Odpowiedź na tak postawione pytanie brzmi twierdząco. Nie jest to jednak jednoznaczne z tym, iż w każdym przypadku system kolektorów do podgrzewania wody można zastąpić panelami fotowoltaicznymi. Rzecz bowiem w opłacalności inwestycji. Kiedy więc warto korzystać z systemu pv do przygotowania c.w.u.?
Czy podgrzewanie wody za pomocą paneli fotowoltaicznych jest opłacalne? Panele pv wydają się znacznie bardziej uniwersalne, gdyż wyprodukowany przez nie prąd można wykorzystać na różne sposoby, m.in. do przygotowania ciepłej wody. Kolektory słoneczne natomiast służą tylko do podgrzewania c.w.u.
Różnice w działaniu i efektywności
Kolektory słoneczne do pozyskania energii cieplnej wykorzystują konwersję fototermiczną. W systemach fotowoltaicznych natomiast promieniowanie słoneczne przetwarzane jest bezpośrednio w energię elektryczną. Ogniwa pv to półprzewodniki wykonane z krzemu. Wyprodukowaną przez nie energię elektryczną można przechowywać w akumulatorach, a zapas wykorzystać, gdy zajdzie taka potrzeba.
Warto jednak pamiętać, że ani instalacja pv, ani kolektory słoneczne nie są w stanie całkowicie zastąpić energii, którą pozyskujemy z sieci. Te źródła są tylko dla niej wsparciem, mającym na celu obniżenie rachunków za prąd i ochronę środowiska.
Całkowite przejście np. na fotowoltaikę i tym samym wyzerowanie opłat za prąd jest możliwe tylko w przypadku obiektów nie wymagających dużego lub stałego dostarczania energii, np. w letnich domkach kempingowych.
Z technicznego punktu widzenia podgrzewanie wody za pomocą paneli fotowoltaicznych jest całkowicie możliwe, to jednak z ekonomicznego punktu widzenie nie zawsze jest opłacalne. Panele pv przetwarzają energię pozyskiwaną ze słońca na energię elektryczną, która może być potem wykorzystana do podgrzania wody, ale ich sprawność przy tego typu zastosowaniu wynosi jedynie 12–15 proc. Sprawność kolektorów słonecznych jest dużo wyższa i sięga nawet 80 proc.
Przeczytaj także: Fotowoltaika w Polsce wyraźnie przyśpiesza
Warto pamiętać także o tym, że kolektory słoneczne będą podgrzewać wodę, gdy na zewnątrz będzie dodatnia temperatura – im wyższa, tym lepiej. Panele fotowoltaiczne generują prąd również w zimie, bo do ich pracy potrzebne jest tylko światło słoneczne.
Bywa także, że kolektory w bardzo ciepłe dni podgrzewają wodę zbyt mocno, co jest sporym kłopotem dla użytkowników. Sytuacja taka zdarza się szczególnie często przy systemach przewymiarowanych, czyli zbyt dużej mocy w stosunku do potrzeb domowników.
Z powyższych względów wielu inwestorów indywidualnych rezygnuje z kolektorów i decyduje się na zastosowanie paneli fotowoltaicznych do podgrzewania c.w.u. Jakie są zalety i wady budowy systemu pv do podgrzewania wody? Jakie rozwiązania będą najkorzystniejsze dla domu jednorodzinnego?
Mały system pv z grzałką w bojlerze
Do podgrzania wody w niewielkim bojlerze potrzeba około 6 kWh energii elektrycznej dziennie. Taką ilość prądu wytworzy od 4 do 6 paneli fotowoltaicznych o mocy 250 W oraz sterownik, który podłączony do grzałki w bojlerze podgrzewa wodę użytkową.
Zaletą tego systemu jest niski koszt (ok. 9.000 zł) oraz mały stopień skomplikowania. I długoletnia praca instalacji. Wadą rozwiązania jest to, że w bardzo słoneczne dni ciepła woda użytkowa jest gotowa w krótkim czasie i grzałki wyłączają się powodując marnotrawienie energii ze słońca.
System fotowoltaiczny mieszany (produkcja prądu plus c.w.u)
Chcąc uniknąć marnotrawstwa energii pozyskanej ze słońca można zainstalować system fotowoltaiczny on-grid dla produkcji prądu wykorzystywanego przez urządzenia domowe oraz podgrzewania wody. Układ taki produkuje prąd zasilając także grzałkę lub bojler elektryczny.
Istotą tego systemu są inwertery fotowoltaiczne z dodatkowym stykiem sterującym załączaniem urządzeń, które można tak ustawić, żeby bojler elektryczny załączał się tylko w momencie odpowiedniej produkcji prądu ze słońca.
Przeczytaj także: Coraz częściej montujemy fotowoltaikę na prywatnych dachach
Dla przykładu, instalacja fotowoltaiczna on-grid o mocy 3 kW współpracuje z bojlerem elektrycznym o mocy 1,5 kW. Bojler załącza się wtedy, gdy moc generowana przez słońce przekroczy 1,5 kW. Kiedy urządzenie nagrzeje wodę do 60 st., grzałka wyłącza się, a energia ze słońca płynie do urządzeń domowych.
Zaletą takiego rozwiązania jest pełne wykorzystanie produkowanej energii elektrycznej. System różni się tylko tym, że zamiast sterownika grzałek mamy inwerter fotowoltaiczny on-grid. Wadą rozwiązania jest to, że przy mocy wyjściowej z systemu pv poniżej 1,5 KW, np rano, grzałka nie włączy się, tylko będzie czekać do południa, kiedy słońce wygeneruje wyższą moc.
Systemy on-grid są nieznacznie droższe od typowych rozwiązań c.wu. W zależności od mocy można je kupić w cenach od średnio 12.000 do 18.000 zł.
Sterownik zarządzający energią – inteligentny dodatek
Inteligentny sterownik zarządzający energią (Power Manager – PM), którego koszt wynosi około 1.500-2.500 zł, instalowany jest jako dodatek do systemu on-grid. Ma on za zadanie monitorować pracę elektrowni fotowoltaicznej oraz urządzeń w domu i tak zarządzać energią, żeby starczyło dla wszystkich urządzeń i nic się nie marnowało.
Sterowniki mogą regulować pracę bojlerów lub grzałek elektrycznych. Już od rana system pv generuje energię, która może zasilać grzałkę, a gdy włączymy inne urządzenie, np. ekspres do kawy, to PM ograniczy moc grzałki na czas poboru energii przez to urządzenie.
Przy pochmurnym niebie lub w zimie, kiedy instalacja fotowoltaiczna działa z ograniczoną mocą, PM także ogranicza moc grzałki, żeby nie pobierać dodatkowej energii z sieci. Energia produkowana przez panele fotowoltaiczne jest wtedy najlepiej wykorzystywana.
Sterowniki PM mogą sterować kilkoma urządzeniami, można np zaprogramować pralkę lub zmywarkę, żeby włączyła się, gdy system fotowoltaiczny generuje nadwyżkę energii. Większość sterowników ma możliwość rozbudowanej konfiguracji oraz wbudowany monitoring przez internet.
Ewa Grochowska
Źródła:
Grafika: www.pixabay.com
 |
Autor artykułu:
Planergia |
Planergia to zespół doświadczonych konsultantów i analityków posiadających duże doświadczenie w pozyskiwaniu finansowania ze środków pomocowych UE oraz opracowywaniu dokumentów strategicznych. Kilkaset projektów o wartości ponad 1,5 mld zł to nasza wizytówka.
Planergia to także dopracowane eko-kampanie, akcje edukacyjne i informacyjne, które planujemy, organizujemy, realizujemy i skutecznie promujemy.
