Regulace tepelných čerpadel: „chytrost“ na úkor účinnosti?
Odborníci z prestižního německého Fraunhoferova institutu (ISE) zjistili, že „chytrá“ tepelná čerpadla v kombinaci se střešní solární elektrárnou a bateriovým úložištěm mohou výrazně zlepšit výkonnost tepelných čerpadel v rodinných domech.
Kombinace fotovoltaiky a tepelného čerpadla s baterií spolu se systémy řízení energie je přitom stále populárnější. Elektřina vyrobená domácími fotovoltaickými a bateriovými jednotkami je totiž pro majitele domů fakticky bez nákladů (samozřejmě pokud nepočítáme ty pořizovací).
Čerpadla připravená pro chytrou síť (smart grid-ready) může provozovatel sítě vypínat v obdobích jejího vysokého zatížení. Výhodou těchto zařízení je také maximalizace spotřeby z vlastní fotovoltaiky prostřednictvím přizpůsobování provozu na základě dostupného solárního výkonu.
Kombinace pro „smart grid-ready“
Režim smart grid-ready se aktivuje, když je baterie plně nabitá nebo se nabíjí na maximální výkon a zároveň je k dispozici přebytek fotovoltaiky. Chytrá čerpadla mohou přizpůsobit svůj provoz aktuální situaci v síti. K vypnutí naopak dojde, když okamžitý výkon fotovoltaiky zůstává nižší než celková potřeba budovy po dobu alespoň 10 minut. Akademici analyzovali výkonnost systému z dvojdomu postaveného v roce 1960 ve Freiburgu v jižním Německu. Dům má roční potřebu tepla na vytápění 84,3 kWh/m²a a vytápěnou obytnou plochu 256 m2.
Navrhovaná konfigurace systému zahrnovala tepelné čerpadlo se zdrojem tepla ze země o výkonu 13,9 kW, určené pro vytápění prostor a přípravu teplé užitkové vody, fotovoltaický systém orientovaný na jih o výkonu 12,3 kW s úhlem sklonu 30 stupňů, střídač o výkonu 12 kW a baterii se stejnosměrným proudem o kapacitě 11,7 kWh.
Vysoká úroveň soběstačnosti
Analýza ukázala, že systém fotovoltaika-tepelné čerpadlo byl schopen v průběhu roku dosáhnout průměrné míry spotřeby z vlastního zdroje 42,9 %, přičemž nejvyšších maxim bylo dosaženo v zimě. Naopak vysoký přebytek fotovoltaiky vede k nižší vlastní spotřebě v létě, typicky v době největšího slunečního svitu.
Větší kapacita baterií by pomohla maximalizovat vlastní spotřebu, ovšem většina kapacity baterií by zůstala nevyužita v zimních měsících s omezeným přebytkem fotovoltaického výkonu.
„Chytrost“ snižuje účinnost?
Vědci také konstatovali, že chytrá regulace může negativně ovlivnit účinnost tepelného čerpadla kvůli zvýšeným teplotám na přívodu. Upozornili ale, že dlouhodobé vyhodnocení s ohledem na vliv ztrát v zásobnících a s přihlédnutím k ekonomické výkonnosti by mohlo lépe posoudit vliv smart regulace na systém.
Celkově však výsledky zdůrazňují výhody integrace fotovoltaických systémů, baterií a tepelných čerpadel pro dosažení nižší energetické náročnosti domácnosti. Výsledná vyšší spotřeba z vlastních zdrojů se pochopitelně promítá do finančních výhod pro majitele domů.
