Jak u rodinného domu optimálně vyřešit ohřev vody pomocí fotovoltaiky
Ohřev vody je po vytápění zpravidla druhým největším „žroutem“ energie v domácnostech, čím dál více zákazníků proto chce alespoň část této spotřeby vykrýt fotovoltaickými panely. Na trhu existují menší a cenově dostupnější řešení určené výhradně k ohřevu TUV, nebo komplexnější řešení, ve kterém bude ohřev vody jen jeden z účelů fotovoltaiky. V článku obě možnosti rozebíráme do detailu včetně doporučení.
Jak efektivně využít fotovoltaiku k ohřevu vody jsme probrali s technickým ředitelem společnosti DZ Dražice Lukášem Formánkem. Pusťte si naše shrnutí.
Doslova „mánii“ v poptávce po menších FVE za účelem samostatného solárního ohřevu vody vyvolal nový dotační program Nová zelená úsporám Light, který žadatelům mimo jiné nabízí
- 60 000 Kč na solární termický nebo solární fotovoltaický ohřev vody využívající stávající bojler,
- nebo 90 000 Kč na solární termický nebo solární fotovoltaický ohřev vody s novým bojlerem.
Termický vs. solární ohřev vody
Nejprve krátce k terminologii. Zatímco fotovoltaika vyrábí elektřinu a tou následně napájí topnou patronu v bojleru, při termickém ohřevu dochází k ohřívání vody pomocí slunce přímo v kolektorech na střeše. Při termickém ohřevu tak získáváte pouze teplou vodu (a nic dalšího), zatímco s fotovoltaikou můžete mít univerzální elektrickou energii pro více využití. Ale má to háček.
Instalace malé fotovoltaiky určené pouze k ohřevu TUV totiž neumí napájet zbytek domu. „Pořizovat si třeba 3kWp elektrárnu jen za účelem ohřevu vody je z mého pohledu škoda. Například v červnu a červenci pro ohřev využijete jen cca 30 % energie. 70 % potenciální energie se vůbec nevyrobí, protože voda v bojleru už bude dostatečně teplá. Přitom v té samé chvíli budete odebírat energii ze sítě, abyste si mohli uvařit oběd nebo zapnout pračku. Malá FVE určená jen pro ohřev vody je sice levná při pořízení, ale s větším a komplexním řešením člověk pokryje mnohem více svých energetických potřeb a ve výsledku ušetří,” říká jednatel naší firmy Petr Pešek.
Proto pokud vám to situace a rozpočet dovolují, doporučujeme zvolit kompletní fotovoltaický systém, ve kterém je ohřev vody jen jako jeden z účelů využití energie. Díky tomu budete mít k dispozici elektřinu, se kterou kromě ohřevu pokryjete také napájení lednice, myčky, pračky, tepelného čerpadla a dalších energeticky náročných spotřebičů.
Jak jsme zoptimalizovali ohřev vody u rodiny Vokáčových, se podívejte do videopřípadovky.
Optimalizace solárního ohřevu vody ušetří peníze i baterii
V obou případech však platí, že při návrhu fotovoltaiky pro ohřev TUV je vhodné bojler/akumulační nádrž považovat za další formu „baterie“ a maximálně využít pro ukládání a uchovávání jednoúčelové tepelné energie.
Asi nikoho nepřekvapí, že většina domácností spotřebuje nejvíce teplé vody večer, kdy se členové rodiny sprchují, čistí si zuby a podobně. Druhá taková špička bývá během rána.
Jestliže dodavatel FVE optimalizaci ohřevu vody neřeší, pak:
- voda v bojleru (o nejčastějším objemu 160 litrů) se nahřívá jen na 50–60 °C,
- využíváním teplé vody dojde k relativně rychlému ochlazení spodní části nádrže, kde je umístěn senzor termostatu,
- topná patrona v tu chvíli okamžitě spíná a začíná vodu ohřívat,
- a protože večer a brzy ráno nesvítí slunce, odebírá patrona elektrickou energii z baterky nebo ze sítě.
Obě varianty jsou špatně, protože za energii ze sítě platíte a čerpáním z baterky akumulátor zbytečně opotřebováváte. Energii z baterky navíc můžete večer a ráno využít pro jiné účely a není vůbec nutné, abyste jí plýtvali pro ohřev vody v bojleru. Je mimořádně nehospodárné přesouvat energii z jednoho akumulátoru do druhého.
Proto je důležité, aby váš dodavatel FVE ohřev vody optimalizoval, to znamená zvolil dostatečně velký bojler a systém ohřevu nastavil tak, aby pracoval co nejefektivněji. A právě na to se v Pešek & Mudra specializujeme.
Alespoň 300l bojler s patronou ve spodní části
„Pro čtyřčlennou rodinu doporučuji minimálně 300litrový bojler a silnou třífázovou patronu. Vhodný je například bojler OKCE 300 S s patronou TPK 6,6 kW od DZ Dražice s kvalitní izolací, antikorozní úpravou a keramickou patronou. Systém ohřevu pak nastavíme tak, aby fotovoltaická elektrárna v době nejsilnějšího slunečního svitu využila energii k napájení patrony a tím vyhřála všechnu vodu v bojleru klidně až na 75 °C. Jelikož má bojler jen minimální tepelné ztráty, budete mít celý večer, noc i ráno k dispozici spoustu horké vody, aniž byste museli odebrat jedinou kilowatthodinu z baterky nebo ze sítě. Bojler se tak stává sekundární baterií s úžasným poměrem cena/kWh,“ vysvětluje Petr Pešek.
Lukáš Formánek, technický ředitel DZ Dražice, k tomu doplňuje, že ideální bojler pro tyto účely by měl mít zároveň topnou patronu umístěnou ve spodní části. „V nádrži dochází k fyzikálnímu jevu zvaném stratifikace, kdy teplejší voda stoupá vzhůru a chladnější zůstává u dna. Pokud byste měli topnou patronu umístěnou uprostřed nebo nahoře, nemohli byste vodu ve spodní části nádrže vůbec zahřát. Umístění patrony nahoře dává smysl jen ve chvíli, kdy nádrž ohříváte například kotlem na dřevo. S odběrem energie ze sítě v takovém případě počítáte jen doplňkově a chcete jí šetřit, proto nevyhříváte celý objem nádrže. Pokud ale považuji nádrž za sekundární baterii a chci do ní naopak co nejvíce energie ukládat, je mnohem efektivnější mít patronu dole a vyhřívat celý objem vody v nádrži.“
TIP: Někteří zákazníci se ptají, proč k ohřevu TUV používat bojler s topnou patronou, když tepelné čerpadlo má v létě topný faktor (COP) 3+ a je tedy efektivnější. Tepelné čerpadlo však při ohřevu vody na velmi vysoké teploty (zmíněných 75 °C) už zdaleka tak efektivní není a extrémně se při tom zatěžuje kompresor. Je zbytečné ničit si drahé tepelné čerpadlo, když lze využít mnohem levnější a „hloupější” topnou patronu, byť s trochu nižší účinností.
K naší fotovoltaice se systémem ohřevu vody doporučujeme stacionární ohřívač vody Dražice OKCE S s patronou TPK 6,6 kW.
Jak řešíme systém solárního ohřevu vody v Pešek & Mudra
Výběr dostatečně velkého bojleru a umístění topné patrony do jeho spodní části je důležitý základ, ale optimalizace solárního ohřevu TUV tím nekončí. U nás v Pešek & Mudra hraje při optimalizaci klíčovou roli také PLC regulátor Unipi Neuron od Unipi Technology s naším vlastním řídicím softwarem.
Tento regulátor si v reálném čase stahuje z fotovoltaické elektrárny důležitá data (například stav baterie, proudy nebo teploty) a na jejich základě jemně reguluje výkon topné patrony v bojleru. Díky vlastnímu řídicímu SW jsme po dohodě s klientem schopní zcela přesně nastavit, kdy a za jakých podmínek má patrona spínat a ohřívat vodu, aby pracovala maximálně efektivně a zároveň nijak neomezovala provoz a pohodlí v domácnosti.
Kromě bojleru umí regulátor a software také řídit (časovat) například filtraci bazénu a další aktivity, na kterých se s klientem dohodneme.
Graf zobrazuje situaci u zákazníka před a po optimalizaci ohřevu TUV. Baterie se po zavedení optimalizace (17. 5.) začala mnohem méně vybíjet, což prodlužuje její životnost.
Možnost ohřívat vodu přímo bez využití měniče
Další zajímavou možností při optimalizaci solárního ohřevu vody je zapojení, při kterém propojíme FVE přímo s bojlerem a zcela tak vynecháme střídač/měnič. Díky tomu je solární ohřev vody ještě efektivnější.
„Uděláme takovou odbočku, kdy část výkonu FVE rezervujeme pro ohřev vody a napojíme přímo na bojler, bez využití měniče. Jelikož nedochází k přeměně stejnosměrného proudu na střídavý, energie se neztrácí a celý přenos je účinnější. Navíc tím odblokujeme kapacitu měniče, který tak lze ze 100% využít pro jiné účely. Třeba na praní, filtraci bazénu nebo klimatizaci, což v době silného slunečního svitu přijde vhod,“ vysvětluje Petr Pešek.
Váš komfort vždy na prvním místě
Přes všechny technikálie je na prvním místě váš komfort. Systém ohřevu vody je proto vždy potřeba nastavit tak, aby napájení topné patrony v bojleru nijak neomezilo vaše denní fungování.
Pokud tedy budete v době nejsilnějšího slunečního svitu vařit, prát, zapnete vířivku, a ještě začnete nabíjet elektromobil, což spotřebuje veškerou energii z FVE, do bojleru samozřejmě žádná energie nepůjde a patrona „si počká“ na později. Regulace navíc probíhá velmi jemným a plynulým nastavováním výkonu patrony pomocí proporciálně řízeného polovodičového spínače (SSR), takže nejde o nárazový odběr, ale jemné řízení, které si vezme jen (v dané chvíli) nadbytečnou energii.
I přesto se může občas stát, že navzdory vyhřátému bojleru veškerou teplou vodu spotřebujete, patrona sepne a začne odebírat energii ze sítě nebo z baterky. Ambicí optimalizace ohřevu vody není tyto situace zcela eliminovat, ale minimalizovat.
Efektivitu můžete ovlivnit i vy svým chováním
Z naší zkušenosti lze při správné optimalizaci docílit stavu, kdy spotřebu energie rodinného domu včetně ohřevu užitkové vody ze 75–90 % pokryjete energií z fotovoltaické elektrárny. Máme dokonce zákazníka-rekordmana, který pokrývá 100 %, ale to už je spíše výjimka.
Procento pokrytí navíc můžete zvýšit i vy sami svým chováním. V létě, kdy je energie z fotovoltaické elektrárny dostatek, klidně teplou vodou tolik nešetřete a dávejte si dlouhé sprchy nebo vany. Naopak během zimy je z tohoto pohledu ideální, když se vy a vaše rodina se spotřebou teplé vody spíše uskromníte.
„Kdokoliv si pořizuje na střechu fotovoltaickou elektrárnu, měl by do svého řešení 100% zahrnout i optimalizaci ohřevu užitkové vody. V kombinaci s kvalitním bojlerem získáte de facto druhou baterku – velkou akumulační nádrž – do které můžete přes den pohodlně ukládat spoustu přebytečné energie. A stejně to platí i naopak, tedy kdokoliv si pořizuje FVE pro ohřev vody, měl by ji rozšířit i pro další využití. Pořídit si na střechu panely jenom pro solární ohřev vody je z mého pohledu malá ambice a plýtvání potenciálem fotovoltaiky,“ doplňuje Petr Pešek.
TIP: Bojler je vždy levnějším úložištěm energie než baterie. Do 300litrového bojleru uložíte až 20 kWh energie a pořídíte jej za zlomek ceny oproti baterii se srovnatelnou kapacitou. Jen pamatujte, že tepelnou energii uloženou v bojleru už nepřeměníte zpět na elektrickou.
Procento pokrytí spotřeby elektřiny pro ohřev TUV před a po naší optimalizaci. Domácnost je vytápěná tepelným čerpadlem a využívá saunu.
Možnosti optimalizace jsou téměř neomezené
Pokud se rozhodnete pro komplexní návrh řešení FVE, získáte spoustu dalších možností, jak svou spotřebu co nejvíce pokrýt a snížit si tak účty za energie.
Například naše fotovoltaické elektrárny lze propojit se systémem chytré domácnosti Loxone a nastavit, aby tepelné čerpadlo při vytápění domu bralo co nejvíce energie z FVE. V případě nadbytku energie pak Loxone přes den cíleně o několik stupňů přetopí vybrané místnosti (koupelnu nebo obývák), aby pak večer čerpadlo nemuselo tak brzy odebírat energii ze sítě.
„Podobných možností je spousta. Ideální je proto řešit optimalizaci už při stavbě domu, protože pak můžete třeba teplou vodu z nádrže (která se řízeně ohřívala, když jste nebyli doma) posílat rovnou do pračky a myčky, nebo teplo z ní použít večer na sušení ručníků po koupeli. Možností, které náš obor nabízí, je s trochou nadsázky nekonečno. Proto je při přemýšlení nad FVE důležité zvolit dodavatele, který vám s tímto poradí, abyste z potenciálu technologie skutečně dostali maximum,“ uzavírá Petr Pešek.
V případě zájmu o návrh komplexního řešení nejen pro solární ohřev vody fotovoltaickými panely se nám kdykoliv ozvěte. Pokud byste chtěli vidět jednu z našich realizací, napište na info@pesekmudra.cz nebo rovnou zavolejte našemu obchodně-technickému zástupci Janu Sobotkovi na číslo +420 775 086 588. Rádi vám domluvíme obhlídku co nejblíže vašemu domovu.
