Połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką to dobre rozwiązanie, który pozwala na zwiększenie samowystarzalności energetycznej budynku. Odpowiedni dobór i konfiguracja urządzeń może pozwolić na obniżenie rachunku za elektryczność, ciepło oraz ciepłą wodę użytkową do poziomu około 20 zł miesięcznie, przy czym te 20 zł to opłaty stałe do Operatora Systemu Dystrybucyjnego.

Pierwsze pytanie jakie może zadać sobie inwestor zainteresowany połączeniem pompy ciepła z fotowoltaiką jest takie, czy wystarczy zainwestować w obie instalacje, żeby obniżyć koszty utrzymania budynku.

Odpowiedź brzmi TAK. Inwestycja jest pierwszym krokiem do sukcesu, a sukcesem jest osiągnięcie samowystarczalności. Oczywiście – diabeł tkwi w szczegółach. Instalacje trzeba ze sobą połączyć i skonfigurować. Jak to zrobić? Istnieje kilka aspektów dobrego połączenia PV i PC.

1.Odpowiednia moc

Pierwszym krokiem do prawidłowej współpracy instalacji jest odpowiednie dobranie mocy instalacji fotowoltaicznej do budynku zasilanego pompą ciepła. To bardzo ważne, by moc instalacji PV była dopasowana do potrzeb energetycznych całego w budynku. Jeżeli instalacja będzie zbyt duża, to energia będzie “przepadała”, bo tak skonstruowany jest system net meteringu w Polsce. Jeżeli instalacja będzie zbyt mała, to nie zostanie wykorzystany pełny potencjał połączenia PV i PC.

2.Autokonsumpcja

Odpowiednie zarządzanie produkowaną energią może pozwolić na przejście na wyższy poziom wykorzystania możliwości współpracy urządzeń.

Zazwyczaj produkcja energii w ciągu dnia, nie pokrywa się z jej bieżącym zużyciem w budynku. Energia produkowana jest w ciągu dnia, gdy świeci słońce, a zużywana najczęściej po zmroku, kiedy słońce już zajdzie. Mieszkańcy budynku włączają wtedy różne odbiorniki, takie jak np. oświetlenie, czy telewizor. Pompa ciepła również może włączyć się wieczorem – wtedy kiedy najbardziej potrzebne jest ciepło, ale nic nie stoi na przeszkodzie, żeby włączyła się odpowiednio wcześniej i na przykład nagrzała bufor.

Podniesienie parametru temperaturowego w budynku o 1 stopień Celsjusza nie zmienia znacząco komfortu użytkowania budynku, natomiast może pełnić funkcję pewnego rodzaju magazynu energii elektrycznej w formie ciepła.

Grzanie ciepłej wody użytkowej czy podgrzanie budynku w ciągu dnia, to dobre sposoby na podniesienie poziomu autokonsumpcji. Jest to możliwe również w pochmurne dni. To mit, że jeżeli na niebie są chmury, a słońce nie świeci bezpośrednio na moduły, to energii nie ma. Ma ona oczywiście znacznie mniejsze wartości, ale cały czas jest produkowana i można z niej korzystać.

Inteligentna integracja pracy urządzeń polega na tym, by w chwili gdy energia jest produkowana, instalacja fotowoltaiczna wysłała do pompy ciepła sygnał: energia jest dostępna – wykorzystajmy ją.

Więcej o sposobach zwiększenia autokonsumpcji przeczytaj TUTAJ

3.Sterowanie

Połączenie pracy pompy ciepła z fotowoltaiką można zrobić na bardzo prostym poziomie, który nie wymaga dużych nakładów finansowych.

Sterowanie pracą pompy ciepła może odbywać się przewodowo, na przykład przy wykorzystaniu protokołu komunikacyjnego modbus lub bezprzewodowo. Urządzenie sterujące pozwala ustawić poziom mocy instalacji PV, przy której załączy się pompa ciepła.

Wielu producentów pomp ciepła wyposaża swoje urządzenia w funkcję Smart Grid Ready (SG Ready), przeznaczoną do sterowania taryfowego, która umożliwia odbieranie informacji od OSD. Dzięki tej funkcji, to dostawca energii może wpływać na na tryb pracy pompy ciepła.

Funkcja SG Ready ma zdefiniowane 4 tryby pracy: blokowanie, praca normalna, tryb podwyższony oraz nadmiar mocy i może być realizowana za pomocą samego falownika. Jak to wygląda?

Falownik podaje sygnał do pompy ciepła, że jest nadprodukcja energii, więc warto z tej energii skorzystać. Ostateczna decyzja czy nagrzać zbiornik wody użytkowej czy podnieść parametr temperaturowy w budynku zależy już od pompy ciepła. Koszt wykonania takiego połączenia to kilkadziesiąt złotych plus koszt pracy montera.

Żeby instalacja fotowoltaiczna mogła “porozumieć się” z pompą ciepła, muszą posługiwać się tym samym językiem. Oznacza to, że z jednej strony instalacja fotowoltaiczna musi mieć zaimplementowany algorytm, który jest w stanie ustalić, że rzeczywiście jest nadwyżka energii. Wtedy pojawia się sygnał na wyjściu, np. 0 – nie ma energii, 1 – jest energia. Z drugiej strony musi być pompa ciepła, która ten sygnał rozumie.

4.Liczba faz

Ważną kwestią jest liczba faz. Jednofazowa pompa ciepła musi współpracować z jednofazowym falownikiem fotowoltaicznym, a trójfazowa pompa z trójfazowym falownikiem. W przeciwnym razie może się okazać, że jedynie część energii, niezależnie od mocy falownika, będzie pochodziło z instalacji PV.

5.Dobór urządzenia

Nie wszystkie pompy ciepła dostępne na rynku mogą być sterowane przez system PV. W związku z tym przed zakupem inwestor powinien się upewnić, że wybrane urządzenie będzie odpowiednie.

6.Jedna firma wykonawcza

Kolejnym sposobem na integrację pompy ciepła z fotowoltaiką, tym razem na poziomie instalacji, jest zatrudnienie jednej firmy wykonawczej, która wykona instalacje kompleksowo. Na polskim rynku są takie firmy.

Warto postarać się o dobrą współpracę!

Dzięki połączeniu pompy ciepła z fotowoltaiką można znacznie podnieść samowystarczalność systemu.

W związku z tym, że profil zużycia nie pokrywa się z profilem produkcji, samowystarczalność fotowoltaiki tak naprawdę wynosi zaledwie około 30%. Stosując połączenie fotowoltaiki z pompą ciepłą można podnieść tę samowystarczalność o kilka, a nawet kilkanaście procent.

Osiągnięcie 100% jest oczywiście możliwe, choć kosztowne. Każde procenty, które zwiększają poziom autokonsumpcji, to bezpośredni zysk dla inwestora, bo nie traci nawet tych 20%, pobieranych w systemie opustu.

/Opracowano na podstawie materiałów z XIII Forum Pomp Ciepła – Kielce 2020 i Poradnika “Instalacje fotowoltaiczne” wydanie VIII, Bogdana Szymańskiego/

Redakcja GLOBEnergia