Skoro mamy dostęp do prądu i urządzenia grzewcze działające na prąd, to dlaczego nie wykorzystać jednej instalacji do wszystkiego? Czy fotowoltaika wystarczy do ogrzania domu?

Opcja 1: Elektryczne ogrzewanie domu - przegląd możliwości

Teoretycznie grzejniki elektryczne, piec elektryczny czy ogrzewanie podłogowe można zasilać prądem z paneli fotowoltaicznych. Wiele z tych urządzeń zużywa jednak dużo energii elektrycznej i dlatego wymaga dużej, a zarazem stabilnej energetycznie instalacji. Mówiąc inaczej – albo postawimy na korzystanie z prądu z sieci publicznej albo na magazyn energii.

Według bardzo konserwatywnych obliczeń piec indukcyjny o mocy 9 kW zużywa ok. 6000 kWh w sezonie grzewczym na 100 m 2 budynku. Zakładamy oczywiście, że jest to budynek przynajmniej dobrze izolowany i ciepło z pieca elektrycznego nie „ucieka” na zewnątrz.

To ile prądu naprawdę zużyje piec indukcyjny zależy od marki, mocy i praktyk użytkowania w danym domu.

Ogrzewanie podłogowe jest dużo oszczędniejsze niż tradycyjne grzejniki, przede wszystkim jest to ogrzewanie wielkopowierzchniowe, które nie wymaga stosowania bardzo wysokich temperatur. W domu o powierzchni 100 m2 i przyzwoitej izolacji ogrzewanie podłogowe zużyje ok. 150-200 kWh na miesiąc czyli ok. 1000-1400 kWh na cały okres grzewczy. W budynku bez izolacji ścian ogrzewanie elektryczne tą metodą będzie zużywać nawet 1000 kWh na miesiąc.

Ogrzewanie na prąd przy użyciu grzejników elektrycznych zależy od ich ilości, mocy i modelu. Najpopularniejsze grzejniki elektryczne to urządzenia olejowe lub na podczerwień. Zaletą grzejników olejowych jest to, że nie muszą działać nieustannie. Wystarczy, że czynnik grzewczy nabierze odpowiedniej temperatury i będzie ją przez jakiś czas oddawał.

Grzejniki (w zależności od konstrukcji) można połączyć z kotłem indukcyjnym lub podłączyć bezpośrednio do gniazdka, tam gdzie są potrzebne. Główna wada tego typu urządzeń, to potrzeba bardzo dużej mocy do ogrzewania dużych powierzchni. Dlatego używa się ich jako urządzeń dodatkowych lub po kilka grzejników – jeden na pomieszczenie. Do ogrzania 25 m2 zaleca się moc 1500 W. Powiedzmy, że mamy co najmniej 4 pomieszczenia o takiej powierzchni (nasze przykładowe mieszkanie 100 m2) – to już 4x1500 W. Dodatkowa energię zużywają grzejniki wyposażone w nadmuch.

Czy ogrzewanie domu za pomocą urządzeń elektrycznych się opłaca?

Fotowoltaika i ogrzewanie domu prądem nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem. Szczególnie jeżeli mamy budynek o dużej powierzchni i dużej ilości pomieszczeń. Moc fotowoltaiki do ogrzania domu będzie dużo większa niż przy wykorzystaniu paneli fotowoltaicznych do innych urządzeń. Takie rozwiązanie wymaga jednego źródła stabilnej energii cieplnej i dużej ilości urządzeń, do których energia ta będzie odprowadzana. Piec indukcyjny może spełniać taką rolę, ale wymaga dość dużej mocy.

Ogrzewanie na prąd może się opłacać w niedużych budynkach. Szczególnie tam gdzie większość powierzchni można ogrzać za pomocą mat lub kabli podłogowych.

Ważnym problemem związanym z ogrzewaniem na prąd z instalacji fotowoltaicznej jest nierówne wytwarzanie energii w ciągu roku. Wtedy kiedy najbardziej potrzeba ciepła – szczególnie w długie, zimowe noce – dostęp do promieni słonecznych jest żaden lub znikomy. Dlatego może być konieczna współpraca z siecią publiczną, przez co wzrosną koszty ogrzewania tą metodą.

Czytaj także: Cennik fotowoltaiki na dachu 2024

Opcja 2: Pompy ciepła

Temat fotowoltaika a ogrzewanie domu najczęściej jest kojarzony z pompami ciepła. To połączenie odnawialnego źródła energii elektrycznej z wydajnym, odnawialnym źródłem energii cieplnej.

Jak działają pompy ciepła i jak je połączyć z fotowoltaiką?

Pompy ciepła wykorzystują zjawisko przejmowania energii cieplnej z otoczenia i przenoszenia jej za pomocą sprężonego czynnika do urządzeń grzewczych. Prąd z paneli fotowoltaicznych tylko wspomaga ten proces. Dzięki temu żadne z urządzeń nie musi zużywać dużej mocy żeby ogrzać pomieszczenia.

Istnieją różne rodzaje pomp ciepła:

  • Powietrzne pompy ciepła – popularne, najtańsze i najłatwiejsze do podłączenia. Powietrzne pompy ciepła czerpią energię cieplną z powietrza i za pomocą czynnika cieplnego przekazują je do instalacji.
  • Wodne pompy ciepła – czerpią ciepło z różnych źródeł wodnych (zbiornika na działce, studni głębinowej), często czynnikiem przenoszącym ciepło jest sama woda, ale mogą też pobierać energię cieplną z wody i przenosić ją za pomocą solanki lub innego roztworu.
  • Gruntowe pompy ciepła – pobierają ciepło z gruntu pod powierzchnią lub głębinowo.
  • Inne – istnieją mniej popularne instalacje, wykorzystujące nietypowe sposoby ogrzewania, ale używające podobnego systemu opartego na sprężarce. Zwykle są to indywidualne rozwiązania, na które nie dostaniemy rządowego dofinansowania i które trudniej jest serwisować w razie awarii. Z tego powodu nie będziemy ich tu brać pod uwagę. Jeśli szukasz więcej porad i informacji, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły o fotowoltaice.

Wszystkie rodzaje pomp ciepła mogą zasilać cały system grzewczy w domu, włącznie z ciepłą wodą użytkową. Dodatkowo większość tych urządzeń posiada mechanizm odwracania procesu, dzięki czemu mogą zapewniać klimatyzację w upalne dni.

Najczęściej z instalacją fotowoltaiczną łączy się pompy powietrzne i pompy gruntowe. Z instalacji fotowoltaicznej jest pobierana energia elektryczna, która dostarcza dodatkowych watów sprężarce. Cały system grzewczy i panele mogą być połączone z urządzeniami kontrolnymi i optymalizującymi.

Oprócz zasilania elektrycznego można wykorzystać kolektory słoneczne np. do ogrzewania sprężarki, dzięki czemu obniży się koszty ogrzewania. Kolektory mogą też wspomagać ogrzewanie wody gromadzonej w magazynie ciepła.

Jakie argumenty przemawiają za pompą ciepła?

Fotowoltaika i ogrzewanie domu pompami ciepła zapewniają optymalne wykorzystanie przydomowych źródeł odnawialnych. Tak jak przy ogrzewaniu na prąd można zastosować systemy ogrzewania wielkopowierzchniowego np. podłogowe. W przypadku pomp ciepła czynnik grzewczy podgrzewa płyn znajdujący się w rurach pod podłogą. Pompy ciepła nadają się też do wybranych typów grzejników i ogrzewania ściennego.

Dodatkowo gruntowe (zwłaszcza głębinowe) pompy ciepła są niezależne od temperatur na zewnątrz, chociaż lekka zima nie zmniejsza też znacząco wydajności pomp powietrznych. Nawet niewielka ilość prądu z instalacji fotowoltaicznej wystarczy, żeby zapewnić ciepło przez całą zimę.

Nie przedstawiamy tutaj dokładnych wyliczeń, bo koszty ogrzewania zależą od bardzo wielu czynników. Z pewnością jednak jest to łatwy sposób na zapewnienie sobie taniego, ekologicznego i niskoawaryjnego systemu grzewczego.

Magazyny energii - przydatny, ale drogi dodatek do fotowoltaiki i systemu grzewczego

Ogrzewanie fotowoltaiczne to szerokie pojęcie. Jak wykazaliśmy, prąd można wykorzystać bezpośrednio do zasilania urządzeń grzewczych lub do wspomagania pracy np. pomp ciepła. Dodatkowym atutem jest możliwość optymalizacji, gdyż zarówno urządzenia grzewcze jak i fotowoltaika nadają się do monitorowania i zarządzania energią.

EMS i HEMS – jaka jest różnica?

Systemy zarządzania energią (Energy Management Systems – EMS) to stosowane od dawna zestawy sprzętu i oprogramowania optymalizujące zużycie i dystrybucję energii w obiekcie. Natomiast HEMS to podobne systemy, dopasowane do potrzeb domowych (Home Energy Management Systems). Systemy te szczególnie przydają się przy ogrzewaniu fotowoltaicznym, kiedy energię z paneli fotowoltaicznych wykorzystuje się pośrednio lub bezpośrednio do zwiększenia komfortu cieplnego w domu. Jak już pisaliśmy zapotrzebowanie na energię cieplną wzrasta kiedy spada dostępność energii słonecznej. Dlatego dobry magazyn i efektywne zarządzanie wykorzystywaniem prądu przez urządzenia elektryczne może ten proces zoptymalizować.

Dodatkowo systemy HEMS i EMS przydają się podczas rozliczania kosztowego (net-billing), generując mniejsze koszty ogrzewania i wykorzystania prądu.

Współcześnie większość urządzeń do przetwarzania prądu jest też wyposażona w podstawowe funkcje HEMS. Dodatkowo można dokupić optymalizatory i inteligentny licznik, które pozwolą lepiej wykorzystać potencjał urządzeń i skuteczniej je kontrolować. Nie w każdej sytuacji jest to jednak konieczne.

Na koniec warto dodać, że ogrzewanie fotowoltaiczne jest dobrym sposobem na uzyskanie dużej, a nawet całkowitej niezależności energetycznej. Dodatkowo jest teraz dużo bardziej dostępne dla przeciętnego obywatela dzięki programom rządowym i unijnym.

ikona podziel się Przekaż dalej