Pompa ciepła i fotowoltaika - koszt inwestycji i możliwe oszczędności

Opublikowano: 01.12.2023Autor: Ludwika WykurzDrukujUdostępnij

Jak działa pompa ciepła?

Zanim dowiemy się ile fotowoltaiki potrzeba do pompy ciepła, dobrze jest rozróżnić kilka rodzajów tych urządzeń. Każda pompa ciepła używa sprężarki do przeniesienia energii cieplnej z odnawialnego źródła do systemu grzewczego. Poszczególne rodzaje pomp korzystają jednak z innych rozwiązań technicznych. Oto kilka opcji:

• Powietrzna pompa ciepła - pobiera ciepło z powietrza; może je przenosić bezpośrednio do instalacji z nawiewem albo za pomocą czynnika cieplnego przekazywać energię cieplną do C.O. i C.W.U. Najbardziej popularne pompy ciepła są montowane na zewnątrz budynku. Jeżeli jest to konstrukcja split, to część instalacji znajduje się wewnątrz domu. W przypadku pomp monoblok cały agregat znajduje się po zewnętrznej stronie. Każda taka pompa przekazuje ciepło za pomocą czynnika cieplnego. Szczególnym rodzajem powietrznej pompy ciepła jest pompa z wymiennikiem żwirowym. Powietrze jest tutaj ogrzewane i oczyszczane dzięki przechodzeniu przez warstwy żwiru. Taką pompę określa się mianem powietrze-powietrze. Jednak typowa pompa ciepła do fotowoltaiki opiera się na rozwiązaniu powietrze-woda.
• Gruntowa pompa ciepła – korzysta z energii cieplnej spod powierzchni ziemi (wymiennik poziomy) lub z głębszych warstw gdzie temperatura jest bardziej stabilna (wymiennik pionowy). Poza tym przekazanie pobranego ciepła wygląda podobnie jak w pompach powietrznych. Gruntowa pompa pionowa jest ceniona ze względu na niezależność od temperatury zewnętrznej. Niestety jest też dużo droższa, zwłaszcza jej montaż.
• Wodna pompa ciepła – opcja wybierana rzadziej, ale dostępna na rynku. Wodne pompy ciepła korzystają z energii cieplnej zachowanej w zbiorniku wodnym na działce lub w źródłach głębinowych. Niektóre modele wykorzystują też wodę jako czynnik grzewczy, chociaż bardziej popularne jest wykorzystanie roztworu glikolu do przenoszenia ciepła.

Pompa ciepła z fotowoltaiką, to połączenie odnawialnego źródła ciepła z odnawialnym źródłem zasilającej je energii elektrycznej. Prąd jest bowiem potrzebny do pracy sprężarki.

Jaka pompa ciepła do fotowoltaiki?

W dalszej części artykułu przedstawimy dokładniejsze wyliczenia. Tutaj powiemy tylko o najważniejszych argumentach za daną technologią.

Najczęściej wybierana pompa ciepła do fotowoltaiki to pompa powietrzna (powietrze-woda). Główną zaletą jest niska cena i łatwość montażu. Pompę monoblok można właściwie zamontować samodzielnie, a nawet za pomoc ekipy montującej nie zapłacimy zbyt dużo. W naszym klimacie, szczególne w zachodniej i centralnej Polsce, pompy radzą sobie dobrze nawet w ujemnych temperaturach. Pobierają jednak trochę więcej prądu zimą niż np. wczesną jesienią. Jest to najlepszy argument za łączeniem ich z instalacją fotowoltaiczną, w innym przypadku pompa pobierałaby prąd z sieci publicznej i generowała dodatkowy koszt. Najbardziej opłaca się połączenie powietrznej pompy ciepła z fotowoltaiką, jeżeli i tak planujemy założyć instalację produkującą własny prąd ze słońca.

Pompa gruntowa, zwłaszcza pionowa, jest lepszym rozwiązaniem w dłuższej perspektywie, niestety kosztuje dużo więcej. Oczywiście gruntowa pompa ciepła z fotowoltaiką jest zawsze tańszym rozwiązaniem niż bez własnego źródła prądu. Mimo wszystko jest to urządzenie kosztowne, a nastawione na mniejsze zużycie energii elektrycznej.

Ile kosztuje pompa ciepła do fotowoltaiki?

Połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką powinno być dobrane do potrzeb danego budynku i jego mieszkańców. Każdy zestaw może mieć inne zastosowanie i inną moc. Niektórzy stawiają na całościową niezależność energetyczną. W tym przypadku fotowoltaika musi podołać nie tylko okazjonalnemu zasilaniu pompy ciepła, ale domowej instalacji przez cały rok. Jest to mimo wszystko najbardziej dalekowzroczna inwestycja. Jeżeli chcemy natomiast kupić małą instalację tylko do pomp ciepła, to wydatek będzie mniejszy, ale też zastosowanie ograniczone. Jeśli szukasz więcej porad i informacji, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły na temat fotowoltaiki.

Ile prądu zużywa pompa ciepła?

To ile fotowoltaiki potrzeba do pompy ciepła będzie zależało od wydajności pompy, wielkości i rodzaju budynku. W przeciwieństwie do zużycia prądu, które może być uzależnione od wielu indywidualnych potrzeb i preferencji, zapotrzebowanie cieplne człowieka mieści się w pewnych granicach. Obliczając zapotrzebowanie trzeba uwzględnić czy pompa będzie ogrzewać tylko dom w okresie jesienno-zimowym czy  będzie też używana do wody użytkowej.

Efektywność pompy oznaczana jest dwoma współczynnikami – COP (średnie zużycie prądu w stosunku do dostarczonej energii) i SCOP (średnie zużycie na cały okres grzewczy). Im wyższy współczynnik, tym więcej energii wytwarza pompa przy takim samym wkładzie energii. Na przykład pompa o współczynniku 4,5 będzie wytwarzać 4,5 kWh energii grzewczej na 1 kWh pobranej energii elektrycznej. Pompa gruntowa potrafi osiągać COP na poziomie 5-6, ale pompy powietrzne zwykle mają efektywność między 3,5 a 5. W dalszej części obliczeń uśrednimy ją do COP=4.

Dom o średniej izolacji termicznej (nowoczesny lub termomodernizowany) ma zapotrzebowanie na energię elektryczną około 70 W/m² czyli przy 100m² będzie to 7 kW. Jeżeli pompa powietrzna ma współczynnik COP=4 i moc 6 kW, to będzie potrzebować dodatkowych 2 kW energii elektrycznej (nawet trochę mniej, ale bierzemy pod uwagę wahania temperatur). Taka pompa bez problemu może współpracować z instalacją fotowoltaiczną o mocy 7,5-10 kWp. Ogrzewanie wody dodatkowo zwiększa zapotrzebowanie na prąd, ale w niewielkim stopniu.

Liczymy koszt zestawu

Powyższe obliczenia są przykładowe, ale po przeprowadzeniu własnych obliczeń możemy łatwo dopasować je do aktualnych cen i dopłat. Licząc ile fotowoltaiki potrzeba do pompy ciepła koniecznie bierzemy pod uwagę zapotrzebowanie konkretnego domu. W naszym przykładzie weźmy pompę 6kW i naszą instalację o uśrednionej mocy 8 kWp:

Koszt pompy 6 kW to ok. 20-25 tys. zł, z montażem ok. 40 tys. zł.

Koszt fotowoltaiki 8 kWp to 45-55 tys. zł z montażem.

W sumie można się więc spodziewać wydatku nawet na poziomie 100 tys. zł. Na szczęście pompa ciepła z fotowoltaiką tdo zestaw kwalifikowany do rządowych dopłat.

W programie „Mój prąd” i „Moje ciepło” możemy uzyskać zwrot osobno za instalację fotowoltaiczną i ekologiczne urządzenie grzewcze. W sumie jest to do 41 500 zł za całość.

W programie „Czyste powietrze”, zastosowanym razem z ulgą termomodernizacyjną, zyskamy też do 40 tys. zł za cały zestaw.

Ponieważ nie każdy kwalifikuje się do wszystkich programów i ulg, to warto przed wyłożeniem inwestycji zapoznać się dokładniej z warunkami dopłat. Niektóre urządzenia, np. zasobnik C.W.U., mogą się znajdować w obu programach. Warto przeliczyć, który zwrot opłaca się bardziej.

Połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką – czy to się opłaca?

Istnieje kilka sposobów na ekologiczne ogrzewanie domu. Połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką nie należy do najtańszych, chociaż zapewnia dobre i trwałe źródło energii cieplnej. Łącząc pompę z instalacją fotowoltaiczną mamy od razu dostęp do własnej mikroelektrowni i uniezależniamy się od sieci publicznej. Mimo wszystko podobny efekt można uzyskać łącząc z fotowoltaiką np. kocioł indukcyjny. Niektórzy uważają, że takie rozwiązanie opłaca się bardziej. Ogrzewanie piecem indukcyjnym na pewno jest prostsze. W niedużych domach powinno się sprawdzić lepiej.

Co przemawia za pompą? Jeżeli dobrze dobierzemy pompę ciepła do fotowoltaiki, to jej wydajność będzie prawdopodobnie większa niż pieca. W przypadku pomp gruntowych jest nieporównywalna. To jedno z najbardziej efektywnych źródeł ogrzewania przy minimalnym zapotrzebowaniu na prąd.

Jak widać dobór urządzenia do ogrzewania pomieszczeń w dużej mierze zależy od tego co możemy kupić i gdzie możemy to zamontować. Jeżeli stać nas na bardziej wydajny zestaw, to połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką jest opcją numer jeden. Fotowoltaika i kocioł indukcyjny to na pewno opcja szybsza i tańsza.