OZE w domu to nie tylko moda. Wybór instalacji zaczyna się od potrzeb budynku

Na dachu mogą pojawić się panele, w kotłowni pompa ciepła, a obok domu magazyn energii. Każde z tych rozwiązań działa jednak inaczej i odpowiada na inne potrzeby. W Świętochłowicach, gdzie realizowany jest projekt montażu instalacji OZE na budynkach jednorodzinnych, mieszkańcy mogą przyjrzeć się technologiom, które coraz mocniej zmieniają sposób ogrzewania i zasilania domów. Największy błąd pojawia się wtedy, gdy urządzenie wybierane jest bez sprawdzenia stanu budynku i profilu zużycia energii.

• Słońce może ogrzewać wodę albo produkować prąd
• Pompa ciepła potrzebuje dobrze przygotowanego budynku
• Audyt i zużycie energii decydują o opłacalności inwestycji

Słońce może ogrzewać wodę albo produkować prąd

Rosnące ceny tradycyjnych paliw i niepewność na rynku surowców sprawiły, że odnawialne źródła energii stały się jednym z częściej analizowanych elementów nowych i modernizowanych budynków. Ich zastosowanie może ograniczyć wydatki na energię, zmniejszyć emisję pyłów i podnieść wartość nieruchomości. Trzeba jednak uwzględnić koszt początkowy oraz fakt, że część instalacji zależy od warunków pogodowych.

Do najczęściej wymienianych korzyści należą:

• korzystanie z energii słońca, wiatru i gruntu, czyli zasobów dostępnych przez wiele lat,
• większa przewidywalność kosztów własnej produkcji prądu lub ciepła,
• wzrost atrakcyjności nieruchomości wyposażonej w pompę ciepła albo fotowoltaikę,
• ograniczenie emisji pyłów PM10 i PM2.5.

Właściciel budynku musi też liczyć się z kilkoma ograniczeniami. Instalacja wymaga kapitału na początku, a produkcja prądu ze słońca nie jest stała przez całą dobę i rok. Dlatego znaczenie ma autokonsumpcja, czyli zużywanie energii wytworzonej na miejscu. Nadwyżki oddawane do sieci mogą przynieść mniejszą korzyść niż energia wykorzystana bezpośrednio w gospodarstwie domowym.

Fotowoltaika zamienia promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Prąd stały wytworzony przez ogniwa krzemowe trafia do falownika, który przekształca go w prąd przemienny. Tak wyprodukowana energia może zasilać między innymi oświetlenie, płytę indukcyjną czy samochód elektryczny.

Panele są odporne na niekorzystne warunki atmosferyczne, a współczesne moduły po 25–30 latach mogą zachować 80–85 proc. sprawności roboczej. Optymalizatory mocy pomagają utrzymać wydajność także przy częściowym zacienieniu. Ograniczeniem pozostaje sprawność konwersji wynosząca około 20 proc., a także potrzeba znalezienia odpowiedniej powierzchni. Skomplikowany kształt dachu może dodatkowo zwiększyć koszt konstrukcji montażowej.

Wśród nowszych rozwiązań znajdują się:

• moduły bifacjalne, które odbierają światło z obu stron i według założeń mogą zwiększyć produkcję energii o 5–20 proc.,
• BIPV, czyli fotowoltaika zintegrowana z elementami budynku, takimi jak dachówki, fasady i szyby.

Kolektory słoneczne służą natomiast przede wszystkim do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz wody w basenach. Ich sprawność może przekraczać połowę energii docierającej do powierzchni dachu, a od maja do września są w stanie niemal całkowicie pokryć zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na podgrzewanie wody.

To rozwiązanie wymaga jednak stałego odbioru ciepła. Podczas dłuższej nieobecności mieszkańców w środku lata płyn roboczy może osiągnąć temperaturę wrzenia, co przyspiesza zużycie glikolu i uszczelnień. Ciepła nie można też sprzedać do sieci przesyłowej tak, jak energii elektrycznej z instalacji PV.

Pompa ciepła potrzebuje dobrze przygotowanego budynku

Pompy ciepła pobierają energię z powietrza, gruntu albo wody i wykorzystują ją do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń oraz przygotowania ciepłej wody. W nowo powstających budynkach należą do najczęściej wybieranych źródeł ogrzewania.

O wydajności urządzenia informuje współczynnik COP. Pokazuje on, ile energii cieplnej można uzyskać z 1 kWh prądu. W korzystnych warunkach jedna jednostka energii elektrycznej może dostarczyć nawet cztery jednostki ciepła.

Najlepsze rezultaty pompa osiąga w instalacjach niskotemperaturowych, szczególnie w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym. W starym, nieocieplonym domu z tradycyjnymi grzejnikami montaż urządzenia bez wcześniejszej termomodernizacji może natomiast oznaczać wyraźny wzrost zużycia energii elektrycznej. Sam zakup pompy nie zastąpi więc oceny strat ciepła w budynku.

Ze względu na dolne źródło ciepła wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje pomp:

• powietrzne, które pobierają ciepło z atmosfery i są najprostsze oraz najtańsze w montażu,
• gruntowe, korzystające ze stabilnej temperatury gruntu za pomocą wymienników pionowych lub poziomych,
• wodne, wykorzystujące wody gruntowe albo powierzchniowe i wymagające odpowiednich warunków lokalnych.

Alternatywą dla osób rezygnujących z węgla mogą być nowoczesne kotły na biomasę. Pellet i drewno są paliwami odnawialnymi, a ich ceny bywają mniej podatne na zmiany niż ceny gazu ziemnego. Kotły 5. klasy z certyfikatem Ecodesign zapewniają zautomatyzowany proces spalania, ale wymagają miejsca na kotłownię i opał.

Przy takim ogrzewaniu trzeba regularnie czyścić wymiennik oraz chronić paliwo przed wilgocią. Zawilgocony pellet traci wartość opałową i może doprowadzić do awarii podajnika. To ważny przykład rozwiązania, przy którym efekt zależy nie tylko od parametrów urządzenia, lecz także od warunków jego użytkowania.

Audyt i zużycie energii decydują o opłacalności inwestycji

Przed wyborem instalacji potrzebna jest analiza budynku. Audyt energetyczny pozwala określić, którędy ucieka ciepło i czy w pierwszej kolejności bardziej opłaca się wymienić okna, docieplić przegrody, czy zamontować nowe źródło ogrzewania. Może być także wymagany przy ubieganiu się o dofinansowanie.

Należy sprawdzić również stan dachu i możliwość ustawienia paneli. Stare poszycie może nie być przygotowane na dodatkowe obciążenie, a niekorzystne usytuowanie ograniczy produkcję energii. W niektórych przypadkach konstrukcja naziemna będzie rozsądniejsza niż montaż na dachu.

Znaczenie ma także pora zużywania prądu. Gospodarstwo domowe, które korzysta z większości urządzeń dopiero wieczorem, zużywa energię wtedy, gdy fotowoltaika nie produkuje jej bezpośrednio. Magazyn energii może pozwolić przesunąć wykorzystanie własnego prądu na godziny po zachodzie słońca.

Przy planowaniu budżetu warto sprawdzać dostępne programy wsparcia. W źródłowych założeniach projektu wymieniono między innymi:

• program „Mój Prąd”,
• program „Czyste Powietrze”,
• ulgę termomodernizacyjną,
• dotacje unijne.

Nabory mogą być ograniczone czasowo, dlatego warunki i terminy trzeba kontrolować przed rozpoczęciem inwestycji. Dobrze dobrany zestaw może połączyć fotowoltaikę, pompę ciepła i magazyn energii, a docelowo zasilać także samochód elektryczny. Taki model jest charakterystyczny dla domu pasywnego lub zeroenergetycznego i może znacząco ograniczyć stałe koszty eksploatacji, choć wymaga większych nakładów na początku.

Materiał przygotowano w ramach kampanii edukacyjnej związanej z projektem „Montaż instalacji OZE na budynkach jednorodzinnych na terenie miasta Świętochłowice”. Beneficjentem jest Gmina Świętochłowice, a wartość przyznanej dotacji wynosi 3 393 428,70 zł.

na podstawie: UM Świętochłowice.