Możliwości obniżenia kosztów energii elektrycznej i cieplnej w oparciu o OZE.

W obecnych uregulowaniach prawnych najwięcej korzyści z instalacji fotowoltaicznej uzyskuje się przy dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną w ciągu dnia, maksymalnie wykorzystując wyprodukowaną energię elektryczną na własne potrzeby. Zastosowanie do ogrzewania budynku systemu grzewczego na bazie pompy ciepła zasilanej energią elektryczną, pozwala zwiększyć stopień wykorzystania energii wytwarzanej przez elektrownię słoneczną na własne potrzeby.

Pompa ciepła jako urządzenie wymagające do pracy energii elektrycznej może współpracować efektywnie z instalacją fotowoltaiczną. Dzięki podłączeniu systemu do sieci energetycznej w trybie on-grid, w okresie letnim użytkownik oddaje nadwyżki energii elektrycznej wyprodukowanej przez elektrownię słoneczną do sieci, natomiast zimą odbiera wcześniej oddaną energię elektryczną korzystają z istniejącego systemu wsparcia wynikającego z Ustawy o OZE, tj. dla instalacji poniżej 10kWp dla każdej oddanej do sieci 1 kWh energii jest uprawniony do bezpłatnego pobrania w ciągu roku od jej oddania 0,8 kWh lub 0,7 kWh dla instalacji powyżej 10kWp i mniejszej niż 40 kWp (większe instalacje w myśl definicji z ustawy przestają być mikroinstalacjami i podlegają innym regulacjom).  

Współpraca pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną jest opłacalna zwłaszcza wtedy, gdy pompa ciepła również latem pobiera energię elektryczną do produkcji ciepłej wody użytkowej lub dla układów klimatyzacji, ponieważ na bieżąco wykorzystujemy energię elektryczną do wytworzenia chłodu.

Szczególnie duże oszczędności można uzyskać w większych obiektach, np. w budownictwie wielorodzinnym. Jednym z modelowych przykładów zastosowania instalacji hybrydowej w budownictwie wielorodzinnym jest instalacja dla Wspólnoty Mieszkaniowej w Szczytnie, która podchodząc kompleksowo do problemu, zdecydowała się na wykonanie gruntownej przebudowy instalacji obiektu, w celu obniżenia kosztów energii. Instalacja polegała na montażu dwóch pomp ciepła o łącznej mocy 120kW, które ogrzewają budynek o powierzchni 2000 m2 współpracujących z instalacją elektrowni słonecznej o mocy 40 kW, wytwarzających energię elektryczną potrzebną do ich zasilania. 
Inwestycja została sfinansowana dzięki wsparciu udzielonemu przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej,  oraz ze środków własnych.
Koszt inwestycji wyniósł 625 tys. zł. Wspólnota otrzymała 500 tys. zł pożyczki, oprocentowanej w wysokości 1% rocznie z WFOŚiGW z możliwością umorzenia 10% pod warunkiem, że pieniądze te zostaną przeznaczone na działania związane z ochroną środowiska lub energooszczędnością. Reszta potrzebnej kwoty pochodziła ze środków własnych. Pożyczka została udzielona na pierwotnie planowany czas zwrotu inwestycji, który wynosił 10 lat.

System został włączony do eksploatacji w listopadzie 2014 roku. Prace rozpoczęto od wykonania odwiertów geotermicznych w o łącznej długości odwiertu 2376 mb (24 odwierty po 99 mb).

Wykonano stosowne przeróbki hydrauliczne obiegu centralnego ogrzewania i zainstalowano dwie  pompy ciepła NIBE o mocy 60 kW każda. Następnie wykonano instalację elektrowni słonecznej wykorzystując do tego monokrystaliczne moduły fotowoltaiczne o mocy 260 Wp każdy,oraz inwertery Huawei. Moduły fotowoltaiczne w ilości 153 sztuk zostały umiejscowione na dachu sześciokondygnacyjnego budynku.

Wszystko sterowane jest automatyczne i kontrolowane zdalnie przez centrum zarządzania energią. Podgląd pracującej instalacji można obejrzeć on-line za pomocą Internetu i odpowiedniej aplikacji.

Roczny koszt obsługi technicznej jest zerowy, ponieważ elektrownia słoneczna i instalacja grzewcza sterowana jest automatycznie i kontrolowana zdalnie on-line. Zainstalowane urządzenia wymagają jedynie jednego przeglądu rocznego w celu sprawdzenia ustawień parametrów pracy i wyczyszczenia filtrów w pompie ciepła. Koszt takiego przeglądu wyceniany jest średnio na ok. 500zł brutto.

Przykład ten pokazuje, jak korzystając z nowoczesnych technologii można osiągnąć mniejsze rachunki za energie elektryczną i cieplną . Roczny koszt energii cieplnej zużywanej przez wspólnotę w latach 2010-2013 wynosił średnio 97 000zł.

Wyprodukowana ilość energii z elektrowni słonecznej od momentu podłączenia licznika dwukierunkowego (grudzień 2014r.) do grudnia 2015 r., wyniosła 38,4 MWh. Z otrzymanych faktur w tym okresie wynika, że za ten okres wspólnota zapłaciła zakładowi energetycznemu za pobraną energię elektryczną ok. 24 000 tys. zł, przy czym na koniec okresu rozliczeniowego, lokalny dostawca energii elektrycznej (Energa Operator SA) zapłacił wspólnocie 6100 zł za nadwyżkę energii elektrycznej wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną, odsprzedanej do sieci.

Podsumowując, roczny koszt energii elektrycznej zużywanej w wielorodzinnym budynku o powierzchni 2000 m2, należącym do wspólnoty mieszkaniowej w Szczytnie został zredukowany z kwoty 97 000 zł do 17 988 zł, co stanowi 81% oszczędności.

 Dzięki instalacji pomp ciepła i elektrowni słonecznej, wspólnota zaoszczędziła już dla mieszkańców budynku wielokrotną wartość wcześniejszych rachunków. Po spłacie pożyczki z WFOŚiGW mieszkańcy bloku będą mogli korzystać z ciepła i energii elektrycznej za darmo.

Oczywiście instalacje hybrydowe w konfiguracji elektrownia słoneczna + pompa ciepła są opłacalne również dla mniejszych budynków, także jednorodzinnych, w tym z istniejącymi już instalacjami c.o.  zbudowanymi w oparciu o starsze rozwiązania, z tradycyjnymi grzejnikami i kotłem węglowym lub gazowym. To częsty błąd popełniany przez potencjalnych inwestorów, którzy z zasady wykluczają instalacje nowoczesnej pompy ciepła w starszych budynkach obawiając się, że istniejąca instalacja c.o. nie nadaje się do wykorzystania. Dla tego typu rozwiązań szczególnie polecamy pompy ciepła typu powietrze-woda (np. system AirX szwedzkiej firmy IVT, czy Mitsubishi Ecodan), które dobrze sprawdzają się w naszych warunkach klimatycznych (pracują efektywnie aż do temperatur rzędu -25 st. C, a ich dodatkową zaletą jest prostszy montaż i niższa cena niż pomp gruntowych, a latem po włączeniu tzw. pracy rewersyjnej spełniają role klimatyzacji (czyli chłodzą pomieszczenia zamiast je ogrzewać) dając nam dodatkowy komfort przebywania w mieszkaniu.  

Wnioski

Zastosowanie instalacji fotowoltaicznej w budynku wyposażonym w pompę ciepła pozwala zwiększyć stopień wykorzystania na własne potrzeby energii wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną, co z kolei pozwala na osiągnięcie nawet ponad 80% oszczędności kosztów pozyskania energii cieplnej i elektrycznej.
Nierównomierność poboru (dzien-noc, lato-zima) wymusza konieczność stosowania instalacji fotowoltaicznych typu on-grid (współpracujących z siecią elektroenergetyczną). Z pomocą idą nam tutaj rozwiązania prawne i system wsparcia zawarte w ustawie o OZE.

Zastosowanie tego typu instalacji hybrydowych jest w Polsce niezwykle korzystne nie tylko ze względu na niezwykle niskie koszty eksploatacji, ale także z ekologicznego punktu widzenia.

Zastąpienie kotłów na paliwa stałe – pompą ciepła, w ogromnym stopniu przyczynia się do redukcji emisji CO2 i innych groźnych dla życia człowieka zanieczyszczeń, przedostających się do powietrza, głównie w wyniku tzw. niskiej emisji. Warto zauważyć że w niedługim czasie, realizując dyrektywy Unii Europejskiej, Polska będzie zmuszona do wprowadzenia bardzo restrykcyjnych przepisów co do sprzedaży i użytkowania pieców na paliwa stałe emitujące znaczne ilości zanieczyszczeń do atmosfery.  

Ciągle wśród naszego społeczeństwa istnieje mała świadomość, że niska emisja jest powodem występowania w powietrzu takich szkodliwych związków jak pyły zawieszone, dwutlenek siarki, tlenki azotu, metale ciężkie, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, które są rakotwórcze i powodują silne zatrucia, a także takie trujące związki chemiczne jak dioksyny.

Stężenie zanieczyszczeń występujących w powietrzu, jest w Polsce przekraczane często nawet kilkudziesięciokrotne i to najczęściej w okresie od października do kwietnia, co ma niekwestionowany związek z sezonem grzewczym i nieefektywnym spalaniem paliw stałych o złej jakości, a nawet śmieci.

Zanieczyszczenie powietrza w Polsce na tle Europy.

W Polsce na instalację pomp ciepła i systemów fotowoltaicznych można pozyskać dofinansowanie z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, lub jego agend wojewódzkich. Przy większej świadomości społecznej oraz wsparciu gmin lub zarządzających wspólnot Mieszkaniowych,  np. w ramach gminnych programów ograniczenia niskiej emisji zanieczyszczeń, to również osoby fizyczne mogłyby otrzymać odpowiednie wsparcie, a szerokie stosowanie pomp ciepła przyczyniłoby się do znacznej i długotrwałej poprawy jakości powietrza.

Czego nam wszystkim i naszym dzieciom szczerze życzymy.