Μια αντλία θερμότητας αυξάνει την ποσοστιαία ατομική κατανάλωση μιας οικιακής εγκατάστασης ηλιακών πάνελ περίπου στο 10%. Η αύξηση στην ποσοστιαία ατομική κατανάλωση αποφέρει οικονομικά οφέλη στους χρήστες της τάξης των 80 – 120 €/ετησίως ~μεταξύ 8% και 20% της μέσης κατανάλωσης (μελέτη περίπτωσης με εγκατάσταση ηλιακών πάνελ των 5kWp και μια δεξαμενή των 250 λίτρων, υπολογίζοντας με 0,293 ευρώ/kWh για κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος και 0,078 ευρώ/kWh εγγυημένη σταθερή τιμή).
Ο συνδυασμός μιας αντλίας θερμότητας και ηλιακών πάνελ είναι ένας εξαιρετικός τρόπος εξοικονόμησης ενέργειας. Η αντλία θερμότητας μπορεί μερικώς να λειτουργεί με δωρεάν ηλεκτρικό ρεύμα χάρη στην εγκατάσταση φωτοβολταϊκών. Παρακάτω σε αυτήν την ενότητα θα παρατεθεί μια εσωτερική μελέτη περίπτωσης της Daikin για να δείξει τη μεγάλη εξοικονόμηση με τον συνδυασμό μιας αντλίας θερμότητας με τεχνολογία φωτοβολταϊκών.
Αντλίες θερμότητας και φωτοβολταϊκά
Τα φωτοβολταϊκά πάνελ παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα μετατρέποντας την ηλιακή ενέργεια, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δύο πράγματα:
- Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σπίτι και επομένως να μειωθεί ο λογαριασμός ρεύματος στο τέλος του μήνα (ατομική κατανάλωση)
- Μπορεί να μεταφερθεί πίσω στο ηλεκτρικό δίκτυο, το οποίο θα πληρωθεί με ένα χρηματικό ποσό (εγγυημένη σταθερή τιμή).
Οι εγγυημένες σταθερές τιμές είναι ένα εργαλείο πολιτικής με σκοπό την προώθηση της επένδυσης σε φωτοβολταϊκά πάνελ προσφέροντας στα νοικοκυριά μια τιμή υψηλότερη της αγοράς για την ποσότητα που παραδίδεται στο δίκτυο. Επειδή η αγορά των φωτοβολταϊκών ωριμάζει, αυτό το κίνητρο δεν είναι τόσο απαραίτητο και οι εγγυημένες σταθερές τιμές μειώνονται σε πολλές χώρες της Ευρώπης. Αυτό σημαίνει ότι η βελτιωμένη ατομική κατανάλωση γίνεται σταδιακά όλο και πιο σημαντική ώστε να ωφελείται ιδανικά από μια εγκατάσταση φωτοβολταϊκών. Η θέρμανση του σπιτιού και το ζεστό νερό χρήσης με αντλία θερμότητας αντί λέβητα αερίου είναι ένας εξαιρετικός τρόπος να το πετύχεις. Απομακρύνει την κατανάλωση από το αέριο προς το ηλεκτρικό ρεύμα (μερικώς δωρεάν).
Τυπικά, ένα σπίτι θερμαίνεται μόνο κατά τη διάρκεια του χειμώνα και τις διπλανές εποχές, ενώ τα ηλιακά πάνελ παράγουν το περισσότερο ρεύμα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Ωστόσο, οι αντλίες θερμότητας επίσης χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση μιας δεξαμενής ζεστού νερού χρήσης για ντους και μπάνιο. Η ζήτηση για ζεστό νερό παραμένει σταθερή όλο τον χρόνο. Επιπλέον, ο χρόνος για την καθημερινή αναθέρμανση της δεξαμενής μπορεί να βελτιστοποιηθεί. Τα νοικοκυριά με φωτοβολταϊκά πάνελ θα πρέπει να προγραμματίσουν τη θέρμανση της δεξαμενής το μεσημέρι όταν τυπικά υπάρχει διαθέσιμη μεγάλη δυνατότητα των φωτοβολταϊκών και η ζήτηση των νοικοκυριών για ηλεκτρικό ρεύμα είναι χαμηλή. Με αυτόν τον τρόπο, η αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί τη διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια όταν είναι διαθέσιμη. Η παροχή δωρεάν ζεστού νερού είναι πιο ενδιαφέρουσα από την εξαγωγή της διαθέσιμης ηλιακής ενέργειας στο δίκτυο σε μη ελκυστικές εγγυημένες σταθερές τιμές.
Δεύτερον, η δεξαμενή ζεστού νερού σε συνδυασμό με την αντλία θερμότητας μπορεί να λειτουργήσει ως "μπαταρία ενέργειας". Η περίσσεια ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή επιπλέον ζεστού νερού, περισσότερο από ότι χρειάζεται πραγματικά ένα νοικοκυριό κατά τη διάρκεια της ημέρας, αποθηκεύοντας αποτελεσματικά ενέργεια για μελλοντική χρήση.
Οι αντλίες θερμότητας Daikin βελτίωσαν αλγόριθμους για να μεγιστοποιηθεί η χρήση της περίσσειας ηλιακής ενέργειας.
Μια περίπτωση μελέτης της Daikin δείχνει την επίδραση της εγκατάστασης μιας αντλίας θερμότητας βελτιστοποιημένη με ηλιακά πάνελ. Αυτή η περίπτωση μελέτης πραγματοποιήθηκε στο Βέλγιο τον Ιούνιο του 2022 και περιλάμβανε μια αντλία θερμότητας Daikin Altherma με δεξαμενή 250 λίτρων και μια εγκατάσταση ηλιακών πάνελ 5kWp.
Επειδή οι εγγυημένες σταθερές τιμές μειώνονται, τα οφέλη των ηλιακών πάνελ μπορούν να βελτιστοποιηθούν αυξάνοντας τη σχέση ατομικής κατανάλωσης. Η σχέση ατομικής κατανάλωσης είναι το ποσοστό της συνολικής παραγωγής των ηλιακών πάνελ που χρησιμοποιείται από το νοικοκυριό και επομένως, δεν εξάγεται στο δίκτυο.
Η φόρμουλα για την ατομική κατανάλωση είναι η εξής:
= ( −)
Σε αυτήν την μελέτη περίπτωσης η σχέση ατομικής κατανάλωσης αυξήθηκε με 2 τρόπους:
- Αυξάνοντας την κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος παράγοντας ζεστό νερό με μια αντλία θερμότητας αντί με έναν λέβητα αερίου και επομένως, εξάγεται μικρότερη ενέργεια στο δίκτυο.
- Αποθηκεύοντας την περίσσεια ενέργεια στη δεξαμενή ζεστού νερού χρήσης με αύξηση της θερμοκρασίας επιπλέον 10°C όταν υπάρχουν διαθέσιμα φωτοβολταϊκά πάνελ. Με αυτόν τον τρόπο αποθηκεύεται θερμική ενέργεια στη δεξαμενή και μειώνεται η ζήτηση για ηλεκτρικό ρεύμα από το δίκτυο αργότερα όταν η ενέργεια των ηλιακών πάνελ ίσως να μην είναι διαθέσιμη.
Η επιτόπια δοκιμή δείχνει μια ξεκάθαρη βελτίωση στη σχέση ατομικής κατανάλωσης: από 33% χωρίς την αντλία θερμότητας σε 40% με την αντλία θερμότητας και τον αλγόριθμο βελτίωσης των ηλιακών πάνελ κατά τον μήνα Ιούνιο 2022. Όταν βγάζουμε συμπεράσματα από αυτά τα αποτελέσματα για έναν χρόνο, το 35% έως το 50% της ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης μπορεί να καλυφθεί από δωρεάν ενέργεια από τα ηλιακά πάνελ, οδηγώντας (με τις τιμές ενέργειας του Ιουνίου του 2023) σε εξοικονόμηση ενέργειας από 90 έως 120 ευρώ, μόνο για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Αυτό μεταφράζεται σε περισσότερα από 23 ευρώ που θα μπορούσαν να κερδηθούν από την εξαγωγή αυτής της περίσσειας ενέργειας στο δίκτυο. Όταν λαμβάνετε επίσης τη θέρμανση και/ή την ψύξη στον χώρο η εξοικονόμηση ενέργειας είναι υψηλότερη.
Συμπέρασμα
Μια αντλία θερμότητας αυξάνει την ποσοστιαία ατομική κατανάλωση μιας οικιακής εγκατάστασης ηλιακών πάνελ περίπου στο 10%. Τα οικονομικά οφέλη για τους χρήστες είναι της τάξης των 80 – 120 €/έτος (μελέτη περίπτωσης υπολογισμένη με 0,293 ευρώ / kWh για κατανάλωση ενέργειας και 0,078 ευρώ / kWh εγγυημένη σταθερή τιμή).
Για περισσότερες λεπτομέρειες στην μελέτη περίπτωσης ή για μια πιο λεπτομερή εξήγηση για το πώς λειτουργεί η βελτιστοποίηση της αντλίας θερμότητας, ανατρέξτε στην πλήρη εργασία.