Pompa ciepła i fotowoltaika – duet idealny?

Od kilku lat można zaobserwować wzrost zainteresowania nowoczesnym budownictwem, które zmierza do osiągnięcia jak najwyższego stopnia samowystarczalności energetycznej. Coraz częściej stosuje się więc rozwiązania technologiczne bazujące na odnawialnych źródłach energii jak połączenie instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła. Czy jest to dobre i opłacalne połączenie?

Pompa ciepła i panele fotowoltaiczne – dlaczego warto?

Pompa ciepła wykorzystuje energię zgromadzoną w ziemi, powietrzu lub wodzie do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń w domu, wentylacji lub do przygotowywania ciepłej wody użytkowej, by mogła działać wymaga zasilania energią elektryczną. Z kolei panele fotowoltaiczne wytwarzają darmowy i ekologiczny prąd. Połączenie tych dwóch urządzeń jest więc korzystne dla środowiska, jak i dla naszego portfela. Co więcej, pompa ciepła pozwala zwiększyć bieżącą konsumpcję energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej. Jest to korzystniejsze niż system opustów ponieważ wytworzony prąd możemy wykorzystać 1:1, a nie 1:0,8 lub 1:0,7.

Ile energii potrzebuje pompa ciepła?

Przykład:

• dom wolnostojący, nowo wybudowany,
• powierzchnia – 100m2,
• szacowany współczynnik zapotrzebowania na ciepło 100 kWh/m2/rok,

Do ogrzewania budynku potrzeba 10 000 kWh/rok energii cieplnej.

Instalacja służy również do przygotowania c.w.u.

• liczba mieszkańców – 4,
• do ogrzewania c.w.u do temp. 42 st. C – ok. 2000 kWh/rok energii cieplnej/rok.

Całkowite zapotrzebowanie domu na energię elektryczną wynosi 12 000 kWh/rok.

Dostarczenie takiej energii przez pompę ciepła typu powietrze-woda o sezonowym współczynniku COP=5 wiąże się z pobraniem z sieci około 2400 kWh energii elektrycznej.

Wielkość instalacji fotowoltaicznej a pompa ciepła

Instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp może dostarczać w ciągu roku 980 – 1000 kWh energii elektrycznej. Do zaspokojenia potrzeb domu na ciepło i przygotowania wody teoretycznie wystarczyłaby instalacja o mocy 2,4 kWp, ale czy na pewno? Polska charakteryzuje się klimatem umiarkowanym. Zapotrzebowanie na ciepło, a więc i wzmożona praca pompy występuje w miesiącach zimowych, kiedy natężenie promieniowania słonecznego jest niższe i mniejsza jest też produkcja energii z paneli fotowoltaicznych. Dzięki systemowi opustów nadmiar energii produkowany w miesiącach letnich trafia do sieci, skąd możemy ją pobrać z powrotem w 70% lub 80% (odpowiednio dla instalacji powyżej 10 kW i do 10 kW ) zimą.  Jeśli oczekujemy, że instalacja fotowoltaiczna w pełni pokryje zapotrzebowanie na energię elektryczną, musimy przewymiarować system o straty związane z magazynowaniem energii.

Pompa ciepła a magazynowanie energii

Dzięki pompie ciepła, która służy również do podgrzewania wody użytkowej, możemy magazynować energię elektryczną w postaci energii cieplnej. W jaki sposób? Rolę akumulatora może pełnić instalacja c.w.u. Zainstalowanie w zbiorniku pompy ciepła grzałki pozwala na skuteczne wykorzystywanie energii elektrycznej na bieżąco.

Połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną pozwala zwiększyć stopień wykorzystania na własne potrzeby całej wyprodukowanej energii elektrycznej. Dzięki temu inwestycja jest jeszcze bardziej opłacalna ponieważ nie ponosimy strat związanych z oddawaniem nadmiaru prądu do sieci. Duet dwóch zestawów urządzeń jest rozwiązaniem bardzo korzystnym nie tylko dla naszego portfela, ale i dla środowiska. Wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej z odnawialnych źródeł nie wiąże się bowiem z emisją szkodliwych substancji.