Ogrzewanie domu energią elektryczną przez wiele lat kojarzyło się przede wszystkim z wysokimi rachunkami. Rozwój fotowoltaiki sprawił jednak, że coraz więcej właścicieli domów zastanawia się nad połączeniem instalacji PV z elektrycznym systemem grzewczym. Taki układ może być prosty, wygodny i niemal bezobsługowy, ale jego opłacalność zależy od kilku ważnych czynników.
Największe znaczenie mają zapotrzebowanie budynku na ciepło, wielkość instalacji fotowoltaicznej, sposób rozliczania energii oraz rodzaj zastosowanego ogrzewania. Samo zamontowanie paneli nie oznacza jeszcze, że zimą ogrzewanie domu będzie darmowe.
Na czym polega ogrzewanie elektryczne z fotowoltaiką?
Zasada działania jest bardzo prosta. Instalacja fotowoltaiczna produkuje energię elektryczną, która może być wykorzystywana przez urządzenia znajdujące się w domu, w tym przez system ogrzewania.
Energia z paneli może zasilać między innymi:
grzejniki elektryczne,
maty grzewcze,
folie grzewcze,
elektryczne ogrzewanie podłogowe,
kocioł elektryczny,
pompę ciepła,
urządzenia przygotowujące ciepłą wodę użytkową.
Różnica pomiędzy tymi rozwiązaniami polega przede wszystkim na efektywności wykorzystania energii.
Klasyczny grzejnik elektryczny zamienia energię elektryczną bezpośrednio na ciepło. Pompa ciepła wykorzystuje natomiast energię elektryczną do transportowania ciepła z otoczenia, dzięki czemu może dostarczyć kilka razy więcej energii cieplnej niż wynosi jej pobór prądu.
Najważniejszy problem: fotowoltaika produkuje najmniej wtedy, gdy ogrzewanie jest najbardziej potrzebne
To podstawowa kwestia, którą trzeba uwzględnić przy projektowaniu całego systemu.
Największa produkcja energii z paneli fotowoltaicznych przypada zazwyczaj na miesiące wiosenne i letnie. Tymczasem największe zapotrzebowanie na ogrzewanie występuje jesienią i zimą.
Nie oznacza to, że fotowoltaika nie ma sensu w przypadku ogrzewania elektrycznego. Trzeba jednak patrzeć na cały bilans energetyczny budynku, a nie zakładać, że bieżąca produkcja paneli będzie zawsze pokrywać aktualne zużycie ogrzewania.
W słoneczny zimowy dzień instalacja może produkować energię potrzebną do ogrzewania domu. W pochmurny wieczór system grzewczy będzie jednak korzystał przede wszystkim z energii pobieranej z sieci albo zmagazynowanej wcześniej.
Jakie ogrzewanie elektryczne najlepiej współpracuje z fotowoltaiką?
Możliwości jest kilka i każde rozwiązanie ma inne zalety.
Grzejniki elektryczne
To jeden z najprostszych sposobów ogrzewania.
Nie wymagają kotłowni, instalacji gazowej ani skomplikowanego systemu rur. Wystarczy odpowiednio przygotowana instalacja elektryczna.
Ich zaletą jest:
niski koszt początkowy,
prosty montaż,
szybka reakcja na zmianę temperatury,
możliwość oddzielnego sterowania każdym pomieszczeniem.
Wadą jest stosunkowo duże zużycie energii elektrycznej, zwłaszcza w starszych i słabo ocieplonych budynkach.
Dlatego grzejniki elektryczne najlepiej sprawdzają się w dobrze izolowanych domach albo jako dodatkowe źródło ciepła.
Elektryczne ogrzewanie podłogowe
Maty lub przewody grzewcze umieszczone pod podłogą zapewniają równomierny rozkład temperatury.
Dużą zaletą jest komfort użytkowania. Ciepła podłoga pozwala często utrzymywać nieco niższą temperaturę powietrza przy zachowaniu podobnego odczucia cieplnego.
Elektryczne ogrzewanie podłogowe dobrze sprawdza się szczególnie:
w łazienkach,
kuchniach,
niewielkich domach,
budynkach bardzo dobrze zaizolowanych.
Jego dużym atutem jest brak rozbudowanej instalacji hydraulicznej.
Folie grzewcze
Folie wykorzystujące promieniowanie podczerwone są popularnym rozwiązaniem przede wszystkim w nowoczesnych i dobrze izolowanych budynkach.
Mogą być montowane pod podłogą, a w niektórych systemach również w innych częściach konstrukcji.
Do ich zalet należą:
szybkie nagrzewanie,
możliwość sterowania strefowego,
niewielka liczba elementów mechanicznych,
brak potrzeby budowy tradycyjnej kotłowni.
Tak jak w przypadku innych systemów oporowych, opłacalność zależy jednak przede wszystkim od zapotrzebowania domu na energię.
Kocioł elektryczny
Kocioł elektryczny może współpracować z tradycyjną instalacją centralnego ogrzewania.
To rozwiązanie interesujące przede wszystkim wtedy, gdy w domu istnieją już:
grzejniki wodne,
ogrzewanie podłogowe,
instalacja centralnego ogrzewania.
Kocioł elektryczny jest stosunkowo prostym urządzeniem, które nie wymaga komina ani magazynowania paliwa.
Problemem ponownie może być jednak zużycie energii. W dużym, słabo ocieplonym domu koszty eksploatacyjne mogą być znaczne.
Pompa ciepła i fotowoltaika
Pod względem efektywności energetycznej jednym z najciekawszych połączeń jest fotowoltaika z pompą ciepła.
Pompa ciepła nie zamienia energii elektrycznej bezpośrednio na ciepło w proporcji jeden do jednego. Wykorzystuje prąd do pobierania energii z:
powietrza,
gruntu,
wody.
Dzięki temu z jednej jednostki pobranej energii elektrycznej można uzyskać więcej energii cieplnej.
To właśnie dlatego pompa ciepła potrzebuje zazwyczaj znacznie mniej prądu niż klasyczne ogrzewanie elektryczne zapewniające podobną ilość ciepła.
Wadą jest natomiast wyższy koszt początkowy urządzenia i jego montażu.
Jak duża powinna być instalacja fotowoltaiczna?
Nie ma jednej mocy odpowiedniej dla każdego domu.
Przy doborze instalacji trzeba uwzględnić całkowite roczne zużycie energii elektrycznej, obejmujące zarówno zwykłe potrzeby gospodarstwa domowego, jak i ogrzewanie.
Znaczenie mają między innymi:
powierzchnia domu,
standard izolacji,
liczba mieszkańców,
temperatura utrzymywana zimą,
rodzaj ogrzewania,
zużycie ciepłej wody,
liczba urządzeń elektrycznych.
Dom zużywający niewiele energii na ogrzewanie może być znacznie łatwiejszy do zbilansowania niż duży budynek z niewystarczającą izolacją.
Dlatego dobór mocy instalacji warto poprzedzić analizą rzeczywistego zużycia lub audytem energetycznym. Przy współpracy z Fotowoltaika Porównywarka można także zestawić różne warianty instalacji i ocenić, jak zmiana jej mocy może wpłynąć na pokrycie potrzeb energetycznych budynku.
Najpierw termomodernizacja, później większa instalacja
Jednym z częstych błędów jest próba rozwiązania problemu wysokich kosztów ogrzewania wyłącznie poprzez montaż większej liczby paneli.
Jeżeli budynek traci dużo ciepła, rozsądniej może być najpierw ograniczyć jego zapotrzebowanie energetyczne.
Największe efekty mogą przynieść:
ocieplenie ścian,
izolacja dachu lub stropu,
wymiana nieszczelnych okien,
poprawa wentylacji,
ograniczenie mostków cieplnych.
Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło sprawia, że późniejszy system grzewczy może mieć niższą moc i zużywać mniej energii.
To często bardziej opłacalne niż próba kompensowania strat ciepła coraz większą instalacją fotowoltaiczną.
Czy magazyn energii pomaga w ogrzewaniu domu?
Magazyn energii może zwiększyć wykorzystanie energii produkowanej przez własną instalację.
W ciągu dnia panele mogą wytwarzać więcej prądu niż dom aktualnie potrzebuje. Nadwyżka może trafić do akumulatora, a później zostać wykorzystana wieczorem.
W przypadku ogrzewania znaczenie magazynu jest jednak ograniczone przez jego pojemność.
Zapotrzebowanie domu na energię cieplną podczas mroźnej doby może być bardzo duże. Typowy domowy magazyn energii może więc wystarczyć na kilka godzin pracy urządzeń, ale nie zastąpi sezonowego magazynowania energii z lata na zimę.
Magazyn najlepiej traktować jako element zwiększający autokonsumpcję, a nie sposób na całkowite uniezależnienie ogrzewania od sieci.
Bufor ciepła jako forma magazynowania energii
W przypadku wodnych systemów grzewczych ciekawym rozwiązaniem może być zbiornik buforowy.
Zamiast magazynować energię wyłącznie w akumulatorze elektrycznym, część nadwyżek z fotowoltaiki można wykorzystać do podgrzewania wody.
Ciepło zgromadzone w zbiorniku może być później wykorzystane przez instalację ogrzewania.
To rozwiązanie szczególnie interesujące przy:
kotle elektrycznym,
pompie ciepła,
grzałkach elektrycznych.
W określonych warunkach magazynowanie energii w postaci ciepła może być prostsze niż zwiększanie pojemności akumulatorów.
Inteligentne sterowanie zwiększa autokonsumpcję
System ogrzewania warto uruchamiać w taki sposób, aby jak największa część energii była wykorzystywana wtedy, gdy panele ją produkują.
Można na przykład zwiększyć temperaturę w pomieszczeniach lub zasobniku ciepłej wody w godzinach największej produkcji.
Pomagają w tym:
inteligentne termostaty,
systemy zarządzania energią,
automatyka domowa,
sterowniki współpracujące z falownikiem.
W dobrze zaprojektowanym systemie dom może automatycznie reagować na aktualną produkcję instalacji PV.
Czy ogrzewanie elektryczne z fotowoltaiką oznacza brak rachunków?
Nie należy zakładać, że rachunki całkowicie znikną.
Nawet duża instalacja PV może nie zapewnić wystarczającej produkcji w okresach największego zapotrzebowania na ciepło.
Do tego dochodzą:
opłaty związane z korzystaniem z sieci,
różnice pomiędzy ceną zakupu i rozliczania energii,
sezonowość produkcji,
straty energetyczne.
Realnym celem jest raczej znaczne ograniczenie kosztów energii niż całkowite wyeliminowanie wydatków.
W jakim domu takie rozwiązanie ma najwięcej sensu?
Połączenie fotowoltaiki z ogrzewaniem elektrycznym najlepiej sprawdza się w budynkach o niskim zapotrzebowaniu na energię.
Dotyczy to przede wszystkim:
nowych domów,
budynków energooszczędnych,
domów po kompleksowej termomodernizacji,
niewielkich budynków całorocznych.
W takich obiektach ilość energii potrzebnej do ogrzewania jest stosunkowo mała, dlatego łatwiej częściowo pokryć ją własną produkcją.
Znacznie trudniejsza sytuacja występuje w starym, dużym i nieocieplonym domu. Tam bezpośrednie ogrzewanie elektryczne może wymagać bardzo dużych ilości energii.
Zalety połączenia fotowoltaiki z ogrzewaniem elektrycznym
Do najważniejszych zalet można zaliczyć prostotę systemu.
W zależności od zastosowanego rozwiązania można zrezygnować z:
magazynu opału,
komina,
dostaw paliwa,
części instalacji hydraulicznej,
obsługi kotła.
Dodatkowym atutem jest możliwość bardzo precyzyjnego sterowania temperaturą.
Każde pomieszczenie może mieć własny termostat, a temperatura może automatycznie zmieniać się w zależności od pory dnia.
Jakie są wady?
Największym problemem pozostaje sezonowość.
Fotowoltaika produkuje stosunkowo dużo energii latem, podczas gdy ogrzewanie najbardziej potrzebne jest zimą.
Drugą kwestią jest uzależnienie od cen energii pobieranej z sieci.
W przypadku tradycyjnych grzejników elektrycznych czy kotła elektrycznego zapotrzebowanie na prąd może być znaczne.
Właśnie dlatego przed wyborem rozwiązania warto policzyć przewidywane roczne zużycie, a nie kierować się wyłącznie kosztami zakupu urządzeń.
Czy warto połączyć ogrzewanie elektryczne z fotowoltaiką?
Takie połączenie może być bardzo dobrym rozwiązaniem, ale pod warunkiem odpowiedniego projektu.
Najlepsze rezultaty osiąga się wtedy, gdy:
budynek jest dobrze ocieplony,
system ogrzewania jest efektywny,
moc fotowoltaiki odpowiada rocznemu zapotrzebowaniu,
możliwe jest zwiększenie autokonsumpcji,
instalacja ma dobre sterowanie.
W domu energooszczędnym ogrzewanie elektryczne może być rozwiązaniem prostym i wygodnym. W budynku wymagającym dużych ilości ciepła zdecydowanie warto najpierw pomyśleć o ograniczeniu strat energetycznych.
Fotowoltaika nie sprawia więc automatycznie, że każde ogrzewanie elektryczne staje się tanie. Może jednak znacząco zmniejszyć koszty jego użytkowania, szczególnie gdy cały system zostanie zaplanowany jako jedna, spójna instalacja energetyczna domu.
