Instalacje fotowoltaiczne produkują energię głównie w ciągu dnia, kiedy nasłonecznienie jest największe. Tymczasem zapotrzebowanie energetyczne budynków często przypada na godziny poranne i wieczorne. W rezultacie część wyprodukowanej energii trafia do sieci.
W systemach prosumenckich w Polsce funkcjonuje model rozliczeń net-billing, wprowadzony ustawą o odnawialnych źródłach energii. System ten zastąpił wcześniejszy model opustów i premiuje bezpośrednie zużycie energii na miejscu jej wytworzenia.
Zwiększenie autokonsumpcji oznacza zatem większą niezależność energetyczną oraz krótszy okres zwrotu inwestycji w instalację PV.
Rola pompy ciepła w zwiększaniu autokonsumpcji
Pompa ciepła jest urządzeniem, które przekształca energię elektryczną w energię cieplną przy wykorzystaniu procesów termodynamicznych. Wysoka efektywność tych urządzeń, wyrażana współczynnikiem COP lub SCOP, powoduje, że nawet niewielka ilość energii elektrycznej może wygenerować znaczną ilość energii cieplnej.
Współpraca instalacji PV z pompą ciepła umożliwia:
- wykorzystanie nadwyżek energii elektrycznej do ogrzewania budynku,
- produkcję ciepłej wody użytkowej w godzinach największej produkcji energii,
- magazynowanie energii w postaci ciepła w buforze lub zasobniku c.w.u.
W efekcie pompa ciepła staje się swego rodzaju magazynem energii pośredniej.
Strategie zwiększania autokonsumpcji
Sterowanie pracą pompy ciepła
Nowoczesne systemy zarządzania energią umożliwiają dostosowanie pracy pompy ciepła do aktualnej produkcji energii z instalacji fotowoltaicznej. W praktyce polega to na:
- uruchamianiu przygotowania ciepłej wody w godzinach największej produkcji PV,
- podnoszeniu temperatury w buforze ciepła,
- chwilowym zwiększaniu temperatury w instalacji ogrzewania podłogowego.
Takie sterowanie może być realizowane przez systemy EMS (Energy Management System) lub poprzez integrację falownika PV z automatyką pompy ciepła.
Magazynowanie energii w postaci ciepła
Energia elektryczna wyprodukowana przez instalację PV może być magazynowana w postaci energii cieplnej poprzez:
- podgrzewanie zasobnika ciepłej wody użytkowej,
- ładowanie bufora ciepła,
- zwiększenie temperatury w systemie ogrzewania płaszczyznowego.
Rozwiązanie to jest znacznie tańsze niż magazynowanie energii w akumulatorach elektrycznych.
Integracja z systemem zarządzania energią
W nowoczesnych budynkach stosuje się rozwiązania umożliwiające koordynację pracy różnych instalacji energetycznych. Przykładem może być integracja pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną produkowaną przez firmy takie jak Fronius czy SolarEdge oraz pompami ciepła producentów takich jak NIBE lub Panasonic.
Dzięki temu możliwe jest automatyczne uruchamianie urządzeń w momentach największej produkcji energii z instalacji PV.
Korzyści z integracji PV i pompy ciepła
Połączenie instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła przynosi kilka istotnych korzyści:
- zwiększenie autokonsumpcji energii elektrycznej,
- obniżenie kosztów eksploatacji budynku,
- zmniejszenie zależności od energii z sieci,
- redukcję emisji CO₂.
W wielu przypadkach autokonsumpcja energii w budynku wyposażonym w instalację PV i pompę ciepła może wzrosnąć z poziomu około 20–30% do nawet 50–70%, w zależności od sposobu sterowania instalacją.
Podsumowanie
Integracja instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła stanowi jeden z najbardziej efektywnych sposobów zwiększenia autokonsumpcji energii w budynkach. Wykorzystanie nadwyżek energii elektrycznej do produkcji ciepła pozwala poprawić ekonomikę instalacji PV oraz zwiększyć niezależność energetyczną użytkownika.
Kluczowe znaczenie ma jednak odpowiednie sterowanie pracą urządzeń oraz zastosowanie elementów umożliwiających magazynowanie energii w postaci ciepła.
