Ogrzewanie fotowoltaiczne - jakie są opcje na ogrzanie domu fotowoltaiką?

Ogrzewanie domu panelami fotowoltaicznymi - bądź eko i oszczędzaj

Podwyżki cen tradycyjnych źródeł ogrzewania to powód do zmartwień dla większości Polaków. Jak wynika z danych Centralnej Ewidencji Emisyjności Budynków, w 2022 roku w Polsce najpopularniejszym źródłem ciepła były kotły na paliwa stałe (np. węgiel, drewno, pellet) - stanowiły one ok. 33% wszystkich źródeł ogrzewania. Drugim co do popularności źródłem ogrzewania były kotły i kominki na gaz.

Tymczasem, dane GUS pokazują, że w 2022 roku opał podrożał o ponad 100%. Przykładowo, w 2021 roku węgiel kosztował średnio ok. 996 zł, a rok później już 2.329 zł. Oznacza to wzrost o ponad 130%. Podobnie było w przypadku drewna opałowego, którego ceny poszybowały m.in. ze względu na ceny węgla i problemy z jego dostępnością. Ogrzewanie domów tradycyjnymi paliwami powoli staje się bardzo drogie.  Wysokie rachunki to jednak tylko jedna strona medalu. Jak wynika z danych Polskiego Alarmu Smogowego, popularne kopciuchy to jedna z podstawowych przyczyn powstawania smogu, który co roku zabija blisko 50 tysięcy Polaków.

Czym się zatem ogrzewać? Ogólnoświatowym trendem jest elektryfikacja ogrzewnictwa. Dzięki niej zastąpimy nieefektywne, emisyjne kotły na paliwo stałe nowoczesnymi źródłami ciepła, napędzanymi zieloną energią elektryczną, np. z fotowoltaiki. Jakie są opcje na ogrzewanie fotowoltaiczne?

Ogrzewanie fotowoltaiczne, czyli jakie?

Niestety, wbrew pozorom nie istnieje coś takiego jak autonomiczne ogrzewanie fotowoltaiczne. Instalacja fotowoltaiczna, sama w sobie nie jest w stanie zapewnić ciepła w naszym domu. System fotowoltaiczny to bowiem zestaw urządzeń (paneli fotowoltaicznych, inwertera, okablowania, zabezpieczeń), pozwalających przekształcić energię słoneczną w prąd - ten sam, który płynie w naszych gniazdkach.

W naszym regionie klimatycznym, fotowoltaika o mocy 1 kWh jest w stanie wyprodukować przeciętnie ok. 1000 kWh energii rocznie. Powstały w ten sposób prąd jest czysty, tani i w 100% odnawialny. W połączeniu z jednym z popularnych źródeł ciepła, napędzanych energią elektryczną, z łatwością może posłużyć do ogrzewania domów o różnej wielkości. Łącząc instalację fotowoltaiczną z elektrycznym źródłem energii oszczędzamy dziesiątki tysięcy złotych i jednocześnie zmniejszamy nasz ślad węglowy.

Jakie źródła ciepła najlepiej sprawdzą się do ogrzewania domu fotowoltaiką? Rozwiązań jest kilka:

• pompa ciepła - np. gruntowa, powietrzna, hybrydowa;
• elektryczne ogrzewanie podłogowe - tzw. maty grzewcze;
• kotły elektryczne;

Jak wygląda współpraca tych urządzeń z panelami fotowoltaicznymi?

Ogrzewanie domu fotowoltaiką i pompą ciepła

Gdy mowa o ogrzewaniu domu fotowoltaiką, jednym z pierwszych wyborów jest połączenie fotowoltaika - pompa ciepła. Nie bez powodu. To wyjątkowo opłacalny duet, który zdaje się być dla siebie stworzony.

Ogrzewanie fotowoltaiczne z pompą ciepła - jak to działa?

Pompy ciepła to urządzenia, które czerpią energię z otoczenia (wody, powietrza lub ziemi) i zamieniają ją na ciepło, którym można ogrzać dom. Jest to możliwe, gdyż nawet jeśli na zewnątrz panuje mróz, ziemia, woda czy powietrze wciąż posiadają energię, którą można wykorzystać. Energia z dolnego źródła (czyli właśnie np. gruntu czy powietrza) za pomocą czynnika roboczego zostaje odebrana i przekazana do sprężarki, która wykorzystując energię elektryczną podnosi temperaturę czynnika. Następuje oddanie ciepła w skraplaczu i  wędruje ono do domowego systemu grzewczego.

Jeśli wyposażymy się w instalację fotowoltaiczną, część (a w sezonach wiosenno-jesiennych - nawet całość) energii elektrycznej niezbędnej do przeprowadzenia powyższego procesu dostarczy nam słońce. A co z okresem zimowym, gdy promieni słonecznych jest niewiele, a zapotrzebowanie grzewcze rośnie? Wbrew pozorom, ogrzewanie domu fotowoltaiką z pompą ciepła sprawdzi się również w takich warunkach. Z pomocą przychodzi nam bowiem prosumenci system rozliczeniowy (w zależności od daty podłączenia instalacji może to być net-billing lub system opustów). Dzięki niemu, w miesiącach zwiększonej produktywności systemów fotowoltaicznych (od marca do października) możemy zgromadzić zapas energii (system opustów) lub środków (net-billing), które zostaną potem wykorzystane do zaspokajania potrzeb energetycznych w okresach zimowych.

Ile energii wymaga pompa ciepła? I jaka fotowoltaika będzie do niej potrzebna?

Ile kosztuje ogrzewanie domu fotowoltaiką współpracującą z pompą ciepła?

Posłużmy się przykładem domu, o dobrej klasie energetycznej (ok. 50 kWh/m2) o powierzchni 144 m2. Na potrzeby ogrzewania i wentylacji zużyje on ok. 7.200 kWh energii. Dodatkowo na podgrzanie wody użytkowej dla 4 osób, będzie potrzebne ok. 3.800 kWh. Łącznie na cele ogrzewania, c.w.u. i wentylacji budynek będzie potrzebował ok.11.000 kWh.

By pokryć zapotrzebowanie tego budynku na ogrzewanie, pompa ciepła typu powietrze/woda o współczynniku efektywności SCOP 3,5 zużyje ok. 3.200 kWh rocznie (11.000 kWh / 3,5 = 3.200 kWh).

Źródło: opracowanie własne

Rachunki za prąd na potrzeby ogrzewania dla omawianego przykładu, rocznie wynosiłyby ok. 3.040 zł (przy założeniu ceny prądu ok. 0,9 zł/kWh). Sama pompa ciepła kosztowałaby ok. 35.000 - 45.000 zł.

Ile paneli fotowoltaicznych do ogrzania domu z pompą ciepła?

Skoro średni uzysk z 1 kW instalacji fotowoltaicznej to ok. 1.000 kWh, by pokryć zapotrzebowanie energetyczne pompy ciepła z powyższego przykładu wystarczy instalacja fotowoltaiczna o mocy ok. 3,2 kW. Daje to np. 8 modułów o mocy 400 W każdy. Do ich montażu potrzeba ok. 16 m2 powierzchni.

Wykorzystując fotowoltaikę do ogrzewania domu z pompą ciepła można byłoby obniżyć roczne rachunki za ciepło i CWU do zaledwie 988 zł rocznie. Instalacja fotowoltaiczna w net-billingu zwróciłaby się po ok. 10 latach (gdybyśmy nie korzystali z żadnej formy wsparcia) lub po ok. 6 latach, jeśli wykorzystamy dotację “Mój Prąd” i ulgę termomodernizacyjną.

Warto podkreślić, że opłacalność fotowoltaiki jest tym większa, im więcej prądu zużywamy i im większa jest instalacja (ceny zestawów spadają proporcjonalnie do wielkości fotowoltaiki). Gdyby w powyższym przykładzie moc PV zwiększono tak, by równocześnie pokrywać bieżące zapotrzebowanie domu na prąd (AGD, oświetlenie etc.), cała inwestycja zwróciłaby się jeszcze szybciej.

Fotowoltaika - ogrzewanie elektryczne z matami

Pompa ciepła to nie jedyne rozwiązanie, które warto rozważyć jako źródło ciepła przy ogrzewaniu fotowoltaicznym. W tym celu doskonale sprawdzą się również maty grzewcze czy kocioł elektryczny. Jak wygląda ogrzewanie fotowoltaiczne w połączeniu z powyższymi urządzeniami?

Fotowoltaika do ogrzewania podłogowego - maty grzewcze

Pompa ciepła to nie jedyne rozwiązanie, które warto rozważyć jako źródło ciepła przy ogrzewaniu fotowoltaicznym. W tym celu doskonale sprawdzą się również maty grzewcze czy kocioł elektryczny. Jak wygląda ogrzewanie fotowoltaiczne w połączeniu z powyższymi urządzeniami?

Fotowoltaika do ogrzewania podłogowego - maty grzewcze

Folie lub maty grzewcze to produkty grzewcze, które wykorzystując opór prądu, w bezpośredni sposób zmieniają energię elektryczną w energię cieplną. To jedna z wygodniejszych form ogrzewania, posiadająca szereg zalet:

• prostotę montażu - istnieją gotowe maty, które wystarczy po prostu ułożyć w wybranych pomieszczeniach,
• bezpieczeństwo - maty grzewcze posiadają wszelkie niezbędne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe i przeciwpożarowe, dlatego korzystanie z nich nie stwarza żadnego ryzyka,
• efektywność - maty są w stanie niemal 100% energii elektrycznej przekształcić w ciepło,
• nie powodują ruchu powietrza, dzięki czemu są przyjazne dla alergików.

Ile paneli fotowoltaicznych do ogrzania domu matami grzewczymi?

Jak wyglądają koszty w przypadku ogrzewania fotowoltaicznego z matami grzewczymi? Ile paneli fotowoltaicznych będziemy potrzebować, by zbilansować pracę mat grzewczych?

Instalacja z matami grzewczymi, dla wspomnianego już domu o powierzchni ok. 144 m2 rocznie pochłaniałaby ok. 7.200 kWh. W przypadku mat grzewczych sprawność przekształcania energii elektrycznej w cieplną oscyluje w granicach 99 - 100%. By obliczyć ile paneli fotowoltaicznych potrzeba do ogrzania domu trzeba skorzystać z przelicznika 1:1 - by zapewnić 1 kWh energii cieplnej potrzebujemy 1 kWh energii elektrycznej.

Zatem, bazując na powyższych danych, do ogrzewania domu fotowoltaiką i matami grzewczymi będziemy potrzebować instalacji PV o mocy 7,2 kW. Może to być np. 16 modułów o mocy 450 W każdy, które pokryją ok. 35 m2 dachu lub gruntu.

Jaki koszt ogrzewania fotowoltaicznego z matą grzewczą?

Roczny koszt eksploatacji samego ogrzewania fotowoltaicznego opartego na matach grzewczych, w tym przypadku budynku z dobrą izolacją o powierzchni 144 m2 wynosiłby ok. 6840 zł (choć stawkę można obniżyć korzystając np. z taryf prądu dla domu dwustrefowych). Koszt wykonania instalacji grzewczej wykorzystującej maty elektryczne to ok. 28.000 zł.

Natomiast koszt instalacji PV, który pokryłby zapotrzebowanie na ciepło (bez CWU!) to ok. 31.000 zł. W net-billingu tego typu instalacja zwróciłaby się po ok. 7 latach (bez dotacji) i po ok. 5 latach (jeśli skorzystalibyśmy z ulgi podatkowej oraz dotacji Mój Prąd). Rachunek za ogrzewanie fotowoltaiką domu z matami grzewczymi spadłby do ok. 2.200 zł na rok.

Ogrzewanie domu fotowoltaiką i kotłem elektrycznym

Kotły elektryczne to kolejna opcja, która dobrze współgra z instalacją fotowoltaiczną. Specyfika działania kotła elektrycznego przypomina nieco tę, którą znamy czajników elektrycznych. Urządzenie jest bowiem wyposażone w grzałkę, którą podgrzewa wodę niezbędną do rozprowadzenia ciepła po domu.

Jakie są plusy ogrzewania fotowoltaicznego z wykorzystaniem kotła elektrycznego?

• Minimum obsługi - urządzenie wymaga jedynie przeglądów serwisowych co jakiś czas.
• Możliwość zastosowania zarówno jako główne, jak i dodatkowe źródło ciepła - kocioł może działać samodzielnie. Może też wspomagać piec na paliwo stałe czy kominek z płaszczem wodnym.
• Piec elektryczny doskonale współpracuje z różnymi typami instalacji - zarówno ogrzewaniem podłogowym, jak i grzejnikami.

Jak widać, kocioł elektryczny ma swoje zalety. Zwykle jest jednak skreślany przez inwestorów ze względu na dość wysokie koszty eksploatacyjne - ogrzewanie prądem z sieci byłoby bardzo kosztowne. Jednak, skoro korzystając instalacji OZE, można wyprodukować energię samemu, warto rozważyć połączenie fotowoltaika - piec elektryczny.

Ile energii zużywa kocioł elektryczny? Jakie koszty wiążą się z tym rodzajem ogrzewania fotowoltaicznego?

Kocioł elektryczny, dla domu z naszych wcześniejszych przykładów (150m2 o zapotrzebowaniu ok. 50 kWh/m2 ) zużyje około 10.500 kWh rocznie. Instalacja fotowoltaiczna, która pokryłaby tego typu zużycie energii, powinna osiągać ok. 13 kWp.

Źródło: opracowanie własne

Roczny koszt ogrzewania kotłem elektrycznym domu o powierzchni 150m2 to wydatek rzędu ok. 7.000 zł. Zastosowanie instalacji fotowoltaicznej pozwoliłoby jednak obniżyć wydatki na prąd i ogrzewanie do ok. 760 zł na rok.

Całkowity koszt inwestycji w ogrzewanie fotowoltaiczne wyniósłby w tym przypadku ok. 55.000 zł, z czego ok. 4.000 zł kosztowałby kocioł elektryczny, a ok. 51.000 zł - instalacja fotowoltaiczna (cena zawiera ulgę termomodernizacyjną). Przedsięwzięcie w tym przypadku zwróciłoby się po około 8-9 latach.

Ogrzewanie fotowoltaiczne - cena i opłacalność

Jak można wywnioskować z powyższych przykładów, wykorzystanie fotowoltaiki przy ogrzewaniu domu może być wyjątkowo opłacalnym rozwiązaniem.

Bez wątpienia, jeśli chodzi o ogrzewanie fotowoltaiczne, najkorzystniejszym rozwiązaniem pod względem kosztów eksploatacji wydaje się pompa ciepła. Ogrzewanie domu panelami fotowoltaicznymi z pompą ciepła to wydatek rzędu to obecnie jedno z najtańszych rozwiązań. Trzeba jednak pamiętać, że może ono wiązać się, ze stosunkowo wysokimi kosztami wstępnymi. Koszty instalacji pompy ciepła, w zależności od specyfiki pracy, wahają się bowiem od kilkunastu do nawet kilkuset tysięcy złotych. Do tego typu ogrzewania zaleca się również ogrzewanie podłogowe, co w starszym budownictwie oznacza remont i dalsze koszty. Nie jest ono jednak niezbędne, o czym możecie przeczytać w naszym artykule: Pompa ciepła a grzejniki – czy ten duet się sprawdza?

Jeśli chodzi o maty grzewcze, możemy zaoszczędzić na koszcie samej instalacji, ponieważ jest on ok. 1,5 - 2-krotnie mniejszy niż przypadku pompy ciepła. Rozwiązanie to jednak wiąże się ze zdecydowanie (ok. 3-krotnie) większym zużyciem energii elektrycznej i kosztami. Koszt ogrzewania matami grzewczymi rocznie sięga około 7.000 zł. Dzięki zastosowaniu fotowoltaiki, wydatki mogą jednak spaść do ok. 2.000 zł rocznie. Konieczny jest jednak montaż większej mocy systemu PV. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku pieca elektrycznego. Jest to jednak rozwiązanie bardziej elastyczne niż maty grzewcze. Urządzenie może bowiem współpracować z istniejącą wodną instalacją C.O. jako samodzielne źródło ciepła. Może również wspierać istniejący kocioł na paliwo stałe czy kominek z płaszczem wodnym.

Zalety i wady ogrzewania fotowoltaicznego

Ogrzewanie oparte na panelach fotowoltaicznych i dodatkowym źródle ciepła, podobnie jak inne rozwiązania grzewcze ma swoje wady i zalety.

Kiedy warto wykorzystać panele fotowoltaiczne do ogrzewania domu?

Jak widać, chociaż ogrzewanie domu fotowoltaiką ma sporo zalet, nie jest pozbawione wad. W jakich sytuacjach rozwiązanie to sprawdzi się najlepiej?

• Przy nowych budynkach - nie da się ukryć, że system ogrzewania opartego na fotowoltaice najprościej i najszybciej wdrożymy w nowo powstającym budynku. Nie trzeba się bowiem martwić się o demontaż starej instalacji. Co więcej, takie domy często posiadają już rozwiązania ułatwiające zastosowanie np. ogrzewania podłogowego, idealnego do fotowoltaiki i pomp ciepła.
• Przy dobrej izolacji - fotowoltaika i ogrzewanie elektryczne to opcja, która sprawdzi się przede wszystkim w budynkach o dobrym lub bardzo dobrym wskaźniku efektywności energetycznej. Przy czym niskie straty ciepła i właściwa izolacja w budynku to kwestia niezwykle ważna, nie tylko w przypadku ogrzewania fotowoltaicznego.
• W budynkach usytuowanych poza większymi aglomeracjami - domy położone na wsi czy nawet w niewielkich miastach zwykle mają ograniczone możliwości, jeśli chodzi o źródła ciepła. Ogrzewanie inne niż na paliwo stałe (np. gazowe) wiąże się bardzo wysokimi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi. W takim przypadku proste i szybkie w montażu ogrzewanie fotowoltaiczne jest strzałem w dziesiątkę.
• Gdy interesuje nas inteligentny dom - większość typów elektrycznych instalacji grzewczych zwykle dostarczana jest z odpowiednim oprogramowaniem, które ułatwia kontrolowanie i zarządzanie temperaturą w domu. Ogrzewanie fotowoltaiczne to zatem doskonały wybór dla tych, którzy cenią sobie komfort i nowoczesne rozwiązania.
• Gdy po prostu chcemy być eko - ogrzewanie domu panelami to przede wszystkim rozwiązanie dla tych, którym nie jest obojętny stan środowiska naturalnego i którzy chcą, aby ich dom był jak najbardziej przyjazny naturze. Dzięki fotowoltaice i elektrycznym źródłom ciepła będziemy mieli realny wpływ na poprawę stanu powietrza, którym oddychamy my sami oraz nasi najbliżsi.

Ogrzewanie fotowoltaiczne, tak jak i sama fotowoltaika, to rozwiązanie stosunkowo nowe w Polsce. Mimo tego, już teraz stanowi ono ekologiczną alternatywę dla tradycyjnych źródeł ciepła, opartych na spalaniu paliw takich jak węgiel czy gaz. Koszty inwestycji w ogrzewanie domu panelami fotowoltaicznymi, choć stosunkowo duże, zwracają się już w ciągu kilku lat. My zaś możemy się cieszyć niskimi rachunkami za ogrzewanie, wynoszącymi zaledwie kilkaset złotych. Warto zatem rozważyć tę opcję, szczególnie teraz, gdy dostępnych jest wiele, rządowych programów wspierających inwestycje w fotowoltaikę i “zielone” źródła ciepła.