Instalacje fotowoltaiczne, panele wraz z niezbędnym osprzętem, są montowane na coraz większej liczbie budynków, pozwalając uzyskać niezależność energetyczną od zewnętrznych dostawców prądu. Równie wiele osób decyduje się na ogrzewanie swoich domów za pomocą ekologicznej, wydajnej pompy ciepła, także korzystającej z odnawialnych źródeł energii OZE.
Warto także wiedzieć, że zarówno fotowoltaikę, jak i pompę ciepła można z powodzeniem wykorzystać do podgrzewania wody używanej w gospodarstwie domowym, dzięki czemu uda się odczuwalnie obniżyć wysokość rachunków płaconych za prąd.
Czym jest instalacja fotowoltaiczna i jak działa?
Zaczniemy od krótkiego przypomnienia, czym jest domowa instalacja produkująca prąd z promieniowania słonecznego. Składa się z kilku ściśle współpracujących ze sobą elementów, paneli PV, inwertera, czyli falownika zamieniającego prąd stały w zmienny, niezbędnego okablowania i coraz częściej, pojemnych magazynów energii.
Proces produkcji energii przebiega z wykorzystaniem zjawiska fotowoltaicznego, panele, zrobione z krzemowych półprzewodników, pochłaniają światło słoneczne, fotony pobudzają ruch elektronów i w wyniku tego powstaje prąd elektryczny. Można nim zasilać wiele domowych urządzeń elektrycznych albo użyć właśnie do podgrzania ciepłej wody użytkowej.
Co to jest pompa ciepła i jakie jej rodzaje rozróżniamy?
Coraz częściej do ogrzewania domu używamy też pompę ciepła, dlatego warto także o niej dowiedzieć się nieco więcej. To praktyczne urządzenie można porównać do odwrotnie działającej lodówki, przenosi bowiem ciepło z chłodniejszego otoczenia, z gruntu, wody lub powietrza, do cieplejszego wnętrza domu jednorodzinnego za pomocą czynnika roboczego pracującego w obiegu zamkniętym.
Czynnik chłodzący odbiera ciepło z otoczenia, co powoduje jego parowanie, następnie trafia do sprężarki, gdzie zmienia się w gaz, który w skraplaczu oddaje ciepło do instalacji grzewczej budynku, skrapla się i cały proces zaczyna się od nowa.
Rozróżniamy kilka typów pomp ciepła, w zależności od źródła ciepła i najczęściej zastosowanie znajdują:
- gruntowe pompy ciepła, o wysokiej wydajności przez cały rok, czerpiące energię z gruntu poprzez system kolektorów;
- wodne pompy ciepła, również wysoce efektywne, korzystające z dostępu do wód gruntowych albo powierzchniowych;
- powietrzne pompy ciepła, jak sama nazwa wskazuje, czerpiące energię cieplną z powietrza na zewnątrz budynku, najtańsze, lecz jednocześnie najmniej wydajne, zwłaszcza w niskich temperaturach.
W jaki sposób wykorzystać fotowoltaikę do grzania wody?
Ogrzewanie wody za pomocą zamontowanej na dachu lub na gruncie instalacji słonecznej to inwestycja generująca wymierne finansowe oszczędności. Ciepłą wodę użytkową (CWU) można podgrzewać na kilka sposobów, nawet w chłodniejsze dni, ważne aby były słoneczne.
Eksperci w tej dziedzinie polecają między innymi dwie skuteczne metody podgrzewania wody prądem pochodzącym z paneli fotowoltaicznych:
1. Dedykowany system Off-Grid do ogrzewania wody
Czyli solarny system służący wyłącznie do grzania wody i niewymagający spełnienia żadnych formalności z zewnętrznym dostawcą energii elektrycznej. System fotowoltaiczny jest po prostu bezpośrednio podłączony do przetwornicy zasilającej grzałkę w zainstalowanym w domu bojlerze.
Jego pojemność powinno się dobrać do potrzeb użytkowników, musi też być wyposażony w termostat przeciwdziałający przegrzaniu wody. Zaletą takiego rozwiązanie jest działanie niezależnie od zakładu energetycznego. Wada to z kolei niemal całkowite zużycie energii z paneli na grzanie wody, nie będzie można więc nią jednocześnie zasilać innych domowych urządzeń elektrycznych.
2. Wykorzystanie nadwyżek energii z paneli fotowoltaicznych
Ten sposób podgrzewania wody fotowoltaiką wymaga wcześniejszej instalacji specjalnego urządzenia służącego do optymalizacji zużycia energii elektrycznej pochodzącej z instalacji On-Grid. Kieruje ono nadwyżki wyprodukowanego prądu do grzałki zamontowanej w bojlerze, zamiast gromadzić je w magazynie energii lub odsprzedawać do sieci energetycznej.
Zaletą takiego rozwiązania jest zmaksymalizowanie wykorzystania energii w gospodarstwie domowym, a nie odsprzedawanie jej niewielkich ilości, co jest mało opłacalne. Wadą jest z kolei konieczność inwestycji w odpowiednie, wysokiej jakości urządzenie monitorujące na bieżąco produkcję i zużycie prądu.
Czy opłaca się montaż pompy ciepła do ogrzewania wody?
Zajmiemy się teraz wykorzystaniem do tego samego celu pompy ciepła, która przeważnie i tak jest podłączona do instalacji centralnego ogrzewania, systemu grzewczego wykorzystującego wodę. Nic nie stoi więc na przeszkodzie, aby inwestycja w pompę ciepła przyniosła też inną korzyść, podgrzanie ciepłej wody użytkowej.
Takie rozwiązanie, oczywiście przy właściwym doborze poszczególnych komponentów, wykazuje wysoką efektywność grzewczą, nawet, gdy domownicy będą zużywać spore ilości wody. Instalację pompy ciepła zawsze powinno poprzedzić dokładne dopasowanie jej do miejsca, w którym będzie użytkowana i należy przede wszystkim:
- obliczyć wskaźnik zapotrzebowania na ciepło (W/m²);
- dobrać moc pompy do zapotrzebowania cieplnego budynku;
- wybrać konkretny typ pompy spośród wymienionych wcześniej;
- zwrócić uwagę na wskaźniki efektywności COP i SCOP, mówiące o wydajności pompy w różnych warunkach
- zadbać o jakość ocieplenia ścian oraz odpowiednią stolarkę okienną i drzwiową.
Jakie rodzaje pomp ciepła można użyć do podgrzania wody użytkowej?
Ogrzewanie pompą ciepła wody do wykorzystania w gospodarstwie domowym podnosi komfort użytkowania budynku. Będzie to jednak możliwe tylko w sytuacji, gdy właściwie dobierzemy urządzenie, a przeważnie zastosowanie znajdują dwa jego podstawowe typy:
Pompa ciepła z podgrzewaczem wody
Są to przeważnie pompy ciepła powietrze-woda, energooszczędne urządzenia grzewcze, które pobierają ciepło z powietrza atmosferycznego. Tego typu pompa ciepła, typu split albo monoblok, jest systemem uniwersalnym, doskonale nadającym się zarówno do ogrzewania podłogowego, jak i podgrzania CWU.
Szczególnie popularna jest wersja ze zintegrowanym podgrzewaczem wody, połączenie jednostki pompy ciepła z tradycyjnym bojlerem, zbiornikiem o pojemności wahającej się przeważnie od 200 do 300 litrów. Budowa takiej pompy jest podobna do tradycyjnych modeli, różnicą jest zamontowanie opcjonalnej grzałki elektrycznej mogącej dogrzewać wodę w zależności od potrzeb użytkowników.
Pompa ciepła modułowa
Jest to zyskujące coraz większą popularność rozwiązanie będące efektywną alternatywą do pomp z zamontowanymi tradycyjnymi bojlerami. Jest to po prostu pompa ciepła np. typu powietrze-woda, którą można rozbudować o dodatkowe elementy, w tym zewnętrzny zbiornik wody użytkowej, którą będzie podgrzewała.
Wykazuje się wysoką wydajnością, wyższą niż np. kotły gazowe, a współczynnik efektywności przekracza 3.0, co oznacza, że z 1kWh prądu można wyprodukować aż 3 kWh energii cieplnej.
Co daje połączenie pompy ciepła i paneli fotowoltaicznych?
Można śmiało powiedzieć, że jest to połączenie wręcz idealne, a zasilanie pompy ciepła fotowoltaiką generuje jeszcze większe oszczędności, pozwalając uzyskać szybszy zwrot z inwestycji.
Powstaje hybrydowy system grzewczy, który można sfinansować, korzystając z atrakcyjnych dotacji, takich jak np. Program Czyste Powietrze. Nie bez znaczenia jest także uzyskanie niezależności energetycznej i uniwersalne zastosowanie takiego systemu, do podgrzewania wody, grzania zimą i chłodzenia latem.
