Gruntowa pompa ciepła a fotowoltaika: jak to połączyć?

Gruntowa pompa ciepła – co to za urządzenie i na czym polega jego działanie?

Gruntowa pompa ciepła, będąca obok pompy powietrznej i wodnej, jednym z rodzajów pomp ciepła, jest to urządzenie wykorzystujące energię z gruntu do ogrzewania budynków i przygotowywania ciepłej wody użytkowej.

 

Pompa tego rodzaju działa dzięki stabilnej temperaturze gruntu przez cały rok, wymieniając ciepło między ziemią a budynkiem. System składa się z kolektora gruntowego (poziomego lub pionowego), samej pompy ciepła oraz systemu dystrybucji ciepła w budynku – ogrzewania podłogowego lub klasycznych grzejników.

 

Wspomniany kolektor pobiera ciepło z ziemi i przekazuje je do pompy ciepła, która podnosi jego temperaturę do poziomu przydatnego dla ogrzewania. Pompa działa w obiegu zamkniętym, używając czynnika chłodniczego, który przechodzi przez cykl parowania i skraplania, efektywnie podnosząc temperaturę pobraną z gruntu. To sprawia, że nawet przy niskich temperaturach zewnętrznych, gruntowa pompa ciepła zapewnia optymalny komfort cieplny w pomieszczeniach budynków.

 

CZYTAJ TAKŻE: Ile kosztuje 1 kWh energii elektrycznej w 2024 roku. Z czego wynika cena?

Pompa ciepła gruntowa – atrakcyjna alternatywa dla tradycyjnych systemów grzewczych?

Przewagę gruntowych pomp ciepła nad innymi systemami grzewczymi można rozpatrywać pod kilkoma aspektami. Przede wszystkim, efektywność tego typu urządzeń nie jest zależna od aktualnych warunków atmosferycznych – pompy ciepła gruntowe są w stanie utrzymać stabilną wydajność przez cały rok. Dodatkowo wykorzystują one znacząco mniej energii w porównaniu z systemami opartymi na spalaniu paliw kopalnych, co przekłada się na niższe rachunki za energię elektryczną.

 

Nie bez znaczenia są też względy ekologiczne – gruntowe pompy ciepła nie emitują spalin ani innych szkodliwych substancji do atmosfery, co pomaga zmniejszyć negatywny wpływ domostwa na środowisko naturalne.

 

Korzyści niesie również długoterminowa eksploatacja gruntowej pompy ciepła – urządzenie wyróżnia się dłuższą żywotnością w porównaniu z niektórymi tradycyjnymi systemami grzewczymi.

Po co gruntowej pompie ciepła energia elektryczna?

Do działania pompa ciepła wymaga pewnej ilości energii elektrycznej. Głównym zadaniem urządzenia grzewczego jest przenoszenie ciepła z obszarów o niższej temperaturze do tych o wyższej temperaturze, co umożliwia efektywne ogrzewanie pomieszczeń w chłodniejszych warunkach. Praca pompy oparta jest na zasadzie wykorzystania różnic temperatur do przemieszczania energii cieplnej.

 

Do czego pompie ciepła potrzebny jest prąd? Jednym z elementów systemu jest czynnik chłodniczy, który cyrkuluje w zamkniętym obiegu. Podczas parowania, pobiera on ciepło z otoczenia (w przypadku gruntowej pompy ciepła – z ziemi), a następnie, poprzez działanie sprężarki, podnosi jego temperaturę. To właśnie do zasilania sprężarki, kluczowej w procesie przekazywania energii, pompa ciepła potrzebuje energię elektryczną. Sprężarka podnosi ciśnienie czynnika chłodniczego, co zwiększa jego temperaturę, umożliwiając przekazanie ciepła do wnętrza pomieszczenia, które ma zostać ogrzane.

 

Mimo zużycia energii elektrycznej, pompy ciepła są znacznie wydajniejsze od tradycyjnych pieców opalanych paliwem. Efektywność pomp wynika z wykorzystania dostępnego źródła ciepła (jak grunt), a także z tego, że wytwarzają więcej ciepła, niż zużywają energii elektrycznej. To sprawia, że są uznawane za jednocześnie ekologiczne i ekonomiczne rozwiązanie grzewcze do domów.

 

Pompy ciepła gruntowe mogą być również używane do chłodzenia budynków w okresie letnim, zapewniając tym sposobem komfortowe warunki w pomieszczeniach przez cały rok.

Miesięczne zużycie prądu pompy ciepła – ile wynosi i od czego zależy?

1.Zapotrzebowanie energetyczne domu

Miesięczne zużycie prądu przez pompę ciepła gruntową zależy w dużej mierze od zapotrzebowania samego budynku na ciepło. Poznanie tego zapotrzebowania jest kluczowe dla każdego inwestora i może być oszacowane poprzez analizę charakterystyki energetycznej budynku, co jest obowiązkowe od 2023 roku dla wszystkich nowo powstałych budynków i istniejących domów zbudowanych przed 2009 rokiem bądź przez zlecenie przeprowadzenia audytu energetycznego.

 

Wyższy standard energetyczny budynku oznacza zwykle niższe zużycie energii przez urządzenia grzewcze, co będzie przekładać się na mniejsze koszty ogrzewania i szybszy zwrot z inwestycji w pompę ciepła. Należy pamiętać, że starsze budynki, o gorszej izolacji termicznej, mogą potrzebować znacznie więcej energii cieplnej do ogrzania w porównaniu z nowoczesnymi domami.

 

2.Efektywność energetyczna pompy ciepła

Kolejnym istotnym czynnikiem wpływającym na zużycie prądu przez pompę ciepła, jest jej efektywność energetyczna. Wskaźnik ten określa, ile energii cieplnej może zostać wytworzone przez pompę ciepła, zużywając 1 kWh energii elektrycznej. W celu określenia efektywności energetycznej pompy ciepła wykorzystuje się dwa główne wskaźniki: COP (współczynnik wydajności) oraz SCOP (sezonowy współczynnik wydajności).

 

Pompy ciepła są urządzeniami o wysokiej efektywności energetycznej, osiągającej średnio wartość COP od 3,5 do 5. I tak – współczynnik COP na poziomie 4 oznacza, że dana pompa ciepła jest w stanie wytworzyć cztery razy więcej energii w postaci ciepła grzewczego w porównaniu z zużytą energią elektryczną.

3.Moc pompy ciepła

Również moc urządzenia, wyrażona w kilowatach (kW), wpływa na miesięczne zużycie prądu pompy ciepła. Im większa moc pompy ciepła, tym większe jest zużycie energii elektrycznej - przy czym nie zawsze jest to zależność liniowa. Pompy ciepła o większej mocy z reguły pobierają więcej prądu, jednak różnice w efektywności urządzeń mogą wpłynąć na ostateczną konsumpcję prądu.

 

Ile wyniesie miesięczne zużycie prądu pompy ciepła na konkretnym przykładzie pompy o mocy 12 kW i współczynniku COP = 4 (oznaczającym produkcję 4 kWh energii cieplnej przy zużyciu 1 kWh energii elektrycznej)? Aby oszacować ilość energii elektrycznej potrzebną do zasilania sprężarki, dzielimy moc pompy ciepła przez współczynnik COP. Następnie uzyskaną ilość kWh mnożymy przez średnią cenę jednostki energii u dostawcy.

 

I tak, roczne zużycie prądu przez pompę ciepła o mocy 12 kW (12 000 W) i współczynniku COP równym 4, wyniesie: 12 000 / 4, co daje 3000 kWh. W związku z tym koszt zużycia prądu przez pompę ciepła 12 kW przy stawce ok. 1zł za 1 kWh wyniesie około 3000 zł (3000 kWh * 1 zł).

Fotowoltaika – jak działa instalacja PV?

Gruntowe pompy ciepła mogą znacznie obniżyć koszty ogrzewania domu, jednak do swojego działania potrzebują energii elektrycznej. W kontekście zasilania pompy ciepła coraz częstsze zastosowanie znajdują instalacje fotowoltaiczne. Technologia określana mianem fotowoltaiki polega na konwertowaniu energii słonecznej w energię elektryczną za pomocą paneli fotowoltaicznych. Panele PV składają się z ogniw fotowoltaicznych wykonanych z materiałów półprzewodnikowych, zwykle krzemu. Gdy fotony ze światła słonecznego padają na panele, materiał półprzewodnikowy w ogniwach pochłania je, co powoduje zjawisko fotowoltaiczne. W jego rezultacie elektrony w materiale półprzewodnikowym zaczynają przemieszczać się, tworząc prąd elektryczny. Ten prąd jest następnie przekazywany do inwertera – kluczowego elementu systemu, który przekształca go z prądu stałego na prąd zmienny – formę energii elektrycznej, którą można wykorzystać w domu do zasilania urządzeń. Z powodzeniem zastosować można ją również do pracy pompy ciepła.

 

Czy połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką ma rację bytu? Ta kombinacja staje się coraz bardziej atrakcyjną opcją dla osób poszukujących ekologicznych i ekonomicznych rozwiązań energetycznych.

Gruntowa pompa ciepła i fotowoltaika – czy takie połączenie ma sens?

Pompa ciepła, korzystając z energii otoczenia – np. z gruntu, służy do ogrzewania budynków. Panele fotowoltaiczne z kolei przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną. Zestawienie tych dwóch systemów pozwala na zasilanie pompy ciepła za pomocą energii wytworzonej przez panele fotowoltaiczne, co znacznie redukuje koszty eksploatacji systemu.

 

Przyjmując, że dom jednorodzinny zużywa rocznie 20 000 kWh energii na ogrzewanie i ciepłą wodę, a do zasilenia pompy ciepła potrzeba około 5 000 kWh energii elektrycznej, instalacja fotowoltaiczna o mocy 5 kWp może wyprodukować rocznie około 5 000 kWh energii. To oznacza, że całe zapotrzebowanie energetyczne potrzebne do zasilania pompy ciepła może być pokryte przez panele PV, co skutecznie redukuje koszty ogrzewania praktycznie do zera (z wyjątkiem kosztów serwisowania).

 

Taka integracja systemów zapewnia inwestorom większą niezależność energetyczną, co ma szczególne znaczeniu w kontekście podwyżek cen prądu. Oba te rozwiązania są też przyjazne dla środowiska – ograniczają emisję dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń do atmosfery.

 

Aby jednak takie połączenie było skuteczne, konieczne jest dokładne zaplanowanie i zoptymalizowanie hybrydowego systemu, uwzględniając między innymi wielkość instalacji fotowoltaicznej oraz zapotrzebowanie energetyczne budynku.

Jakie korzyści niesie duet fotowoltaiki z pompą ciepła typu gruntowego?

Połączenie gruntowej pompy ciepła z fotowoltaiką przynosi szereg korzyści, które mogą znacząco poprawić efektywność energetyczną budynku oraz wpłynąć pozytywnie na domowy budżet. Przede wszystkim, integracja fotowoltaiki z pompą ciepła pozwala na pokrycie zapotrzebowania na energię elektryczną potrzebną do zasilania pompy ciepła (sprężarki). Dzięki temu można znacznie obniżyć koszty eksploatacyjne systemu grzewczego, co przekłada się na niższe rachunki.

 

Własna produkcja energii elektrycznej przy wykorzystaniu fotowoltaiki sprawia, że stajemy się mniej zależni od zewnętrznych dostawców prądu mniej podatni na wahania cen energii elektrycznej.

 

Zarówno gruntowa pompa ciepła, jak i fotowoltaika są ekologicznymi rozwiązaniami. Korzystanie z odnawialnych źródeł energii wpisuje się w trend ochrony środowiska naturalnego.

 

Domy wyposażone w nowoczesne systemy OZE, takie jak połączenie gruntowej pompy ciepła z fotowoltaiką, stają się bardziej atrakcyjne na rynku nieruchomości. To przyczynia się do wzrostu wartości takich budynków, co może mieć znaczenie przy ich sprzedaży.

W jakich budynkach gruntowa pompa ciepła sprawdzi się najlepiej?

Pompy ciepła gruntowe mają szerokie zastosowanie w budynkach różnego typu. Szczególnie dobrze sprawdzają się w domach o średnim i wysokim zapotrzebowaniu na energię cieplną. System grzewczy tego rodzaju może być instalowany zarówno w nowych domach jednorodzinnych, jak i w budynkach wielorodzinnych, a także w starszych budynkach po modernizacji.

 

Z uwagi na konieczność instalacji kolektora gruntowego, wymagającego odpowiedniej przestrzeni na terenie posesji, największe korzyści wynikające z zastosowania gruntowej pompy ciepła mogą być osiągnięte w budynkach z dużą działką. Efektywne i niezawodne działanie pomp ciepła sprawia, że są one skutecznym sposobem na ogrzewanie i chłodzenie domów.

Jak połączyć pompę ciepła z fotowoltaiką? Integracja systemów

Połączenie fotowoltaiki z pompą ciepła wymaga umiejętnej integracji obu systemów.

Pierwszym etapem jest przeprowadzenie dokładnej analizy energetycznej budynku. Przy udziale ekspertów możliwe jest dokładne określenie zapotrzebowania energetycznego budynku oraz dopasowanie właściwego rozmiaru instalacji z pompą ciepła i fotowoltaiką. Oba urządzenia powinny być ze sobą kompatybilne, co zapewni ich działanie w sposób efektywny. W szczególności lokalizacja paneli fotowoltaicznych powinna być dobrze przemyślana, aby umożliwić im maksymalne wykorzystanie energii słonecznej przez większość dnia.

 

Hybrydowe systemy - pompa ciepła i fotowoltaika – muszą być łączone z domową siecią elektryczną. Konieczne w tym celu jest zastosowanie odpowiednich rozwiązań elektrycznych i sterujących, aby zapewnić sprawną pracę obu tych systemów. Warto rozważyć również system monitorowania pompy ciepła z fotowoltaiką, co pozwoli zoptymalizować pracę i śledzić wydajność urządzeń (np. poprzez działanie pompy ciepła w okresach największego nasłonecznienia).

 

Dobrym rozwiązaniem mogą być również systemy magazynowania energii, pozwalające na gromadzenie nadmiaru energii elektrycznej wyprodukowanej przez fotowoltaikę w celu późniejszego wykorzystania jej do zasilania pompy ciepła w okresach zmniejszonej produkcji prądu. Niezbędne do niezawodnego działania pompy ciepła i fotowoltaiki są też regularne przeglądy systemów.

 

Fotowoltaika i pompa ciepła – jaki jest koszt przedsięwzięcia?

Jeśli w jednym domu zainstalowane są zarówno pompa ciepła, jak i panele fotowoltaiczne, to koszty ogrzewania domu mogą znacznie się zmniejszyć. Instalacja gruntowej pompy ciepła stanowi jednak sporą inwestycję. W przypadku tych rozwiązań należy liczyć się z wyższymi kosztami montażu, co wiąże się z zaawansowanymi pracami w gruncie, koniecznymi do zainstalowania dolnego źródła. Pompy gruntowe wykorzystują dwie formy dolnego źródła – kolektory poziome lub pionowe. Koszt wykonania instalacji gruntowej wynosi zazwyczaj między 50 000 a 60 000 złotych.

 

Pompy ciepła mogą być zasilane energią elektryczną pozyskiwaną ze słońca. Instalacja fotowoltaiczna o średniej wielkości kosztuje zwykle od 25 000 do 35 000 złotych. Łączny koszt pompy ciepła z fotowoltaiką może więc wynieść od 75 do 95 000 zł.

Dofinansowanie do gruntowej pompy ciepła z fotowoltaiką – skąd uzyskać środki?

Inwestycja w fotowoltaikę z pompą ciepła wiąże się z wysokimi kosztami początkowymi, jednak istnieje szereg opcji dofinansowania, które mogą znacząco zmniejszyć obciążenie finansowe dla inwestorów. Dzięki programom rządowym przedsięwzięcie staje się bardziej dostępne i atrakcyjne dla osób zainteresowanych ekologicznymi rozwiązaniami energetycznymi. Do najpopularniejszych programów należą Mój Prąd, Czyste Powietrze i Moje Ciepło.

 

Wartość dotacji przyznawanej w ramach programu Mój Prąd zależy od stopnia rozbudowania instalacji fotowoltaicznej o urządzenia zwiększające autokonsumpcję i może sięgnąć nawet 50% kosztów kwalifikowanych. Łączna kwota dofinansowania w ramach tego programu może wynosić aż do 58 000 zł (dane z edycji 5.0).

 

Maksymalne kwoty dotacji na poszczególne rozwiązania prezentują się następująco:

 

• na mikroinstalację fotowoltaiczną – maksymalnie do 6 000 zł,
• na mikroinstalację z urządzeniem dodatkowym – maksymalnie do 7 000 zł,
• na urządzenia dodatkowe – takie jak gruntowe pompy ciepła – maksymalnie do 28 500 zł, na magazyn energii – maksymalnie do 16 000 zł.

 

Program Czyste Powietrze koncentruje się z kolei na poprawie efektywności energetycznej budynków i zastąpieniu mniej ekologicznych źródeł ciepła bardziej przyjaznymi dla środowiska. Chociaż głównym celem programu jest wymiana systemów grzewczych, to w jego ramach istnieje też możliwość otrzymania wsparcia finansowego na instalację pomp ciepła i paneli fotowoltaicznych w przypadku rezygnacji z dotychczasowych, mniej efektywnych pod względem ekologicznym źródeł ciepła.

 

Wartość dotacji może sięgać nawet do 66 000 zł dla podstawowego poziomu wsparcia, do 99 000 zł dla poziomu podwyższonego i nawet do 135 000 zł dla najwyższego poziomu wsparcia. Na wszystkich poziomach wsparcia poza wyznaczonymi limitami, dostępna jest dodatkowo dotacja w wysokości do 1 200 zł na przeprowadzenie audytu energetycznego.

 

Jeśli chodzi o gruntowe pompy ciepła, możliwe jest uzyskanie do 55% dofinansowania poniesionych kosztów kwalifikowanych, czyli nawet 28 000 zł w przypadku podstawowego poziomu wsparcia, 40 700 zł w przypadku poziomu podwyższonego, a nawet 50 900 zł dla najwyższego poziomu wsparcia.

 

Program Moje Ciepło oferuje wsparcie finansowe na zakup i instalację różnych rodzajów pomp ciepła, które mają być wykorzystane do ogrzewania domu oraz wody użytkowej lub jako źródło ciepła do ogrzewania domu. Należy jednak pamiętać, że program nie obejmuje pomp ciepła przeznaczonych wyłącznie do podgrzewania wody.

 

Wysokość dofinansowania w ramach programu Moje Ciepło wynosi do 30% kosztów kwalifikowanych (dla rodzin wielodzietnych wzrasta nawet do 45%). Maksymalna kwota dofinansowania wynosi 21 000 zł dla pomp gruntowych.

Fotowoltaika i pompa ciepła gruntowa – podsumowanie

Poprawnie zintegrowane systemy gruntowej pompy ciepła i fotowoltaiki mogą przynieść inwestorom znaczne korzyści – nie tylko finansowe, ale też środowiskowe. Umiejętne połączenie urządzeń pozwoli na zmaksymalizowanie potencjału obu technologii, zapewniając komfortowe i ekonomiczne ogrzewanie budynku przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej. Energooszczędne pompy ciepła mogą tym sposobem stać się atrakcyjną alternatywą dla tradycyjnych metod ogrzewania.