Domy z panelami fotowoltaicznymi. Własny prąd, ciepło, wentylacja i klimatyzacja, a nawet ładowanie samochodów elektrycznych

Instalacja fotowoltaiczna jednak to nie tylko źródło energii elektrycznej zastępującej prąd dostarczany poprzez sieci przesyłowe z konwencjonalnych elektrowni. A przynajmniej nie musi swoich funkcji ograniczać tylko do tego. Uzupełniona odpowiednio o różne inne technologie i urządzenia może wesprzeć, a nawet zastąpić wszelkie inne media: od podgrzewania wody użytkowej po ładowanie akumulatorów samochodów elektrycznych, które wkrótce zastąpią w domowych garażach tradycyjne samochody napędzane benzyną, olejem napędowym czy gazem.

Domy, kamienice, bloki

Dotyczy to zarówno domów, w tym budownictwa wielorodzinnego, wznoszonych obecnie jak już zbudowanych a poddawanych termomodernizacji. W obu przypadkach, choć w tym drugim z oczywistych względów trudniej, na drodze do tego, by instalacja fotowoltaiczna umożliwiała zaspokojenie wszystkich potrzeb energetycznych nieruchomości i jej użytkowników do rozwiązania są dwa kluczowe problemy: dostateczna ilość miejsca na panele oraz możliwość magazynowania nadwyżek energii w okresie największego nasłonecznienia, by móc z nich korzystać w czasie, gdy słońce nie pozwala produkować na bieżąco dostatecznej ilości energii. W pierwszym przypadku potrzeba odpowiednio dużo miejsca, w drugim – i miejsca, i odpowiednich urządzeń. A jeden i drugi problem pozwalają rozwiązać technologie, zarówno już dostępne, jak i dopiero w toku tworzenia w pracowniach naukowców.

Od kolektorów słonecznych do paneli fotowoltaicznych

Zresztą z energią ze słońca było podobnie. Najpierw pojawiły się kolektory słoneczne, którymi w prywatnych domach i w budynkach wielorodzinnych podgrzewa się wodę. Na tym jednak ich rola się kończy. Tymczasem w przeciwieństwie do kolektorów, panele fotowoltaiczne najpierw produkują prąd elektryczny, który potem może posłużyć do wytwarzania energii cieplnej, ale też mają zdecydowanie bardziej uniwersalnych charakter.

Choć więc w budynkach wielorodzinnych wciąż montowane są kolektory słoneczne, to jednak właściwym – bardziej korzystnym dla środowiska, ale i dla portfeli – kierunkiem jest instalowanie paneli fotowoltaicznych. Polscy konsumenci już to dostrzegają, a uświadamianie sensowności tego trendu ułatwia też fakt, iż w ramach programów dotacyjnych Czyste Powietrze czy Mój Prąd zyskuje się dofinansowanie m.in. na montaż paneli słonecznych, ale nie są nim objęte kolektory, choć też pozyskują one energię ze słońca, a więc zieloną (odnawialną).

Po wprowadzeniu dofinansowania termomodernizacji, polegającej na stosowaniu paneli fotowoltaicznych, instalacji fotowoltaicznych przybywa na polskich dachach w tempie porównywalnym do montażu anten satelitarnych na przełomie wieków, kiedy to upowszechniała się telewizja satelitarna.

Teraz czas zrobić kolejny krok. Obecnie większość przedsięwzięć termomodernizacyjnych, których częścią jest instalacja PV, wciąż ma na celu jedynie zmniejszenie rachunków za energię elektryczną. Jeśli własny prąd jest dodatkowo wykorzystywany do ogrzewania domu, to podobnie jak przy ogrzewaniu wody – do tej pory najczęściej wykorzystywany był za pośrednictwem kotłów lub pieców elektrycznych. Wymaga to stosowania wielu paneli, na dodatek nie zawsze powierzchnie nadające się do ich montażu nadają się do wykorzystania w celu osiągnięcia potrzebnej ilości prądu ze słońca. Wszystkie takie bariery przestały funkcjonować, gdy do gry weszły pompy ciepła, bo to one są rozwiązaniem problemu. Zastępują wszelkie kotły i piece elektryczne, a ponieważ nie potrzebują zbyt wiele prądu, maleje też ilość paneli niezbędnych do pełnego zbilansowania potrzeb energetycznych nieruchomości.

Mniej paneli, więcej korzyści

– Jako studium przypadku użyjmy budynku jednorodzinnego o powierzchni 150 mkw., budowanego w standardzie NF 40 (zapotrzebowanie na ciepło 40 kWh/m2/rok), zamieszkiwanego przez czteroosobową rodzinę. Średnie dobowe zużycie c.w.u. to 50l/os. Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną potrzebną do zapewnienia komfortu cieplnego w tym budynku to 6 000 kWh/rok, zaś roczne zapotrzebowanie na energię cieplną potrzebną, aby codziennie podgrzać 200 litrów c.w.u. to 3 387 kWh/rok – proponuje Magda Turecka, Manager ds. marki NIBE i wylicza:

– Aby pokryć zapotrzebowanie na energię elektryczną pompy ciepła pracującej na cele c.o. oraz c.w.u., potrzebujemy instalacji fotowoltaicznej o mocy ok. 2,88 kW, czyli 9 paneli o mocy 320 Wp. Przyjmując średnią cenę za wykonanie kompleksowej instalacji fotowoltaicznej na poziomie 4 500 zł za 1 kW mocy instalacji, koszt wykonania instalacji wyniesie około 12 960 zł.

W takim samym budynku z innym elektrycznym urządzeniem grzewczym, do pokrycia zapotrzebowania na energię potrzebowalibyśmy instalacji fotowoltaicznej o mocy 11,2 kW, czyli aż 35 paneli. W związku z tym, koszt wykonania takiej instalacji wyniósłby ponad 50 000 zł.

Zarówno w przypadku ogrzewania jak i przygotowywania ciepłej wody użytkowej na dachu budynku jednorodzinnego najczęściej po prostu nie ma tyle miejsca, by zamontować tak dużą instalację fotowoltaiczną potrafiącą zasilać maty grzewcze czy kocioł elektryczny. Wymagana moc systemu fotowoltaicznego przekroczyłaby w takiej konfiguracji moc 10 kWp i byłaby mniej opłacalna z punktu widzenia bilansowania energii.

Warto wiedzieć: Pompę ciepła chcemy montować głównie w starszych domach. Zachęca program „Czyste Powietrze”

Tak więc instalacja fotowoltaiczna przynosi najwięcej korzyści, kiedy zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną jest duże. Oznacza to, że „prąd słoneczny” wykorzystywany jest nie tylko na potrzeby urządzeń elektrycznych w domu, ale także do ogrzewania budynku zimą, chłodzenia latem oraz produkcji ciepłej wody użytkowej przez cały rok. Zastosowanie systemu grzewczego na bazie pompy ciepła zasilanej energią elektryczną pozwala na efektywne wykorzystanie energii na własne potrzeby. Produkowana energia elektryczna bilansuje się z energią zużywaną, a rachunki za prąd sprowadzają się do niewielkich opłat stałych.

Zimą grzeje, latem chłodzi

Pompa ciepła doskonale sprawdza się do chłodzenia domu. Proces chłodzenia pompą ciepła może być realizowany w trybie pasywnym lub aktywnym. Jak sugeruje sama nazwa, „pasywne chłodzenie” zapewnia chłodzenie budynku bez użycia sprężarki, przy wykorzystaniu procesu wymiany ciepła.

– Latem temperatura wód gruntowych i gruntu jest znacznie niższa niż temperatura otoczenia. Na głębokości około 15 metrów temperatura utrzymuje się na poziomie 10÷12 o C. Pompa obiegowa dolnego źródła transportuje chłodną solankę do wymiennika ciepła. Odwrócony obieg wody grzewczej natomiast dostarcza do wymiennika wodę ogrzaną do temperatury panującej w pomieszczeniach. Ciepło przekazywane jest do solanki, a schłodzona woda grzewcza daje możliwość dalszego odbierania ciepła z pomieszczeń.

Poza ogrzewaniem i chłodzeniem domu ważna jest też sprawna wymiana powietrza. Co zapewnia np. oddzielnie montowana klasyczna klimatyzacja. Jednak lepszym także z ekonomicznego punktu widzenia rozwiązaniem jest system grzewczy z pompą ciepła uzupełniony o rekuperator, który dostarczy optymalną ilość świeżego powietrza do budynku i usunie z niego powietrze zanieczyszczone.

Elektryk, czyli ciąg dalszy nastąpi

To jeszcze nie koniec uniwersalności paneli fotowoltaicznych. Prąd z nich płynący posłuży też do ładowania samochodów elektrycznych. To już się w wielu domach dzieje, a wkrótce proces ten z pewnością przyspieszy. Warto bowiem wiedzieć, że twórcy programu Mój Prąd planują rozszerzenie go niebawem o dodatkowe rozwiązania, które pomogą prosumentom w lepszym wykorzystywaniu wytworzonego prądu. Dofinansowanie może więc objąć nie tylko zakup i montaż samych paneli fotowoltaicznych, ale i takich przedsięwzięć jak punkty ładowania dla samochodów elektrycznych, inteligentne systemy zarządzające energią w domu oraz magazyny ciepła lub chłodu.

Rozwój nowych technologii zresztą wciąż trwa i nie do końca możemy przewidzieć jakie jeszcze możliwości otworzą się przed budowniczymi i mieszkańcami inteligentnych domów. Z pewnością muszą one być zasilane energią – trudno sobie wyobrazić, by inną niż odnawialna. Im bardziej więc ekonomicznie gospodarować będziemy powierzchnią nadającą się pod montaż paneli, tym bardziej perspektywiczna będzie nasza prywatna „domowa elektrownia” – dając gwarancję, że zaspokoi i obecne, i przyszłe potrzeby energetyczne naszego domu lub mieszkania.