Toplotna črpalka potrebuje elektriko, fotovoltaični paneli pa jo proizvajajo ekološko in brezplačno. Kako to spretno uporabiti?

Toplotne črpalke postajajo vse bolj priljubljene. Veliko število že izvedenih in delujočih naprav je za obotavljajoče se investitorje odličen argument za naložbo v ta obnovljivi vir energije. Znanje o toplotnih črpalkah postaja vse bolj popolno, zato se večina bodočih uporabnikov zaveda, da kljub temu, da so ekološke rešitve, porabijo veliko več električne energije kot tradicionalne ogrevalne naprave.Zakaj torej ne bi kombinirali toplotne črpalke s fotovoltaičnimi paneli in sami proizvedli energijo za napajanje naprave? Raziščimo to možnost na primeru obstoječe hiše.

Potrebe in priložnosti

Nova enodružinska hiša z dobrim standardom izolacije, s površino cca 130 m22 potrebuje približno 11.800 m2 letno za ogrevanje in toplo priprava vode. kWh toplotne energije. Za zagotavljanje takšnega deleža energije s toplotno črpalko zrak voda s sezonskim koeficientom učinkovitosti SCOP=3,8 bi bilo treba iz omrežja črpati skoraj 3.100 kWh električne energije. V poljskih razmerah fotonapetostna naprava zagotavlja približno 980 kWh električne energije na leto za vsak 1 kWp (kilovatni vrh - instalirana moč v tako imenovanih standardnih pogojih). Teoretično bi za potrebe omenjene hiše in njeno brezplačno ogrevanje zadostovala instalacija 3,2 kWp. Žal le teoretično, saj v praksi obdobje proizvodnje električne energije iz fotovoltaične instalacije in čas intenzivnega delovanja toplotne črpalke popolnoma mineta

Strokovnjak odgovarjaMaciej Ferdek, vodja prodaje toplotnih črpalk Mitsubishi Electric

Ali bo toplotna črpalka zrak-voda delovala v podnebnih razmerah, ki prevladujejo na Poljskem? Ali namestitev te vrste črpalke zahteva zapletena montažna dela?

Na Poljskem že vrsto let opažamo znatno segrevanje tako pozimi kot poleti. Glede na trenutne vremenske trende postajajo toplotne črpalke zrak/voda najboljša alternativa klasičnim ogrevalnim napravam. Trenutno lahko na poljskem trgu najdete naprave vodilnih proizvajalcev toplotnih črpalk, ki svojo nazivno moč ogrevanja ohranjajo pri temperaturah -15 stopinj C, njihovi proizvajalci pa zagotavljajo pravilno delovanje tudi do -28 stopinj C zunaj. Take naprave med drugim vključujejo črpalke Mitsubishi Electric serije Ecodan in Zubadan. To pomeni, da nam bodo takšne naprave pozimi zagotavljale toplotno udobje v vsakem kotičku naše države.Dodaten vidik v prid uporabi toplotnih črpalk zrak-voda je dejstvo, da njihova moč in izkoristek, t.i. COP, naraščata z naraščanjem zunanje temperature zraka. To pomeni, da so v obdobju od pomladi do jeseni najcenejši dostopni vir tople vode. Nekateri dosežejo COP nad 5 pri +20 stopinjah C in višja kot je temperatura, višji je koeficient.

Pri izbiri tipa in proizvajalca naprave je zelo pomembno, da imamo v objektu ustrezen sistem ogrevanja, namenjen toplotnim črpalkam. Toplotne črpalke zrak/voda so naprave, ki običajno delujejo na parametru nizke temperature vode. Najboljši sprejemniki toplote za toplotne črpalke so talno gretje in kapilarne preproge. Toplotne črpalke se lahko uporabljajo tudi za radiatorske instalacije in ventilatorske konvektorje, vendar ne pozabite na njihovo pravilno izbiro in uporabo vmesnega hranilnika v namestitvi. Priporočam tudi uporabo sistemskih rešitev proizvajalcev toplotnih črpalk glede hranilnikov c.w.u. Optimizirane so za določene modele naprav, zato energijo, ki jo proizvedejo toplotne črpalke, najučinkoviteje uporabljajo za ogrevanje sanitarne vode

Dodaten vidik v prid uporabi toplotnih črpalk zrak-voda je dejstvo, da ne zahtevajo dodatnih (pogosto dragih) priključkov na objekt, na primer so brez vzdrževanja in zelo tihe. Glede na veljavne EU predpise in WT 2021 je edini vir toplote v novozgrajenih objektih, ki bo izpolnjeval vse tehnične in ekonomske zahteve. Nič ne ovira vgradnje črpalk v modernizirane hiše.

Delovanje fotovoltaične instalacije

Dnevna potreba po elektriki v zgoraj opisani hiši je konec marca v povprečju znašala 9,6 kWh. Tega dne je proizvodnja energije iz fotovoltaične naprave dosegla raven 6,04 kWh, od tega je bilo porabljene skoraj 2,1 kWh (35 %), s čimer je pokrita trenutna potreba.Elektriko, ki je gospodinjski aparati niso porabili, smo vrnili v omrežje. Bila je 3,9 kWh (65 %). Kazalnik lastne porabe, drugače imenovan kazalnik lastne porabe, je ta dan znašal kar 35 % (običajno njegova vrednost ne presega 30 %), kazalnik energetske neodvisnosti pa 22 % (2,1 od zahtevanih 9,6 kWh je bilo rabljen). Opozoriti je treba, da imamo tukaj opravka z majhno instalacijo z zmogljivostjo 1,25 kWp, sestavljeno iz petih fotonapetostnih panelov, medtem ko imajo tipični kompleti, ki so danes na voljo, običajno zmogljivost najmanj 3 kWp.

Kakšen bi bil učinek dela takšne več kot dvakrat večje instalacije? Modro območje na grafu, ki obvešča o proizvodnji energije, bi bilo raztegnjeno le navzgor, kar bi posledično pomenilo zmanjšanje stopnje lastne porabe in povečanje izvoza energije v omrežje na 12,4 kWh (86 %). Iz grafikona je jasno razvidno, da se obdobje povpraševanja po električni energiji s strani električnih naprav v stavbi in obdobje njenega pridobivanja s fotovoltaično instalacijo le v majhni meri prekrivata.To neujemanje je mogoče popraviti na dva načina.

Donosnost fotovoltaične instalacije

Porabo energije, ki jo proizvede fotovoltaična instalacija, najlažje povečamo z optimalnim preklopom električnih naprav. Zelo pomembno je, da je enofazni razsmernik priključen točno na tisto fazo, iz katere prej omenjene naprave črpajo energijo. Predpostavka je dobra, vendar so sodobni pralni in pomivalni stroji energijsko precej varčni in v povprečju porabijo približno 1 kWh električne energije na en cikel. Zato bo njihova aktivacija v času največje proizvodnje energije s fotovoltaičnimi paneli povečala porabo le za 2 kWh. V primeru majhne inštalacije bo to pomenilo precej velike spremembe kazalnikov, v večji inštalaciji pa bodo spremembe le kozmetične. Poleg tega se bo poleti, ko se bo dnevna proizvodnja električne energije povečala za dodatnih 25 %, poraba še zmanjšala, količina električne energije, dovedena v omrežje, pa se bo povečala.

Upravljanje z energijo

Elektriko lahko shranite v baterije in jo uporabite v obdobjih večjega povpraševanja. Vendar pa so stroški nakupa baterij z zadostno zmogljivostjo tako visoki, da dejansko odvračajo takšno naložbo. Bolj racionalna rešitev se zdi rešitev, pri kateri funkcijo akumulatorja opravlja na primer sistem sanitarne vode. Navsezadnje je v veliki masi tople vode shranjena energija, ki se lahko hrani dolgo časa in jo bomo tako ali tako prej ali slej porabili. Enkratno segrevanje vode iz pipe v 200 l rezervoarju z 10 na 50ºC zahteva 9,3 kWh energije. Z vgradnjo električnega grelnika boste lahko sprotno učinkovito izkoriščali energijo, proizvedeno v fotovoltaični napeljavi. Vendar pa obstaja majhen "ampak" . Porabo tople vode je treba organizirati tako, da se rezervoar čez dan dovolj hitro izprazni.Takrat bo v času visoke insolacije vodo dejansko treba segrevati, v ta namen pa bo mogoče porabiti brezplačno elektriko iz fotovoltaične napeljave. Če bi morali vodo v rezervoarju segreti samo za 15 K, na primer s 35 na 50 ºC, bi bilo treba zagotoviti 3,5 kWh energije.

VIDEO: ogrevanje doma s toplotno črpalko

Pametno sodelovanje fotovoltaike in toplotne črpalke

Drug način za obvladovanje prekomerne proizvodnje električne energije je uporaba pametnega števca, nameščenega v domači stikalni napravi. Njegova naloga je izmeriti tisti del energije, ki jo proizvede domača fotovoltaična instalacija, ki je električne naprave v objektu niso uspele izkoristiti, zato se ta usmeri v električno omrežje. Merilnik, povezan s komunikacijskim vodilom na regulator toplotne črpalke, lahko pošlje signal zahteve. Nato avtomatika, ko »vidi« izpolnitev pravilno programiranega praga moči, vklopi izbrano funkcijo toplotne črpalke, na primer ogrevanje sanitarne vode, antibakterijsko ogrevanje hranilnika sanitarne vode, ogrevanje vode v hranilniku ogrevalne vode, zvišanje ali znižanje (hlajenje) temperature v prostorih, ogrevanje vode v bazenu itd.V primerjavi s prejšnjo rešitvijo je razlika pri uporabi pametnega števca v tem, da se delovanje toplotne črpalke krmili od trenutka dejanskega presežka električne energije. Takšen nadzor omogoča skoraj popoln izkoristek energije iz fotovoltaične instalacije in s tem doseganje največjih finančnih koristi.

Kategorija:

Obnova