Kombinácia tepelného čerpadla a fotovoltiky

Tepelné čerpadlá sú jednými z najúspornejších a najekologickejších zdrojov tepla. Vďaka nízkemu elektrickému príkonu ich môžete napájať aj z fotovoltických systémov. Prečítajte si, ako tieto prvky skombinovať.   

Tepelné čerpadlá sú najúčinnejším vykurovacím zdrojom. Dokážu totiž preniesť trojnásobne väčšie množstvo tepelnej energie než tej elektrickej, ktorú spotrebujú. Keďže majú nízke príkony, sú ideálne na napájanie z fotovoltických systémov, ktoré vyrábajú elektrinu zo slnka.   

V lete síce vykurovanie nepotrebujete, no fotovoltiku môžete využiť na prípravu teplej úžitkovej vody, chladenie alebo vyhrievanie bazéna či vykurovanie počas chladných nocí. Chladiť, vykurovať a vyrábať teplú úžitkovú vodu teda môžete v prípade dostatku slnečného žiarenia prakticky zadarmo.  

Zdrojom elektriny vo fotovoltických systémoch sú fotovoltické články (nazývané aj solárne), ktoré sú tvorené polovodičovými doskami, vyrobenými väčšinou z kremíka. Pri dopade slnečného žiarenia na polovodič nastáva tzv. fotoelektrický jav a na článku vzniká nízke jednosmerné elektrické napätie.   

Spájaním viacerých článkov dokopy potom vznikne fotovoltický panel s vyšším napätím. Spájaním panelov zase vznikne fotovoltický systém. Striedač pretransformuje napätie z tohto jednosmerného systému na striedavý 230 V/50 Hz, ktorý je vhodný napríklad na napájanie domácich spotrebičov.   

Prebytok uskladníte vo fotovoltických batériách  

Najväčšou výzvou je celý systém správne nadimenzovať – pri vysokom výkone panelov budete mať elektriny prebytok a nebudete ju vedieť využiť, návratnosť investície sa tým predĺži. Naopak, pri nízkom výkone panelov nebudete môcť elektrinu z nich rozumne využiť a celá investícia môže vyjsť nazmar.   

Samozrejme, prebytočnú elektrinu môžete uskladniť v batériách. Ďalšie prebytky potom môžete vracať do siete, musíte však mať dohodnutú príslušnú odbernú tarifu a špeciálny striedač, ktorý umožní synchronizáciu so sieťou.   

V tom prípade ide o tzv. hybridný fotovoltický systém. Okrem neho existuje ešte off-grid systém bez pripojenia objektu k rozvodnej sieti (napr. chaty) či on-grid systém pripojený k sieti, no bez batérií. Pri ňom sú náklady na inštaláciu nižšie, keďže batérie tvoria vo fotovoltických systémoch významnú položku. Vracanie prebytkov do siete je v prípade on-grid nevyhnutné, aby bola návratnosť investície čo najkratšia.   

Vedeli ste, že?   
Niektorí dodávatelia elektriny ponúkajú službu tzv. virtuálnej batérie. Prebytočnú elektrinu odovzdáte do siete, neskôr si ju môžete v rovnakom množstve vziať späť iba za distribučný a fixný mesačný poplatok.   

Teplo si vyrobíte aj vopred – použitie akumulačnej nádrže  

Myslite na to, že výkon fotovoltických panelov klesá s klesajúcou intenzitou slnečného žiarenia. Počas zamračených dní a v zime preto vyrobia iba zlomok energie oproti slnečným dňom. Samozrejme, v noci fotovoltika nefunguje vôbec.  Ak chcete z fotovoltického systému napájať tepelné čerpadlo, môžete v týchto situáciách ostať nielen bez elektriny, ale aj bez vykurovania a teplej vody. Aby ste tomu predišli, musíte byť pripojení k rozvodnej sieti alebo mať dostatočnú kapacitu batérií. Jej navyšovanie tak, aby ste z nich mohli vykurovať, je však neekonomické. 

Našťastie, teplo si môžete vyrobiť aj vopred a uskladniť ho v akumulačnej nádrži s dostatočnou kapacitou. Poslúžiť vám na to môže samotné tepelné čerpadlo, niektoré nádrže však umožňujú aj zapojenie prídavnej elektrickej vykurovacej vložky. Tá bude vodu prebytočnou elektrinou pomaly zohrievať, prípadne aspoň udržiavať jej teplotu. Ak fotovoltický systém nepredimenzujete (čo by bolo opäť neekonomické), v zimnom období nebude jeho výkon dostatočný ani na napájanie bežných spotrebičov, nieto ešte tepelného čerpadla. Čerpadlo teda budete musieť napájať elektrinou z rozvodnej siete.

Tepelné čerpadlo typu vzduch – voda môže mať navyše pri silných mrazoch problém dodať dostatok tepla. V takom prípade ho musíte skombinovať s pomocným vykurovacím zdrojom, napríklad elektrokotlom, kotlom na plyn alebo tuhé palivo – hovoríme o tzv. bivalentnom vykurovaní.  

Ekologicky aj ekonomicky výhodné riešenie

Časy, keď vykurovanie každej novostavby zabezpečoval plyn, drevo či iné tuhé palivo a spotrebu elektriny pokrývala iba rozvodná sieť, sú preč. Je pravda, že na využívanie obnoviteľných zdrojov energie tlačí legislatíva. Mnohé z nich však sú výhodné nielen z ekologického, ale aj z ekonomického hľadiska (hoci s dlhšou návratnosťou).  

Našťastie, technologických riešení je dostatok. Tepelné čerpadlo v kombinácii s fotovoltickým systémom patrí medzi najúspornejšie z nich.