Pompa ciepła zwiększa procent zużycia własnego instalacji fotowoltaicznej o około 10%. Wzrost procentowego zużycia energii przynosi korzyści finansowe dla użytkowników, rzędu 80-120 euro rocznie ~ pomiędzy 8% a 20% średniego zużycia (studium przypadku z instalacją fotowoltaiczną o mocy 5 kWp i 250-litrowym zbiornikiem, obliczone przy zużyciu energii elektrycznej 0,293 euro/kWh i taryfie gwarantowanej 0,078 euro/kWh).
Połączenie pompy ciepła i kolektorów słonecznych (fotowoltaicznych) to świetny sposób na oszczędzanie energii. Pompa ciepła może być częściowo zasilana darmową energią elektryczną dzięki instalacji fotowoltaicznej. W dalszej części tej sekcji przytoczone zostanie wewnętrzne studium przypadku firmy Daikin, aby wskazać, ile można zaoszczędzić, łącząc pompę ciepła z technologią fotowoltaiczną.
Pompy ciepła i fotowoltaika
Panele fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną poprzez konwersję energii słonecznej, z którą można zrobić dwie rzeczy:
- Można ją wykorzystać w domu i w ten sposób zmniejszyć rachunek za energię elektryczną na koniec miesiąca (zużycie własne).
- Może być transportowana z powrotem do sieci, za co zostanie uiszczona opłata pieniężna (taryfa gwarantowana).
Taryfy gwarantowane są narzędziem polityki promującym inwestycje w panele fotowoltaiczne poprzez oferowanie gospodarstwom domowym wyższej ceny rynkowej za energię dostarczaną do sieci. Ponieważ rynek fotowoltaiczny dojrzewa, zachęta ta jest mniej potrzebna, a taryfy gwarantowane są obniżane w wielu krajach w całej Europie. Oznacza to, że poprawa zużycia własnego staje się coraz ważniejsza dla optymalnego wykorzystania instalacji fotowoltaicznej. Ogrzewanie domu i ciepłej wody za pomocą pompy ciepła zamiast gazu to świetny sposób. Przenosi to zużycie z gazu na (częściowo darmową) energię elektryczną.
Zazwyczaj dom jest ogrzewany tylko w sezonie zimowym i przejściowym, podczas gdy panele fotowoltaiczne generują najwięcej energii elektrycznej latem. Jednak pompy ciepła są również wykorzystywane do podgrzewania zbiornika ciepłej wody użytkowej na potrzeby pryszniców i kąpieli. Zapotrzebowanie na ciepłą wodę utrzymuje się na stałym poziomie przez cały rok. Co więcej, czas codziennego podgrzewania zbiornika można zoptymalizować. Gospodarstwa domowe z panelami fotowoltaicznymi powinny zaplanować ogrzewanie zbiornika w południe, kiedy zazwyczaj dostępna jest duża moc fotowoltaiczna, a zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię elektryczną jest niskie. W ten sposób pompa ciepła wykorzystuje dostępną energię słoneczną, gdy jest ona dostępna. Zapewnienie darmowej ciepłej wody jest bardziej interesujące niż eksportowanie dostępnej energii słonecznej do sieci po niekorzystnych taryfach gwarantowanych.
Po drugie, zbiornik ciepłej wody w połączeniu z pompą ciepła może działać jako „akumulator energii”. Nadmiar energii słonecznej może być wykorzystany do produkcji dodatkowej ciepłej wody, w ilości przekraczającej typowe zapotrzebowanie gospodarstwa domowego w ciągu dnia, efektywnie magazynując energię do późniejszego wykorzystania.
Pompy ciepła Daikin mają zoptymalizowane algorytmy maksymalizujące wykorzystanie nadmiaru energii słonecznej.
Studium przypadku Daikin pokazuje wpływ instalacji pompy ciepła z optymalizacją fotowoltaiczną. To studium przypadku zostało przeprowadzone w Belgii w czerwcu 2022 r. i składało się z pompy ciepła Daikin Altherma z 250-litrowym zbiornikiem oraz instalacji fotowoltaicznej o mocy 5 kWp.
Ponieważ taryfy gwarantowane ulegają zmniejszeniu, korzyści z fotowoltaiki można zoptymalizować poprzez zwiększenie wskaźnika zużycia własnego. Współczynnik zużycia własnego to procent całkowitej produkcji fotowoltaicznej, która jest wykorzystywana przez gospodarstwo domowe, a zatem nie jest eksportowana do sieci.
Wzór na zużycie własne to:
Zużycie własne = (Całkowita produkcja - Eksport)
Całkowita produkcja
W tym studium przypadku współczynnik zużycia własnego został zwiększony na 2 sposoby:
- Zwiększenie zużycia energii elektrycznej poprzez wytwarzanie ciepłej wody za pomocą pompy ciepła zamiast kotła gazowego, a tym samym eksportowanie mniejszej ilości energii do sieci;
- Przechowywanie nadmiaru energii w zbiorniku ciepłej wody użytkowej poprzez zwiększenie temperatury o dodatkowe 10°C, gdy dostępna jest fotowoltaika. Pozwala to zmagazynować energię cieplną w zbiorniku i zmniejszyć zapotrzebowanie na energię elektryczną z sieci w późniejszym czasie, gdy energia fotowoltaiczna może nie być dostępna.
Obiekt testowy wykazuje bardzo wyraźną poprawę wskaźnika zużycia własnego: z 33% bez pompy ciepła do 40% z pompą ciepła i jej algorytmem optymalizacji fotowoltaicznej w czerwcu 2022 roku. Ekstrapolując te wyniki na cały rok, 35% do 50% energii potrzebnej do produkcji ciepłej wody użytkowej można pokryć darmową energią fotowoltaiczną, co (przy cenach energii z czerwca 2023 r.) daje oszczędność energii od 90 do 120 euro, tylko na produkcję ciepłej wody użytkowej. To więcej niż 23 euro, które można by zyskać na eksporcie tej dodatkowej energii do sieci. Biorąc pod uwagę również ogrzewanie i/lub chłodzenie pomieszczeń, oszczędności energii są wyższe.
Podsumowanie
Pompa ciepła zwiększa procent zużycia własnego instalacji fotowoltaicznej o około 10%. Korzyści finansowe dla użytkowników są rzędu 80-120 euro rocznie (studium przypadku obliczone przy zużyciu energii elektrycznej 0,293 euro/kWh i taryfie gwarantowanej 0,078 euro/kWh).
Aby uzyskać więcej informacji na temat studium przypadku lub bardziej szczegółowe wyjaśnienie sposobu działania optymalizacji pompy ciepła, zapoznaj się z pełnym dokumentem.