Tepelné čerpadlo potřebuje elektřinu a fotovoltaické panely ji vyrábějí ekologicky a bez nákladů. Jak to dovedně využít?

Tepelná čerpadla jsou stále oblíbenější. Velké množství již dokončených a provozovaných instalací je pro váhavé investory výborným argumentem pro investici do tohoto obnovitelného zdroje energie. Poznatky o tepelných čerpadlech jsou stále kompletnější, a proto si většina budoucích uživatelů uvědomuje, že ač se jedná o ekologická řešení, spotřebují mnohem více elektřiny než tradiční topná zařízení.Proč tedy nezkombinovat tepelné čerpadlo s fotovoltaickými panely a nevyrábět si energii pro napájení zařízení sami? Pojďme si tuto možnost prozkoumat na příkladu stávajícího domu.

Potřeby a příležitosti

Nový rodinný dům s dobrým standardem izolace, o ploše cca 130 m22 potřebuje na vytápění a vytápění cca 11 800 m2 ročně příprava vody. kWh tepelné energie. Poskytnutí takové části energie tepelným čerpadlem vzduch-voda se sezónním koeficientem výkonu SCOP=3,8 by si vyžádalo téměř 3 100 kWh elektřiny k odběru ze sítě. V polských podmínkách poskytuje fotovoltaická instalace přibližně 980 kWh elektřiny ročně na každý 1 kWp (kilowatt peak - instalovaný výkon v tzv. standardních podmínkách). Pro potřeby zmíněného domu a jeho bezplatného vytápění by teoreticky stačila instalace 3,2 kWp. Bohužel pouze teoreticky, protože v praxi období výroby elektřiny z fotovoltaické instalace a doba intenzivního provozu tepelného čerpadla zcela míjí

Odborník odpovídáMaciej Ferdek, obchodní ředitel tepelných čerpadel Mitsubishi Electric

Bude tepelné čerpadlo vzduch-voda fungovat v klimatických podmínkách panujících v Polsku? Vyžaduje instalace tohoto typu čerpadla složité montážní práce?

V Polsku již řadu let pozorujeme výrazné oteplování jak v zimě, tak v létě. Se současnými trendy počasí se tepelná čerpadla vzduch/voda stávají nejlepší alternativou k tradičním topným zařízením. V současné době na polském trhu najdete zařízení od předních výrobců tepelných čerpadel, která udržují jmenovitý topný výkon při teplotách -15 stupňů C a jejich výrobci zaručují správný provoz i do venkovních -28 stupňů C. Mezi taková zařízení patří mimo jiné čerpadla Mitsubishi Electric řady Ecodan a Zubadan. To znamená, že taková zařízení nám zajistí tepelnou pohodu v zimě v každém koutě naší země.Dalším aspektem ve prospěch použití tepelných čerpadel vzduch-voda je fakt, že jejich výkon a účinnost, tedy COP, roste s rostoucí teplotou venkovního vzduchu. To znamená, že v období od jara do podzimu jsou nejlevnějším dostupným zdrojem teplé vody. Některé z nich dosahují COP nad 5 při +20 stupních C a čím vyšší teplota, tím vyšší koeficient.

Při výběru typu a výrobce zařízení je velmi důležité mít v objektu vhodný topný systém určený pro tepelná čerpadla. Tepelná čerpadla vzduch/voda jsou zařízení, která obvykle pracují s parametrem nízké teploty vody. Nejlepšími přijímači tepla používanými pro tepelná čerpadla jsou podlahové vytápění a kapilární rohože. Tepelná čerpadla lze použít i pro instalace radiátorů a fancoilové jednotky, ale nezapomeňte na jejich správný výběr a použití vyrovnávací nádrže v instalaci. Dále doporučuji využití systémových řešení výrobců tepelných čerpadel ohledně nádrží c.w.u. Jsou optimalizovány pro konkrétní modely zařízení, takže energii vyrobenou tepelnými čerpadly využívají nejúčinněji k ohřevu teplé vody

Dalším aspektem ve prospěch použití tepelných čerpadel vzduch-voda je skutečnost, že nevyžadují další (často drahá) připojení k budově, např. jsou bezúdržbová a velmi tichá. S ohledem na aktuální předpisy EU a WT 2021 je jediným zdrojem tepla v novostavbách, který bude splňovat všechny technické a ekonomické požadavky. Instalaci čerpadel v modernizovaných domech nic nebrání.

Provoz fotovoltaické instalace

Denní potřeba elektřiny ve výše popsaném domě na konci března činila v průměru 9,6 kWh. Výroba energie z fotovoltaického zařízení dosáhla toho dne úrovně 6,04 kWh, z čehož bylo spotřebováno téměř 2,1 kWh (35 %), čímž byla pokryta současná poptávka.Elektřina, která nebyla spotřebována domácími spotřebiči, byla vrácena do sítě. Bylo to 3,9 kWh (65 %). Ukazatel vlastní spotřeby, jinak označovaný jako ukazatel vlastní spotřeby, činil ten den celých 35 % (jeho hodnota obvykle nepřesahuje 30 %), ukazatel energetické nezávislosti - 22 % (2,1 z požadovaných 9,6 kWh bylo použitý). Nutno podotknout, že zde máme co do činění s malou instalací o výkonu 1,25 kWp sestávající z pěti fotovoltaických panelů, přičemž dnes nabízené typické sestavy mají obvykle výkon ne menší než 3 kWp.

Jaký by byl efekt práce takové instalace, která je více než dvakrát větší? Modrá plocha na grafu informující o výrobě energie by se pouze protáhla směrem nahoru, což by ve svém důsledku znamenalo pokles míry vlastní spotřeby a zvýšení exportu energie do sítě na 12,4 kWh (86 %). Z grafu je patrné, že období poptávky po elektrické energii elektrickými zařízeními v objektu a období její výroby fotovoltaickým zařízením se překrývají jen v malé míře.Tento nesoulad lze napravit dvěma způsoby.

Ziskovost fotovoltaické instalace

Nejjednodušší způsob, jak zvýšit spotřebu energie vyrobené fotovoltaickou instalací, je využít optimální spínání elektrických zařízení. Je velmi důležité, aby byl jednofázový střídač připojen přesně k fázi, ze které čerpají energii zmíněná zařízení. Předpoklad je dobrý, ale moderní pračky a myčky nádobí jsou poměrně energeticky nenáročné a spotřebují v průměru asi 1 kWh elektřiny na jeden cyklus. Jejich aktivace v období nejvyšší výroby energie fotovoltaickými panely tedy zvýší spotřebu pouze o 2 kWh. V případě malé instalace to bude znamenat poměrně velké změny indikátorů, ale ve větší instalaci budou změny pouze kosmetické. Navíc v létě, kdy se denní výroba elektřiny zvýší o dalších 25 %, se spotřeba dále sníží a množství elektřiny dodávané do sítě se zvýší.

Řízení energií

Elektřina může být skladována v bateriích a používána v obdobích vyšší spotřeby. Náklady na nákup baterií dostatečné kapacity jsou však tak vysoké, že od takové investice účinně odrazují. Racionálnějším řešením se jeví řešení, kdy funkci akumulátoru plní např. systém teplé užitkové vody. Ve velké mase horké vody je totiž uložena energie, která se dá dlouho skladovat a kterou stejně dříve nebo později využijeme. Jediný ohřev vody z vodovodu v 200l nádrži z 10 na 50ºC vyžaduje 9,3 kWh energie. Instalace elektrického ohřívače do něj vám umožní průběžně efektivně využívat energii vyrobenou ve fotovoltaické instalaci. Je tu však malé „ale“. Použití teplé vody je nutné organizovat tak, aby se nádrž během dne dostatečně rychle vyprázdnila.V období vysokého slunečního záření pak bude skutečně potřeba vodu ohřívat a k tomu bude možné využít bezplatnou elektřinu z fotovoltaické instalace. Pokud by se voda v nádrži musela ohřát pouze o 15 K, například z 35 na 50 ºC, muselo by se dodat 3,5 kWh energie.

VIDEO: vytápění domu tepelným čerpadlem

Chytrá spolupráce fotovoltaiky a tepelného čerpadla

Dalším způsobem, jak řídit nadprodukci elektřiny, je použití chytrého měřiče instalovaného v domovním rozvaděči. Jeho úkolem je změřit tu část energie vyrobené domácí fotovoltaickou instalací, kterou elektrická zařízení v budově nevyužila, a tak je směrována do elektrické sítě. Elektroměr připojený komunikační sběrnicí k regulátoru tepelného čerpadla může vysílat signál požadavku. Poté automatika, když „vidí“ splnění správně naprogramovaného prahu výkonu, zapne zvolenou funkci tepelného čerpadla, např. ohřev užitkové vody, antibakteriální ohřev zásobníku teplé užitkové vody, ohřev vody v zásobníku topné vody, zvýšení nebo snížení (chlazení) teploty v místnostech, ohřev vody v bazénu atd.Rozdíl oproti předchozímu řešení spočívá v použití chytrého měřiče v řízení provozu tepelného čerpadla od okamžiku skutečného přebytku elektřiny. Takové řízení umožňuje téměř úplné využití energie z fotovoltaické instalace a tím získání největších finančních výhod.

Kategorie:

Rekonstrukce