envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Rosoła 10a
02-786 Warszawa

baner

3Widok instalacji fotowoltaicznej na dachu domku jednorodzinnego staje się w naszym kraju coraz częstszy. Zazwyczaj nie są to instalacje o dużej mocy i energia, jaką produkują, bez problemu jest wykorzystywana na potrzeby gospodarstwa domowego.

Warto przypomnieć, iż aktualnie przepisy umożliwiają prosumentowi, czyli m.in. przeciętnemu Kowalskiemu, który posiada instalację fotowoltaiczną do 10 kWp na oddawanie energii do sieci i odebranie jej w ciągu roku ze współczynnikiem 0,8. W praktyce oznacza to, że za każde 1000kWh energii elektrycznej oddanej do sieci, nasz najbliższy rachunek zostanie pomniejszony o 800kWh (dotyczy to opłaty za energię oraz za przesył energii). Wyprodukowanie jednak zbyt dużej ilości energii, której użytkownik nie będzie w stanie odebrać w ciągu roku, będzie skutkowało przepadnięciem naddatku energii – dlatego też montaż za dużej instalacji fotowoltaicznej jest stratą pieniędzy.

4Również z roku na rok rośnie zainteresowanie ogrzewaniem domu za pomocą pomp ciepła. Ta tendencja jest widoczna zwłaszcza w przypadku powietrznych pomp ciepła. Logiczny jest zatem montaż w budynku obu instalacji – pompy ciepła, którą napędza energia elektryczna, oraz instalacji fotowoltaicznej produkującej energię elektryczną. Dzięki takiemu rozwiązaniu, właściciel domu może obniżyć rachunek za energię elektryczną i ogrzewanie w domu do kilkudziesięciu złotych miesięcznie (będą to głównie opłaty stałe). Taki scenariusz jest możliwy, jednak wymaga odpowiednio dużej powierzchni dachu, na której zostanie zamontowana instalacja fotowoltaiczna. Jednak jak dobrać wielkość instalacji fotowoltaicznej do nowego budynku ogrzewanego pompą ciepła, aby rachunki za energię elektryczną były możliwie niskie, jednocześnie nie doprowadzając do przepadania energii, w przypadku nadprodukcji względem konsumpcji?

Jeżeli sprawa dotyczy istniejącego już budynku, możemy w prosty sposób oszacować wielkość instalacji fotowoltaicznej z rachunków za energię. Sprawa jest znacznie bardziej skomplikowana w przypadku budynku, który ma dopiero powstać. Najprościej przeprowadzić takie obliczenia na konkretnym przypadku.

Zakładamy, że dom ma powierzchnię 150 m2, dobrą izolację termiczną i jest wyposażony w powietrzną pompę ciepła oraz wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. Gdyby nie miał wentylacji mechanicznej tylko wentylację grawitacyjną, jego zapotrzebowanie na energię cieplną byłoby większe, zatem pompa ciepła pobrałaby więcej energii i można by było zainstalować na dachu większą instalację fotowoltaiczną niż to ma miejsce w naszym przykładzie. Różnica ta jednak nie byłaby duża, gdyż centrala wentylacyjna również jest zasilana energią elektryczną. Możemy zatem przyjąć, że zapotrzebowanie naszego budynku na ciepło będzie wynosiło około 40÷50 W/m2. W przypadku szacowania wielkości instalacji fotowoltaicznej bezpieczniej jest przyjąć lepsze parametry izolacyjne budynku, stąd:
150 m2 · 40 W/m2 = 6 kW.
Wiedząc, że w sezonie grzewczym pompa ciepła (bez modulacji mocy) pracuje około 1800÷2200 godzin na potrzeby centralnego ogrzewania, możemy obliczyć, iż rocznie budynek będzie potrzebował:
6 kW · 2000 h = 12 000 kWh energii cieplnej.

To, ile energii elektrycznej w takim przypadku pobierze pompa ciepła, będzie zależało od jej sezonowego współczynnika efektywności, czyli SCOP. W przypadku markowych, powietrznych pomp ciepła zasilających instalację ogrzewania podłogowego wartość SCOP mieści się w przedziale 3,5-4. Tym razem również bezpieczniej będzie przyjąć bardziej optymistyczny parametr, czyli SCOP = 4. Zatem pompa ciepła pobierze rocznie:
12 000 kWh/4 = 3000 kWh energii elektrycznej na potrzeby pracy instalacji centralnego ogrzewania.

Pompa ciepła ma również za zadanie ogrzewanie ciepłej wody użytkowej. Załóżmy, iż w budynku mieszkają 4 osoby, które będą zużywały w ciągu dnia około 60 litrów c.w.u. na osobę, a w skali roku jest to 87 600 litrów. Aby ogrzać taką ilość wody od temperatury 10°C do temperatury 40°C, należy do wody dostarczyć:
87600l · (40 – 10)K/860 = 3060 kWh energii cieplnej.

Ze względu na wysoką temperaturę pracy podczas ogrzewania c.w.u., współczynnik SCOP pompy ciepła będzie w tym wypadku mieścił się w przedziale 2,3-2,8. Zatem ilość energii elektrycznej potrzebnej do ogrzewania c.w.u. poprzez powietrzną pompę ciepła wynosi:
3060 kWh/2,8 = 1090 kWh.

Do naszego bilansu należy jeszcze doliczyć energię elektryczną, którą będą zużywały oświetlenie, urządzenia domowe i płyta indukcyjna do gotowania. Ponieważ rozważamy nowo powstający budynek, należy przyjąć szacunkową wartość rachunku za energię elektryczną np. 200 zł miesięcznie, co przekłada się na roczne zużycie energii elektrycznej na poziomie 3870 kWh.
Sumaryczne zapotrzebowanie rozważanego przez nas budynku wynosi zatem:
3000 + 1090 + 3870 = 7960 kWh.

Mając oszacowane zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną (od tego miejsca rozpoczęlibyśmy rozważania dla budynku istniejącego), możemy przystąpić do doboru wielkości instalacji fotowoltaicznej.

W przypadku większych instalacji fotowoltaicznych i budynku z pompą ciepła (zoptymalizowane czasy pracy PC), możemy przyjąć iż 25% wyprodukowanej przez instalację PV energii zostanie wykorzystane na bieżąco w budynku, pozostała część zostanie oddana do sieci i w późniejszym czasie odebrana, ale ze współczynnikiem 0,8. Zatem:
7960 kWh · 0,25 = 1990 kWh – tyle energii wykorzystywanej w budynku zostanie pokryte bezpośrednio z instalacji PV.
Pozostała część 7960 – 1990 = 5970 kWh będzie pobierana z sieci, gdy instalacja PV nie będzie pracowała (w nocy, w zimie).
Aby odebrać z sieci 5970 kWh energii, należy wcześniej wprowadzić do sieci 20% więcej energii (współczynnik 0,8), stąd:
5970 kWh/0,8 = 7460 kWh.
Sumując energię wykorzystywaną na bieżąco i wprowadzoną do sieci, otrzymujemy:
1990 + 7460 = 9450 kWh energii, którą ma wyprodukować rocznie instalacja fotowoltaiczna.

W zależności od kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych oraz ich orientacji względem południa, różny może być uzysk energii z 1 kWp. Przyjmijmy dość optymistyczny wariant, czyli 1 kWp paneli PV produkuje rocznie 960 kWh energii elektrycznej. Zatem moc instalacji PV dla naszego budynku powinna wynosić:
9450/960 = 9,84 kWp.

Obecnie wykonywanie instalacji nieznacznie przekraczających 10 kWp jest nieuzasadnione ekonomicznie, gdyż takie instalacje są rozliczane z zakładem energetycznym ze współczynnikiem wynoszącym 0,7.


 

pi