Bezpośrednie podłączenie do PV: podgrzewanie wody użytkowej

Chcesz wiedzieć, co tak naprawdę możesz podłączyć bezpośrednio do paneli fotowoltaicznych, aby maksymalnie wykorzystać potencjał słońca? Czy warto inwestować w dodatkowe urządzenia, takie jak pompy ciepła, czy może prostsze rozwiązania, jak grzałki elektryczne, okażą się strzałem w dziesiątkę? Jakie są kluczowe czynniki wpływające na efektywność całego systemu i czy to zadanie dla każdego, czy lepiej zdać się na specjalistów? W tym artykule rozwiejemy te wątpliwości i pokażemy Ci, jak świadomie czerpać z darmowej energii!

• Podłączenie bojlera z płaszczem wodnym do PV
• Podłączenie bojlera z wężownicą do PV
• Fotowoltaika do zasilania elektrycznego bojlera
• Panele PV zasilające pompę ciepła do CWU
• Systemy hybrydowe PV w podgrzewaniu wody
• PV a kolektory słoneczne: porównanie do CWU
• Wydajność paneli fotowoltaicznych dla CWU
• Dobór liczby paneli PV do podgrzewania wody
• Bezpośrednie zasilanie elektrycznego grzałki PV
• Efektywność podgrzewania wody użytkowej z PV
• Q&A: Co można podłączyć bezpośrednio do paneli fotowoltaicznych?

Efektywność podgrzewania wody użytkowej za pomocą paneli fotowoltaicznych to zagadnienie, które budzi wiele pytań, a jednocześnie oferuje ogromny potencjał oszczędności i ekologicznych korzyści. Analizując dostępne dane, możemy zauważyć, że kluczem do sukcesu jest odpowiedni dobór komponentów systemu. Nie sztuką jest podłączyć cokolwiek, ale zrobić to mądrze, by uzyskać najlepsze rezultaty.

Podłączenie bojlera z płaszczem wodnym do PV

Decydując się na bojler z płaszczem wodnym, otwieramy drzwi do synergii między energią słoneczną a tradycyjnym ogrzewaniem. Tego typu bojler posiada zewnętrzny zbiornik, przez który przepływa medium grzewcze, zazwyczaj woda lub glikol, ogrzewane następnie przez energię elektryczną pochodzącą bezpośrednio z paneli fotowoltaicznych. Idea jest prosta: panele generują prąd, on zasila pompę, która krąży płyn w płaszczu, oddając ciepło wodzie użytkowej zamkniętej w wewnętrznym zbiorniku. To rozwiązanie szczególnie dobrze sprawdza się w połączeniu z pompami ciepła, które mogą efektywnie pracować na niższych temperaturach, idealnie wpisując się w charakterystykę pracy systemów fotowoltaicznych, zwłaszcza w okresach zwiększonej produkcji energii.

Jednak „bezpośrednie podłączenie” w tym przypadku nie oznacza samą magię, a przemyślaną inżynierię. Potrzebna jest pompa obiegowa, która zapewni odpowiedni przepływ czynnika grzewczego w płaszczu. Taka pompa, podobnie jak grzałka w bojlerze, będzie zasilana energią elektryczną z instalacji PV. Kluczowe jest tutaj prawidłowe ustawienie parametrów pracy pompy i sterownika, aby zapewnić efektywne i bezpieczne przekazywanie ciepła, bez przegrzewania czy niedogrzewania.

Zobacz także: Panele Jodełka: W Którą Stronę Powinny Układać?

Można to porównać do szefa kuchni, który ma do dyspozycji najlepsze składniki zebrane prosto z ogrodu. Światło słoneczne to idealne warunki do „gotowania” ciepłej wody. Bojler z płaszczem wodnym pełni rolę naczynia, a panele PV „kuchenki”. Ale żeby danie wyszło idealnie, potrzebny jest jeszcze kucharz – czyli odpowiednie sterowanie, które zadba o właściwą temperaturę i czas podgrzewania. Bez tego wszystkie najlepsze składniki mogą się zmarnować.

W tym schemacie, nadwyżki energii elektrycznej z paneli, które nie są na bieżąco zużywane przez dom, mogą zostać skierowane właśnie na podgrzewanie wody w bojlerze z płaszczem wodnym. To znacznie lepsze niż sprzedaż tej energii do sieci, zwłaszcza jeśli stawki za odbiór energii są niskie, mówiąc językiem ekonomii – to lepsze „lokowanie kapitału energetycznego”.

Podłączenie bojlera z wężownicą do PV

Bojler z wężownicą działa na nieco innej zasadzie, co otwiera kolejne możliwości wykorzystania „czystej” energii słonecznej. Wężownica, będąca spiralnie ułożoną rurą wewnątrz bojlera, jest idealnym medium do przekazywania ciepła. Energia elektryczna z paneli fotowoltaicznych może zasilać pompę obiegową, która będzie pompować podgrzany z pomocą PV czynnik grzewczy przez tę wężownicę. W ten sposób ciepło jest efektywnie przenoszone do wody użytkowej zgromadzonej w zbiorniku.

Zobacz także: Gdzie najlepiej zamontować panele fotowoltaiczne

To podejście jest wyjątkowo elastyczne. Możemy wykorzystać tę samą konfigurację, która służy do tradycyjnego ogrzewania domu, na przykład przez kocioł gazowy lub pompę ciepła, i po prostu „przełączyć sterowanie” tak, aby to panele fotowoltaiczne dostarczały energię niezbędną do podgrzania czynnika krążącego w wężownicy. W praktyce oznacza to, że w słoneczne dni, nadwyżki energii z PV ratują nas przed koniecznością uruchamiania głównego źródła ciepła, co przekłada się na znaczące oszczędności.

Wyobraźmy sobie, że mamy już system ogrzewania z bojlerem i wężownicą, który standardowo jest dogrzewany gazem. Panele PV stają się jakby „ekologicznym gazem”, który w pierwszej kolejności zasila nasze potrzeby. Gdy słońce świeci najmocniej, nasza instalacja PV staje się głównym „młynem” dostarczającym energetyczne „ziarno” do młynka w postaci wężownicy, mieląc je na ciepłą wodę. To sprytne wykorzystanie istniejącej infrastruktury.

Kluczem do sukcesu jest właściwa regulacja przepływu i temperatury. Podobnie jak w przypadku bojlera z płaszczem, potrzebujemy precyzyjnego sterowania, które zoptymalizuje pracę pompy i zapewni, że energia elektryczna jest efektywnie zamieniana na ciepło. Błędne ustawienia mogą prowadzić do sytuacji, w której, mimo posiadania paneli PV, nie osiągniemy satysfakcjonującej temperatury wody użytkowej.

Fotowoltaika do zasilania elektrycznego bojlera

Najprostszym i najbardziej bezpośrednim sposobem na wykorzystanie energii z paneli fotowoltaicznych do podgrzewania wody jest zasilenie tradycyjnego, elektrycznego bojlera. W tym scenariuszu, cała instalacja fotowoltaiczna, wraz z falownikiem, generuje prąd stały, który falownik zamienia na prąd zmienny. Ten prąd jest następnie dostarczany do grzałki elektrycznej w bojlerze, pracując na podobnej zasadzie, jakbyśmy podłączyli bojler do sieci energetycznej, ale ze źródłem darmowej energii.

W tej konfiguracji, bojler działa jako magazyn energii cieplnej. W okresach, gdy produkcja energii przez panele fotowoltaiczne przekracza bieżące zapotrzebowanie domu, nadwyżki te trafiają do bojlera, podgrzewając jego zawartość. Gdy słońce przestaje świecić, a zapotrzebowanie na ciepłą wodę jest nadal wysokie, pozostaje nam gorąca woda zgromadzona w bojlerze. Jeśli jednak nadwyżek jest za mało, a zapotrzebowanie na ciepłą wodę bardzo duże, może okazać się konieczne uzupełnienie energii z sieci.

To jak posiadanie własnego, ekologicznego „ogniskowego” do podgrzewania wody na żądanie. Panele są zbieraczami ciepła, a bojler jest „ogniskiem”, gdzie wszystko się dzieje. Warto jednak pamiętać, że efektywność zależy od dwóch kluczowych czynników: mocy instalacji fotowoltaicznej oraz zapotrzebowania na ciepłą wodę. Jeśli nie będziemy produkować wystarczająco dużo energii, nasz „ekologiczny ogień” będzie za słaby.

Często w takich instalacjach stosuje się regulatory, które priorytetowo traktują zasilanie domu, a dopiero nadwyżki kierują na podgrzewanie wody. To rozsądne podejście, które zapewnia, że kluczowe urządzenia w domu zawsze mają dostęp do energii. Bez takiego sterowania, można by nieświadomie „wyciągnąć” energię potrzebną do pracy lodówki, aby podgrzać wodę, co oczywiście nie jest optymalne.

W dni wolne od pracy, gdy w domu przebywa wiele osób, zapotrzebowanie na ciepłą wodę może znacząco wzrosnąć. Wówczas kluczowe jest, aby panele fotowoltaiczne miały odpowiednią moc, by sprostać temu wyzwaniu. Można to porównać do sytuacji, gdy cała rodzina chce jednocześnie wziąć prysznic – system musi być na tyle wydajny, by obsłużyć wszystkich bez czekania w kolejce.

Panele PV zasilające pompę ciepła do CWU

Połączenie paneli fotowoltaicznych z pompą ciepła przeznaczoną do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) to jedno z najbardziej efektywnych rozwiązań w zakresie wykorzystania energii słonecznej do celów domowych. Pompa ciepła działa na zasadzie transferu ciepła z otoczenia (powietrza, gruntu, wody) do medium grzewczego, w tym przypadku wody użytkowej. Proces ten wymaga energii elektrycznej, a panele PV są jej idealnym źródłem.

Co jest w tym wszystkim niezwykłe? Pompa ciepła ma współczynnik efektywności (COP - Coefficient of Performance) często znacznie powyżej 1, co oznacza, że z każdej jednostki zużytej energii elektrycznej jest w stanie wyprodukować wielokrotnie więcej energii cieplnej. Na przykład, pompa ciepła o COP równym 4, zużywając 1 kWh energii elektrycznej, dostarczy 4 kWh energii cieplnej do wody. Gdy tę energię elektryczną produkują nasze panele PV, mówimy o niemal darmowym podgrzewaniu wody.

Można to porównać do sytuacji, gdy zamiast bezpośrednio gotować wodę na kuchence elektrycznej (która zamienia energię elektryczną na ciepło 1 do 1), używamy magicznego urządzenia, które z tej samej energii elektrycznej tworzy ciepło z niczego – albo, co bardziej realistyczne, z powietrza. To właśnie robi pompa ciepła, wykorzystując zjawiska termodynamiczne, a panele PV są paliwem dla tej „matki natury”.

W przypadku systemu PV zasilającego pompę ciepła można stosować falowniki hybrydowe, które zarządzają energią z paneli, siecią energetyczną i potencjalnie magazynem energii. Priorytetem jest tutaj wykorzystanie energii słonecznej do zasilenia pompy ciepła, co maksymalizuje oszczędności. W dni o dużym nasłonecznieniu, pompa ciepła może pracować non-stop, podgrzewając wodę do wybranej temperatury, nawet jeśli nie jest ona od razu zużywana.

W kontekście domu jednorodzinnego, taki system to strzał w dziesiątkę, jeśli chodzi o obniżenie rachunków za prąd i gaz (jeśli pompa zastępuje inne źródła ciepła). Zapotrzebowanie na CWU jest stałe przez cały rok, a pompa ciepła w połączeniu z PV zapewnia stabilne i ekologiczne dostarczanie ciepłej wody, niezależnie od pory roku, choć efektywność pompy cieplnej może się nieznacznie różnić w zależności od temperatury otoczenia.

Warto zaznaczyć, że dobór odpowiedniej pompy ciepła do CWU jest kluczowy. Zbyt mała pompa nie poradzi sobie z zapotrzebowaniem, zbyt duża może pracować nieefektywnie. Producenci oferują rozwiązania o różnej mocy, zazwyczaj od kilku do kilkunastu kilowatów, które należy dopasować do wielkości domu i liczby mieszkańców:

Systemy hybrydowe PV w podgrzewaniu wody

Systemy hybrydowe PV w kontekście podgrzewania wody to nic innego jak inteligentne łączenie różnych technologii, aby osiągnąć maksymalną efektywność i niezawodność. Czyli zamiast stawiać wszystko na jedną kartę, gramy kombinacje, a panele fotowoltaiczne są tu kluczowym graczem, który zasila całą tę orkiestrę.

W praktyce, system hybrydowy może oznaczać, że panele fotowoltaiczne najpierw pokrywają bieżące zapotrzebowanie domu na energię elektryczną. Gdy pojawiają się nadwyżki, są one kierowane do podgrzewania wody, entuzjalnie zasilając pompę ciepła lub grzałkę w bojlerze. Ale co się dzieje, gdy słońce jest schowane za chmurami, a potrzeba ciepłej wody jest pilna? Tutaj wchodzi do gry drugie źródło energii, które może to być tradycyjny bojler elektryczny (zasilany z sieci), pompa ciepła zasilana z sieci, czy nawet kocioł gazowy, który odgrywa rolę „planu B”.

To jest jak posiadanie w pełni wyposażonej kuchni, gdzie masz gaz, prąd, a nawet mikrofale i piekarnik. Gdy przygotowujesz szybkie śniadanie, używasz kuchenki elektrycznej. Ale jeśli robisz wielodaniowy obiad, wzywasz na pomoc piekarnik. Panele PV to nasza „kuchenka elektryczna” do szybkiego, taniego podgrzewania. Gdy pogoda nie dopisuje, inne urządzenia przejmują pałeczkę, ale koszt już jest znacząco niższy, bo wiele już zrobiliśmy z energią słoneczną.

Centralnym elementem wielu takich systemów jest falownik hybrydowy, który zarządza przepływem energii z paneli, do urządzeń w domu, do magazynu energii (jeśli taki jest) oraz do sieci. Taki falownik potrafi inteligentnie decydować, gdzie skierować wyprodukowaną energię elektryczną w danym momencie, aby osiągnąć najlepsze rezultaty ekonomiczne i operacyjne. Może nawet naładować akumulator samochodowy, jeśli jest taka potrzeba.

Kluczowe jest ustalenie priorytetów. Czy ważniejsze jest, aby w domu wszystko działało niezależnie od pogody, nawet kosztem wyższych rachunków, czy aby maksymalizować oszczędności, nawet jeśli oznacza to pewną elastyczność w podgrzewaniu wody? Systemy hybrydowe pozwalają na dostosowanie tych priorytetów, dając użytkownikowi dużą kontrolę.

W kontekście systemów hybrydowych, warto pomyśleć o inteligentnych sterownikach, które potrafią przewidywać zapotrzebowanie na ciepłą wodę na podstawie prognozy pogody i historii zużycia. Na przykład, jeśli prognoza zapowiada dużo słońca, system może zacząć podgrzewać wodę nieco wcześniej, aby wykorzystać maksymalnie dostępne zasoby słoneczne, niż czekać, aż pojawi się pierwsze zapotrzebowanie.

PV a kolektory słoneczne: porównanie do CWU

Często pojawia się pytanie: co lepsze do grzania ciepłej wody użytkowej – fotowoltaika czy kolektory słoneczne? Obie technologie wykorzystują energię słoneczną, ale robią to w fundamentalnie różny sposób, co wpływa na ich zastosowania i efektywność w podgrzewaniu wody.

Kolektory słoneczne, często nazywane kolektorami cieplnymi, działają na zasadzie bezpośredniego pochłaniania promieniowania słonecznego, które następnie jest przekazywane do płynu roboczego (zwykle mieszaniny wody i glikolu) krążącego wewnątrz kolektora. Ten podgrzany płyn jest następnie pompowany do bojlera, gdzie wężownica oddaje ciepło wodzie użytkowej. Ich główną zaletą jest wysoka efektywność w konwersji energii słonecznej na energię cieplną, zwłaszcza w słoneczne dni i przy odpowiedniej orientacji.

Panele fotowoltaiczne natomiast, jak sama nazwa wskazuje, przekształcają światło słoneczne bezpośrednio w energię elektryczną. Ta elektryczność może być następnie wykorzystana do zasilenia grzałki elektrycznej w bojlerze, pompy ciepła podgrzewającej wodę, lub innych urządzeń. Ich uniwersalność jest ich siłą – wyprodukowany prąd można wykorzystać nie tylko do CWU, ale także do innych potrzeb energetycznych domu.

Można to trochę porównać do dwóch różnych metod „łapania” czegoś. Kolektor słoneczny to jak wielka, specjalistyczna sieć do łowienia „ciepła”. Jest bardzo dobry w tym co robi, ale łowi tylko ciepło. Fotowoltaika to jak uniwersalny generator, który zamienia światło na „elektryczne pieniądze”, które potem możesz wydać na co chcesz – czy to na napęd pompy ciepła, czy na zasilenie piekarnika, czy nawet na zakup lodów.

Warto zauważyć, że kolektory słoneczne są bardziej efektywne w sezonach z niższymi temperaturami powietrza, gdzie różnicowanie temperatur między otoczeniem a czynnikiem grzewczym jest istotne. Z kolei panele PV, w połączeniu z pompą ciepła, również mogą być bardzo efektywne, a ich wszechstronność w zasilaniu całego domu jest często decydującym czynnikiem. Wybór zależy od wielu czynników, w tym kosztów instalacji, lokalizacji, zapotrzebowania na CWU i dostępności pomocy technicznej.

W Polsce, gdzie nasłonecznienie może być zmienne, a zimy bywają chłodne, hybrydowe podejście – łączące zalety obu technologii lub stawiające na uniwersalność PV – często okazuje się najbardziej rozsądnym wyborem. Nie ma jednej, uniwersalnej odpowiedzi; kluczem jest analiza indywidualnych potrzeb i warunków panujących na miejscu.

Co więcej, system fotowoltaiczny może być łatwiej rozbudowywany w przyszłości, dodając kolejne panele, gdy pojawią się nowe potrzeby energetyczne. Kolektory słoneczne są zazwyczaj systemem zamkniętym, którego rozbudowa może być bardziej skomplikowana i kosztowna. Z tego punktu widzenia, fotowoltaika oferuje większą elastyczność inwestycyjną.

Wydajność paneli fotowoltaicznych dla CWU

Kiedy myślimy o wykorzystaniu fotowoltaiki do podgrzewania wody użytkowej, kluczowe jest zrozumienie, jak wydajne są panele PV w tym konkretnym zastosowaniu. Wydajność ta zależy od wielu czynników, przede wszystkim od mocy samej instalacji, ale także od jakości paneli, warunków nasłonecznienia, kąta nachylenia i orientacji geograficznej.

Standardowy panel fotowoltaiczny o mocy 400 Wp (Watt-peak) w ciągu przeciętnego dnia w Polsce, biorąc pod uwagę dobre nasłonecznienie, może wyprodukować od 1.5 do 2.5 kWh energii elektrycznej. Przy założeniu, że cała ta energia jest wykorzystywana do podgrzewania wody, możemy mówić o realnych oszczędnościach. Warto podkreślić, że jest to wartość uśredniona, a faktyczna produkcja może się różnić w zależności od pory roku i warunków pogodowych.

W kontekście podgrzewania wody, panele fotowoltaiczne działają najlepiej w okresach od marca do października, kiedy nasłonecznienie jest największe. W miesiącach zimowych, ich wydajność jest znacznie niższa, co często wymaga wspomagania z innych źródeł energii, jeśli nie posiadamy rozbudowanego systemu magazynowania energii.

Wyobraźmy sobie, że każdy panel PV to mały „zbieracz” światła, który zamienia je na prąd. Podgrzewanie wody to jak „napędzanie” tym prądem specjalnego kotła. Im więcej „zbieraczy” mamy i im lepiej im świeci słońce, tym cieplejsza będzie woda. Ale uwaga, nawet najlepszy kocioł wymaga odpowiedniego paliwa, którym tutaj jest wyprodukowany prąd.

Warto pamiętać o tzw. „optymalizacji punktu mocy maksymalnej” (MPPT), która jest realizowana przez falowniki. Technologia ta zapewnia, że panele pracują z maksymalną możliwą wydajnością, nawet przy zmiennych warunkach nasłonecznienia. To kluczowy element, który pozwala wycisnąć z naszych paneli, jak najwięcej, dosłownie.

Ogólnie przyjmuje się, że instalacja fotowoltaiczna o mocy 3 kWp jest wystarczająca do pokrycia zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkowej dla 2-3 osobowego gospodarstwa domowego, pod warunkiem odpowiedniego sterowania i, najczęściej, połączenia z pompą ciepła. Zapotrzebowanie przeciętnego gospodarstwa domowego na CWU wynosi około 100-150 litrów ciepłej wody dziennie na osobę, co przekłada się na ok. 2-3 kWh energii cieplnej.

Dobór liczby paneli PV do podgrzewania wody

Decyzja o tym, ile paneli fotowoltaicznych potrzebujesz do podgrzewania wody użytkowej, często sprowadza się do prostego rachunku ekonomicznego i technologicznego. Nie ma jednego magicznego wzoru, ponieważ zapotrzebowanie na ciepłą wodę jest bardzo indywidualne, podobnie jak dostępność miejsca na dachu i budżet.

Podstawą do określenia potrzebnej liczby paneli PV jest oszacowanie średniego dziennego zapotrzebowania na ciepłą wodę w Twoim gospodarstwie domowym. Przeciętnie, jedna osoba zużywa około 50-70 litrów ciepłej wody dziennie (przy temperaturze ok. 45-50°C). Jeśli przeliczymy to na energię elektryczną, potrzebujemy około 2-3 kWh energii na każdą osobę dziennie, zakładając wykorzystanie pompy ciepła. Jeśli chcemy zasilać bezpośrednio grzałkę elektryczną, to zużycie energii elektrycznej będzie wyższe, bo grzałka działa mniej efektywnie niż pompa ciepła.

Następnie, musimy wziąć pod uwagę, że panele PV nie produkują energii z taką samą wydajnością cały rok. Najlepsze wyniki uzyskujemy od wiosny do jesieni. W kontekście podgrzewania tylko CWU, zazwyczaj wystarcza mniejsza instalacja niż ta, która ma całkowicie pokryć zapotrzebowanie energetyczne całego domu. Często mówi się, że do podgrzewania wody wystarczy ok. 1-1.5 kWp mocy zainstalowanej na każdą osobę, ale to bardzo uproszczona kalkulacja.

Wyobraźmy sobie, że planujemy wakacyjny wyjazd, gdzie będziemy mieli do przygotowania dwudaniowy obiad dla dziesięciu osób. Potrzebujemy zatem większego „zasobu” kuchennego. W przypadku podgrzewania CWU, jeśli w naszym domu mieszka więcej osób, będziemy potrzebowali odpowiednio więcej paneli PV. To jak z budżetem – im więcej rachunków do opłacenia, tym większy musi być dochód.

Kluczowe jest również zintegrowanie systemu PV z odpowiednim urządzeniem do podgrzewania wody. Jak wspomniano wcześniej, pompa ciepła do CWU w połączeniu z panelami PV jest najbardziej efektywnym rozwiązaniem. Pozwala ona znacznie zredukować potrzebną moc instalacji PV w porównaniu do bezpośredniego zasilania grzałki elektrycznej. Jeśli planujemy mocno polegać na energii słonecznej, dobrze jest zainwestować w system z pompą ciepła.

Bezpośrednie zasilanie elektrycznego grzałki PV

Jedną z najbardziej dostępnych metod wykorzystania energii słonecznej do podgrzewania wody jest bezpośrednie zasilanie elektrycznej grzałki w bojlerze za pomocą paneli fotowoltaicznych. Jest to koncepcja, która na pierwszy rzut oka wydaje się bardzo prosta – panele produkują prąd, prąd zasila grzałkę, ciepła woda jest gotowa.

Jak to działa w praktyce? Energia elektryczna wytworzona przez panele PV, po konwersji na prąd zmienny przez falownik, trafia do bojlera i zasila jego element grzejny. Kiedy słońce świeci najmocniej, a produkcja energii z paneli przewyższa bieżące zapotrzebowanie domu, ta nadwyżka jest automatycznie kierowana do podgrzewania wody. Im więcej słońca, tym więcej ciepłej wody możemy uzyskać za darmo.

Jest to rozwiązanie, które można porównać do używania wbudowanego w panel słoneczny prostego „maszynisty”, który gdy tylko widzi słońce, od razu zaczyna kręcić korbą dostarczając prąd do grzejnika. Proste, ale mało wydajne na dłuższą metę, jeśli nie mamy wystarczająco dużo „maszynistów” albo słońce nie świeciłoby wystarczająco mocno. Warto zaznaczyć, że grzałka elektryczna charakteryzuje się, w najprostszym ujęciu, 100% sprawnością zamiany prądu na ciepło, co jest dobre, ale cała instalacja PV musi pokryć to zapotrzebowanie.

Efektywność takiego systemu jest ściśle powiązana z mocą instalacji fotowoltaicznej oraz zapotrzebowaniem na ciepłą wodę. W dni o dobrym nasłonecznieniu, możemy znacząco obniżyć nasze rachunki za prąd. Jednak w okresach mniejszego nasłonecznienia lub zwiększonego zużycia ciepłej wody (np. zimą lub gdy w domu przebywa więcej osób), może okazać się konieczne dopłacanie do podgrzewania wody z sieci energetycznej. W takim momencie energia z PV nie wystarcza i musimy ratować się standardowym źródłem.

Kluczowe jest tutaj dobranie odpowiedniej mocy grzałki do mocy instalacji PV oraz pojemności bojlera. Zbyt duża grzałka obciążona małą instalacją PV będzie działała bardzo wolno, a zbyt mała grzałka przy dużej instalacji PV, choć nagrzeje wodę szybko, może nie być w stanie jej podgrzać do zadowalającej temperatury w okresach ograniczonego nasłonecznienia.

Obecnie na rynku dostępne są inteligentne przełączniki (tzw. „energy divertery”), które potrafią monitorować produkcję energii z paneli PV i na tej podstawie sterować grzałką w bojlerze, maksymalizując wykorzystanie nadwyżek energii. Bez takiego sterowania, zwykła grzałka mogłaby nieoptymalnie pobierać prąd, ignorując, że w danym momencie jest dostępna darmowa energia z PV.

Efektywność podgrzewania wody użytkowej z PV

Kiedy mówimy o efektywności podgrzewania wody użytkowej z instalacji fotowoltaicznej, kluczowe staje się porównanie jej z tradycyjnymi metodami. Czy takie rozwiązanie rzeczywiście przynosi oszczędności, czy jest tylko kosztowną nowinką? Otóż, przy odpowiednim doborze sprzętu i właściwym zarządzaniu energią, jest to jedno z najbardziej efektywnych i proekologicznych rozwiązań dostępnych na rynku.

Największą efektywność osiągniemy, gdy energia elektryczna z paneli fotowoltaicznych zostanie wykorzystana do zasilenia pompy ciepła, która następnie podgrzewa wodę. Wynika to z faktu, że pompy ciepła mają wysoki wskaźnik COP (Coefficient of Performance). Oznacza to, że na każdą zużytą jednostkę energii elektrycznej są w stanie dostarczyć wielokrotnie więcej energii cieplnej. Na przykład, pompa ciepła o COP równym 4, zasilana prądem z PV, efektywnie podgrzeje wodę, zużywając przy tym znacząco mniej energii niż standardowa grzałka elektryczna.

Można to porównać do sytuacji, kiedy kupujesz energię z sieci – płacisz za każdą kilowatogodzinę. Korzystając z paneli PV i pompy ciepła, jakbyś miał własną elektrownię „za darmo”. Energia słoneczna nie wymaga ciągłego ponoszenia kosztów eksploatacyjnych, jak zakup gazu czy prądu z sieci, co daje długoterminowe korzyści. To jak z zastąpieniem drogiej benzyny w samochodzie ekologicznym paliwem, które możesz tankować praktycznie bezkosztowo.

Jeśli jednak decydujemy się na bezpośrednie zasilanie grzałki elektrycznej z paneli PV, efektywność jest niższa w przeliczeniu na ilość wyprodukowanego ciepła z jednostki energii elektrycznej. Choć grzałka sama w sobie może mieć sprawność bliską 100% (cała energia elektryczna jest zamieniana na ciepło), to sama pompa ciepła jest w stanie „wytworzyć” znacznie więcej ciepła z tej samej ilości prądu. Mimo to, nawet takie rozwiązanie może być opłacalne, zwłaszcza w okresach dużego nasłonecznienia, gdy nadwyżki energii z PV są znaczące.

Kluczowym elementem wpływającym na efektywność jest również sposób zarządzania energią. Inteligentne systemy sterowania potrafią priorytetyzować wykorzystanie energii słonecznej do podgrzewania wody, zapewniając, że nawet małe ilości nadwyżek nie są marnowane. Bez takich systemów, prąd z PV może być kierowany do sieci, nawet gdy w bojlerze jest jeszcze zimna woda.

Podsumowując, efektywność podgrzewania wody użytkowej z PV jest wysoka i może znacząco obniżyć rachunki, jeśli instalacja jest dobrze zaprojektowana i dopasowana do potrzeb użytkownika. Najlepiej sprawdzają się systemy hybrydowe, łączące panele PV z pompą ciepła do CWU. Oto porównanie dwóch głównych metod:

Q&A: Co można podłączyć bezpośrednio do paneli fotowoltaicznych?

• Pytanie: Czy panele fotowoltaiczne można wykorzystać do ogrzewania wody użytkowej?

  Odpowiedź: Tak, panele fotowoltaiczne można wykorzystać do ogrzewania wody użytkowej. Najprostszym sposobem jest bezpośrednie zasilanie elektrycznych bojlerów wodnych, gdzie energia elektryczna z paneli zasila element grzewczy w bojlerze. Alternatywnie, panele PV mogą zasilać pompę ciepła, która efektywnie podgrzewa wodę, lub być częścią systemów hybrydowych.

• Pytanie: Jakie rodzaje bojlerów są najczęściej stosowane z instalacją fotowoltaiczną do podgrzewania wody?

  Odpowiedź: W kontekście podgrzewania wody użytkowej z paneli fotowoltaicznych, często wykorzystuje się bojlery z płaszczem wodnym lub z wężownicą. Bojler z płaszczem wodnym jest efektywny, gdy połączony jest z systemami grzewczymi dostarczającymi ciepło na niskim poziomie temperatury, np. z pompami ciepła. Bojlery z wężownicą również mogą być skuteczne w takich instalacjach.

• Pytanie: Jaka jest różnica między panelami fotowoltaicznymi a kolektorami słonecznymi w kontekście podgrzewania wody?

  Odpowiedź: Panele fotowoltaiczne przekształcają światło słoneczne bezpośrednio w energię elektryczną, którą można następnie wykorzystać do podgrzewania wody za pomocą grzałek elektrycznych lub pomp ciepła. Natomiast kolektory słoneczne (panele grzewcze) pochłaniają ciepło słoneczne i przekazują je bezpośrednio do wody lub nośnika ciepła w systemie ogrzewania. Kolektory słoneczne mogą być powszechne i skuteczne w klimacie umiarkowanym, natomiast kolektory próżniowe są bardziej efektywne w chłodniejszym klimacie.

• Pytanie: Czy podgrzewanie wody użytkowej fotowoltaiką jest bardziej opłacalne niż przy użyciu kolektorów słonecznych?

  Odpowiedź: Wybór między fotowoltaiką a kolektorami słonecznymi do podgrzewania ciepłej wody użytkowej zależy od indywidualnych potrzeb i charakterystyki instalacji. Oba rozwiązania mają swoje zalety i zastosowania. Fotowoltaika oferuje elastyczność w wykorzystaniu energii elektrycznej, np. do zasilania pomp ciepła, które są bardzo efektywne. Kolektory słoneczne bezpośrednio przetwarzają energię słoneczną na ciepło.