Instalacja PV a świadectwa charakterystyki energetycznej

Instalacja fotowoltaiczna. Jaki udział w ogrzewaniu i przygotowaniu ciepłej wody użytkowej?

Ostatnio zastanawiałem się nad tym jaki udział w produkcji energii na potrzeby ogrzewania budynku i przygotowania ciepłej wody użytkowej ma instalacja fotowoltaiczna. Czyli jaki procent z w/w zapotrzebowania możemy pokryć przyjmując (na potrzeby świadectwa charakterystyki energetycznej budynku) jako współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej Wi=0?

Jest wiele teorii, szczególnie na łamach postów na FB, że instalacja PV, sokoro ma moc np. 9kW wyprodukuje nam w ciągu roku około 9MWh. Zakładając że dom jednorodzinny dla instalacji gniazd i oświetlenia zużyje około 2,5MWh zostaje nam jeszcze 6,5MWh w ciągu roku. Czyli Instalacja fotowoltaiczna spokojnie pokryje całe zapotrzebowanie na energię i 100% dla ogrzewania i cwu możemy przyjąć jako Wi=0. Nic bardziej mylnego!

Standardowo, jeśli nie zostały zamontowane baterie gromadzące nadwyżki energii, energia wyprodukowana przez instalację PV musi zostać spożytkowana od razu. W przeciwnym przypadku zostanie odesłana do ogólnej sieci elektroenergetycznej. Czyli jeśli mamy akurat słońce i panele PV produkują energię to każdy sprzęt pracujący w tym momencie jest zasilany przez energię słoneczną. Jak dobrze wiemy budynki posiadają swoją bezwładność czyli potrafią akumulować energię (ciepło) dzięki czemu instalacja co (pompa ciepła) nie musi pracować non stop. Pracuje więc ona okresowo i jeśli akurat praca pompy zgra się z pogodą (słońce) to jest ona zasilana energią słoneczną (Wi=0). Jednak w przypadku gdy pompa ciepła akurat pracuje, a jest pochmurno lub noc to instalacja PV nie produkuje energii i taka pompa zasilana jest ze sieci elektroenergetycznej (Wi=2,5). I w takim przypadku trzeba by oszacować ile czasu taka pompa pracuje zasilana instalacją PV, a ile z sieci.

Ja zdecydowałem się oprzeć swoje założenia o dane klimatyczne dotyczące średniej ilości godzin słonecznych w ciągu doby w danym miesiącu. Szacunku dokonałem osobno dla instalacji co i cwu ponieważ pracują one w różnych okresach. Ogrzewanie działa tylko w okresie grzewczym, a cwu przez cały rok. Dla uproszczenia przyjąłem, że sezon grzewczy będzie się zawierał pomiędzy październikiem i kwietniem (dla każdego budynku okres grzewczy będzie różny). Z analizy udziału godzin słonecznych dla Szczecina wyszło mi (o ile poczyniłęm dobre założenia), że od października do kwietnia (włącznie) mamy 5088h w tym średnio 952,5h słonecznych co daje około 18,7% udziału godzin słonecznych. Czyli instalacja PV produkuje prąd przez 18,7% czasu w okresie od października do kwietnia. Natomiast w przypadku instalacji cwu, która pracuje okrągły rok ilość wszystkich godzin w roku to 8760h w tym średnio 2468,5h słonecznych co daje około 28,2% udziału godzin słonecznych. I ostatecznie takie wartości moglibyśmy przyjąć czyli udział instalacji PV dla ogrzewania 18,7-20% a dla ciepłej wody użytkowej 28-30%.

Powyższy szacunek jest obarczony poważnym błędem ponieważ jak zaznaczyłem na wstępie praca pompy ciepła czy innych odbiorników instalacji co i cwu podłączonych do instalacji PV nie zawsze się z nią zgrywa więc udziały będą mniejsze. Jest to jednak podejście bliższe prawdzie niż frywolne przyjmowanie 100%, 80% czy 50% udziału PV w ogrzewaniu i przygotowaniu ciepłej wody użytkowej.

Jest jednak sposób na to aby powyższe 18-20% dla co i 28-30% dla cwu było prawdą. Wystarczy zamontować baterie gromadzące energię niewykorzystaną w danym momencie, a którą instalacja co i cwu wykorzysta gdy słońca nie będzie. Wtedy udział mógłby być jeszcze większy ponieważ nawet gdy pompa ciepła akurat pracuje i mamy słońce to prawdopodobnie instalacja PV w danym momencie wyprodukuje więcej energii niż zużyje pompa. Nadmiar zostanie skumulowany w baterii i instalacja co i cwu wykorzysta ją w innym czasie w ciągu doby gdy słońca nie będzie lub w nocy. Można się wtedy pokusić o twierdzenie, że wtedy udział PV w ogrzewaniu i przygotowaniu ciepłej wody użytkowej mógłby wynosić i 50%. Ale to wymaga dodatkowej analizy.

Ucinając od razu komentarze, że jeśli wyprodukujemy za dużo energii i zostanie ona przekazana do sieci to potem ją odkupujemy i możemy założyć, że wraca do nas ta wyprodukowana przez PV. Nie. zrobił to za nas już ustawodawca obniżając współczynnik nieodnawialnej energii pierwotnej dla sieci elektroenergetycznej obniżając go z Wi=3,0 na Wi=2,5. Dla zobrazowania dlaczego tak. Jeśli macie wiadro do połowy napełnione pomujami i dolejecie do niego czystej wody to nie możecie zakładać, że wkłądając do niego cholę nabierzecie tej swojej czystej wody. Niestety nabierzecie mieszanki pomyj ale już o niższym stężeniu.