Fotowoltaika do ogrzewania wody użytkowej
Czystą energię ze słońca można wykorzystywać na różne sposoby. Jeden z nich, czyli ogrzewanie wody użytkowej przy pomocy kolektorów słonecznych, jest już powszechnie znany i licznie zagościł w polskich domach. Teraz czas na jeszcze efektywniejszy sposób czerpania energii ze słońca. Mowa tu o panelach fotowoltaicznych. Zamieniają one promienie słoneczne na czystą energię elektryczną. Dlaczego nie wykorzystać tej energii do ogrzewania ciepłej wody użytkowej? Jakie są zalety i wady budowy systemu PV do podgrzewania c.wu? Jakie rozwiązania będą najkorzystniejsze dla domów jednorodzinnych, a jakie dla wielorodzinnych lub spółdzielni mieszkaniowych?
Mały system fotowoltaiczny zasilający grzałkę w bojlerze.
Do podgrzania wody w niewielkim bojlerze potrzeba około 6 kWh energii elektrycznej dziennie. Aby energię tę wytworzyło słońce wystarczą 4-6 paneli fotowoltaicznych o mocy 250 W oraz sterownik, który podłączony do grzałki w bojlerze podgrzewa wodę użytkową. Takie rozwiązanie zaskakuje prostotą wykonania. Zaletą systemu jest także niski koszt oraz mały stopień skomplikowania. Taka instalacja działa praktycznie bezawaryjnie przez długie lata. 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. Koszt prostego systemu do podgrzewania c.wu wraz z montażem i gwarancją to ok. 9 tys. zł.
Panele fotowoltaiczne do ogrzewania wody c.wu. i produkujące prąd dla domu.
Aby nie dochodziło do marnotrawstwa energii ze słońca można zainstalować system fotowoltaiczny on-grid. Układ taki produkuje prąd zasilając urządzenia domowe w tym także grzałkę lub bojler elektryczny. Istotą jest jak najlepsze wykorzystanie zielonej energii.
Z pomocą przychodzą nam inwertery fotowoltaiczne z dodatkowym stykiem sterującym załączaniem urządzeń. Można ustawić go tak aby załączał bojler elektryczny tylko w momencie odpowiedniej produkcji prądu ze słońca. Przykładowo instalacja fotowoltaiczna on-grid o mocy 3 kW współpracuje z bojlerem elektrycznym o mocy 1,5 kW. Ustawiamy tak żeby bojler załączał się wtedy gdy moc generowana przez słońce przekroczy 1,5kW. Kiedy bojler nagrzeje wodę do 60oC grzałka wyłącza się, a energia ze słońca płynie do urządzeń domowych redukując znacząco nasze rachunki za prąd. Zaletą takiego rozwiązania jest pełne wykorzystanie produkowanej energii elektrycznej. System, podobnie jak w poprzednim przypadku, jest bardzo prosty i ma-ło awaryjny. 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: wczesnym rankiem) grzałka nie włączy się, tylko będzie czekać do południa kiedy to słońce wygeneruje wyższą moc. Systemy on-grid są nieznacznie droższe od typowych rozwiązań c.wu przykładowo zestaw fotowoltaiczny o mocy 2kW można już kupić za 12-14 tys. zł, a zestaw o mocy 3kW dostępny jest już od 18 tys.zł.
Liniowe sterowanie urządzeniami grzewczymi wody użytkowej.
Aby jak najlepiej wykorzystać generowaną przez panele fotowoltaiczne energię, można zainstalować inteligentny sterownik zarządzający energią, potocznie zwany Power Managerem (PM). PM zainstalowany jest jako dodatek do systemu on-grid jedno lub trój-fazowego. 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 takie mogą liniowo sterować grzałkami lub bojlerami wody użytkowej. W praktyce wygląda to tak, że już od pierwszych godzin rannych elektrownia generuje energię, która może zasilać grzałkę, a gdy włączymy np: czajnik elektryczny, PM ogranicza moc grzałki na czas poboru energii przez czajnik lub inne urządzenie, po zmniejszeniu poboru ponownie zasila grzałkę pełną mocą. Przy pochmurnym niebie lub w zimie, kiedy instalacja fotowoltaiczna działa połową mocy, 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 aby włączyła się gdy elektrownia generuje nadwyżkę energii. Większość sterowników PM ma możliwość rozbudowanej konfiguracji oraz wbudowany monitoring przez internet. Wyposażenie instalacji pv w inteligentny sterownik mocy ma praktycznie same zalety. Aby to zrobić trzeba przygotować się na wydatek rzędu 1500-2500 zł, ale gra jest warta świeczki, bo wydatek ten szybko się zwraca w znacząco niższych rachunkach za prąd.
Fotowoltaika lepsza niż kolektory słoneczne.
Zastosowanie fotowoltaiki do ogrzewania ciepłej wody użytkowej jest lepszym rozwiązaniem niż instalowanie kolektorów słonecznych. Mimo, że kolektory stale tanieją, mają one liczne wady, których nie posiadają panele fotowoltaiczne. Podstawową różnicą jest to, że aby podgrzać wodę kolektorem słonecznym na dworze musi panować przynajmniej dodatnia temperatura a najlepiej jak jest ona jak najwyższa.
Panele fotowoltaiczne generują prąd nawet w zimie, a do ich pracy potrzebne jest tylko światło słoneczne. Kolektory w bardzo ciepłe dni podgrzewają wodę zbyt mocno doprowadzając nawet do wrzenia całego układu. Kolektorowy system solarny składa się z pomp obiegowych rurek, kolektora oraz glikolu, jest on dość skomplikowany, często awaryjny i potrzebujący prac serwisowych i konserwacyjnych. Pompy obiegowe kolektora pobierają prąd, dlatego nie jest on całkiem bezkosztowy, w odróżnieniu od instalacji fotowoltaicznej, produkującej dodatkową energię elektryczną, którą można spożytkować w domu lub odsprzedać do sieci.