejsze wśród użytkowników sprężarkowe pompy ciepła wymagają zasilenia sprężarki energią elektryczną. 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 domowych.

Powietrzna pompa ciepła Alezio M z systemem Power Inverter

Istotnym elementem mającym wpływ na komfortowe użytkowanie powietrznej pompy ciepła jest usytuowanie wymiennika. Lokalizuje się go na zewnątrz budynku w postaci modułu zewnętrznego, więc generowany hałas nie jest uciążliwy dla domowników.

Monoblokowa pompa ciepła powietrze-woda Alezio M

W nowoczesnych urządzeniach stosowane są zaawansowane rozwiązania marka De Dietrich zadbała, by powietrzna pompa ciepła (typu monoblok) Alezio M została wyposażona w system Power Inverter. Dzięki temu systemowi oraz zintegrowanemu modułowi regulacji, pompa ciepła dostosowuje swoją moc do aktualnych potrzeb mieszkańców, umożliwiając w ten sposób oszczędne zużycie energii przez urządzenie.

Rosnąca popularność właśnie tego typu pomp powietrze/woda wynika z tego, że montuje się je znacznie szybciej niż urządzenia pobierające ciepło z gruntu lub wody, a miejsce niezbędne do ich zainstalowania ograniczono do minimum. Moduł zewnętrzny pobierający ciepło z otoczenia może być zainstalowany wszędzie, niezależnie od ukształtowania terenu.

Nie bez znaczenia jest także koszt instalacji, znacząco niższy od pozostałych typów pomp. Dodatkowo należy zaznaczyć, że w przypadku pompy ciepła typu monoblok do montażu nie są wymagane uprawnienia F-gazowe.

Idealny system hybrydowy - pompa ciepła i panele fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne to urządzenia przetwarzające promieniowanie słoneczne w energię elektryczną, wykorzystując tzw. efekt fotowoltaiczny. Proces ten jest możliwy, dzięki wykorzystaniu półprzewodnika, najczęściej krzemu z odpowiednimi domieszkami, który w wyniku oddziaływania energii słonecznej generuje pole elektryczne w postaci prądu stałego.

Moduły PV montuje się najczęściej na dachu, 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 DC/AC. 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.

Efektywne wykorzystanie zalet obu technologii

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. Przyjmijmy, że szacunkowe roczne zużycie energii na cele grzewcze w domu jednorodzinnym o powierzchni użytkowej 150 m2 wynosi około 6000 kWh/rok, zapotrzebowanie na c.w.u. 200 l/dobę.

Przeciętne zużycie energii elektrycznej na potrzeby własne to 4 000 kWh/rok dla czteroosobowej rodziny oraz zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła to 3900 kWh/rok (na potrzeby c.o. i c.w.u.) . 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. 10 kWp.

Fotowoltaika w systemie on-grid z dotacją

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. Warto także pamiętać o możliwości skorzystania z dotacji na zakup instalacji fotowoltaicznej i pompy ciepła w ramach programu “Mój Prąd” czy “Czyste Powietrze”.

źródło i zdjęcia: De Dietrich