Instalacje hybrydowe łączą systemy fotowoltaiczne z pompą ciepła. Jest to więc jeden z najbardziej efektywnych sposobów na zasilanie domu w energię i ciepło. Taka inwestycja ma nie tylko walor proekologiczny, ale przede wszystkim generuje spore oszczędności dla budżetu domu lub firmy. Wyjaśniamy, jak działają te systemy, a także jakie są ich główne zalety oraz ile można na nich szacunkowo zaoszczędzić.
Co to jest instalacja hybrydowa?
Instalacja hybrydowa to system, który łączy dwa źródła energii – fotowoltaikę oraz pompę ciepła. Fotowoltaika produkuje prąd z energii słonecznej, a pompa ciepła wykorzystuje energię z otoczenia (powietrza, wody lub gruntu) do ogrzewania budynku i wody użytkowej. Warto dodać, że instalacje hybrydowe mogą również współpracować z magazynami energii, co zwiększa ich efektywność.
Jak to możliwe? Moduły fotowoltaiczne przekształcają promieniowanie słoneczne w energię elektryczną, która zasila urządzenia domowe, w tym pompę ciepła oraz inne systemy w budynku. Pompa ciepła wykorzystuje energię cieplną z otoczenia, przekształcając ją w ciepło, które trafia do instalacji grzewczej. Warto zaznaczyć, że pompy ciepła mogą również działać w trybie chłodzenia latem, co czyni je bardzo uniwersalnymi.
Warto również dodać, że zgodnie z brzmieniem Ustawy z dnia 17 sierpnia 2023 r. o zmianie ustawy o odnawialnych źródłach energii oraz niektórych innych ustaw, taki zespół musi być wyposażony w magazyn energii, który umożliwia przechowywanie nadwyżek energii na później, a ponadto ilość energii wprowadzonej do sieci elektroenergetycznej przez magazyn energii wynosi minimum 5 proc. energii w ciągu roku (w łącznym wolumenie energii wprowadzonej do sieci).
Jak działa instalacja hybrydowa w praktyce?
System fotowoltaiczny wytwarza prąd stały (DC), który jest przekształcany na prąd zmienny (AC) przez inwerter. Energia ta może być wykorzystana do zasilania pompy ciepła oraz innych urządzeń w domu.
Pompa ciepła z kolei pobiera energię cieplną z otoczenia, na przykład powietrza lub ziemi, i przy użyciu energii elektrycznej podnosi jej temperaturę do poziomu wystarczającego do ogrzewania pomieszczeń lub wody użytkowej. Działają na zasadzie cyklu termodynamicznego, co wyjaśnia ich zdolność do efektywnego transportowania ciepła.
Hybrydowe zarządzanie energią polega na optymalnym wykorzystaniu energii z fotowoltaiki do zasilania pompy ciepła, dzięki czemu w okresach wysokiego nasłonecznienia pompa działa niemal wyłącznie na energii własnej, co znacząco obniża koszty ogrzewania. Ponadto, efektywność tego zarządzania może być wspierana przez systemy automatycznego sterowania, które dostosowują pracę urządzeń do aktualnych warunków pogodowych i zapotrzebowania na energię.
W aktualnie użytkowanych instalacjach hybrydowych – zgodnie ze znowelizowaną ustawą – stosuje się magazyny energii, które przechowują nadwyżkę energii wyprodukowanej w ciągu dnia i mogą być wykorzystane do zasilania pompy ciepła w nocy lub w pochmurne dni.
Korzyści instalacji hybrydowej
Pompa ciepła charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem efektywności (COP). Typowy COP dla pomp ciepła wynosi 3 – 5, co oznacza, że na każdą jednostkę energii elektrycznej zużytej przez pompę, można uzyskać od trzech do pięciu jednostek energii cieplnej. Innymi słowy – z jednej kWh energii elektrycznej pomp ciepła może wytworzyć 3 -5 kWh ciepła. Dzięki zasilaniu jej energią z fotowoltaiki koszty eksploatacji są jeszcze niższe.
Dodatkowo, po uwzględnieniu programów wsparcia, takich jak „Mój Prąd”, inwestycja zwraca się w ciągu 5 – 8 lat. Własna produkcja energii pozwala również uniezależnić się od rosnących cen prądu oraz zmniejszyć zależność od sieci energetycznej. Co więcej, systemy hybrydowe niemal całkowicie eliminują emisję dwutlenku węgla, wspierając ochronę środowiska i działania na rzecz walki ze zmianami klimatu.
Oszczędności wygenerowane przez system hybrydowy
Dzięki instalacji hybrydowej można zaoszczędzić nawet 70 – 80 proc. kosztów energii. Jest to zależne od wielu czynników, takich jak efektywność systemu czy lokalne warunki pogodowe. Oszczędności są też zmienne w zależności od typu budynku, ponieważ ma to wpływ na ilość zużywanej energii:
- Domy pasywne zużywają około 10 – 15 kWh/m2 rocznie, co daje około 1000 – 1500 kWh rocznie.
- Domy energooszczędne zużywają około 40 – 70 kWh/m2 rocznie, co daje około 4000 – 7000 kWh rocznie.
- Domy tradycyjne (średnia izolacja) zużywają około 100 – 150 kWh/m2 rocznie, co daje około 10000-15000 kWh rocznie.
- Stare budynki mogą mieć zapotrzebowanie wynoszące od 150 do 170 W/m2, co przekłada się na około 15000 – 17000 kWh rocznie dla powierzchni 100 m.
Czy instalacja hybrydowa się opłaca?
Ostateczna opłacalność instalacji hybrydowej zależy od kilku czynników. Po pierwsze należy uwzględnić wielkość instalacji fotowoltaicznej. Większa instalacja może generować więcej energii, co przekłada się na niższe rachunki za prąd. Ważne jest, aby dobrać moc paneli do rzeczywistego zapotrzebowania energetycznego budynku. Instalacja nie powinna być ani niedoszacowana, ani przewymiarowana.
Również wybór pompy ciepła (powietrzna, gruntowa lub wodna) ma znaczący wpływ na efektywność systemu. Pompy gruntowe, choć droższe w instalacji, często oferują wyższą efektywność energetyczną (COP) i mogą przynieść większe oszczędności w dłuższym okresie (a o to przecież chodzi). Pompy powietrzne są tańsze w zakupie, ale ich wydajność może być niższa w ekstremalnych warunkach pogodowych (warto to wziąć pod uwagę w kontekście zjawisk pogodowych, które nawiedzają Polskę od kilku lat).
Na ostateczną opłacalność instalacji hybrydowej wpływ ma rzeczywiste zapotrzebowanie energetyczne budynku (na energię cieplną i elektryczną). Domy o dobrej izolacji i z nowoczesnymi systemami grzewczymi będą miały niższe zapotrzebowanie na energię, co zwiększa korzyści z instalacji hybrydowej.
Nie bez znaczenia są też czynniki ekonomiczne i ekologiczne. Zmiany cen energii oraz rosnąca świadomość ekologiczna wpływają na decyzje o inwestycjach w OZE. W miarę wzrostu cen energii elektrycznej oszczędności z własnej produkcji energii stają się coraz bardziej istotne.