Fotowoltaika i pompa ciepła. Bo razem lepiej!

Pompa ciepła to wszechstronny, wydajny system służący do chłodzenia i ogrzewania domu. Mówiąc najprościej, pompa ciepła wykorzystuje energię elektryczną i czynnik chłodniczy do przenoszenia ciepła z jednego miejsca do drugiego. Powietrzne pompy ciepła przenoszą ciepło między powietrzem w domu a powietrzem na zewnątrz domu, podczas gdy gruntowe pompy ciepła (znane też jako geotermalne pompy ciepła ) przenoszą ciepło między powietrzem w domu a ziemią.

Kluczowym czynnikiem, który należy zrozumieć, odpowiadając na pytanie „jak działają pompy ciepła?” jest to, że pompy ciepła nie wytwarzają ciepła – przenoszą je z jednego miejsca w drugie. Piec wytwarza ciepło, które jest rozprowadzane po całym domu, ale pompa ciepła pobiera energię cieplną z powietrza zewnętrznego (nawet w niskich temperaturach) i przekazuje ją do powietrza w pomieszczeniu. W trybie chłodzenia pompa ciepła i klimatyzator są funkcjonalnie identyczne, pochłaniając ciepło z powietrza wewnętrznego i uwalniając je przez jednostkę zewnętrzną.

Dzieje się tak dlatego, ponieważ energia cieplna w naturalny sposób dąży do przemieszczania się do obszarów o niższych temperaturach i mniejszym ciśnieniu. Pompy ciepła opierają się na tej właściwości fizycznej, umieszczając ciepło w kontakcie z chłodniejszym środowiskiem o niższym ciśnieniu, tak aby ciepło mogło się naturalnie przenosić. Pompa ciepła w trybie ogrzewania działa tak samo jak w trybie chłodzenia, z tą różnicą, że przepływ czynnika chłodniczego jest odwracany przez zawór zmiany kierunku.

Odwrócenie przepływu oznacza, że ​​źródłem ciepła staje się powietrze zewnętrzne (nawet przy niskich temperaturach zewnętrznych), a energia cieplna jest uwalniana do wnętrza domu. Rozważając, jaki rodzaj pompy ciepła jest najlepszy dla naszego domu, należy wziąć pod uwagę kilka ważnych czynników, w tym wielkość nieruchomości i lokalny klimat.

Instalacja fotowoltaiczna sprawia, że energia słoneczna zamieniana jest w energię elektryczną, którą można wykorzystać do obsługi urządzeń domowych, firmowych czy rolniczych zasilanych prądem. Kompletna instalacja PV składa się z kilku kluczowych elementów. Najważniejszą rolę odgrywają w mniej panele fotowoltaiczne oraz inwerter, zwany też falownikiem.

Pojedyncze moduły PV zbudowane z ogniw fotowoltaicznych, które odpowiadają za przekształcanie energii pochodzącej ze słońca w prąd stały. Głównym zadaniem inwertera jest natomiast zamiana prądu stałego na prąd przemienny, który wykorzystywany jest powszechnie do zasilania różnego rodzaju urządzeń elektrycznych. Kolejny element instalacji fotowoltaicznej stanowi okablowanie, które z racji stałej niemal ekspozycji na działanie czynników atmosferycznych, musi posiadać odpowiednie parametry.

W przypadku, gdy decydujemy się na podłączenie fotowoltaiki do sieci energetycznej (tak zwana instalacja on-grid) musimy także zamontować licznik zużycia i produkcji energii. W tym modelu wyprodukowana w panelach PV energia elektryczna może być zużywana na bieżąco, a powstałe ewentualnie nadwyżki prądu przesyłane są automatycznie do zakładu energetycznego, z którym mamy podpisana umowę. Zgromadzona tam energia może być następnie wykorzystana w okresach wzmożonego zapotrzebowania – wieczorami i w ciągu nocy, a także w miesiącach jesienno-zimowych. Musimy jednak pamiętać, że ilość energii przesłanej do zakładu energetycznego, a odebranej, nie jest taka sama. W zależności od wielkości posiadanej instalacji PV można odebrać 70% lub 80% zmagazynowanego prądu.

Jeśli decydujemy się na instalacje off-grid, to nie mamy możliwości magazynowania wyprodukowanych nadwyżek w sieci energetycznej. Dzieje się tak z prostej przyczyny – instalacja PV nie jest z nią wcale połączona. W tym modelu wykorzystuje się natomiast akumulatory z regulatorem ładowania. Gromadzą one powstałe nadwyżki, które można wykorzystać w razie potrzeby czy w przerwie w dostawie prądu.

Inwestując w panele fotowoltaiczne montowane na dachu budynku lub na gruncie, inwestorzy mogą w znaczący sposób obniżyć dotychczasowe rachunki za prąd. To nie koniec korzyści płynących z fotowoltaiki. Zielona energia produkowana we własnej mikroinstalacji oznacza też niezależność od nieustannych podwyżek cen prądu. Co ważne, wraz z kolejnymi podwyżkami cen energii elektrycznej, skraca się okres zwrotu z inwestycji w fotowoltaikę. Poza aspektem ekonomicznym, fotowoltaika pozytywnie wpływa także na środowisko naturalne. Instalacje PV produkują bowiem prąd z pomocą promieniowania słonecznego, nie emitując przy tym szkodliwych gazów i dzięki temu nie zanieczyszczają powietrza.

Pompy ciepła zasilane są energią elektryczną. Z tego względu duet fotowoltaika i pompa ciepła to idealnie dobrana para. Dzięki inwestycji w pompę ciepła i instalację PV zyskujemy podwójnie – obniżamy koszty ogrzewania domu i rachunki za prąd, a przy okazji wspieramy walkę o zachowanie środowiska naturalnego w jak najlepszej kondycji przez wiele lat.

Co ważne, musimy mieć też świadomość jednej, kluczowej dla takiego przedsięwzięcia zależności. Panele fotowoltaiczne największą część energii elektrycznej produkują w okresie wakacyjnym, gdy ilość godzin słonecznych jak i wysokość słońca na niebie stwarzają optymalne warunki. Z kolei pompy ciepła zużywają prąd głównie zimą, gdyż wtedy z reguły występuje zapotrzebowanie na ogrzanie wnętrza domu.

W przypadku instalacji on-grid, czyli tych połączonych z siecią energetyczną, mamy możliwość magazynowania nadwyżek prądu. Stajemy się wówczas prosumentami – czyli osobami, które jednocześnie produkują i konsumują energię elektryczną. Status ten zapewnia nam możliwość przesyłania zgromadzonych nadwyżek prądu do sieci energetycznej i odbioru, gdy zajdzie taka potrzeba. Dzięki temu energia elektryczna wyprodukowana latem przez panele fotowoltaiczne może z powodzeniem być wykorzystana do zasilania pompy ciepła zimą. Rozwiązanie to pod względem ekonomicznym nie ma sobie równych i zdecydowanie skraca okres zwrotu z inwestycji w odnawialne źródła energii. Jedyną wadą tego rozwiązania są koszty, z którymi inwestor musi się liczyć już na samym starcie myślenia o całym przedsięwzięciu.

Zestaw pompa ciepła + panele fotowoltaiczne, choć wydają się być rozwiązaniem optymalnym i minimalizującym rachunki, to jednak na starcie wymagają większego wkładu finansowego. Przykładowo, jeśli zakładamy montaż pompy ciepła w domu o powierzchni 100 m2, gdzie prognozowany współczynnik zapotrzebowania na ciepło wynosi 100 kWh/m2/rok, to, jak łatwo wyliczyć, do ogrzewania takiej nieruchomości potrzeba 10 000 kWh/rok energii cieplnej.

Trzeba przy tym pamiętać, że instalacja ta odpowiada też za dostarczanie ciepłej wody użytkowej. Przy założeniu, że nasz dom zamieszkują cztery osoby, to w celu podgrzania wody zużyjemy rocznie średnio dodatkowo 2000 kWh energii cieplnej. Wówczas do dalszych kalkulacji powinniśmy przyjąć, że zapotrzebowanie tego gospodarstwa domowego na prąd w skali roku wynosi 12 000 kWh. Trzeba jednak do kalkulacji dodać informacje, że w celu wygenerowania takiej ilości energii przez pompę ciepła o współczynniku COP=5, z sieci energetycznej należy pobrać około 2400 kWh energii elektrycznej.

Jaka moc instalacji PV byłaby wystarczająca do zaspokojenia potrzeb takiej pompy ciepła zasilanej fotowoltaiką? Szacuje się, że instalacja fotowoltaiczna w warunkach polskich z każdego 1,25 kWp mocy generuje rocznie około 1000 kWh prądu. Zatem system fotowoltaiczny o mocy 1 kWp zagwarantuje nam w skali roku około 900-980 kWh energii elektrycznej. Można więc wykalkulować, że do ogrzania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej wystarczy montaż instalacji PV o mocy około 2,5 - 3 kWp (warto pozostawić lekki zapas mocy, aby już po kilku latach użytkowania fotowoltaiki nie musieć myśleć o jej rozbudowie).

Średnia cena zakupu pompy ciepła wraz z usługą montażu dla przeciętnej wielkości domu jednorodzinnego waha się w przedziale od 35 tys. zł do ponad 50 tys. zł. W przypadku instalacji fotowoltaicznej musimy liczyć się natomiast z kosztami w granicach 4-6 tys. zł za każdy 1 kWp mocy. Co istotne, na cenę tą w niemal 80% wpływa koszt zakupu wszystkich elementów instalacji fotowoltaicznej, a pozostałe 20% to koszty związane z wykonaniem usługi. Uśredniając więc kalkulacje, możemy przyjąć, że finalne koszty inwestycji w fotowoltaikę dla średniej wielkości domu jednorodzinnego będą plasować się w przedziale od 10 tys. zł do 18 tys. zł. W przypadku wyboru pompy ciepła zasilanej fotowoltaiką musimy więc liczyć się z wydatkami rzędu od 45 tys. zł do nawet blisko 70 tys. zł.

Wraz ze wzrostem popularności inwestycji w odnawialne źródła energii, na rynku pojawiło się wiele programów dofinansowań do zielonej energii. Osoby, które są zainteresowane zakupem zestawu pompa ciepła + fotowoltaika, powinny bliżej przyjrzeć się obecnym możliwościom.

Dużą popularnością cieszy się program Mój Prąd 3.0, który w kolejnej już odsłonie jest dostępny dla beneficjentów od 1 lipca 2021 roku. Niestety z racji dużego zainteresowania, kwoty dofinansowań w tej puli są niższe i wynoszą 3 tys. zł maksymalnie, jednak nie więcej niż 50% poniesionych kosztów kwalifikowanych. Program wsparcia rządowego do zakupu nowych instalacji fotowoltaicznych Mój Prąd 3.0 dotyczy kosztów poniesionych w okresie od 1 lutego 2020 roku do 22 grudnia 2021 roku. Decydującym kryterium podczas rozpatrywania wniosków jest data na fakturze zakupowej za instalację PV.

Trzeba dodać, że beneficjentami programu mogą być osoby fizyczne, które wykorzystują instalację fotowoltaiczną o mocy od 2 kW do 10 kW do wytwarzania prądu na własne potrzeby.

Kolejny z programów, Czyste Powietrze, pozwala z kolei na otrzymanie dotacji na „wymianę starych i nieefektywnych źródeł ciepła na paliwo stałe na nowoczesne źródła ciepła spełniające najwyższe normy, oraz przeprowadzenia niezbędnych prac termomodernizacyjnych budynku” – jak czytamy na oficjalnej stronie internetowej programu. Wsparcie finansowe w tym przypadku wynosić może aż 30 tys. zł dla podstawowego poziomu dofinansowania oraz 37 tys. zł dla podwyższonego poziomu dofinansowania. Beneficjentami tego programu mogą być zarówno właściciele, jak i współwłaściciele jednorodzinnych budynków mieszkalnych, lub wydzielonych w budynkach jednorodzinnych lokali mieszkalnych z wyodrębnioną księgą wieczystą.

Wartą uwagi formą wsparcia w zakupie fotowoltaiki i pompy ciepła jest też ulga termomodernizacyjna. Jak jej nazwa wskazuje, jest ona skierowana do właścicieli oraz współwłaścicieli domów jednorodzinnych, którzy ponieśli wydatki na tak zwane przedsięwzięcie termomodernizacyjne.

Zgodnie z regulacjami prawnymi dotyczącymi ulgi termomodernizacyjnej, przedsięwzięciem tego typu może być:

• Ulepszenie, w wyniku którego następuje zmniejszenie zapotrzebowania na energię dostarczaną na potrzeby ogrzewania i podgrzewania wody użytkowej oraz ogrzewania do budynków mieszkalnych;
• ulepszenie, w wyniku którego następuje zmniejszenie strat energii pierwotnej w lokalnych sieciach ciepłowniczych oraz zasilających je lokalnych źródłach ciepła, jeżeli budynki mieszkalne, do których dostarczana jest z tych sieci energia; spełniają wymagania w zakresie oszczędności energii, określone w przepisach prawa budowlanego, lub zostały podjęte działania mające na celu zmniejszenie zużycia energii dostarczanej do tych budynków;
• wykonanie przyłącza technicznego do scentralizowanego źródła ciepła, w związku z likwidacją lokalnego źródła ciepła, w wyniku czego następuje zmniejszenie kosztów pozyskania ciepła dostarczanego do budynków mieszkalnych;
• całkowita lub częściowa zamiana źródeł energii na źródła odnawialne, lub zastosowanie wysokosprawnej kogeneracji.

Podmioty, które zakwalifikują się do skorzystania z ulgi termomodernizacyjnej, mogą odliczyć od podatku maksymalnie do 53 tys. zł.

Masz pytania? Potrzebujesz więcej informacji? Skontaktuj się z nami