Tepelné čerpadlo zvyšuje % vlastní spotřeby energie z fotovoltaické instalace v obytných domech přibližně o 10 %. Zvýšení podílu vlastní spotřeby přináší uživatelům finanční přínosy v řádu 80 - 120 eur/rok ~ mezi 8 % a 20 % průměrné spotřeby (případová studie s fotovoltaickou instalací o výkonu 5 kWp a nádrží o objemu 250 litrů, vypočteno pro spotřebu elektřiny 0,293 eur/kWh a výkupní cenu 0,078 eur/kWh).
Kombinace tepelného čerpadla a solárních panelů (FV) je skvělým způsobem úspory energie. Tepelné čerpadlo může díky fotovoltaické instalaci částečně využívat bezplatnou elektřinu. Dále bude v této části citována případová studie společnosti Daikin, která ukazuje, kolik lze ušetřit při kombinaci tepelného čerpadla s fotovoltaickou technologií.
Tepelná čerpadla a fotovoltaika
Fotovoltaické panely vyrábějí přeměnou sluneční energie elektřinu, již lze využívat dvěma způsoby:
- Lze ji využít v domácnosti a snížit tak účet za elektřinu na konci měsíce (vlastní spotřeba)
- Může být dodávána zpět do sítě, za což se platí peněžní poplatek (výkupní cena).
Výkupní ceny jsou politickým nástrojem na podporu investic do fotovoltaických panelů tím, že domácnostem nabízejí vyšší než tržní cenu za energii dodanou do sítě. Vzhledem k tomu, že trh s fotovoltaikou dospívá, je tato pobídka méně potřebná a výkupní ceny se v mnoha zemích Evropy snižují. To znamená, že pro optimální využití výhod fotovoltaické instalace je stále důležitější lepší vlastní spotřeba. Vytápění domu a ohřev vody pomocí tepelného čerpadla namísto plynu je skvělý způsob, jak toho dosáhnout. Přesouvá spotřebu z plynu na (částečně bezplatnou) elektřinu.
Obvykle se dům vytápí pouze v zimním období a v mezisezóně, zatímco fotovoltaické panely vyrábějí nejvíce elektřiny v létě. Tepelná čerpadla se však používají také k ohřevu teplé vody pro sprchování a koupání. Poptávka po teplé vodě zůstává celoročně stabilní. Kromě toho lze optimalizovat dobu denního ohřevu nádrže. Domácnosti s fotovoltaickými panely by měly naplánovat ohřev nádrže na poledne, kdy je obvykle k dispozici velký výkon fotovoltaických panelů a poptávka domácností po elektřině je nízká. Tepelné čerpadlo tak využívá dostupnou sluneční energii, pokud je k dispozici. Příprava teplé vody zdarma je zajímavější než dodávání dostupné solární energie do sítě za nevýhodné výkupní ceny.
Za druhé, zásobník teplé vody ve spojení s tepelným čerpadlem může fungovat jako "energetická baterie". Přebytečnou sluneční energii lze využít k výrobě další teplé vody, více než domácnost obvykle potřebuje během dne, a efektivně tak ukládat energii pro pozdější použití.
Tepelná čerpadla Daikin mají optimalizované algoritmy pro maximální využití přebytečné solární energie.
Případová studie společnosti Daikin ukazuje dopad instalace tepelného čerpadla s optimalizací fotovoltaiky. Tato případová studie byla provedena v Belgii v červnu 2022 a sestávala z tepelného čerpadla Daikin Altherma s 250litrovým zásobníkem a fotovoltaické instalace o výkonu 5 kWp.
Protože se výkupní ceny snižují, lze přínosy fotovoltaiky optimalizovat zvýšením poměru vlastní spotřeby. Poměr vlastní spotřeby je procento celkové výroby fotovoltaických článků, které je spotřebováno domácností, a není tedy exportováno do sítě.
Vzorec pro vlastní spotřebu je:
𝑆𝑒𝑙𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛= (𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛−𝐸𝑥𝑝𝑜𝑟𝑡)
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛
V této případové studii byl poměr vlastní spotřeby zvýšen dvěma způsoby:
- Zvýšení spotřeby elektrické energie výrobou teplé vody pomocí tepelného čerpadla namísto plynového kotle, a tím export menšího množství energie do sítě;
- Ukládání přebytečné energie do zásobníku teplé vody zvýšením teploty o dalších 10 °C, kdykoli je k dispozici fotovoltaika. Tím se v nádrži ukládá tepelná energie a snižuje se poptávka po elektřině ze sítě v pozdějším období, kdy fotovoltaická energie nemusí být k dispozici.
Testovací místo vykazuje velmi zřetelné zlepšení poměru vlastní spotřeby: z 33 % bez tepelného čerpadla na 40 % s tepelným čerpadlem a jeho optimalizačním algoritmem pro fotovoltaiku během června 2022. Při extrapolaci těchto výsledků na celý rok lze 35 % až 50 % energie potřebné k výrobě teplé vody pokrýt bezplatnou fotovoltaickou energií, což (při cenách energie v červnu 2023) znamená úsporu energie ve výši 90 až 120 EUR, a to jen na výrobu teplé vody. To je více než 23 EUR, které by bylo možné získat dodávkou této dodatečné energie do sítě. Vezmeme-li v úvahu i vytápění a/nebo dokonce chlazení, jsou úspory energie vyšší.
Závěr
Tepelné čerpadlo zvyšuje % vlastní spotřeby energie z fotovoltaické instalace v obytných domech přibližně o 10 %. Finanční přínosy pro uživatele se pohybují v rozmezí 80 - 120 eur/rok (případová studie počítá s 0,293 eur/kWh za spotřebu elektřiny a výkupní cenou 0,078 eur/kWh).
Další podrobnosti o případové studii nebo podrobnější vysvětlení fungování optimalizace tepelných čerpadel naleznete v kompletním dokumentu.