Efektywne użycie prądu solarnego na własne potrzeby
advertisement
TopTechnika Efektywne użycie prądu solarnego na własne potrzeby Obecnie istnieją dwie możliwości wykorzystania wytworzonego prądu solarnego: można go albo w całości oddać do sieci albo też w części lub całości użyć na pokrycie potrzeb własnych. W przeszłości oddawanie całości prądu do sieci było z reguły finansowo bardziej atrakcyjne, ale malejące taryfy gwarantowane za energię oddaną i z drugiej strony rosnące koszty poboru prądu z sieci czynią opcję pokrywania potrzeb własnych coraz bardziej interesującą. Koszt kilowatogodziny u niektórych dostawców energii już dzisiaj bywa zauważalnie wyższy od taryfy gwarantowanej za oddaną kilowatogodzinę prądu solarnego. TopTechnika Efektywne użycie prądu solarnego na potrzeby własne Produkcja i zużycie prądu solarnego 6000 5000 Moc w W 4000 3000 2000 1000 0 0:00 3:00 6:00 9:00 Typowy przebieg słonecznego dnia letniego na przykładzie czteroosobowego gospodarstwa domowego 12:00 15:00 18:00 Godzina Produkcja FW Zużycie Zużycie na potrzeby własne z instalacją fotowoltaiczną (5 kWp) Wskazówka Jako zużycie własne rozumie się prąd solarny, który jest zużywany dokładny w tym samym momencie, w którym został wyprodukowany. Udział zużycia własnego jest ilorazem zużycia na potrzeby własne i całej ilości wytworzonego prądu solarnego w ciągu roku. Samodzielne wykorzystanie prądu solarnego O wysokości udziału energii wykorzystywanej na potrzeby własne decyduje z jednej strony wielkość i wyposażenie instalacji, a z drugiej strony profil obciążenia i charakterystyka energetyczna danego gospodarstwa domowego. Symulacje wykazały, że łatwo można osiągnąć udział zużycia własnego rządu 20 procent. Jeśli udział ten miałby być większy, należy zastosować kombinację dostosowanego do zapotrzebowania projektu instalacji fotowoltaicznej z aktywnym dopasowaniem sposobu wykorzystania i systemową ofertę urządzeń fotowoltaicznych. W ten sposób można zwiększyć udział zużycia własnego do ponad 40 procent. Możliwe jest dalsze zwiększanie tego udziału, lecz wymaga to zastosowania odpowiednich urządzeń akumulacyjnych. Moduły fotowoltaiczne Vitovolt 200 21:00 24:00 / Pobór prądu z sieci w domu z pompą ciepła i instalacją fotowoltaiczną Dom jednorodzinny Dom jednorodzinny Dom jednorodzinny „normalny“ z z z pompą ciepła pompą ciepła pompą ciepła 11200 Dom jednorodzinny + + instalacja instalacja fotowoltaiczna fotowoltaiczna (potrzeby własne) (potrzeby własne) + Zapotrzebowanie energii w kWh bateria akumulatorów Założenia do obliczeń Typ budynku: dom jednorodzinny dla 4 osób: 8350 Jednostkowe zapotrzebowanie ciepła grzewczego 80 kWh / (m2 a) 5550 5200 mieszkalna: 140 m2 3850 Zapotrzebowanie na energię cieplną (np. gaz ziemny) Ogrzewana powierzchnia Moc instalacji fotowoltaicznej: 8 kWp Wielkość baterii akumulatorów: 5 kWh Moc pompy ciepła: 8 kW Wielkość zasobnika ciepła: 1 000 litrów Zapotrzebowanie na energię elektryczną (pobór z sieci) Zoptymalizowana koncepcja energetyczna Malejące taryfy gwarantowane na wyprodukowany prąd solarny i rosnące koszty poboru prądu są motywacją do opracowania optymalnej koncepcji energetycznej dla domów jedno- i dwurodzinnych. Jak można pokryć całorocznie, zarówno zapotrzebowania na ciepło, jak i na prąd tak, aby osiągnąć w bilansie rocznym zrównoważony wynik? Zrównoważony bilans roczny Nadmiary prądu solarnego, nie dające się wykorzystać na potrzeby własne, można oddać za wynagrodzeniem do sieci energetycznej. W okresach, kiedy ilość wytwarzanego prądu solarnego nie wystarcza na pokrycie potrzeb własnych, brakujący prąd pobierany jest z sieci. Jeśli obie te ilości prądu zbilansują się w skali roku, otrzymamy zrównoważony wynik. Przedstawiony przykład pokazuje, że już przez samo tylko zastosowanie pompy ciepła można obniżyć zapotrzebowanie energii prawie o połowę. Jeśli dodatkowo zastosuje się fotowoltaikę, to pobór prądu z sieci energetycznej zmniejszy się jeszcze bardziej. Bilans takiego systemu energetycznego równoważy się jeszcze bardziej przez oddawanie wytworzonego w lecie nadmiaru prądu solarnego. Zastosowanie akumulatorów dodatkowo zwiększa udział zużycia własnego, równocześnie zmniejszając odpowiednio pobór z sieci. Także przy takim zwiększony zużyciu własnym pobór z sieci i oddawanie do sieci bilansują się w skali roku. Bilans taki jest jednak zrównoważony tylko pod względem ilości energii, gdyż ze względu na koszt prądu z sieci, wyższy od taryfy gwarantowanej, pozostanie on na lekkim minusie. Ale im niższa ilość prądu pobranego z sieci w skali roku, tym minus ten jest mniejszy. TopTechnika Efektywne użycie prądu solarnego na potrzeby własne Ceny prądu i taryfa gwarantowana 60 50 Cent/kWh 40 1 30 2 Taryfa gwarantowana na oddany 20 do sieci prąd solarny dopasowywana jest bieżąco do zmian cen instalacji fotowoltaicznych i od lat 10 obniża się stale. Natomiast koszty prądu pobieranego z sieci publicznej od lat stale 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 rosną. Ostatnio zużywanie prądu solarnego na potrzeby własne jest finansowo bardziej atrakcyjne, niż oddawanie tego prądu do sieci. Trend taki będzie się utrzymy- Cena prądu wg taryfy dla odbiorców prywatnych 1 Korzyść finansowa przy oddawaniu prądu do sieci Taryfa gwarantowana za prąd oddany (instalacje FW do 10 kW) 2 Korzyść finansowa przy zużyciu prądu na potrzeby własne wał także w przyszłości. Efektywne zużycie własne Aby zwiększyć udział zużycia prądu solarnego na potrzeby własne, trzeba oprócz odbiorników elektrycznych uwzględnić także zużycie ciepła. Najbardziej efektywnym sposobem wytwarzania prądu z energii elektrycznej jest zasada pompy ciepła, Z jednej kilowatogodziny prądu i bezpłatnej energii ze środowiska można w ten sposób uzyskać nawet cztery kilowatogodziny użytecznego ciepła. Jeśli więc przy pomocy pompy ciepła zaspokaja się zapotrzebowanie ciepła na ogrzewanie i ciepłą wodę, to nie tylko wzrośnie udział zużycia własnego prądu solarnego, lecz tańszy prąd solarny umożliwi wtedy również tańsze zaopatrywanie się w ciepło. Zapotrzebowanie ciepła w domach jednorodzinnych, tak starych, jak i nowych, stanowi olbrzymi potencjał oszczędności, tak energetycznych, jak i finansowych. Rosnące koszty kopalnych nośników energii są decydującym argumentem w poszukiwaniach najlepszych systemów grzewczych. Kombinacja pompy ciepła z fotowoltaiką może tu zapewnić długookresowe korzyści ekologiczne i ekonomiczne. Warunkiem jest jednak dopasowana koncepcja całej instalacji i zastosowanie w niej optymalnie współdziałających urządzeń. / Koncepcja instalacji z wysokim zużyciem na potrzeby własne 1 2 5 3 7 8 4 6 Ponieważ prąd własnej produkcji jest tańszy, niż prąd pobierany z sie1 Instalacja FW 4 Odbiorniki 7 Licznik energii pobranej i oddanej 2 Falownik FW 5 Licznik energii (PC) 8 Publiczna sieć energetyczna 3 Licznik FW z blokadą biegu wstecznego 6 Pompa ciepła z regulatorem Vitotronic 200, WO1C ci, zużywanie prądu solarnego na potrzeby własne przynosi korzyści finansowe. Optymalna koncepcja instalacji z doskonale dopasowanymi urządzeniami gwarantuje wysoki udział zużycia własnego. Optymalna koncepcja instalacji z pompami ciepła Viessmann Chcąc w przyszłości połączyć instalację fotowoltaiczną z pompą ciepła, należy zdecydować się na taką pompę ciepła, która optymalizuje udział zużycia własnego i dopasowuje swoją charakterystykę eksploatacyjną do charakterystyki produkcji prądu w insta2 lacji fotowoltaicznej. Viessmann opracował w tym celu odpowiednio zharmonizowany system. regulator pompy ciepła włącza się w nim automatycznie, gdy tylko fotowoltaika 3 dostarcza dość prądu – pompa ciepła grzeje nim wodę grzewczą względnie c.w.u. w za4 sobniku. W ten sposób wytworzone w ciągu dnia ciepło, przechowane w dobrze izolowaGniazdo nym zasobniku, jest potem w miarę potrzeb wtyczkowe, sterowane dostępne jako ciepła woda użytkowa, lub woradiowo da grzewcza do ogrzewania pomieszczeń. 1 Regulator określa, w oparciu o dane pomiarowe i adaptacyjną logikę, czy i kiedy należy oczekiwać w domu zapotrzebowania na ciepłą wodę, ogrzewanie lub chłodzenie. Zależnie od prognozowanego zapotrzebowania, pompa ciepła zostaje użyta do zasilania podgrzewacza c.w.u., zasobnika wody grzewczej 10 lub chłodzenia pomieszczeń. Przed włączeniem pompy ciepła należy jednak priorytetowo pokryć własnymRouter prądem solarnym zapotrzebowanie domowych odbiorników elektrycznych. Ilość prądu solarnego, której nie zużyły domowe odbiorniki elektryczne, mierzona jest przez licznik8energii 5 6 i zgłaszana pompie ciepła. Tę nadwyżkę prądu solarnego można przy pomocy pompy ciepła zakumulować w formie ciepła, do późniejszeRegulator go wykorzystania. W ten sposób zwiększa ładowania/ falownik się udział zużycia własnego i wykorzystuje 7 się energię solarną wtedy, kiedy jest do dysBateria pozycji. Wskazówka W 2014 roku Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Portal internetowy wprowadził (daneWodnej meteorologiczne, zdalne diagnozowanie, itp.) program dotacji przewidujący wsparcie kredytowo-dotacyjne dla inwestorów instalujących mikroźródła OZE do 40 kWe. Wsparciem objęte będą instalacje do produkcji energii elektrycznej 9 lub energii elektrycznej i cieplnej. Regulator pomp ciepła Viessmann Vitotronic 200, typu WO1C automatycznie podnoakumulatorów si stopień Odbiorniki wykorzystania prądu Odbiornikisolarnego na sterowane niesterowane potrzeby własne. Kombinacja pompy ciepła Takie zwiększenie udziału zużycia własnego Viessmann z instalacją fotowoltaiczną stwawyraźnie poprawia ekonomię instalacji fotorza ponadto możliwość włączenia do korzystawoltaicznej. Także pompa ciepła, wykorzystu4 Odbiorniki 7 Pompa ciepła 1 Instalacja fotowoltaiczna 10 Home Manager nia2z prądu solarnego także dalszych urządzeń jąca tani prąd solarny, sięi oddanej ekonomicznie 5 System akumulacji backup 8 Licznik energiistaje pobranej Falownik fotowoltaiczny Transmisja danych 6 Licznik energii (PC) jeszcze atrakcyjniejszą. 9 Publiczna sieć energetyczna Licznik energii FW z blokadą (np.3 wentylacyjnych). Komunikacja radiowa biegu wstecznego Bluetooth TopTechnika Efektywne użycie prądu solarnego na potrzeby własne Regulator Viessmann Vitotronic 200, typ WO1C Warunkiem optymalnej współpracy pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną jest wyrafinowana technika regulacji – taką udostępnia teraz regulator Viessmann Vitotronic 200, typ W01C. Regulator ten zwiększa stopień zużycia własnego prądu solarnego przez odpowiednie sterowanie pracą pompy ciepła. Uwzględnia przy tym wszystkie istotne parametry, wpływające na możliwość wykorzystania własnego prądu: Wspomagana graficznie analiza instalacji fotowoltaicznej Oprócz optymalizacji zużycia na potrzeby własne, obszerne funkcje regulacyjne przynoszą dodatkowe korzyści: aktualną podaż prądu solarnego aktualne zużycie prądu w gospodarstwie domowym stan naładowania istniejących zasobników wykorzystanie urządzeń wentylacyjnych wykorzystanie urządzeń chłodzących proste diagnozowanie złożonych systemów grzewczych rozszerzone możliwości diagnozowania wskaźników energetycznych lepsze zarządzanie źródłami energii, np. w kombinacji z systemem zasobnika lodu optymalna integracja dalszych wytwornic energii odnawialnych Regulator Vitotronic 200, typ WO1C stosowany jest w pompach ciepła Viessmann Vitocal o mocach do 45 kilowatów (patrz tabela) Wyciąg z przeglądu funkcji pomp ciepła z regulatorami Vitotronic 200 Optymalizacja zużycia prądu z instalacji fotowoltaicznej na potrzeby własne Solarny podgrzew c.w.u. (łącznie z optymalizacją przez blokadę doładowania zasobnika) 2 Active Cooling 2 1 Systemy wentylacji Vitovent 300-F System zasobnika lodowego Zewnętrzna wytwornica ciepła 3 Aplikacja mobilna Vitotrol App 1 Funkcja istnieje, ew. konieczny osprzęt Tylko w wariancie „-AC“ 2 BW, BWC; tylko jednostopniowe 3 Kocioł kondensacyjny zintegrowany w urządzeniu AWHI/AWHO Vitocal 350-A AWO-AC 301.B Vitocal 300-A 301. A AWCI-AC/AWO-AC, Vitocal 300-A Powietrze / woda (Monoblok) Vitocaldens 222-F Vitocal 222-S Vitocal 200-S Vitocal 350-G Vitocal 343-G Vitocal 333-G Vitocal 300-G Vitocal 242-G Vitocal 222-G Vitocal 200-G Sterowanie funkcją regulacji pompy ciepła Vitocal 242-S Powietrze / woda (Split) Solanka / woda 1 Instalacja FW 4 Odbiorniki 7 Licznik energii pobranej i oddanej 2 Falownik FW 5 Licznik energii (PC) 8 Publiczna sieć energetyczna 3 Licznik FW z blokadą biegu wstecznego 6 Pompa ciepła z regulatorem Vitotronic 200, WO1C / Akumulowanie prądu fotowoltaicznego 1 Portal internetowy (dane meteorologiczne, zdalne diagnozowanie, itp.) 10 2 Router 3 4 5 Gniazdo wtyczkowe, sterowane radiowo 6 Regulator ładowania/ falownik 8 9 7 Bateria akumulatorów Odbiorniki sterowane Odbiorniki niesterowane 1 Instalacja fotowoltaiczna 4 Odbiorniki 7 Pompa ciepła 2 Falownik fotowoltaiczny 5 System akumulacji backup 8 Licznik energii pobranej i oddanej Transmisja danych 3 Licznik energii FW z blokadą biegu wstecznego 6 Licznik energii (PC) 9 Publiczna sieć energetyczna Komunikacja radiowa Bluetooth 10 Home Manager Celem konsekwentnego zwiększania udziału zużycia własnego stosuje się rozszerzoną koncepcję instalacji. Obok akumulowania prądu solarnego (system backup) Optymalizacja zużycia własnego z baterią akumulatorów Zastosowanie baterii akumulatorów pozwala jeszcze bardziej zwiększyć udział zużycia własnego. Tak zwany system backup pozwala zakumulować nadwyżki prądu solarnego, które można wykorzystać potem wtedy, gdy aktualna produkcja własnego prądu nie będzie wystarczała na pokrycie aktualnego zużycia. Sterowanie zużycia i wytwarzania Home Manager rejestruje obok aktualnej produkcji prądu solarnego, także wszystkie dane do sterowania zużyciem prądu, systemem backup i poborem z sieci. Wykorzystuje także prognozy produkcji (dane meteorologiczne) i prognozy zużycia (profil obciążenia), co pozwala zawsze optymalnie zużywać prąd własnej produkcji. Zaletą systemu backup jest ponadto zapewnienie bezprzerwowego zasilania przy zanikach napięcia sieciowego. Pozostaje tylko niewielka ilość prądu, którą trzeba pobrać z sieci energetycznej. Ponadto bilans roczny tak zoptymalizowanego systemu wykazuje, że również przy podwyższonym udziale zużycia własnego, prąd pobierany z sieci i oddawany w sieci pozostaje w równowadze. Akumulowanie prądu fotowoltaicznego Viessmann oferuje idealnie dopasowane urządzenia systemowe do akumulowania prądu solarnego. System backup zapewnia automatycznie, że prąd solarny, niezużywany aktualnie przez własne odbiorniki, będzie w pierwszym rzędzie ładował akumulatory. Tak zakumulowana energia zasila następnie odbiorniki, kiedy brak jest wystarczającej ilości prądu solarnego. zawiera ona także inteligentne sterowanie zużyciem prądu w gospodarstwie domowym (Home Manager). W ten sposób wytworzony prąd solarny zużywany jest w szerokim zakresie na potrzeby własne. Viessmann sp. z o.o. ul. Karkonoska 65 53-015 Wrocław tel. 71/ 36 07 100 fax 71/ 36 07 101 www.viessmann.pl Infolinia serwisowa: tel. 801/ 0801 24 Twój Fachowy Doradca: Zeskanuj kod i odwiedź nasz e-market! tu by wyszukać on-line kliknij najbliższego Partnera Handlowego lub Salon Firmowy Viessmann 9440 805 PL 11/2014 Treści chronione prawem autorskim. Kopiowanie i rozpowszechnianie tylko za zgodą posiadacza praw autorskich. Zmiany zastrzeżone. Opracowanie: [email protected] & [email protected]
