Tepelné čerpadlo potrebuje elektrinu a fotovoltické panely ju vyrábajú ekologicky a bez nákladov. Ako to šikovne využiť?

Tepelné čerpadlá sú čoraz populárnejšie. Veľké množstvo už dokončených a prevádzkovaných inštalácií je pre váhajúcich investorov výborným argumentom pre investíciu do tohto obnoviteľného zdroja energie. Poznatky o tepelných čerpadlách sú čoraz kompletnejšie, a preto si väčšina budúcich užívateľov uvedomuje, že hoci ide o ekologické riešenia, spotrebujú oveľa viac elektriny ako klasické vykurovacie zariadenia.Prečo teda nespojiť tepelné čerpadlo s fotovoltaickými panelmi a nevyrobiť si energiu na napájanie zariadenia sami? Poďme preskúmať túto možnosť na príklade existujúceho domu.

Potreby a príležitosti

Nový rodinný dom s dobrým štandardom izolácie, s rozlohou cca 130 m22 potrebuje na vykurovanie a teplo cca 11 800 m2 ročne príprava vody. kWh tepelnej energie. Poskytnutie takejto časti energie tepelným čerpadlom vzduch-voda so sezónnym koeficientom výkonu SCOP=3,8 by si vyžadovalo odobrať zo siete takmer 3 100 kWh elektriny. V poľských podmienkach poskytuje fotovoltická inštalácia približne 980 kWh elektriny ročne na každý 1 kWp (kilowatt peak - inštalovaný výkon v takzvaných štandardných podmienkach). Pre potreby spomínaného domu a jeho bezplatného vykurovania by teoreticky stačila inštalácia 3,2 kWp. Žiaľ, len teoreticky, pretože v praxi obdobie výroby elektriny z fotovoltického zariadenia a doba intenzívnej prevádzky tepelného čerpadla úplne prechádzajú

Odpovedá odborníkMaciej Ferdek, obchodný manažér tepelných čerpadiel Mitsubishi Electric

Bude tepelné čerpadlo vzduch-voda fungovať v klimatických podmienkach prevládajúcich v Poľsku? Vyžaduje si inštalácia tohto typu čerpadla zložité montážne práce?

V Poľsku už dlhé roky pozorujeme výrazné oteplenie v zime aj v lete. Pri súčasných trendoch počasia sa tepelné čerpadlá vzduch/voda stávajú najlepšou alternatívou k tradičným vykurovacím zariadeniam. V súčasnosti na poľskom trhu nájdete zariadenia od popredných výrobcov tepelných čerpadiel, ktoré si udržujú nominálny vykurovací výkon pri teplotách -15 stupňov C a ich výrobcovia garantujú správnu prevádzku aj do -28 stupňov C vonku. Medzi takéto zariadenia patria okrem iného čerpadlá Mitsubishi Electric série Ecodan a Zubadan. To znamená, že takéto zariadenia nám zabezpečia tepelnú pohodu v zime v každom kúte našej krajiny.Ďalším aspektom v prospech použitia tepelných čerpadiel vzduch-voda je skutočnosť, že ich výkon a účinnosť, teda COP, sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou vonkajšieho vzduchu. To znamená, že v období od jari do jesene sú najlacnejším dostupným zdrojom teplej vody. Niektoré z nich dosahujú COP nad 5 pri +20 stupňoch C a čím vyššia teplota, tým vyšší koeficient.

Pri výbere typu a výrobcu zariadenia je veľmi dôležité mať v objekte vhodný vykurovací systém určený pre tepelné čerpadlá. Tepelné čerpadlá vzduch/voda sú zariadenia, ktoré zvyčajne pracujú s parametrom nízkej teploty vody. Najlepšie tepelné prijímače používané pre tepelné čerpadlá sú podlahové kúrenie a kapilárne rohože. Tepelné čerpadlá je možné použiť aj pre radiátorové inštalácie a fancoilové jednotky, ale nezabudnite na ich správny výber a použitie vyrovnávacej nádrže v inštalácii. Ohľadom nádrží odporúčam využiť aj systémové riešenia výrobcov tepelných čerpadiel c.w.u. Sú optimalizované pre konkrétne modely zariadení, takže energiu vyrobenú tepelnými čerpadlami využívajú najefektívnejšie na ohrev teplej vody

Dodatočným aspektom v prospech používania tepelných čerpadiel vzduch-voda je skutočnosť, že nevyžadujú dodatočné (často drahé) pripojenia k budove, napríklad sú bezúdržbové a veľmi tiché. S ohľadom na aktuálne predpisy EÚ a WT 2021 je jediným zdrojom tepla v novostavbách, ktorý bude spĺňať všetky technické a ekonomické požiadavky. Inštalácii čerpadiel v modernizovaných domoch už nič nestojí v ceste.

Prevádzka fotovoltaickej inštalácie

Denný dopyt po elektrine vo vyššie opísanom dome bol na konci marca v priemere 9,6 kWh. Výroba energie z fotovoltaického zariadenia v ten deň dosiahla úroveň 6,04 kWh, z čoho sa spotrebovalo takmer 2,1 kWh (35 %), čím sa pokryl aktuálny dopyt.Elektrinu, ktorú nespotrebovali domáce spotrebiče, vrátili do siete. Bolo to 3,9 kWh (65 %). Ukazovateľ vlastnej spotreby, inak známy ako ukazovateľ vlastnej spotreby, dosahoval v ten deň až 35 % (jeho hodnota zvyčajne nepresahuje 30 %), ukazovateľ energetickej nezávislosti 22 % (2,1 z požadovaných 9,6 kWh bolo používané). Treba poznamenať, že tu máme do činenia s malou inštaláciou s výkonom 1,25 kWp pozostávajúcou z piatich fotovoltaických panelov, pričom dnes ponúkané typické zostavy majú zvyčajne výkon nie menší ako 3 kWp.

Aký by bol efekt práce takejto inštalácie, ktorá je viac ako dvakrát väčšia? Modrá plocha na grafe informujúca o výrobe energie by sa len pretiahla smerom nahor, čo by znamenalo zníženie miery vlastnej spotreby a zvýšenie exportu energie do siete na 12,4 kWh (86 %). Z grafu je zrejmé, že obdobie dopytu po elektrickej energii elektrickými zariadeniami v budove a obdobie jej výroby fotovoltickým zariadením sa prekrývajú len v malej miere.Tento nesúlad možno opraviť dvoma spôsobmi.

Ziskovosť fotovoltaickej inštalácie

Najjednoduchší spôsob, ako zvýšiť spotrebu energie vyrobenej fotovoltaickou inštaláciou, je využiť optimálne spínanie elektrických zariadení. Je veľmi dôležité, aby bol jednofázový menič pripojený presne k tej fáze, z ktorej čerpajú energiu spomínané zariadenia. Predpoklad je dobrý, ale moderné práčky a umývačky riadu sú dosť energeticky nenáročné a spotrebujú v priemere okolo 1 kWh elektriny na jeden cyklus. Preto ich aktivácia v období najvyššej výroby energie fotovoltaickými panelmi zvýši spotrebu len o 2 kWh. V prípade malej inštalácie to bude znamenať dosť veľké zmeny ukazovateľov, no pri väčšej inštalácii budú zmeny len kozmetické. Okrem toho v lete, keď sa denná výroba elektriny zvýši o ďalších 25 %, sa budú miery spotreby ďalej znižovať a množstvo elektriny dodávanej do siete sa zvýši.

Manažment energie

Elektrickú energiu je možné skladovať v batériách a používať v obdobiach zvýšeného odberu. Náklady na nákup batérií s dostatočnou kapacitou sú však také vysoké, že od takejto investície efektívne odrádzajú. Racionálnejším riešením sa javí riešenie, pri ktorom funkciu akumulátora plní napríklad systém teplej úžitkovej vody. Vo veľkej mase horúcej vody je totiž uložená energia, ktorá sa dá dlho skladovať a ktorú aj tak skôr či neskôr využijeme. Jediný ohrev vody z vodovodu v 200 l nádrži z 10 na 50ºC vyžaduje 9,3 kWh energie. Inštalácia elektrického ohrievača do nej vám umožní efektívne využívať energiu vyrobenú vo fotovoltaickej inštalácii priebežne. Je tu však malé „ale“. Je potrebné zorganizovať používanie teplej vody tak, aby sa nádrž počas dňa dostatočne rýchlo vyprázdnila.Potom v období vysokého slnečného žiarenia bude skutočne potrebné vodu ohrievať a na tento účel bude možné využiť bezplatnú elektrickú energiu z fotovoltaickej inštalácie. Ak by sa voda v nádrži musela ohriať len o 15 K, napríklad z 35 na 50 ºC, bolo by potrebné dodať 3,5 kWh energie.

VIDEO: vykurovanie domu tepelným čerpadlom

Inteligentná spolupráca fotovoltaiky a tepelného čerpadla

Ďalším spôsobom, ako riadiť nadprodukciu elektriny, je použitie inteligentného merača inštalovaného v domovom rozvádzači. Jeho úlohou je zmerať tú časť energie vyrobenej domácou fotovoltaickou inštaláciou, ktorú elektrické zariadenia v budove nevyužili, a tak smeruje do elektrickej siete. Merač pripojený komunikačnou zbernicou k regulátoru tepelného čerpadla môže vysielať signál dopytu. Potom automatika, „vidiac“ splnenie správne naprogramovaného prahu výkonu, zapne zvolenú funkciu tepelného čerpadla, napríklad ohrev úžitkovej vody, antibakteriálny ohrev zásobníka teplej úžitkovej vody, ohrev vody v zásobníku vykurovacej vody, zvýšenie alebo zníženie (chladenie) teploty v miestnostiach, ohrev vody v bazéne a pod.Rozdiel oproti predchádzajúcemu riešeniu spočíva v použití inteligentného merača v riadení chodu tepelného čerpadla od momentu skutočného prebytku elektriny. Takáto regulácia umožňuje takmer úplné využitie energie z fotovoltaickej inštalácie a tým získanie najväčších finančných výhod.

Kategórie:

Rekonštrukcia