Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Możliwości osiągnięcia niezależności energetycznej budynków mieszkalnych w Polsce

Wartość energii z OZE i efektywne sposoby jej zagospodarowania
W Polsce mamy dobre warunki do pozyskiwania tej energii – porównywalne z Niemcami i nieco lepsze niż w Wielkiej Brytanii. W 2015 r. w naszym kraju 99% z 4700 nowych instalacji wytwarzających energię elektryczną ze źródeł odnawialnych stanowiły systemy PV.
W Polsce mamy dobre warunki do pozyskiwania tej energii – porównywalne z Niemcami i nieco lepsze niż w Wielkiej Brytanii. W 2015 r. w naszym kraju 99% z 4700 nowych instalacji wytwarzających energię elektryczną ze źródeł odnawialnych stanowiły systemy PV.
pixabay.com
Ciąg dalszy artykułu...

Wartość energii z OZE i efektywne sposoby jej zagospodarowania

Ile rzeczywiście warta jest (jednostkowo) wyprodukowana przez przydomową instalację OZE energia elektryczna? Należy ją odnieść do kosztu zakupu 1 kWh z sieci energetycznej przez gospodarstwo domowe.

W zależności od rodzaju taryfy (licznik jedno- lub dwutaryfowy) faktyczny koszt 1 kWh wynosi np. 0,55 zł przy liczniku jednotaryfowym i 0,65 oraz 0,30 zł przy liczniku dwutaryfowym (ceny różnią się w zależności od dostawcy i regionu kraju, jednak proporcje pozostają podobne).

Koszt 1 kWh z gazu to 0,12–0,20 zł.

Jednak oferowane przez operatora po nowelizacji Prawa energetycznego ceny zakupu różnią się znacznie od wspomnianych cen detalicznych zakupu w taryfach G11 i G12. Wynika to z wprowadzonej zasady, że prosument może liczyć tylko na 80% ceny za energię, ale już nie za jej dystrybucję, tym samym faktycznie liczyć można na uzyskanie od operatora ok. 0,18 zł za 1 kWh energii elektrycznej wprowadzonej do sieci.

Zapotrzebowanie na różne nośniki energii i ich wartość

Zapotrzebowanie gospodarstw domowych na energię jest bardzo nierównomierne w skali roku. Zimą potrzebują one więcej niż latem, wieczorem więcej niż w dzień.

Na wstępie należy podzielić zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na kategorie:

  • energię na cele grzewcze (c.o.),
  • energię do przygotowania c.w.u.
  • oraz energię elektryczną potrzebną przez cały rok na cele bytowe (oświetlenie, AGD, RTV, pranie, przygotowanie posiłków itp.).

Potrzeby te, choć z różną intensywnością, muszą być zaspokajane ciągle, nie można np. włączać lodówki tylko wtedy, gdy dostępna jest energia z OZE. Pojawia się więc konieczność akumulowania energii z okresów nadwyżek i jej spożytkowania w czasie niedoboru.

Jak wspomniano wcześniej, można to realizować poprzez akumulację własną (w zespole bardzo drogich akumulatorów w systemie off-grid) lub „wtłaczanie” energii do sieci energetycznej po to, by ją potem odzyskać.

Obydwa rozwiązania są obecnie w Polsce bardzo niekorzystne ekonomicznie (wysoki koszt baterii oraz sprzedaż do sieci po niskich cenach), dlatego należałoby się skupić na maksymalizacji stopnia wykorzystania własnej energii odnawialnej (SWEO) dla wszystkich rodzajów jej zużycia, tak aby oddawać tylko tę energię, której już nie można spożytkować, bo wszystkie potrzeby energetyczne gospodarstwa zostały chwilowo zaspokojone. Wyzwaniem jest takie zaprojektowanie przydomowej mikroelektrowni OZE, żeby właśnie ten efekt uzyskać.

Energia cieplna na potrzeby c.o. może być uzyskiwana na różne sposoby, np. kupowana z zewnątrz (energia elektryczna, gaz, olej) lub pozyskiwana ze spalania lokalnych źródeł biomasy.

Najprostsza technicznie i najtańsza w inwestycji jest technologia ogrzewania płaszczyznowego za pomocą kabli i mat grzewczych – jest to jednak rozwiązanie najdroższe w eksploatacji.

Lepsze efekty osiągnąć można, wykorzystując sprężarkowe pompy ciepła zasilane energią elektryczną.

Z drugiej strony, jedną z prostszych metod pozyskania ciepła dla c.o. jest zainstalowanie kotła na biomasę pochodzącą z lokalnej plantacji roślin energetycznych. Taka technologia ogrzewania jest droższa w inwestycji, ale tania eksploatacyjnie − angażuje domowników jako lokalnych przewoźników, magazynierów i w końcu palaczy.

Optymalnym rozwiązaniem jest wykorzystanie energii elektrycznej jako źródła c.o. w najbardziej efektywny sposób – zasilając pompy ciepła z własnego prądu.

Dobrze zaprojektowany system umożliwia transformację z modelu biomasowego do opartego na własnym OZE. Model taki był rozpatrywany podczas analizy niezależności energetycznej testowanego domu.

Na początku zasobnik c.o. współpracujący z kotłem na biomasę wspomagany był grzałkami elektrycznymi zasilanymi energią z OSD, a później z instalacji PV. W kolejnym etapie wprowadzono pompy ciepła zasilane energią elektryczną z przydomowego systemu PV/MTW.

Energia cieplna na potrzeby c.w.u. dostarczana z kolektorów słonecznych nie pokrywała całkowicie całorocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę pomimo znacznego przewymiarowania tej instalacji. Konieczne więc było dogrzewanie grzałką elektryczną zasilaną energią z sieci energetycznej OSD. Dopiero wprowadzenie grzałek elektrycznych na prąd stały (DC), za pomocą których „akumulowano” nadwyżki energii odnawialnej z systemu PV/MTW, rozwiązało problem (pozostawiono termiczne kolektory słoneczne). Magazynowanie c.w.u. stało się ostatnim etapem wykorzystania własnej „zielonej” energii elektrycznej przed oddaniem jej do sieci (OSD).

Energia elektryczna z OZE na potrzeby bytowe (m.in. oświetlenie, sterowanie) była priorytetem dla systemu sterowania. W okresach braku własnej system korzystał z energii kupowanej z sieci energetycznej (OSD).

Istotną funkcję w tym rozwiązaniu pełnił system zarządzania budynkiem BMS. W każdym momencie „życia budynku” analizuje on dostępne źródła i decyduje o sposobie wykorzystania odnawialnej energii na poszczególne cele, wprowadzając odpowiednie priorytety i przełączając urządzenia z zasilania z zakładu energetycznego na zasilanie własne (w następującej kolejności: urządzenia elektryczne, c.o., c.w.u., oddanie do sieci).

System musi dokonywać optymalizacji na wszystkich trzech fazach osobno, co wiąże się z koniecznością przebudowy istniejącej sieci wewnętrznej budynku lub, co jest znacznie lepszym rozwiązaniem, zaprojektowania takiego systemu w nowym budynku.

Największy efekt energetyczny, a tym samym finansowy, dało wsparcie systemu przygotowania c.w.u. za pomocą pompy ciepła. Również zastosowanie powietrznej pompy ciepła do dogrzewania/schładzania powietrza po rekuperacji okazało się dobrym rozwiązaniem. System c.o. oparto ostatecznie na gruntowej pompie ciepła o mocy dobranej do potrzeb budynku.

Wprowadzenie w testowanym budynku aż trzech pomp ciepła umożliwiło obniżenie zapotrzebowania na energię użytkową EU (a tym samym pierwotną EP) na cele HVAC o ponad 60% (współczynnik SCOP > 3) w stosunku do wcześniejszego zastosowania grzałek elektrycznych. Po tej optymalizacji SWEO sięgnęło 100%.

Efekty

Realizacja projektu wykazała, że możliwe jest uzyskanie ekonomicznej samowystarczalności budynku o powierzchni ponad 250 m2 przy zastosowaniu instalacji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych o mocy nominalnej 13 kW. Korzystając z mechanizmu net metering, obliczono, że nawet przy niekorzystnej stawce sprzedaży operatorowi sieci dystrybucji (0,18 zł za 1 kWh) możliwe jest „wyzerowanie” w skali roku rachunków za energię elektryczną. Polega to na odsprzedaży energii elektrycznej z nadprodukcji w „ciepłych okresach” za kwoty w wysokości dokładnie takiej, jaką wydano na energię elektryczną w „okresach chłodnych” (pobór dwutaryfowy sterowany przez BMS). Różnica pomiędzy stawkami energii kupionej i sprzedanej jest znaczna i  ustawa o OZE poprawiłaby tę relację, a tym samym pozwoliła szybciej zamortyzować się kosztownym inwestycjom.

Na rys. 1 rys. 2 pokazano zrzuty ekranowe z systemu monitoringu trzech faz zasilania budynku testowego. Najważniejszy jest żółty obszar w środku pokazujący ilość zużytej energii dla każdej fazy (w rozróżnieniu na taryfę I i II) oraz wyprodukowana energia z OZE (system nie widzi wszystkich włączanych urządzeń – pokazuje jedynie efekty). Dane odnoszą się do dwóch dni w lutym 2016 r.

Pierwszego dnia ilość energii wyprodukowanej przez przydomową mikroelektrownię była mniejsza od zużycia (widać produkcję i zużycie sumaryczne ponad 28 kWh na dobę przy produkcji własnej tylko 3,44 kWh). W tym dniu oczywiście powstałby niedobór w wysokości 24,56 kWh i energię należałoby zakupić od operatora systemu dystrybucyjnego (28 – 3,44 = 24,56).

Na  rys. 2 pokazano sytuację w innym dniu, gdy zużycie wynosiło 5,5 kWh (po odjęciu zużycia wewnętrznego – SWEO), a sumaryczna produkcja OZE 9,31 kWh. Wystąpił wtedy nadmiar produkcji energii (gotowy do oddania do sieci) o wartości 2,34 kWh (2,34, a nie 3,81 z powodu różnego sposobu liczenia zużycia i podaży wyrażonego w „energii nadmiarowej”).

Parametr energii nadmiarowej w tym systemie monitoringu nie jest precyzyjny – wskazuje on ilość energii, która mogłaby zostać oddana – głównie z powodu braku optymalizacji (rozminięcia czasowego) podłączenia kolejnych urządzeń, które mogłyby korzystać z zielonej energii. Warto zauważyć, że włączanie kolejnych odbiorników nie powinno być realizowane na zasadzie włącz/wyłącz, ponieważ np. pompy ciepła mają ograniczenie możliwej liczby załączeń w ciągu godziny, system musi to uwzględnić, opóźniając podłączenie, co dodatkowo utrudnia osiągnięcie wysokiego stopnia wykorzystania własnej energii odnawialnej
(SWEO).

Podsumowanie

Na powstającym w Polsce rynku mikro- i miniinstalacji odnawialnej energii elektrycznej mamy dwa możliwe scenariusze działania dla osób, które chciałyby dążyć do niezależności energetycznej poprzez instalacje prosumenckie.

Pierwszy z nich to czekanie na lepsze warunki odsprzedaży energii do operatora sieci dystrybucyjnej (OSD). W modelu tym zakłada się, że stawki za odsprzedawaną energię z OZE do sieci będą wyższe, ale należy się uzbroić w cierpliwość w oczekiwaniu na nie, gdyż po raz kolejny przesunięto termin ich wprowadzenia (tym razem z 1 stycznia na 1 lipca 2016).

Ten scenariusz ma swoje zalety – bardzo atrakcyjną stawkę 750 zł za MWh z instalacji PV o mocy do 3 kWp oraz 650 zł z instalacji do 10 kW. Nie wiadomo jednak, czy ceny te potwierdzą się w rzeczywistości.

Drugi scenariusz to skorzystanie z dofinansowania NFOŚiGW do instalacji mikrokogeneracyjnych i budowanie niezależności energetycznej. Rozwiązanie to wymaga jednak posiadania zdolności kredytowej i przejścia przez trudną procedurę przyznawania dotacji (od której należy jeszcze zapłacić podatek), a także dużej cierpliwości, gdyż dotacja wypłacana jest po wielu miesiącach.

Z każdym rokiem dofinansowanie będzie coraz mniejsze (w 2015 – 40%, w 2016 – 40 lub 30%). Zdaniem autora w obliczu niepewnej sytuacji związanej ze stawkami gwarantowanymi wygrywają te inwestycje, które pozyskały 40-proc. dotację.

Niezależnie od tego, który ze scenariuszy przyjmiemy, należy wybrać optymalną wielkość instalacji mikrogeneracyjnej, tak aby zainwestowane pieniądze służyły przede wszystkim zaspokajaniu zapotrzebowania na energię w domu prosumenta. Należy gruntownie przeanalizować możliwości zużycia własnego energii z OZE (w tym kosztów dodatkowych, jak np. systemów odbioru energii do zasilania instalacji c.o. i c.w.u.), tak aby inwestycje te nie stanowiły taniego źródła energii elektrycznej dla operatora systemu dystrybucji, ale służyły prosumentom. Pomocne mogą być dostępne na rynku różne urządzenia realizujące te cele – od prostych sterowników po funkcje zaawansowane BMS.

Należy jednocześnie uważać na „standardowe” rozwiązania oferowane przez firmy z branży grzewczej, ponieważ „wstrzelenie się” ze swoimi potrzebami energetycznymi w gotowe instalacje o mocy 2,5, 4 czy 8 kWp, żeby uzyskać maksymalizację SWEO, będzie trudne. Najlepiej zdecydować się na indywidualny projekt w firmie, która ma już doświadczenie w tej materii. 

Czytaj też: Wskaźnik zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną a optymalizacja kosztów >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

   22.04.2016

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak zapewnić bezpieczeństwo prac serwisowych » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl