środa, grudzień 12, 2018

    Najnowsze wydanie


    PI 5/2018

Okładka

 

Ogrzewanie elektryczne – czy współpraca z systemem fotowoltaicznym ma sens?

20

Od dłuższego czasu ogrzewanie elektryczne jest uznawane za nieekonomiczne i nieekologiczne. Ocena ta jest właściwa, biorąc pod uwagę cenę energii elektrycznej oraz fakt, że jest ona doprowadzana do mieszkania/domu z dużymi stratami. Prąd wytwarzany bezpośrednio w miejscu wykorzystania pozwala na eliminację strat przesyłowych oraz stworzenie pewnej „niezależności" od dostawcy energii elektrycznej. Czy współpraca instalacji fotowoltaicznej z ogrzewaniem elektrycznym jest zatem korzystna i sensowna?

Fakt, że ceny prądu zarówno w Polsce, jak i na świecie będą stale rosły, jest niepodważalny. Pytanie natomiast, ile procent rocznie może wzrastać cena energii elektrycznej? Na podstawie dotychczasowych trendów szacuje się, że możemy spodziewać się przyrostu cen energii elektrycznej o 3÷4% w skali roku. Rozważając zastosowanie instalacji fotowoltaicznej, należy oczywiście w analizie założyć te przyrosty cen energii elektrycznej.

Instalacja folowoltaiczna i ogrzewanie elektryczne: dostawca i konsument energii elektrycznej
Instalacja fotowoltaiczna wytwarza energię elektryczną z promieni słonecznych. Wytworzona energia elektryczna może być bezpośrednio zużywana. Solarna energia elektryczna, która nie jest bezpośrednio zużywana, może być w odpowiednich instalacjach akumulowana, aby być dostępna w innym momencie. Ostatecznie prąd z instalacji solarnej może być wprowadzany do ogólnej sieci i w niej zakumulowany. Dla użytkownika instalacji solarnej (inwestora) najatrakcyjniejsze jest jednak maksymalne własne zużycie energii solarnej.

 


Różnica między podażą a popytem prądu z instalacji fotowoltaicznej jest jej największą wadą

Czy ogrzewanie domu z wykorzystaniem instalacji fotowoltaicznej jest opłacalne? Jaka instalacja ogrzewania elektrycznego jest najbardziej pasująca do takiego źródła energii? Odpowiadając na to pytanie, należy doprecyzować różnice między systemami grzewczymi elektrycznymi, które różnią się od siebie budową, mocą i zastosowaniem.

Podział ogrzewania elektrycznego
W zależności od budowy rozróżnia się ogrzewanie elektryczne bezpośrednie (przekazywanie energii cieplnej odbywa się bezpośrednio poprzez konwekcje lub promieniowanie) lub akumulacyjne (przekazywanie ciepła odbywa się z przesunięciem w czasie w zasobniku). Oba rodzaje systemów grzewczych mają swoje warianty. Systemy bezpośredniego ogrzewania to np.:

  • radiatory elektryczne. Stawia się je tam, gdzie jest bezpośrednia potrzeba grzania. Wiele z nich jest mobilna. Typowym przykładem jest radiator olejowy;
  • konwektory elektryczne;
  • nagrzewnice elektryczne powietrza (popularne, najczęściej jako dodatkowe chwilowe ogrzewanie);
  • grzejniki podczerwieni (typowym przykładem są powierzchnie grzewcze jako tablice, lustra czy obraz w łazience, które szybko ogrzewają użytkownika);
  • listwy grzejne (liniowy grzejnik montowany w dolnym rogu podłogowym).

W przypadku systemów akumulacyjnych rozróżnić można:

  • akumulatory nocne. Grzejnik akumulacyjny ładuje się (akumuluje ciepło) w nocy, gdy prąd jest tańszy. W trakcie dnia zakumulowane ciepło jest oddawane do pomieszczenia;
  • powierzchniowe zasobniki (typowe tutaj są tzw. grzejniki szamotowe, które wyglądem przypominają normalne grzejniki płytowe, są jednak wyposażone w szamotowy rdzeń, który akumuluje ciepło);
  • grzejniki kamienne. Grzejniki designerskie na podczerwień, posiadające dość dużą masę własną z możliwością akumulowania ciepła.

Wyżej wymienione elektryczne urządzenia grzewcze są pod względem swojej efektywności różnie oceniane. Na przykład grzejniki podczerwieni są bardzo sprawne i ich stosowanie w łazienkach pod lustrem jest bardzo skuteczne. Promieniowanie bardzo szybko dociera do użytkownika i jest odbierane jako cieplejsze w porównania do ciepła konwekcyjnego przy tym samym poziomie temperaturowym. Dodatkowym efektem jest to, że lustro nie paruje.


To, co przemawia przeciw instalacji fotowoltaicznej i bezpośredniej współpracy z elektrycznym systemem ogrzewania, to fakt, że instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd tylko wtedy, gdy słońce świeci – w ciągu dnia – i nie pokrywa się to z potrzebami grzewczymi domu

Analiza
Ogrzewanie prądem sieciowym, który dociera do domu z wieloma stratami, nie jest ekonomiczne oraz przyjazne dla środowiska. Właśnie dlatego z tego powodu warto przeanalizować możliwość współpracy instalacji fotowoltaicznej i ogrzewania elektrycznego.
To, co przemawia przeciw instalacji fotowoltaicznej i bezpośredniej współpracy z elektrycznym systemem ogrzewania, to fakt, że instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd tylko wtedy, gdy słońce świeci – w ciągu dnia – i nie pokrywa się to z potrzebami grzewczymi domu. Dodatkowo prócz potrzeb grzewczych maksymalne zużycie prądu typowego domu/mieszkania występuje rano i wieczorem, wtedy gdy domownicy wracają z pracy i zaczynają korzystać ze sprzętów elektrycznych (AGD, oświetlenie, elektronika etc.).

Co przemawia zatem za instalacją fotowoltaiczną?
Różnica między podażą a popytem prądu z instalacji fotowoltaicznej jest jej największą wadą. Można ją zniwelować, wykorzystując odpowiedni akumulator lub zasobnik energii. Przykładem może być zastosowanie grzejników akumulacyjnych. Zapewniają one dynamiczne rozładowanie wkładu akumulacyjnego. Wkład jest odizolowany cieplnie od pomieszczenia i kiedy wentylator nie pracuje, oddaje ciepło w minimalnej ilości. Dopiero gdy wentylator zostanie uruchomiony, wymuszony przez niego przepływ powietrza intensyfikuje wymianę ciepła.
Ten, kto ogrzewa dom z niezależnej własnej instalacji PV (fotowoltaicznej) w dłuższym okresie czasu jest niezależny od rosnących cen energii – jest to dodatkowa korzyść. Sam prąd jest energią czystą dla domostwa, jeśli mówimy o jej zużywaniu.

Instalacja fotowoltaiczna oraz elektryczna pompa ciepła
W systemach grzewczych dość często stosowane są ew. stosowane być mogą pompy ciepła. Zasilane mogą one być prądem elektrycznym, w rozumieniu zatem tego opracowania, zakwalifikować można je do ogrzewania elektrycznego. Pompa ciepła zasilana jest albo energią elektryczną wytworzoną z instalacji fotowoltaicznej lub z sieci. Zakłada się, że podłączenie pompy ciepła zużywającej rocznie około 6000 kWh do instalacji fotowoltaicznej kalkuluje się dopiero wtedy, gdy w połowie zasilana jest prądem „słonecznym". Typowa instalacja fotowoltaiczna w domu niskoenergetycznym pokrywa około 60% zapotrzebowania na energię elektryczną pompy ciepła. Wynika z tego, że współpraca pompy ciepła i instalacji fotowoltaicznej w domu niskoenergetycznym jest ekonomicznie uzasadniona.


Zastosowanie instalacji fotowoltaicznej to nie tylko źródło ciepła, ale przede wszystkim forma rezerwowego źródła energii elektrycznej

W zależności od wielkości instalacji fotowoltaicznej, ilość energii elektrycznej wyprodukowanej przez panele fotowoltaiczne będzie różna. Nie bez znaczenia jest też miejsce umieszczenia instalacji PV. Przyjmuje się, że panel skierowany na południe, mający 1 kWp wyprodukuje w ciągu roku około 900÷1100 kWh energii elektrycznej. Z powyższego założenia wynika, że należy zainwestować w instalację o mocy około 3 kWp.

Zasobnik energii cieplnej w instalacji wodnej
Dość prostym sposobem wykorzystania energii elektrycznej do systemu grzewczego jest dodanie grzałki grzewczej do zasobnika w istniejącej instalacji c.o. Tak wyposażona (doposażona) instalacja jest w stanie akumulować energię w formie ciepła (ciepłej wody), korzystając bezpośrednio z energii elektrycznej wytworzonej w instalacji fotowoltaicznej. Proces akumulacji ciepła zawsze jednak powiązany jest ze stratami energii. Z tego też powodu taka instalacja czy forma wykorzystania energii elektrycznej z systemu fotowoltaicznego powinna być rozważana jako ostatnia/ jako najmniej efektywna.

Podsumowanie
Wykorzystywanie instalacji fotowoltaicznych do ogrzewania domu nie jest nowym pomysłem. Zasadniczo z punktu widzenia sprawności instalacji, ogrzewanie prądem nie jest systemem sprawnym energetycznie, gdyż prąd sieciowy wytwarzany jest z niską sprawnością (w klasycznych elektrowniach), a przesył jej wiąże się również ze znacznymi stratami. Instalacja fotowoltaiczna wytwarza wprawdzie prąd bezpośrednio w miejscu zużywania, ale również z niską sprawnością. Tak więc argument, w którym ciepło wytwarzanie jest z wyższą sprawnością energetyczną jest w tym przypadku również aktualne. Jednak zastosowanie instalacji fotowoltaicznej to nie tylko źródło ciepła, ale przede wszystkim forma rezerwowego źródła energii elektrycznej. Wykorzystanie energii elektrycznej do celów grzewczych następuje ew. następować powinno, dopiero gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną urządzeń w domu jest zapewniona. Wykorzystuje się zatem w tym rozumieniu nadwyżkę wytworzonej energii elektrycznej. Nadwyżkę tę można jednak odprowadzić do sieci i wykorzystać w późniejszym czasie, gdy instalacja posiada podwójny licznik prądu oraz odpowiednio podpisaną umowę z dostawcą energii elektrycznej.
Istnieją zasadniczo trzy sposoby wykorzystania instalacji fotowoltaicznej do grzania:

  • wspomaganie zasobnika ciepła grzałką elektryczną,
  • zasilanie bezpośrednie grzejników elektrycznych
  • zastosowanie elektrycznej pompy ciepła jako źródła w instalacji.

Z ekologicznego punktu widzenia ten wariant jest najkorzystniejszy, gdyż dzięki wysokiej sprawności pompy ciepła w pewnej części kompensowana jest niska sprawność procesu fotowolaticznego.

 

LITERATURA:
[1] www.solare-technik.com 

Autor: dr inż. Maciej Danielak

 

nagrzewnice elektryczne powietrza (popularne, najczę ściej jako dodatkowe chwilowe ogrzewanie);

grzejniki  podczerwieni  (typowym  przykładem  powierzchnie grzewcze jako tablice, lustra czy obraz w łazience, które szybko ogrzewają użytkownika);

listwy grzejne (liniowy grzejnik montowany w dolnym rogu podłogowym).

W przypadku systemów akumulacyjnych rozróżnić można:

akumulatory  nocne.  Grzejnik  akumulacyjny  ładuje się (akumuluje ciepło) w nocy, gdy prąd jest tańszy. W trakcie dnia zakumulowane ciepło jest oddawane do pomieszczenia;

powierzchniowe zasobniki (typowe tutaj tzw. grzejni ki szamotowe, które wyglądem przypominają normalne grzejniki płytowe, są jednak wyposażone w szamotowy rdzeń, który akumuluje ciepło);

grzejniki kamienne. Grzejniki designerskie na podczer wień, posiadające dość dużą masę własną z możliwością akumulowania ciepła.

Wyżej wymienione elektryczne urządzenia grzewcze są pod względem swojej efektywności różnie oceniane. Na przykład grzejniki podczerwieni bardzo sprawne i ich stosowanie w łazienkach pod lustrem jest bardzo skuteczne. Promieniowanie bardzo szybko dociera do użytkowni ka i jest odbierane jako cieplejsze w porównania do ciepła konwekcyjnego przy tym samym poziomie temperaturo wym. Dodatkowym efektem jest to, że lustro nie paruje.

 

To, co przemawia przeciw instalacji fotowoltaicznej i bez pośredniej współpracy z elektrycznym systemem ogrzewa nia, to fakt, że instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd tylko wtedy, gdy słońce świeci w ciągu dnia i nie pokry wa się to z potrzebami grzewczymi domu


homeWyszukiwarka

homeTagi

homeReklama

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem