Kolektory słoneczne i ogniwa fotowoltaiczne
Wykorzystanie promieniowania słonecznego to jeden z najpopularniejszych sposobów zmniejszenia zapotrzebowania budynku na ciepło. Kolektory słoneczne na dachu to już widok powszechny, po trochu zdobywają rynek również produkujące prąd panele fotowoltaiczne. Sztuka polega jednak na optymalnym dobraniu rodzaju i wielkości instalacji.
Co musi zrobić inwestor, który chce wykorzystać w swoim domu energię słoneczną? Przede wszystkim zdecydować, do czego ma ona służyć. Możliwości jest kilka:
- przygotowanie ciepłej wody użytkowej (c.w.u);
- dogrzewanie budynku wiosną i jesienią;
- ogrzewanie basenu;
- wytwarzanie energii elektrycznej i zużywanie jej w jak największym stopniu na miejscu (w praktyce najczęściej jest to wykorzystanie nadmiaru do podgrzewania c.w.u.);
- wytwarzanie prądu i sprzedaż nadmiaru do sieci energetycznej.
Każdy wariant oznacza inną wielkość instalacji, odmienne koszty inwestycyjne, a także różne dodatkowe wymagania - np. odnośnie typu kolektorów (płaskie czy próżniowe), kąta ich nachylenia.
Słońce i energooszczędność
W domu energooszczędnym wykorzystanie ciepła słonecznego jest jak najbardziej uzasadnione. Być może nawet bardziej niż w standardowym. Wszystko dlatego, że jako energooszczędny rozumiemy zwykle dom, z którego niewiele ciepła ucieka do otoczenia - przez przegrody zewnętrzne i wentylację. Te straty możemy obniżyć. A co ze zużyciem energii na przygotowanie c.w.u.? To wartość stała, która nie ma nic wspólnego z ciepłochronnością domu. Ilość zużywanej wody zależy od liczby mieszkańców oraz ich nawyków. To, jak dobrze ociepliliśmy ściany, niczego nie zmienia. W efekcie w domach o małym zapotrzebowaniu ciepła na cele grzewcze - jego zużycie na potrzeby c.w.u. staje się znacznie bardziej odczuwalne, niż w budynkach standardowych.
Rozważmy prosty przykład budynku docieplonego do standardu pasywnego, czyli zużywającego na ogrzewanie jedynie 15 kWh/m2 rocznie. Będzie to poziom odpowiadający z grubsza wyższemu standardowi domów energooszczędnych - NF 15 - promowanemu przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. W domu 150 m2 zapotrzebowanie 15 kWh/m2 oznacza w skali roku zaledwie 2250 kWh na ciepło do ogrzewania.
Z kolei zakładając typowe zużycie c.w.u. dla 4 osób, wynoszące 200 L dziennie przy podgrzaniu z 10°C (woda wodociągowa) do 45°C, otrzymujemy:
200 L x 365 dni x 35 K x 4,2 kj = 10 731 000 kj = 2981 kWh
Czyli roczne przygotowanie c.w.u. pochłania więcej ciepła, niż ogrzewanie na-prawdę energooszczędnego domu!
Można nawet stwierdzić, że chociaż wymagania NFOŚiGW nie zawierają obowiązku stosowania kolektorów lub paneli fotowoltaicznych w energooszczędnym domu, to w praktyce trudno wyobrazić sobie osiągnięcie tych standardów bez aktywnego wykorzystania energii słońca. Wszystko dlatego, że podgrzewając wodę wyłącznie konwencjonalnymi nośnikami energii (gaz, prąd itd.), już będziemy mieć zużycie energii ponad 15 kWh/m2 rocznie! Bilans z góry będzie niekorzystny. Najłatwiej go poprawić właśnie kolektorami słonecznymi.
Z kolei użycie kolektorów do dogrzewania budynku (zasilanie ogrzewania płaszczyznowego) albo budowa instalacji fotowoltaicznej (dającej prąd), chociaż dobre z punktu widzenia zużycia energii, niekoniecznie ma sens ekonomiczny. Wszystko może pięknie wyglądać na papierze, wskaźniki zapotrzebowania na energię spadną, ale czas zwrotu nakładów poniesionych na inwestycję stanie się tak długi, że nigdy nie wyjdziemy nawet na zero. Oczywiście, nie dla każdego ekonomiczna opłacalność jest czynnikiem rozstrzygającym. Jednak właśnie taką ekonomiczną motywację podają inwestorzy zainteresowani energooszczędnością.
Ciepła woda
Zastosowanie kolektorów do podgrzewania ciepłej wody użytkowej to bez wątpienia najpopularniejsze ich zastosowanie w naszej strefie klimatycznej.
Typowy zestaw dla zaspokojenia tych po-trzeb w przypadku czteroosobowej rodziny to 2-3 kolektory, zasobnik 300 litrów, sterownik, pompa i pozostały osprzęt. Całość w cenie 7000-10 000 zl. W ten sposób zapewniamy pokrycie ok. 60% zapotrzebowania na ciepło do podgrzania ciepłej wody użytkowej (c.w.u). I trzeba od razu poczynić dwa bardzo istotne zastrzeżenia.
Po pierwsze, w przypadku kolektorów, choćbyśmy dokładali ich i dokładali, i tak nie zaspokoją one w pełni zapotrzebowania na ciepłą wodę. Wynika to ze specyfiki naszego klimatu, szczególnie zimy. Wówczas - z racji słabego nasłonecznienia oraz niskiej temperatury otoczenia kolektora - płyn solarny nagrzewa się maksymalnie np. do 20°C, a to oznacza, że za jego pomocą nie podgrzejemy wody w zasobniku bardziej, niż do kilkunastu stopni. Zwiększanie powierzchni kolektorów nic tu nie pomoże. W małej instalacji będziemy mogli podgrzać 200 1 wody z 10°C do 15°C. W znacznie większej, np. 600 1, ale ani 1 litra nie podgrzejemy do 40°C, tak by woda nadawała się do mycia. Dlatego potrzebne jest drugie, konwencjonalne źródło ciepła, które wodę podgrzaną wstępnie przez kolektory dogrzeje do użytecznej temperatury 40-50°C. Może to być wężownica zasilana przez kocioł grzewczy albo grzałka elektryczna. Ten konwencjonalny sposób ogrzewania może przy-dać się i latem, gdy zdarzy się kilka pochmurnych, deszczowych dni z bardzo słabym nasłonecznieniem.
Po drugie, powiększanie powierzchni kolektorów zaczyna powodować problemy z nadprodukcją ciepła w okresie letnim. Jeżeli z obliczeń wynika, że przy naszym zużyciu wystarczą dwa kolektory po 2 m2 każdy, to jakie skutki będzie miało dołożenie trzeciego? Wiosną i jesienią będzie nieco lepiej - rzadziej uruchomimy grzałkę lub kocioł, żeby dogrzać wodę. Zimą i tak specjalnej różnicy nie będzie, bo ciepła z instalacji solarnej i tak dostaniemy o wiele zbyt mało. Jednak co z latem? Wtedy zaczniemy mieć kłopoty przez ten trzeci kolektor. Przy intensywnym nasłonecznieniu, produkcja ciepła przekroczy nasze potrzeby - i co wówczas z nim zrobić? Użytkownicy takich przewymiarowanych systemów radzą sobie różnie - zasłaniają latem część kolektorów, włączają na noc krążenie płynu solarnego pomiędzy zasobnikiem i kolektorami, ostatecznie - spuszczają część podgrzanej wody. Jednak to wszystko dość kłopotliwe półśrodki. Jeśli nie planujemy niczego poza podgrzewaniem c.w.u. na potrzeby rodziny, najlepiej po prostu nie przewymiarowywać instalacji.
Dogrzewanie budynku
W naszym klimacie nie jesteśmy w stanie całkowicie zastąpić konwencjonalnego ogrzewania kolektorami słonecznymi. Kolektory o odpowiednio dużej powierzchni mogą dogrzewać pomieszczenia wiosna i jesienią, ale w środku zimy same sobie nie poradzą. W tym okresie słońce daje nam najmniej ciepła. Zresztą, gdyby było inaczej, nie byłoby wówczas mrozów. Ograniczona wydajność w sezonie zimowym dotyczy zarówno kolektorów płaskich, jak i próżniowych. Te ostatnie, z racji lepszej izolacji, dają w chłodnych porach roku nieco więcej ciepła, jednak nie spodziewajmy się cudów. Niejednokrotnie instaluje się właśnie kolektory płaskie - a nie próżniowe - ze względu na niższą cenę.
Żeby myśleć o wykorzystaniu energii słonecznej do ogrzewania pomieszczeń, trzeba spełnić kilka warunków.
Powierzchnia kolektorów musi być znacznie większa od służącej wyłącznie do przygotowania c.w.u. Orientacyjnie można przyjąć, że 1 m2 powierzchni kolektora przypada na 5 m2 ogrzewanej powierzchni budynku. Dla domu 150 m2, potrzebujemy aż 30 m2 kolektorów. Przypomnijmy, że na samo c.w.u. wystarcza 4-8 m2. Różnica jest diametralna. Również jeżeli chodzi o koszty, i to właśnie one są główną barierą uniemożliwiającą upowszechnienie się tego rozwiązania.
Ogrzewanie musi być niskotemperaturowe. W sezonie grzewczym temperatura wody podgrzanej przez kolektory będzie sięgać co najwyżej 40-50°C, ogrzewanie musi być więc niskotemperaturowe, płaszczyznowe, czyli podłogowe, ścienne lub sufitowe. Typowe grzejniki ścienne musiałyby mieć bardzo dużą powierzchnię, co oczywiście znacząco podnosiłoby koszt wykonania instalacji, ponadto bardzo utrudniałoby aranżację pomieszczeń. Jednak wobec upowszechnienia się w ostatnich latach ogrzewania podłogowego, nie jest to zasadniczy problem.
Niezbędna jest duża zdolność do akumulacji ciepła. Słońce grzeje najintensywniej w środku dnia, najzimniej jest zaś w środku nocy. Ciepło powinniśmy więc przechwycić i zmagazynować na później. Gruba wylewka podłogowa sprawdzi się tu bardzo dobrze. Duża masa i powierzchnia - jastrych o grubości 10 cm i powierzchni 1 m2 waży około 200 kg. W efekcie 100 m2 takiej podłogi waży 20 ton. Nawet lekkie jej podgrzanie oznacza pochłonięcie dużej ilości ciepła, które potem będzie ona oddawać. Nie sprawdzą się za to zbiorniki akumulacyjne z wodą grzewczą. Woda jest wprawdzie świetnym nośnikiem i akumulatorem ciepła, ale kolektory nie będą w stanie jej mocno podgrzać, żeby wykorzystać te właściwości. O przyłączeniu kolektorów do zbiornika akumulacyjnego można za to myśleć, jeżeli i tak go mamy i zasila go kocioł lub kominek z płaszczem wodnym. Zyskamy w ten sposób łatwe połączenie dwóch źródeł ciepła.
Trzeba mieć jak zagospodarować nadmiar ciepła poza sezonem grzewczym. Duża instalacja oznacza niemałe ilości pozyskiwanego ciepła i to szczególnie w sezonie letnim, kiedy nasłonecznienie jest nie-porównywalnie bardziej intensywne niż zimą. Ale wtedy przecież nie potrzebujemy ogrzewania, prędzej chłodzenia budynku. Co więc zrobić z ciepłem? Nie muszą się o to martwić właściciele przydomowych basenów - tak duży zbiornik w praktyce wchłonie każdą ilość ciepła, którą uzyskamy.
Podobnie, jeżeli mamy pompę ciepła z gruntowym źródłem dolnym. Nadmiar ciepła jest latem przekazywany do gruntu (lub stawu), z którego w zimie pompa czerpie ciepło. Grunt pełni więc rolę akumulatora ciepła pozyskanego z energii słonecznej.
Pomocne dla uniknięcia nadprodukcji ciepła latem jest też odpowiednie, bliższe pionowego, ustawienie kolektorów. Dzięki temu są one latem mniej wystawione na bezpośrednie promieniowanie słoneczne.
Przydomowy basen
Własne baseny na posesji nie są może powszechne w naszym kraju, ale jeżeli już decydujemy się na to rozwiązanie, wykorzystanie kolektorów jest warte rozważenia. Basen potrzebuje dużo ciepła, a kolektory są w stanie dać je bardzo tanio. Co więcej, jeżeli z założenia kolektory mają służyć tylko do dogrzewania basenu latem, można kupić je w prostszej i tańszej wersji - bez izolacji termicznej. Znakomicie poprawi to rentowność inwestycji, a wobec i tak wysokiej temperatury otoczenia w miesiącach letnich, straty ciepła z kolektora do otoczenia nie będą duże. Trzeba tu od razu zaznaczyć, że taka wersja kolektorów nie nadaje się do efektywnego wykorzystania w chłodnych porach roku. Jeżeli więc ta sama instalacja ma latem zasilać basen, a przez pozostałą część roku zapewniać c.w.u. albo nawet dogrzewać dom, trzeba się zdecydować na typowe kolektory ze skuteczną izolacją.
Prąd z ogniw
Ogniwa fotowoltaiczne to alternatywny wobec kolektorów pomysł na wykorzystanie energii słonecznej. Wiele cech i tak będzie wspólnych - w pierwszym rzędzie uzależnienie od sezonowej zmienności intensywności promieniowania słonecznego. Wbrew temu, co czasem można usłyszeć od sprzedawców, panele fotowoltaiczne, podobnie jak kolektory, zimą są kilkakrotnie mniej wydajne. Po prostu, kiedy nie ma słońca - nie ma też energii.
Jest jednak również zasadnicza odmienność pomiędzy tymi grupami urządzeń. Kolektory dają ciepło. Możliwości jego wykorzystania są zaś ograniczone niską temperaturą płynu opuszczającego kolektor. Przypomnijmy, że choćby nasza instalacja była ogromna, wody nie podgrzejemy bardziej niż wynosi temperatura płynu solarnego.
Z panelami fotowoltaicznymi jest inaczej. Dają nam energię elektryczną, którą można dowolnie wykorzystać. To czysta energia, którą możemy przekształcać - zasilać urządzenia elektryczne, oświetlenie, podgrzewać wodę, czy wreszcie rozgrzać grzejnik elektryczny. Różnica jest ogromna, bo możemy swobodnie zdecydować, co zrobić z tą energią. Jeżeli zechcemy ogrzać wodę, od nas będzie zależało, czy jedynie lekko podniesiemy temperaturę kilkudziesięciu litrów przeznaczonych do mycia, czy zaś 2 litry w czajniku doprowadzimy do wrzenia.
Fotowoltaika jest wciąż mało znana, przez co można spotkać wiele fałszywych opinii na temat działania tych instalacji. Niektóre z nich rozprzestrzeniają, niestety, sami sprzedawcy. Opowieści, że ogniwa dają tyle samo energii latem i zimą, nie należą do rzadkości. Dlatego powinniśmy znać kilka podstawowych zasad rządzących tego rodzaju systemami, zanim zdecydujemy się na zakup:
- natężenie uzyskiwanego prądu elektrycznego, a więc ilość energii, zależy od intensywności promieniowania słonecznego;
- sprawność przemiany energii słonecznej w elektryczność waha się w granicach od kilku do ponad 20%, zależnie od budowy ogniw. Jednak ich ceny także są bardzo różne, dlatego najlepiej jest przeliczać cenę na uzyskiwaną moc elektryczną (zł/kW);
- w panelach uzyskujemy prąd stały, a znakomita większość domowych urządzeń zasilanych jest prądem przemiennym. Trzeba więc go przetworzyć, co wymaga dodatkowych urządzeń (falownika);
Uzależnienie od słońca
Którego wariantu byśmy nie rozważali - kolektorów czy paneli - nigdy nie zapominajmy, że tym, co nas tak naprawdę ogranicza jest słońce, intensywność jego promieniowania. Dlatego nawet najlepszy kolektor nie będzie efektywny, jeżeli skierujemy go na północ albo zamontujemy w miejscu zacienionym np. przez drzewa czy budynki.
Najkorzystniejsze jest ustawienie kolektorów na południe. Ich odchylenie na wschód lub zachód należy zrównoważyć, nieco zwiększając ich powierzchnię. Stopień korekcji powinien dobrać projektant instalacji (doradca techniczny).
Ważny jest także kąt nachylenia kolektorów w stosunku do poziomu - zmieniając go, wpływamy na uzysk energii w poszczególnych porach roku (od pory roku zależy kąt padania promieni słonecznych). Zalecane kąty nachylenia są następujące:
- do 30° - jeśli zależy nam na wykorzystaniu kolektorów głównie latem, bo np. podgrzewamy wówczas wodę w basenie albo prowadzimy pensjonat, do którego większość gości przyjeżdża latem. Lepiej zastosować kolektory płaskie;
- ok. 50° - to najczęstsze rozwiązanie, dobre gdy kolektory podgrzewają c.w.u. dla kilku osób. Zapewnia zwiększenie uzysku energii wiosną i jesienią, zimą zaś i tak możliwości kolektorów są bardo słabe, natomiast latem mamy raczej nadmiar ciepła do wykorzystania. Ze względu na cenę - lepiej wybrać kolektory płaskie, choć próżniowe będą nieco wydajniejsze;
- 80-90° - gdy przede wszystkim chcemy uzyskać jak najwięcej ciepła w sezonie grzewczym (dogrzewanie pomieszczeń). Taka instalacja będzie musiała być zdecydowanie większa niż typowa, co przy okazji zrównoważy wpływ niekorzystnego ustawienia w sezonie letnim, gdy potrzebujemy tylko c.w.u.
Ile ciepła daje słońce?
Teoretycznie nawet w naszej strefie klimatycznej, słońce dostarcza dość energii, żeby w pełni zaspokoić nasze zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania, przygotowania ciepłej wody itd.
W Polsce roczna suma energii promieniowania słonecznego wynosi ok. 1000 kWh na 1 m2 powierzchni. Znaczy to, że w ciągu roku każdy metr kwadratowy działki otrzymuje w przybliżeniu tyle energii, ile uzyskujemy ze spalenia 100 m3 gazu ziemnego.
Załóżmy teraz, że mamy energooszczędny budynek o powierzchni 150 m2, który potrzebuje rocznie 40 kWh/m2. Daje to 6000 kWh. Teoretycznie dla zaspokojenia jego potrzeb energetycznych wystarczyłoby więc „zebrać" energię słoneczną padającą na zaledwie 6 m2 działki! W praktyce jest o wiele, wiele gorzej. Oczywiście, nie umiemy w 100% wykorzystać docierającej do nas energii, choć konstrukcje kolektorów są wciąż udoskonalane. Zasadnicze ograniczenie wynika jednak z czynników od nas niezależnych, będących konsekwencją naszego położenia geograficznego. Proszę dobrze zapamiętać: 4/5 całej energii dostajemy przez pół roku. I tak się składa, że sezon grzewczy to właśnie te drugie pół roku - z niedoborem. Żeby było jeszcze trudniej, łącznie na grudzień, styczeń i luty - czyli właściwą zimę - przypada zaledwie ok. 6% z rocznej sumy energii.
Koszty i dopłaty
Przeznaczona dla 4 osób instalacja z 2 lub 3 kolektorami słonecznymi, zasobnikiem o pojemności 300 litrów to wraz z niezbędnym osprzętem i montażem wydatek rzędu 10 000 zł. Można liczyć na rozmaite formy dofinansowania na poziomie gmin. Niestety, w 2014 r. zakończyło się działanie dość popularnego programu dopłat do kredytów na kolektory słoneczne z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
Małe instalacje fotowoltaiczne są znacznie droższe. To wydatek na poziomie 7000-8000 zł/kW, czyli za 4 kW mocy zainstalowanej zapłacimy około 30 000 zł. Właśnie wysoka cena jest główną przeszkodą w upowszechnieniu się technologii PV. Czy w najbliższych latach możemy liczyć na znaczny spadek cen ogniw? Przede wszystkim należy stwierdzić, że przez ostatnią dekadę i tak bardzo staniały. I na razie nic nie zapowiada powtórzenia tego zjawiska. Ale prognozowanie cen i kierunków rozwoju na rynku nowoczesnych technologii przypomina wróżenie z fusów - w tej chwili nikt nie wie, jak będzie on wyglądał za 5 czy 10 lat.
|
|
Jednym z najpopularniejszych medialnych tematów wiosną 2015 r. były parlamentarne spory o ustawę o odnawialnych źródłach energii (OZE). Przede wszystkim taryfy gwarantowane. Zgodnie z ustawą, prąd wytworzony w mikroinstalacji do 5 kW mocy zainstalowanej firmy energetyczne mają obowiązek odkupić, płacąc za niego 0,75 zł/kWh i to przez 15 lat. A tymczasem aktualna cena zakupu prądu z sieci wynosi 0,60 zł/kWh. Najwięksi optymiści ogłosili w związku z tym, że opłaci się nawet wziąć kredyt na budowę takiej instalacji, bo spłacimy go z pieniędzy uzyskanych ze sprzedaży prądu do sieci.
Ostatecznie ustawa nie weszła jednak w życie od początku 2016 r. Za to ją znowelizowano i zaczęła obowiązywać dopiero od 1 lipca 2016 r. Wbrew temu, co można przeczytać w prasie i na wielu portalach internetowych, zapisu o taryfach gwarantowanych z ustawy nie usunięto. Jednak ta pewność gwarantowanych cen jest od samego początku dość iluzoryczna. W tym samym paragrafie, w którym mowa o taryfach gwarantowanych, zapisano również, że nowe ceny energii może ustanowić minister infrastruktury w drodze rozporządzenia. I nie ma tam zastrzeżenia, że może to zrobić dopiero 15 lat po wejściu w życie ustawy (czyli w 2031 r.). Trudno w takiej sytuacji snuć dalekosiężne plany w przekonaniu o niezmienności taryfy. Po prostu trudno uwierzyć, że kolejne rządy nie będą przez 15 lat „grzebać" w ustawie, uzasadniając to np. koniecznością zmniejszenia dziury budżetowej.
Trzeba za to wyraźnie stwierdzić, że sama możliwość odsprzedaży prądu do sieci oraz rozliczania za prąd w systemie bilansowym (prąd pobrany i oddany do sieci) nie jest nowością i efektem wprowadzenia ustawy OZE. Mało kto zdaje sobie sprawę, że od jesieni 2013 r., gdy znowelizowano ustawę Prawo Energetyczne, mamy zagwarantowaną możliwość sprzedaży nadwyżek prądu z małych domowych instalacji do sieci. O ile tylko moc, którą chcielibyśmy oddawać, nie przekracza mocy przyłączeniowej (zapisanej w naszej umowie z zakładem energetycznym), to dostawca energii ma obowiązek ją od nas odkupić. Chęć sprzedaży energii po prostu zgłaszamy, a zakład nie może odmówić jej przyjęcia. W większości domów jedno-rodzinnych, moc przyłączeniowa wynosi przynajmniej 10 kW, zaś instalacje fotowoltaiczne mają najczęściej do 5 kW. Niestety, zgodnie z regulacjami z tej samej ustawy, taki mały dostawca dostaje bardzo niekorzystną cenę - 80% giełdowej ceny energii w poprzednim roku. Ta cena nie obejmuje jednak opłat za przesył, więc za 1 kWh prądu dostarczonego do sieci dostaje poniżej 0,20 zł/kWh, podczas gdy za prąd z sieci sam płaci 0,60 zł/kWh. Bardziej niż sprzedać nadmiar energii elektrycznej, opłaci się spożytkować ją na miejscu, np. do podgrzania wody użytkowej. Za 1 kWh ciepła pozyskanego z gazu ziemnego musimy zapłacić ok. 0,25 zł. Taryfy gwarantowane z ustawy OZE to jakby tylko „nakładka" na te regulacje, która obejmuje instalacje uruchomione po wejściu ustawy OZE w życie, czyli po 2016 r.
Koszty przygotowania c.w.u.
Nowe domy zużywają coraz mniej ciepła - mamy lepiej izolowane ściany, okna, wentylację z rekuperatorem. Jednak ilość energii potrzebna do podgrzania ciepłej wody użytkowej się nie zmienia. Jednak i tu można oszczędzić.
Ile energii pochłania podgrzanie niezbędnej nam wody?
Przyjmujemy następujące wartości:
- 50 L na osobę w ciągu doby;
- temperatura c.w.u. 45°C;
- temperatura wody zasilającej 10°C;
- różnica wynosi więc 35 K;
- ciepło właściwe wody 4,2 kJ/(kg-K).
Litr wody ma masę 1 kg, dziennie przygotowanie wody pochłonie dla jednej osoby: 50 1 X 35 K X 4,2 kJ/(kg-K) = 7350 kj
Dzieląc to przez 3600, otrzymujemy wartość w kWh (bo 1 kWh = 3600 kj): 7350 kj : 3600 = 2,04 kWh
Dla czterech osób daje to dziennie nieco ponad 8 kWh. Dla kotła o mocy nominalnej 20 kW na wytworzenie takiej ilości ciepła wystarczy mniej niż pół godziny pracy (20 kW x 0,5 h = 10 kWh). Jednak przynajmniej taką ilość energii zużywamy dzień w dzień, także poza sezonem grzewczym. Co, szczególnie przy kotłach na paliwo stałe, jest kłopotliwe (rozpalanie latem!).
Jeżeli mamy zasobnik wody i cyrkulację należałoby jeszcze uwzględnić spowodowane nimi straty. Jednak w dobrze wykonanej instalacji nie będą one duże. Prawie
zawsze zasobniki i rury znajdują się w pomieszczeniach ogrzewanych. W związku z tym w sezonie grzewczym, czyli około pół roku, ucieczka ciepła z instalacji c.w.u właściwie nie jest stratą w skali całego budynku, bo sumuje się z działającym wówczas ogrzewaniem. Średniorocznie, gdy mamy zasobnik i cyrkulację, należy więc przyjąć ok. 10% dodatku na zużycie ciepła w związku z ich działaniem. A że nasze obliczenia są tylko orientacyjne, mieści się to w granicach błędu.
Jak oszczędzać?
Wciąż szukamy sposobów na ograniczenie kosztów utrzymania domu. Nie omija to również przygotowania ciepłej wody. Poza oczywistym zaleceniem, żeby rozsądnie nią gospodarować, można zastosować różne urządzenia pozwalające tanio uzyskać c.w.u.
Kolektory słoneczne. Od kilku lat są już dość powszechne w domach jednorodzinnych. Zasada ich działania jest bardzo prosta. Słońce nagrzewa kolektor, a w raz z nim płyn roboczy, który następnie oddaje ciepło wodzie zgromadzonej w zasobniku. Wówczas płyn solarny wraca do kolektorów, gdzie znów się rozgrzewa. Chcąc korzystać z kolektorów musimy uwzględnić ich specyficzne cechy:
- wymagają skierowania na południe, ewentualnie na południowy zachód lub wschód;
- efektywnie pracują przede wszystkim w okresie wiosenno-letnim, pozwalając wówczas praktycznie zrezygnować z kotła.
W pozostałych okresach kolektory umożliwiają wstępne podgrzanie wody, którą trzeba następnie jeszcze nieco dogrzać jakimś konwencjonalnym źródłem ciepła (kocioł, grzałka);
- w ciągu roku pokrywają ok. 60% zapotrzebowania na ciepło do c.w.u.;
- potrzebują przestrzeni na dachu. Osobne konstrukcje, np. stojące na gruncie są mało popularne.
- zasobnik powinien być dość duży, o pojemności równej ok. 1,5 dobowego zużycia wody. Dla 4 osób oznacza to 300 1. W małej kotłowni trudno wygospodarować dla niego miejsce;
- zasobnik powinien mieć specjalną konstrukcję, z dużą wężownicą odbierającą ciepło z kolektorów oraz drugą do podłączenia kotła;
- instalacja solarna wraz z zasobnikiem kosztuje około 10 000 zł.
Pompy ciepła tylko do c.w.u. Obecnie to najszybciej rosnący segment rynku pomp ciepła. Są to urządzenia typu powietrze/woda, najczęściej o niewielkiej mocy - około 2 kW. Pracują na powietrzu zewnętrznym, pobieranym przewodem wyprowadzonym przez ścianę. Ich najważniejsze cechy są następujące:
- instalacja jest łatwa, o ile tylko mamy jak wyprowadzić przewody powietrzne (czerp-nią i wyrzutnia);
- większość modeli może pracować wy-łącznie przy dodatniej temperaturze powietrza, trzeba to sprawdzić przed zakupem;
- poza sezonem grzewczym osiągają COP ok. 3,5 - co daje cenę 0,17 zł/kWh, przy rozliczaniu w I taryfie (0,60 zł/kWh);
- najpopularniejsze są modele zintegrowane z zasobnikiem wody, jednak mogą też być przystosowane do podłączenia do istniejącego zbiornika;
- koszt urządzenia wynosi od 4500 zł za wersję bez zasobnika, po 6000-8000 zł za pompę wraz ze zbiornikiem ok. 200 L.
Odzyskwa. To urządzenie dostępne na rynku od kilku lat, będące wymiennikiem ciepła typu woda/woda, a właściwie ścieki/woda. Idea jest podobna jak w przypadku rekuperatora w wentylacji. Ścieki z pryszniców i umywalek, zanim odpłyną do kanalizacji, oddają w tym wymienniku swe ciepło świeżej wodzie, którą akurat czerpiemy. Zasada jest więc bardzo prosta, a sprzęt nie ma części ruchomych i nie wymaga zasilania elektrycznego. Jego cechy to:
- odzyskwę montuje się równolegle do pionu kanalizacyjnego. Po przejściu przez nią tam trafiają ścieki;
- urządzenie można łatwo założyć na górnej kondygnacji, zaś na parterze jest to utrudnione ze względu na konieczność zagłębienia go ponad 1 metr poniżej poziomu podłogi;
- wymiana ciepła wymaga równoczesnego korzystania z wody oraz spuszczania jej w postaci ścieków. Z tego względu nie odzyskamy ciepła z kąpieli w wannie oraz pralek i zmywarek, bo tam pobór wody i od-prowadzenie ścieków następuje w różnym czasie. Jednak i tak nie powinno się ich łączyć z odzyskwą ze względu na dużą ilość niesionych zanieczyszczeń;
- sprawność samego wymiennika przekracza 75%, jednak po uwzględnieniu faktu, że część ścieków do niego nie trafia, sprawność odzysku ciepła z ciepłej wody w skali całego domu wynosi ok. 50%;
- urządzenie kosztuje 1800 zł, czyli bardzo mało względem kolektorów i pomp.
Paliwa i koszty
Jeżeli znamy mniej więcej ilość ciepła, jaką pochłania podgrzanie wody, to znając ceny energii uzyskiwanej z różnych paliw, możemy w przybliżeniu określić koszty c.w.u. Jesteśmy też w stanie ocenić, na ile stosowa- nie dodatkowych urządzeń zmniejszających koszty jej przygotowania ma sens.
WĘGIEL
To wciąż paliwo tanie i powszechnie dostępne. Niestety mało wygodne, szczególnie gdy mamy kocioł zasypowy - bez podajnika. Z drugiej jednak strony, praca kotła z podajnikiem w sezonie letnim wyłącznie na potrzeby c.w.u. oznacza zmarnowanie większości paliwa i dużą ilość zanieczyszczeń. Zarówno w samym kotle, jak i trafiających w powietrze przez komin.
W sezonie grzewczym, gdy przygotowanie wody użytkowej jest tylko niewielkim dodatkiem sprawność prawidłowo dobranego kotła jest wysoka, zaś cena ciepła wynosi zaledwie ok. 0,15 zł/kWh. Zakładając dzienne zapotrzebowanie na ciepło do c.w.u. 8,2 kWh, otrzymujemy:
- 8,2 kWh/dzień x 0,15 zł/kWh = 1,23 zł/dzień Dla 180 dni sezonu grzewczego oznacza to:
- 180 dni x 1,23 zł/dzień = 221 zł Natomiast sprawność spalania w kotle z podajnikiem poza sezonem grzewczym będzie bardzo niska, śmiało można założyć, że dwukrotnie gorsza (niestety producenci kotłów nie prowadzą chyba w ogóle badań tego rodzaju). Koszt letni wyniesie zatem 442 za-miast 221 zł. W ciągu całego roku za grzanie węglem zapłacimy: Tylko węgiel 221 zł + 442 zł = 663 zł
Względnie niedużo, ale latem uciążliwość jest na tyle duża, że wiele osób decyduje się na grzanie wody prądem. W I taryfie, przy cenie 0,60 zł/kWh, zapłacimy: Tylko prąd 8,2 kWh/dzień x 0,60 zł/kWh x 180 dni = 886 zł
Roczny łączny koszt przekracza 1000 zł: Węgiel + prąd 221 zł + 886 zł = 1107 zł
Naprawdę warto poszukać więc sposobu na obniżenie kosztów latem, bo zimą i tak jest niedrogo. I co nie mniej istotne, to letnie źródło ogrzewania powinno być możliwie bezobsługowe. Naturalnym wyborem wydają się kolektory słoneczne, ze swoją wysoką sprawnością w sezonie letnim. Grzałki elektrycznej prawie nie będziemy wówczas używać. Doliczając 200 zł na prąd (pompa obiegowa, grzałka), łącznie mamy koszt nieco ponad 400 zł rocznie: Węgiel + kolektory 221 zł + 200 zł = 441 zł
Otrzymujemy rozwiązanie bardzo wygodne i tanie w eksploatacji. Nie zapominajmy jednak o kosztach samego zestawu solarnego.
A co, jeżeli zdecydujemy się na pompę ciepła? Rachunek dla sezonu zimowego po-zostaje bez zmian (221 zł). Latem zaś pozyskamy ciepło z pompy w cenie 0,17 zł/kWh:
- 8,2 kWh/dzień x 0,17 zł/kWh = 1,41 zł/dzień Dla 180 dni poza sezonem grzewczym:
- 180 dni x 1,41 zł/dzień = 251 zł W ciągu całego roku:
Węgiel + pompa ciepła 221 zł + 251 zł = 471 zł
Znów tanio i wygodnie poza sezonem grzewczym.
Z kolei zastosowanie odzyskwy - jeśli system ma być latem bezobsługowy - wymaga zestawienia z wariantem węgiel + prąd: Węgiel + prąd i odzyskwa 1107 zł x 50% = 554 zł
Koszt eksploatacyjny wciąż niski, a i inwestycja nie wymaga dużych nakładów.
GAZ ZIEMNY
W tym przypadku rachunki są prostsze, bo sprawność kotła nie zmienia się znacząco poza sezonem grzewczym. Zakładamy średnią cenę roczną ciepła z gazu ziemnego 0,25 zł/kWh:
Tylko gaz ziemny 8,2 kWh/dzień x 0,25 zł/kWh x 360 dni = 738 zł
Ile zaś będą wynosić koszty, gdy 60% ciepłej wody zapewni instalacja solarna? Gaz ziemny + kolektory 738 zł x 40% = 295 zł
Cena bardzo kusząca, ale najpierw trzeba zainwestować niemało w kolektory.
Zobaczmy teraz na ile uzasadnione jest w układzie z kotłem gazowym zakładanie pompy ciepła na potrzeby sezonu letniego. Roczny koszt gazu będzie o połowę niższy, a cenę ciepła z pompy policzyliśmy na potrzeby poprzedniego wariantu z węglem: Gaz ziemny + pompa ciepła 369 zł + 251 zł = 620 zł
Roczna oszczędność 118 zł raczej nie przekonuje do tak poważnej inwestycji.
Sprawdźmy jeszcze wariant z odzyskwą, czyli gdy obniżamy koszt roczny o połowę: Gaz ziemny + odzyskwa 738 zł x 50% = 369 zł
Wobec niskiej ceny samego urządzenia warto go rozważyć, chociaż prosty okres zwrotu wyniesie prawie 5 lat.
GAZ PŁYNNY
Gaz płynny jest obecnie tani i cena pozyskanej z niego energii wynosi ok. 0,35 zł/kWh i to w przypadku dzierżawy zbiornika od dostawcy. Gdy mamy własny, cena może być nawet o połowę niższa (ale za zbiornik i instalację zapłacimy ok. 10 000 zł). Jednak pamiętajmy, że cena tego paliwa może się szybko zmieniać, bo nie jest odgórnie regulowana. Koszty przygotowania ciepłej wody policzymy jak przy gazie ziemnym: Tylko gaz płynny 8,2 kWh/dzień x 0,35 zł/kWh x 360 dni = 1033 zł
Wariant z instalacją solarną, pokrywającą 60% zapotrzebowania:
Gaz płynny + kolektory 1033 zł x 40% = 413 zł
Tym razem oszczędności są znacznie wy-raźniejsze, ale wobec typowego, dość małego zużycia, czas zwrotu i tak będzie długi.
Tak samo jak poprzednio liczymy wersję z pompą ciepła:
Gaz płynny + pompa ciepła 517 zł + 251 zł = 668 zł
Roczna oszczędność 266 zł nie jest zachęcająca.
Sprawdźmy jeszcze wariant z odzyskwą, czyli gdy obniżamy koszt roczny o połowę: Gaz płynny + odzyskwa 1033 zł x 50% = 517 zł
Ponad 500 zł rocznych oszczędności oznacza okres zwrotu około 3,5 roku, to niezbyt długo.
Jak widać, sposób oszczędzania też trzeba dobrze przemyśleć i dopasować do warunków konkretnego domu.
GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA |
Nasi partnerzy
