POMPY CIEPŁA A FOTOWOLTAIKA

Autor: dr inż. Maciej Piliński / Solar Energy / Fronius Polska

Instalacje fotowoltaiczne, to sprawdzona i znana technologia, która pozwala na wytwarzanie taniej energii elektrycznej. Pompy ciepła zdobywają coraz większą popularność jako wydajna metoda ogrzewania lub chłodzenia budynków. Niestety wymagająca sporych ilości energii elektrycznej. Jak się okazuje, połączenie tych dwóch technologii daje doskonały efekt w postaci ekologicznego i zeroemisyjnego rozwiązania do podgrzewania c.w.u., ogrzewania i chłodzenia budynków i zasilania pozostałych odbiorników elektrycznych. A wszystko za około 20 zł rachunków (opłat stałych) miesięcznie.

Jak dobierać?

Projekt takiego rozwiązania należy rozpocząć od analizy potrzeb inwestora – zarówno w ciepło (zimno), ciepłą wodę użytkową, jak i energię elektryczną. Wychodząc od energochłonności budynku [kWh/(m²•rok)], ilości mieszkańców, sposobu korzystania przez nich z nieruchomości, rodzaj głównych odbiorników energii elektrycznej (obecnych i przyszłych) można dość precyzyjnie określić roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną. A to już prosty krok do wyliczenia mocy instalacji fotowoltaicznej, która wyprodukuje w tym samym okresie zbliżoną ilość energii ze Słońca. Należy jednak pamiętać, że profile produkcji i zużycia energii elektrycznej są z reguły dość mocno rozbieżne, a zatem konieczne będzie korzystanie z mechanizmu tzw. net-meteringu, tj. magazynowania nadwyżek produkowanej energii w sieci OSD. Forma „opłaty” za takie magazynowanie, zwana opustem, wynosi 20% dla instalacji do 10kWp i 30% oddanej energii – dla instalacji większych. A zatem najbardziej korzystne jest zużywanie produkowanej energii bezpośrednio poprzez odbiorniki w budynku, mówimy wówczas o wysokim poziomie zużycia własnego (PZW).

Monitorowanie

Pierwszym krokiem do zaawansowanej współpracy pomiędzy fotowoltaiką a pompą ciepła jest zaawansowane monitorowanie zużycia energii. Jeden inteligentny licznik energii firmy Fronius montuje się na styku budynku i sieci OSD. Daje nam możliwość monitorowania energii zużytej na potrzeby własne, oddanej do sieci i pobranej z sieci.

Jeszcze większe możliwości daje instalacja kolejnych liczników inteligentnych. Pozwalają one monitorować wybrane, energochłonne odbiorniki, takie jak bojler c.w.u., pompę ciepła, ładowarkę samochodu elektrycznego, itp. Dzięki takiemu rozwiązaniu mamy stały podgląd na działanie tych urządzeń oraz związane z tym koszty energii.

Zarządzania energią

Dzięki zintegrowanemu z falownikiem Fronius systemowi zarządzania energią, wszystkie energochłonne odbiorniki w gospodarstwie domowym mogą być automatycznie włączane lub wyłączane w zależności od dostępnej nadwyżki energii PV.

Dostępne są aż cztery cyfrowe wyjścia, które umożliwiają falownikowi sterowanie zewnętrznymi przekaźnikami. Dzięki temu przekaźniki włączają urządzenia, gdy tylko zostanie osiągnięty określony próg nadwyżki energii. Ponadto możliwe jest zdefiniowanie minimalnego lub maksymalnego czasu działania urządzeń oraz ustawienie priorytetu załączania obciążeń.

Przekaźniki mogą załączać odbiornik bezpośrednio i jest to zalecane do prostych odbiorników, jakimi są np. grzałki w bojlerach c.w.u. Do sterowania bardziej złożonym układem, takim jak pompa ciepła, zaleca się wykorzystanie dedykowanych wejść „Smart Grid ready”. Dają one sygnał logiczny do odbiornika informujący o niskiej taryfie energii – bezpłatnej energii ze Słońca. Na tej podstawie w zależności od warunków panujących w budynku to pompa ciepła podejmuje decyzję, czy podnieść temperaturę pomieszczenia, załadować bufor, itp.

Inne otwarte interfejsy

Dzięki otwartym interfejsom w falowniku Fronius można łatwo zintegrować komponenty innych firm, np. ładowarkę samochodu elektrycznego lub system automatyki domowej. Wówczas sterowane za pomocą nadwyżki energii PV czy magazynowanie energii choćby w formie ciepła może być jeszcze bardziej inteligentne.

Zalety w skrócie

• / Łatwa integracja komponentów innych firm
• / Bezpośrednia kontrola urządzeń w przypadku nadwyżki energii PV
• / Zwiększenie stopnia zużycia energii na potrzeby własne
• / Mniej energii pobieranej z sieci, a tym samym większe oszczędności  

Co jest potrzebne, aby wdrożyć zarządzanie energią Fronius?

URZĄDZENIE	TYP
FALOWNIK	Fronius Symo GEN24 Plus lub Primo i wszystkie falowniki SnapINverter z kartą począwszy od Datamanager 2.0 oraz wszystkie starsze falowniki firmy Fronius i falowniki zewnętrzne z urządzeniem Datamanager Box 2.0
FRONIUS SMART METER	63A-1; 63A-3; 50kA-3 TS 100A-1; TS 65A-3; TS 5kA-3 / Nadaje się do sieci jednofazowych i trójfazowych / Mierzy zużycie energii i energię z sieci
OPRZEWODOWANIE WYJŚĆ CYFROWYCH	/ Do oprzewodowania wyjść cyfrowych wymagany jest przewód do transmisji danych (CAT 5 lub wyższy), który jest przeznaczony do sterowania zewnętrznymi przekaźnikami 12V. Przy wyborze przekaźnika 12V należy wziąć pod uwagę maksymalną zdolność łączeniową jednostki komu¬nikacyjnej: Seria SnapINverter (Datamanager): 3,2W / GEN24 Plus: 6W / Zalecamy na przykład przekaźnik FINDER typu 39.11.0.012.00060
KOMUNIKACJA FALOWNIKA Z INTELIGENTNYM LICZNIKIEM FRONIUS SMART METER	Połączenie kablowe (CAT5 lub nowszy) przez Modbus RTU (RS485)