Fotowoltaika i pompy ciepła we wspólnocie mieszkaniowej

Instalacja fotowoltaiczna (PV skrót z jęz. ang. od słów: P-photo, V-voltaic) produkuje energię elektryczną z promieniowania słonecznego. Bezpłatny prąd solarny można wykorzystać do zasilania odbiorników energii elektrycznej w budynku (np. oświetlenie, urządzenia RTV i AGD, urządzenia grzewcze zasilane elektrycznie itp.), a jego nadmiar odprowadzić do sieci energetycznej (instalacje on-grid).

Nadmiar wyprodukowanej energii elektrycznej możemy również magazynować w akumulatorach (instalacje off-grid) i wykorzystać w okresie zwiększonego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Najwięcej korzyści z instalacji fotowoltaicznej uzyskuje się przy dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną w ciągu dnia, maksymalnie wykorzystując „prąd słoneczny” na własne potrzeby. Zastosowanie do ogrzewania budynku systemu grzewczego na bazie pompy ciepła zasilanej energią elektryczną, pozwala zwiększyć stopień wykorzystania energii wytwarzanej przez instalację PV, na własne potrzeby.

Pompa ciepła jako urządzenie pobierające do swojej pracy energię elektryczną może współpracować z instalacją fotowoltaiczną. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest wspólna praca w systemie on-grid. W okresie letnim użytkownik oddaje nadwyżki energii elektrycznej wyprodukowanej przez panele fotowoltaiczne do sieci, natomiast zimą odbiera wcześniej oddaną energię elektryczną na warunkach zgodnych z Ustawą OZE.

Współpraca pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną jest opłacalna zwłaszcza wtedy gdy pompa ciepła również latem pobiera prąd do produkcji ciepłej wody użytkowej oraz dla układów chłodzenia, ponieważ na bieżąco wykorzystujemy energię elektryczną do wytworzenia chłodu.

Instalacja fotowoltaiczna na bloku wspólnoty mieszkaniowej - zbliżenie

Szczególnie duże oszczędności można uzyskać w większych obiektach, np. w budownictwie wielorodzinnym. Przykładami tego typu inwestycji, łączących technologię produkcji ciepła przez pompy ciepła i produkcji energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych, są instalacje hybrydowe wykonane przez firmę ADDUR z Olsztyna, na budynkach wielorodzinnych w Szczytnie i Zielonkach, należących do wspólnot mieszkaniowych.

Instalacja w Szczytnie

W 2014 roku Wspólnota Mieszkaniowa w Szczytnie, zdecydowała się na wykonanie termomodernizacji obiektu, w celu obniżenia kosztów energii. Instalacja polegała na montażu dwóch pomp ciepła o łącznej mocy 120kW, które ogrzewają budynek o powierzchni 2000 m2 współpracujących z instalacją paneli fotowoltaicznych o mocy 40 kW, wytwarzających energię elektryczną potrzebną do ich zasilania. Inwestycja została sfinansowana dzięki dotacji udzielanej przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, w ramach ogólnopolskiego programu „PROSUMENT” oraz ze środków własnych.

System został włączony do eksploatacji w listopadzie 2014 roku. Prace rozpoczęto od wykonania odwiertów geotermicznych w postaci pionowych sond dla pomp ciepła o łącznej długości odwiertu 2376 mb (24 odwierty po 99 mb), które zostały zaprojektowane pod terenem placu zabaw. W trakcie prowadzonych robót wiertniczych równocześnie były prowadzone prace instalacyjne celem adaptacji istniejącego systemu grzewczego budynku do potrzeb instalacji z pompami ciepła.

Montaż dolnego źródła pompy ciepła

Wykonano stosowne przeróbki hydrauliczne obiegu centralnego ogrzewania i przestąpiono do instalacji nowoczesnych  pomp ciepła NIBE F1345-60 kW. Następnie rozpoczęto instalację mikroelektrowni słonecznej wykorzystując do tego zadania nowoczesne monokrystaliczne panele słoneczne PV o mocy 260kW każdy, które wytwarzają darmową energię elektryczną dla potrzeb pracy maszynowni z pompami ciepła. Panele fotowoltaiczne w ilości 153 sztuk zostały umiejscowione na dachu sześciokondygnacyjnego budynku.

Wszystko sterowane jest automatyczne i kontrolowane zdalnie przez centrum zarządzania energią. Podgląd pracującej instalacji można obejrzeć on-line za pomocą Internetu i odpowiedniej aplikacji NIBE.

Budynek wielorodzinny w Szczytnie to jeden z pierwszych budynków w Polsce należący do Wspólnoty, która jako prekursor działań proekologicznych i oszczędnościowych pokazuje, jak korzystając z nowoczesnych technologii można osiągnąć mniejsze rachunki za prąd i ciepło. Roczny koszt energii cieplnej zużywanej przez wspólnotę w latach 2010-2013 wynosił średnio 97 000zł.

maszynownia pomp ciepła w budynku wspólnoty mieszkaniowej

Wyprodukowana ilość energii z PV od momentu podłączenia licznika dwukierunkowego (grudzień 2014r.) do grudnia 2015 r., wyniosła 38,4 MWh. Z otrzymanych faktur w tym okresie wynika, że za ten okres wspólnota zapłaciła zakładowi energetycznemu za pobraną energię elektryczną 24 087,54 zł, przy czym na koniec okresu rozliczeniowego, zakład energetyczny zapłacił wspólnocie 6100 zł za nadwyżkę energii elektrycznej wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną, odsprzedanej do sieci.

Podsumowując roczny koszt energii elektrycznej zużywanej w wielorodzinnym budynku o powierzchni 2000 m2, należącym do wspólnoty mieszkaniowej w Szczytnie został zredukowany z kwoty 97 000 zł do 17 988 zł, co stanowi 81% oszczędności.

Koszt energii elektrycznej w budynku

Prezes Spółdzielni dzięki instalacji pomp ciepła i paneli fotowoltaicznych, zaoszczędził już dla mieszkańców budynku kilkukrotną wartość dzisiejszych rachunków. Po spłacie zobowiązania wobec WFOŚiGW szczęśliwi mieszkańcy tego bloku będą mogli korzystać z ciepła i energii elektrycznej za darmo.

Instalacja w Zielonkach

Kolejna realizacja hybrydowej instalacji grzewczej w budynku mieszkalnym wielorodzinnym o pow. 895 m2, miała miejsce w Zielonkach, gdzie zainstalowana została gruntowa pompa ciepła NIBE 60kW oraz mikroinstalacja fotowoltaiczna o mocy 10kWp w układzie on-grid. System został włączony do eksploatacji 02 grudnia 2015 roku. Realizacja hybrydowej instalacji grzewczej w budynku mieszkalnym wielorodzinnym rozpoczęła się od wykonania 16 odwiertów geotermicznych po ok 100m, zlokalizowanych obok budynku.

Pozyskana w ten sposób darmowa energia z ziemi przetwarzana jest przez zainstalowaną w budynku pompę ciepła NIBE F1345-60 , która przetwarza energię geotermiczną i zasila w ciepło instalację grzewczą oraz podgrzewa ciepłą wodę użytkową do temperatury ok 50°C. Do zasilania urządzeń maszynowni wykorzystano energię elektryczną pochodzącą z umieszczonej na dachu budynku mikroinstalacji fotowoltaicznej o mocy elektrycznej 10 kWp.

Całość tworzy instalację hybrydową, która wykorzystuje odnawialne źródła energii, do ogrzewania budynku i podgrzewania wody użytkowej. Budynek w Zielonkach jest jednym z nielicznych obiektów wykorzystujących tę nowoczesną technologię. Teraz lokatorzy budynku wielorodzinnego w Zielonkach mogą cieszyć się ekologicznym tanim ciepłem będąc całkowicie niezależni od cięgle rosnących cen i kosztów za energię cieplną. Są również niezależni od dotychczasowego dostawcy ciepła.

Podsumowując

Zastosowanie instalacji fotowoltaicznej w budynku wyposażonym w pompę ciepła pozwala zwiększyć stopień wykorzystania na własne potrzeby energii wytwarzanej przez instalację PV, co z kolei pozwala na osiągnięcie ponad 80% oszczędności kosztów energii cieplnej i elektrycznej. Nierównomierność poboru oraz produkcji energii elektrycznej wymusza konieczność stosowania instalacji fotowoltaicznych typu on-grid (współpracującej z siecią elektroenergetyczną).

Niektóre pompy ciepła są już wyposażone w specjalną funkcję regulatora PV Ready służącą do współpracy z instalacją fotowoltaiczną, dzięki której mogą pracować z większą wydajnością w momencie występowania produkcji darmowej energii elektrycznej z energii słonecznej. Zastosowanie tego typu instalacji hybrydowych jest w Polsce niezwykle korzystne nie tylko ze względu na niezwykle niskie koszty eksploatacji, ale także z ekologicznego punktu widzenia.

maszynownia pomp ciepła w budynku wspólnoty mieszkaniowej

Zastąpienie kotłów na paliwa stałe – pompą ciepła, w ogromnym stopniu przyczynia się do redukcji emisji CO2 i innych groźnych dla życia człowieka zanieczyszczeń, przedostających się do powietrza, głównie w wyniku tzw. niskiej emisji.

Nie wszyscy bowiem zdają sobie sprawę , że niska emisja jest powodem występowania w powietrzu takich szkodliwych związków jak pyły zawieszone, dwutlenek siarki, tlenki azotu, metale ciężkie, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, które są rakotwórcze i powodują silne zatrucia, a także takie trujące związki chemiczne jak dioksyny.

Stężenie zanieczyszczeń występujących w powietrzu, jest w Polsce przekraczane często nawet kilkudziesięciokrotne i to najczęściej w okresie od października do kwietnia, co ma niekwestionowany związek z sezonem grzewczym i nieefektywnym spalaniem paliw stałych o złej jakości, a nawet śmieci.

W Polsce na instalację pomp ciepła i systemów fotowoltaicznych można pozyskać dofinansowanie z Unii Europejskiej. Nie trudno przewidzieć efekty zastosowania pomp ciepła w nieco większej skali.

Gdyby udało się wdrożyć jeszcze większe wsparcie np. w ramach gminnych programów ograniczenia niskiej emisji zanieczyszczeń, to również osoby fizyczne mogłyby otrzymać odpowiednie wsparcie, a szerokie stosowanie pomp ciepła przyczyniłoby się do znacznej i długotrwałej poprawy jakości powietrza.

dr inż. Małgorzata Smuczyńska

Fot. 1 i 2. Instalacja w Szczytnie.

Fot. 3 i 4. Instalacja w Zielonkach.

Prenumerata Magazynu Instalatora

5 myśli na temat “Fotowoltaika i pompy ciepła we wspólnocie mieszkaniowej

  • 1 listopada 2016 o 18:55
    Permalink

    Bardzo zaciekawił mnie temat instalacji w Szczytnie. Rozważam wprowadzenie takiego rozwiązania u siebie w bloku. Dla pełnego zobrazowania sytuacji chciałbym się dowiedzieć jak w ogólnym bilansie rozliczeń wychodzi kwestia spłaty zobowiązań wobec WFOŚiGW? Czy można uzyskać dodatkową informację związaną z kosztem obsługi technicznej i serwisowej wybudowanej instalacji w perspektywie rocznej? Będę wdzięczny za rzeczową informację.

    Odpowiedz
    • 2 listopada 2016 o 09:42
      Permalink

      Koszt inwestycji wyniósł 625 tys. zł. Wspólnota otrzymała 500 tys. zł pożyczki, oprocentowanej w wysokości 1% rocznie z WFOŚiGW z możliwością umorzenia 10%, pod warunkiem że pieniądze te zostaną przeznaczone na działania związane z ochroną środowiska lub energooszczędnością. Reszta potrzebnej kwoty pochodziła ze środków własnych. Pożyczka została udzielona na pierwotnie planowany czas zwrotu inwestycji, który wynosił 10 lat. Jednak wyniki uzyskane po pierwszym sezonie grzewczym wskazują że czas zwrotu inwestycji ulegnie skróceniu. Nawet jeśli przyjmiemy że inwestycja zwróci się dopiero po 10 latach, a żywotność urządzeń wynosi 20 lat, jest to atrakcyjna ekonomicznie inwestycja i nie wymaga dotacji, a jedynie niskooprocentowanej pożyczki lub kredytu. Koszt obsługi technicznej jest zerowy, ponieważ instalacja PV i grzewcza sterowana jest automatycznie i kontrolowana zdalnie on-line. Zainstalowane urządzenia wymagają jedynie jednego przeglądu rocznego w celu sprawdzenia ustawień parametrów pracy i wyczyszczenia filtra zanieczyszczeń w pompie ciepła, którego koszt wyceniany jest średnio na ok 500zł brutto + koszt dojazdu.
      dr inż. Małgorzata Smuczyńska

      Odpowiedz
  • 21 grudnia 2016 o 13:08
    Permalink

    Wkradł się błąd
    „instalacją paneli fotowoltaicznych o mocy 40 kW,”
    Później jest wspomniane, że paneli PV jest 153 szt. o mocy 260 kW, a nie powinno być 260 Wp ?
    „wykorzystując do tego zadania nowoczesne monokrystaliczne panele słoneczne PV o mocy 260kW każdy, ” – fajnie jakby takie istniały ;)

    153x260Wp = 39780 W; co w zaokrągleniu da rzeczywiście 40 kW.

    inż. Bartłomiej Twardowski

    Odpowiedz
  • 29 listopada 2017 o 23:12
    Permalink

    Witam. Jaki był koszt budowy instalacji w Zielonkach. Interesuje się tym ponieważ mieszkam w bloku o powierzchni mieszkalnej około 600 m2. Pozdrawiam

    Odpowiedz
  • 30 listopada 2017 o 13:10
    Permalink

    Witam. Całkowity koszt instalacji w Zielonkach wyniósł 409 660 zł. Z tego wkład własny 2 370 zł oraz koszt finansowany przez WFOŚiGW w Gdańsku 407 290 zł, z czego 97 466 zł było w formie dotacji i 309 824 zł w formie pożyczki.
    dr inż. Małgorzata Smuczyńska – Menedżer ds. Marki NIBE, NIBE-BIAWAR Sp. z o.o.

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij