Zimą pompa ciepła pożera prąd, a fotowoltaika produkuje niewiele. Jest lepsze rozwiązanie
Pompy ciepła stały się hitem poprzednich lat. Dla zapewnienia większej ekonomii, można połączyć je z fotowoltaiką. Niektórzy inwestorzy zastanawiają się też nad połączeniem pompy ciepła z przydomową turbiną wiatrową. Jednak czy produkcja energii z wiatru rzeczywiście sprawdzi się przy tego typu instalacji? Liczymy opłacalność dla typowego domu o powierzchni 150 m2.
- Niedopasowanie sezonowe fotowoltaiki i pomp ciepła
- Pompa ciepła i wiatrak, a może układ hybrydowy – czy to połączenia mają sens?
- W których miejscach warto postawić na turbiny wiatrowe?
- Fotowoltaika lub instalacja hybrydowa – kiedy najbardziej się opłacają?
Niedopasowanie sezonowe fotowoltaiki i pomp ciepła
Największym problemem połączenia fotowoltaiki i pomp ciepła jest ich niedopasowanie sezonowe. Patrząc na roczną produkcję prądu z paneli i pobór przez pompę ciepła, możemy przypuszczać, że ich połączenie będzie najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem. Niestety w praktyce okazuje się, że instalacja fotowoltaiczna produkuje najwięcej prądu latem. Z kolei pompa ciepła zużywa najwięcej energii w sezonie zimowym, gdy produkcja prądu z paneli mocno spada.
Dla przykładu weźmy pod uwagę typowy dom jednorodzinny o powierzchni 150 m2. Zakładamy, że w budynku znajduje się pompa ciepła z sezonowym współczynnikiem efektywności SCOP równym 3,5. Przybliżone zużycie energii potrzebnej na ogrzewanie i ciepłą wodę wynosi tutaj około 4200 kWh (dokładna kalkulacja będzie zależna od indywidualnych parametrów budynku, zadanej temperatury oraz zużycia wody przez domowników).
Największe zużycie prądu przez pompę ciepła przypada na okres od grudnia do lutego. Średnio może to być nawet 600 – 700 kWh miesięcznie. Z kolei w czerwcu, lipcu i sierpniu pompa ciepła pobiera zaledwie 65-70 kWh miesięcznie.
Nasze modelowe wartości są tylko przykładem, ale dobrze obrazują sytuację. Załóżmy, że na dachu domu znajduje się fotowoltaika o mocy 6 kWp, która produkuje średnio około 6300 kWh energii rocznie. Problem w tym, że w okresie od grudnia do lutego, fotowoltaika może wytworzyć poniżej 200 kWh energii miesięcznie. Z kolei nadwyżki energii występują w okresie od czerwca do sierpnia, gdy pompa ciepła pobiera najmniej energii.
Pompa ciepła i wiatrak, a może układ hybrydowy – czy to połączenia mają sens?
Niedopasowanie sezonowe fotowoltaiki i pomp ciepła stanowi ważny problem. Niektórzy inwestorzy widzą rozwiązanie w innych instalacjach. Ich uwagę na ogół przykuwa połączenie pompy ciepła z turbinami wiatrowymi. Mała turbina może produkować energię również w okresie zimowym, co w teorii zapobiega niedopasowaniu sezonowemu.
Warto zauważyć, że wydajność produkcji prądu z przydomowej farmy wiatrowej nie jest jednolita. Wszystko zależy od prędkości wiatru. W niektórych dniach wiatrak będzie pracował z pełną wydajnością, w innych całkowicie się zatrzyma. Dlatego nie można przypisać turbinom konkretnych, miesięcznych zysków energii bez znajomości specyfiki całego systemu i miejsca montażu.
Turbina wiatrowa może być opłacalnym rozwiązaniem, ale tylko w odpowiedniej lokalizacji. Jeśli w danym miejscu występują korzystne warunki wiatrowe, a montaż zostanie wykonany prawidłowo, mamy szansę na opłacalność inwestycji.
Jeszcze innym rozwiązaniem jest układ hybrydowy, czyli połączenie paneli i turbiny. Wykorzystanie dwóch niezależnych źródeł energii może zapewnić stabilniejszą produkcję prądu przez większość roku. Jednak nadal nie rozwiązuje problemu całkowicie. W wielu dniach może występować silne zachmurzenie z jednoczesnym brakiem silnego wiatru. Co więcej, układ hybrydowy jest znacznie droższy, a przez to nie zawsze opłacalny.
W których miejscach warto postawić na turbiny wiatrowe?
Przydomowe turbiny wiatrowe warto rozważyć w miejscach z odpowiednimi warunkami. Najkorzystniej byłoby, gdyby działka była duża i otwarta, bez przeszkód terenowych i wysokich drzew. Jeśli pomiary potwierdzają odpowiedni potencjał energetyczny, montaż turbiny o odpowiednich parametrach może mieć uzasadnienie ekonomiczne.
Warto zwrócić uwagę na strefy wietrzności, według podziału Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Według wytycznych, Polska dzieli się na 5 stref wietrzności. Około 1/3 kraju posiada dogodne warunki do montażu turbin wiatrowych. Najkorzystniejsze warunki pogodowe panują w pasie nadmorskim, w centralnej Wielkopolsce, na części Mazowsza oraz na Suwalszczyźnie.
Opłacalność montażu przydomowej turbiny wiatrowej może wynikać także z indywidualnych warunków na działce oraz specyfiki montażu. To właśnie prawidłowo zaplanowany i przeprowadzony montaż sprawia, że turbina może w pełni wykorzystać potencjał lokalnych warunków pogodowych.
Fotowoltaika lub instalacja hybrydowa – kiedy najbardziej się opłacają?
Wybór systemu powinien być podyktowany indywidualnym bilansem korzyści i mankamentów. W wielu domach jednorodzinnych najrozsądniejszym rozwiązaniem nadal pozostaje połączenie dobrze dobranej fotowoltaiki oraz pompy ciepła. Pomimo niedopasowania sezonowego, to właśnie ten system pozwala na wygenerowanie pewnych oszczędności.
Najkorzystniej byłoby porównać realne, roczne zapotrzebowanie pompy ciepła na energie elektryczną. W oparciu o te dane możemy wybrać odpowiednią instalacje fotowoltaiczną. Zbyt duża moc fotowoltaiki oznaczałaby wyższe koszty instalacji, co nie ma uzasadnienia ekonomicznego. Magazyn energii nie rozwiąże problemu nadprodukcji, ponieważ jest w stanie przesunąć wykorzystanie wyprodukowanych nadwyżek energii o godziny, a nie o pół roku.
Z kolei instalacja hybrydowa może być najlepszym rozwiązaniem dla inwestorów, którzy mają duże zapotrzebowanie na energię elektryczną i odpowiednie warunki do montażu instalacji. Połączenie fotowoltaiki i turbiny wiatrowej ma uzasadnienie przy wysokim zużyciu energii i możliwie jak największej autokonsumpcji. Ze względu na duże koszty instalacji hybrydowych, nie jest to typowe rozwiązanie do domu jednorodzinnego.