Stručný souhrn z článku:

  • Fotovoltaika dosahuje nejvyšší účinnosti v obdobích s mírným slunečním světlem, ne v horkých letních měsících, kde teplo snižuje její efektivitu.
  • Fotovoltaické systémy jsou efektivně propojeny s tepelnými čerpadly pro ohřev vody a vytápění, ačkoliv v zimě produkují méně energie.
  • Pro účinný systém je klíčová správná velikost fotovoltaiky, akumulace energie a možná kombinace s dalšími zdroji tepla.

Tento souhrn byl vytvořen pomocí AI a je kontrolován redakcí.

Fotovoltaika je skvělý zdroj elektrické energie. Nejvyšší účinnosti pak dosahuje paradoxně v měsících, kdy slunce už svítí, ale ještě ne tak těžce jako v létě. V letních měsících totiž klesá účinnost vlivem tepelných ztrát. V létě navíc není tak velké využití pro elektřinu jako v zimě, kdy potřebujeme víc tepla. Je tu tedy relevantní otázka, jestli fotovoltaika dodá dostatek energie třeba pro tepelné čerpadlo, které vyrábí tepelnou energii s velmi vysokou účinností, kdy na vstupní jednotku energie dostaneme řekněme tři až čtyři výstupní jednotky. Toho si jsou mnozí lidé vědomi a představa, že budou tepelné čerpadlo hnát energií ze slunce, je více než lákavá.

Podívejte se, jak pracuje fotovoltaika v zimě:

Zdroj: Youtube

„Zájmu o tepelná čerpadla a fotovoltaické panely pomáhá nejen dobře známá dotační podpora z Nové zelené úsporám, ale také doporučení od ostatních. Na tato úsporná zařízení se nás dnes ptají téměř všichni zákazníci, a právě na jejich popud jsme nyní zahrnuli tepelné čerpadlo typu vzduch/vzduch a fotovoltaickou elektrárnu pro ohřev teplé vody do základní ceny všech našich domů,“ dodává Jiří Buchal, generální ředitel firmy RD Rýmařov, která registruje u svých zakázek extrémní nárůst těchto kombinací.

Jak to zapojit?

Samozřejmě, že nejlepší by z hlediska minimalizace ztrát bylo, kdyby byly panely napojené přímo na tepelné čerpadlo a to by vytvářelo tepelnou energii pro dům. O tom, jak tepelné čerpadlo funguje, jsme psali například v tomto článku.

Jenže to samozřejmě nejde. Teplo je zapotřebí sice i tehdy, když slunce svítí, ale hlavně tehdy, když zapadne. Je tedy zapotřebí, aby energie vyrobená sluncem byla uložena na pozdější dobu. Těch možností je hned několik.

Začneme paradoxně problematikou spojení těchto technologií v létě. To nejsofistikovanější řešení dokáže pomocí algoritmu modulovat výkon tepelného čerpadla na základě dat o výrobě z FVE. Nastává zde ale problém s nadměrnou výrobou FVE v letních měsících a prakticky nulovou potřebou vytápění.

Potíž ale může nastat jednak na straně distribuční společnosti, protože distribuční sítě v některých lokalitách narážejí na své limity, tudíž distribuční společnosti nechtějí větší elektrárny připojovat, a zároveň bývá limitující i plocha střechy, na kterou se vejde jen omezený počet panelů.

Jaroslav Šuvarský, jednatel S-Power Energies

„V tomto období si dokážete ohřát teplou vodu na sprchování a přebytky uložit do baterie na noční provoz. Zároveň je možné pomocí tepelného čerpadla ohřívat bazén díky FVE prakticky zadarmo. Výhodu mají v tomto domy, které mají velice nízkou tepelnou ztrátu a mají v letních měsících potřebu pobytové místnosti ochlazovat. Zde je opět spojení FVE a TČ velice komfortní a energeticky i ekonomicky výhodné řešení,“ prozradil nám Pavel Kupec ze společnosti Woltair. Ten specifikuje ale i další varianty, jako je tzv. předehřev. „Principiálně se jedná o nádobu s elektrickou patronou, která je předřazena TČ. Mimo topnou sezónu tak přebytky umoříte v ´bojleru´, a tepelné čerpadlo tak nemusí dohřívat vodu na sprchování, což je výhodné z důvodu šetření motohodin TČ, takže tím prodlužujete jeho životnost,“ dodává Pavel Kupec. Nevýhodou oproti předchozímu je nižší energetická účinnost, než když ohříváte teplou vodu tepelným čerpadlem, a to přibližně v poměru 1 : 4 pro tepelné čerpadlo.

Pojďme do zimy

V zimě ale nastává zcela jiná problematika. Té energie není hodně. Slunce moc nesvítí. A když už svítí, tak ze špatných úhlů, rozptýleně apod. Vyrobit dostatek energie bývá těžké. Zde by tedy bylo dobré mít pokrytou střechu co největším počtem fotovoltaických panelů, abychom získali i z toho mála co nejvíc. Ovšem v létě bychom zase měli velké přebytky a tak velká fotovoltaická elektrárna by nemusela projít schvalovacím procesem.

To potvrzuje i Jaroslav Šuvarský, jednatel společnosti S-Power Energies, která se návrhy a instalacemi fotovoltaických elektráren zabývá. „Pokud je dům dobře vyřešen z pohledu energetické náročnosti, bohatě stačí klidně i menší fotovoltaika do 10 kWp. To ostatně potvrzuje i naše zkušenost – nejvíc zákazníků si pořizuje sestavu s fotovoltaikou o instalovaném výkonu kolem 6 kWp a úložištěm kolem 11 kWh.

Větší sestavy mají smysl u rodin, které vlastní elektromobil. Vzhledem k tomu, že spotřeba elektromobilu se vyrovná spotřebě celé domácnosti, vyplatí se mít na rodinném domě klidně i 20kWp elektrárnu.“

Stačí tedy 20 kWp?

Otázkou je, jestli 20 kWp, které se dnes ještě při rozumných investicích, papírování a zabrané ploše na střeše vyplatí postavit, vystačí na vytápění celého domu přes zimu. Možné to samozřejmě je. Příkladem může být ostrovní dům pana Pavla Podruha, který jsme navštívili. Ten má na střeše solární panely o celkovém výkonu 15 kWp a v technické místnosti akumulátory s 22 kWh kapacity. Jenže to jde o dům, který je přímo stavěný na to, aby byl bez jakýchkoli přípojek. Má ideální sklon střechy na správnou stranu, jeho konstrukce je extrémně nízkoenergetická a s velkými prosklenými plochami pro příjem co největší solární složky, když v zimě vysvitne slunko.

Takto ideálně nastaveného domu se ale často nedočkáme. Jde velmi často o kompromis mezi náklady, přínosem a možnostmi, jaké dovolí daný pozemek, stavební předpisy apod.

Teď se podívejme na příkon oblíbeného tepelného čerpadla na našem trhu – IVT AIR X 90, které je ideální pro dům s tepelnou ztrátou někde mezi 7-12 kW. Zajímavý topný faktor 5,01 je samozřejmě k dispozici pouze v ideálním případě, ale topný faktor při -7 °C při ohřevu na 35 °C je 2,92. Teplota 35 °C je teplota vhodná pro podlahové topení, nikoliv už třeba pro ohřev vody v bojleru. Tam by byla zapotřebí elektrická patrona na dohřev.

Vraťme se k příkonu takového tepelného čerpadla. Maximální příkon je 3,6 kW, což zrovna v takových nepříznivých teplotách je reálná hodnota. Jak dlouho bychom mohli dotovat energií takové tepelné čerpadlo v případě akumulátorové sady o kapacitě 22 kWh? Teoreticky je to nějakých šest hodin, prakticky kvůli ztrátám a snaze o nevybíjení akumulátorů do nuly (což jim nesvědčí) o něco méně. Při zatažené obloze, jakou máme právě v těchto dnech, tak nemůžeme počítat s tím, že by fotovoltaika dokázala získat dostatek elektrické energie pro dům, který není silně zateplen (až téměř k hranici pasivního standardu), na celou zimu.

Pro většinu takových domů je možné spojit fotovoltaiku, tepelné čerpadlo a další zdroj tepla (například krbovou vložku s tepelným výměníkem) do jednoho celku a využívat jejich vyvážený poměr tak, aby byla spotřeba co nejmenší.

Na závěr necháme zase mluvit pana Kupce ze společnosti Woltair: „Obecně se dá říci, že fotovoltaiku dimenzujeme optimálně na pokrytí zhruba 70 % celkové roční spotřeby elektřiny v domě. V případě nemovitostí s vysokou spotřebou (nad 13 MWh ročně) se určitě vyplatí jít nad hranici 10 kWp.“

Zdroj: denik.cz, s-power energies, tzb-info