Palenie w piecu latem jest trudne i nieprzyjemne zarówno dla tego, kto pali, jak i dla tych, co muszą wdychać dym zamiast zapachu letniego wieczora. Kiedyś ten trud był opłacalny, ale przy obecnych cenach większości rodzajów opału palić w piecu latem już się nie opłaca.
Są za to inne – wygodniejsze, przyjemniejsze i tańsze – sposoby na grzanie wody latem: kolektory słoneczne, pompy ciepła do CWU i fotowoltaika. Nie tylko są tanie teraz, ale również dają największe szanse utrzymania niskich kosztów w przyszłości, bowiem są oparte w dużej mierze o darmową energię odnawialną, która latem hurtowo leje się z nieba.
Podsumowanie na początek
- Podgrzewanie wody to drugi najwyższy koszt utrzymania budynku, zaraz po ogrzewaniu zimą.
- Możliwość umycia się w ciepłej wodzie jest zaspokojeniem podstawowej potrzeby bytowej.
- Chociaż przez lata palenie w piecu faktycznie pozwalało dużo oszczędzać na grzaniu CWU – obecnie jeszcze tylko palenie tanim drewnem ma sens. Węgiel gruby i ekogroszek oraz pellet stały się na tyle drogie, że przegrywają kosztowo z gazem oraz pompą ciepła.
- Palenie w piecu latem jest trudniejsze niż zimą. Nawet jeśli masz nowoczesny kocioł albo wiedzę o bezdymnym paleniu w starym kotle, co świetnie sprawdza się zimą – rozpalanie latem może być smrodliwe ze względu na słabo działający ciąg kominowy.
- Uciążliwego palenia w piecu latem można uniknąć lub znacząco je ograniczyć sięgając po energię odnawialną: słońce i/lub powietrze. To jednorazowy wydatek w granicach ok. 5000zł, który zwraca się w parę-kilka lat.
Ile energii pochłania podgrzewanie ciepłej wody
Ilości energii potrzebne do przygotowania CWU nie są tak małe jak by się mogło wydawać. Nawet podstawowy standard zaopatrzenia w postaci zbiornika grzanego raz na dobę na wieczorną kąpiel w skali miesiąca sumuje się do istotnych kwot. Nic dziwnego, że kto może, szuka możliwości zmniejszenia kosztów podgrzewania wody.
Podgrzanie 100l wody kranowej do temperatury 55 st.C wymaga dostarczenia niecałych 5kWh ciepła. To będzie tylko jednorazowy prysznic dla max. dwóch osób.
- Co gdy chętnych jest więcej?
- Co jeśli chcemy mieć ciepłą wodę w kranie przez cały dzień a nie tylko raz, na wieczór?
Wtedy zużycie energii wzrasta istotnie: do 10-15-20kWh na dobę. Szczególnie cyrkulacja ciepłej wody jest energochłonna z natury: woda krążąc po rurach stygnie, jakkolwiek idealnie by tych rur nie zaizolować. To daje nawet 300-600kWh miesięcznie. Niemało.
Dlaczego rozpalanie latem to udręka?
Jeżeli już latem z któregoś komina wydobywa się dym, to często sączy się on niezwykle leniwie. Możliwe, że po drugiej stronie komina palacz, dusząc się dymem w kotłowni, odbywa bohaterską walkę o to, aby rodzina miała ciepłą wodę na wieczorną kąpiel.
Ciąg kominowy latem słabnie, ustaje zupełnie a nawet potrafi się odwrócić. To dlatego, że – odwrotnie niż zimą – na zewnątrz jest cieplej niż wewnątrz budynku.
Dobra, ale musi być jeszcze jakaś przyczyna, skoro nawet gorące spaliny – gorętsze przecież od powietrza – niechętnie uchodzą kominem. Faktycznie: tą przyczyną jest nagrzanie końcówki komina. Po gorącym słonecznym dniu końcówka komina na dachu rozgrzewa się do temperatur rzędu 60-80st.C. Gorące cegły nagrzewają powietrze w kanałach komina do swojej temperatury i powstaje tam „korek” powietrzny.
Próba rozpalenia w takich warunkach skończy się cofką dymu do kotłowni. Być może niewielkie ilości dymu zaczną leniwie snuć się z komina, ale całość ewidentnie nie będzie chciała zastartować, zupełnie jakby komin był czymś zatkany. Nawet kocioł z nadmuchem może nie dać sobie rady. Spaliny będą wychodzić wszelkimi nieszczelnościami – tylko nie tam, gdzie powinny.
Jest na to sposób. Korek z gorącego powietrza można pokonać… jeszcze gorętszym powietrzem. Starym a skutecznym sposobem jest rozpalenie niewielkiego ogniska z kilku zmiętych stron nielubianej gazety w uchylonej wyczystce kominowej. Trzeba to zrobić przed rozpaleniem w kotle.
Gorące spaliny z papieru wypełnią przewód kominowy poniżej „korka” i po prostu się przez niego przebiją, bo są od niego gorętsze, więc idą do góry jak taran. Jeżeli gazety wypaliły się bez cofki dymu – to komin można uznać za udrożniony i przystąpić do rozpalania w kotle.
Ognisko w wyczystce z kilku kulek gazety raczej nie wywoła żadnych negatywnych skutków ubocznych, ale na wszelki wypadek nie zaszkodzi wspomnieć, że owszem: jest możliwy pożar zaniedbanego komina nawet w lipcu.
https://twitter.com/KPPSPZakopane/status/1682035128808411137
Ciepła woda bez palenia
Dawno temu już pisałem o sposobach na podgrzewanie CWU latem bez potrzeby rozpalania w piecu, ale wszystko się od tamtej pory zmieniło: ceny paliw uległy totalnemu przemeblowaniu, ale także technika urodziła pewne nowe/lepsze niż dawniej rozwiązania.
Obecnie możliwości grzania wody latem rysują się następująco:
- kolektory słoneczne
- instalacja fotowoltaiczna off-grid
- grzałka elektryczna
- podgrzewacz gazowy
- pompa ciepła do CWU
Większość testowałem na własnej skórze, poczynając od wykonanych samodzielnie kolektorów słonecznych 10 lat temu.
Jako punkt odniesienia do porównania kosztów różnych rozwiązań posłuży mi zbiornik CWU 200l grzany raz na dobę przez pół roku (ciepłe 6 miesięcy), co oznacza zapotrzebowanie 10kWh ciepła na dobę i 1825 kWh/6 m-cy.
Poza konkursem: węgiel ekogroszek / pellet
Przy obecnych cenach węgla ekogroszku i pelletu rzędu 2000zł/t – palenie tymi paliwami latem staje się bezsensowne ekonomicznie. Dla uzyskania 10kWh ciepła potrzeba spalić 3kg pelletu lub 2kg węgla przy założeniu idealnej sprawności 80% (która na pewno taka realnie nie jest). To daje bardzo optymistycznie szacowany koszt 4-6zł/dzień i 700-1050zł przez pół roku.
Do tego dochodzą wszelkie problemy związane z paleniem latem (brud, smród, wygasanie w długich postojach, zużycie prądu i rozpalarki w kotle pelletowym).
Kolektory słoneczne
Potencjalnie najtańszy w wykonaniu i eksploatacji sposób podgrzewania wody kranowej to kolektory słoneczne. Można je wykonać samodzielnie, można też kupić gotowe. Cokolwiek wybierzesz, inwestycja spłaci się w parę do kilku lat. Wiem, bo sprawdzam na sobie od ponad 10 lat.
- Wystarczy wziąć płytę grzejnikową (czasem trzeba wloty przespawać), pomalować na czarno, opakować w obudowę z drewna albo blachy, od frontu osłonić szybą lub poliwęglanem (nawet przezroczysta folia stretch daje radę, choć długo nie wytrzyma). Byle prościej i taniej. Żadne optymalizacje typu specjalne farby czy ekstra szyby nie dają tutaj istotnego efektu.
- Takie proste solary świetnie spiszą się w okresie kwiecień-wrzesień. W zimie i tak będą działały słabo, nawet jeśli będzie słońce, bo ze swej natury ten rodzaj solarów ma spore straty ciepła do otoczenia (te fabryczne bardzo podobnie) i nawet jeśli słońce wyjdzie na cały dzień, to na mrozie mogą nie być w stanie podgrzać wody wyżej niż do 30-40st.C. To zawsze coś, ale żeby kolektory w ogóle mogły pracować zimą, trzeba zadbać o zalanie układu właściwym roztworem glikolu.
Koszt wykonania instalacji solarnej do podgrzewania CWU może wynosić od kilkuset złotych (zależnie co zalega ci na podwórku/w piwnicy i uda się wykorzystać do budowy kolektorów) do kilku tysięcy.
- Kolektor płaski zazwyczaj ma ok. 2m2 powierzchni, co jest wystarczające na 100l pojemności zbiornika CWU. Najtańszy gotowy kolektor płaski to obecnie koszt ok. 1300zł
- Kolektor próżniowy raczej nie występuje w wersji mniejszej niż 20 rur (odpowiedni na zbiornik CWU 200l) – to koszt ok. 3000zł.
Grzejnikowe kolektory słoneczne w lipcu 2015, po dwóch latach eksploatacji. Szyby ze starych okien, obudowa z drewna z palet i starych mebli. Łącznie 2mkw. powierzchni na zbiornik 300l, więc niby mniej niż mówią prawidła, ale spisywało się to bardzo dobrze.
Kiedyś kolektory próżniowe były znacznie droższe od płaskich. Niestety w ostatnich latach kolektory płaskie mocno podrożały (w 2018 kupowałem za 700zł/szt. – połowę taniej niż teraz). W takiej sytuacji kolektory próżniowe z uwagi na prawdopodobnie znacznie lepsze osiągi w chłodniejszych miesiącach (próżnia genialnie izoluje) mogą być lepszą inwestycją. Możliwe, że w tym roku pokuszę się o jeden taki kolektor na próbę.
W skali roku poprawnie dobrane kolektory słoneczne pokrywają ponad 50% zapotrzebowania na ciepłą wodę, ale jako że my patrzymy tylko na ciepłe półrocze to pokrycie to jest chyba bliskie 100%, z bardzo nielicznymi dniami, gdy słońca jest mało lub wcale.
Instalacja fotowoltaiczna off-grid
Obecne ceny paneli fotowoltaicznych są na tyle niskie, że zaczęło mieć jakiś sens zastosowanie fotowoltaiki tylko do podgrzewania CWU.
Żeby było jasne: fotowoltaika na pewno wyjdzie drożej niż kolektory słoneczne i zajmie więcej miejsca, ale w zamian jest dużo mniej angażująca. Kolektorami trzeba się czasem zainteresować (zapewnić awaryjne zasilanie pompki obiegowej, po kilku latach wypadałoby wymienić glikol) natomiast fotowoltaika nie wymaga właściwie żadnej obsługi i nie grozi jej przegrzanie.
Internet roi się od gotowych zestawów do podgrzewania CWU z różną ilością paneli. Takie z czterema panelami o łącznej mocy ok. 1500W zaczynają się od ok. 5000zł. Prawdopodobnie zakup poszczególnych komponentów osobno będzie cenowo korzystniejszy, ale trzeba do tego zaczerpnąć wiedzy, co z czym i jak połączyć.
Pseudolosowa próbka gotowych zestawów fotowoltaicznych do podgrzewania CWU.
Ile paneli PV potrzeba na zbiornik CWU 200l? Tyle, aby uciągnęły grzałkę w bojlerze, która zazwyczaj ma 2kW, czyli w panelach trzeba mieć min. 2,5kW (kilka % straty przetwornicy). To będzie 6-8 paneli, zależnie od mocy każdego z nich. Można też zamontować mniejszą grzałkę, dostosowaną do mniejszej liczby paneli. Grzałka będzie grzać tylko wtedy, gdy słońce świeci na tyle mocno, aby panele dostarczyły wymaganą moc do załączenia grzałki. Przy zbyt słabym słońcu przetwornica wyłącza grzałkę.
- Podgrzewanie CWU nie wymaga takiego inwertera jaki jest stosowany w domowej instalacji fotowoltaicznej wpiętej do sieci (on-grid). Wystarczy prostsza i tańsza przetwornica, która zasili grzałkę w bojlerze.
- Nie potrzeba żadnych zgłoszeń do zakładu energetycznego. Instalacja off-grid z natury jest niepołączona w żadnej sposób z siecią energetyczną.
- Panele nie muszą być nowe, można wziąć coś używanego a tańszego.
Internet jest pełen opisów działania tego typu instalacji, z których można zaczerpnąć jakieś pojęcie o ich kosztach i osiągach.
Osobiście nie miałem małej instalacji dedykowanej do grzania CWU. Miałem instalację off-grid złożoną z 9 paneli (potem + 4 dodatkowe na południe), z niewielkim początkowo magazynem energii (~2kWh), z której nadmiary prądu służyły do podgrzewania 300l CWU.
Off-grid wschód-zachód-południe, w sumie 5kWp.
Latem codziennie w bojlerze było ponad 60 stopni zaraz po południu a w okresie marzec-październik, o ile tylko było cokolwiek słońca, instalacja podgrzewała wodę co najmniej do 40-kilku stopni (priorytet miało zasilanie wszelkich innych sprzętów w domu). Po dodaniu czterech paneli na południe grzanie wody możliwe było nawet w styczniu, choć zimą głównym problemem był niemal brak dni cokolwiek słonecznych.
Naturalnie taka instalacja off-grid ma sens tylko wtedy, gdy nie ma w planach instalacji fotowoltaicznej dla całego budynku. Z tym trzeba uważać, bo bakcyl fotowoltaiczny jest zaraźliwy a apetyt rośnie w miarę jedzenia i chęci na większą instalację PV mogą się pojawić zupełnie znikąd. Albo pomysł żeby z tej przetwornicy do grzałki zasilić sobie inne sprzęty… Nic z tego, te tanie przetwornice nie nadają się do zasilania czegokolwiek poza grzałkami (mogą uszkodzić wrażliwsze sprzęty). Przy takich ciągotach lepiej od razu pomyśleć nad pełnowymiarową instalacją przyłączoną do sieci.
Grzałka elektryczna
Do niedawna uruchomienie zwykłej grzałki elektrycznej w bojlerze w godzinach taniego prądu w taryfie G12(w) było jednym z lepszych sposobów na ciepłą wodę latem. Koszt inwestycji żaden, bo grzałka zwykle już w bojlerze siedzi. Koszt prądu w godzinach pozaszczytowych też był relatywnie atrakcyjny (poniżej 0,4zł/kWh).
Niestety to się skończyło. Obecnie poza tarczami i zamrażarkami państwowymi cena najtańszego prądu w nocnej taryfie to ok. 1zł/kWh – co skutecznie motywuje do poszukiwania innych źródeł energii lub efektywniejszych sposobów zamiany prądu w ciepło niż grzałka (patrz: pompa ciepła).
Co prawda limity taniego prądu na 2024 rok zostały zwiększone, ale to nie będą ilości, które by pozwalały swobodnie zużywać ten prąd na podgrzewanie CWU wyłącznie grzałką. Wciąż jednak grzałka może być najsensowniejszym wspomagaczem dla kolektorów słonecznych.
Podgrzewacz gazowy
Podstawowy problem z gazem: trzeba go mieć.
Następny problem: trzeba za niego płacić. W 2023 roku obowiązywała dla gospodarstw domowych zamrożona podstawowa cena ~25gr/kWh. Zależnie od zużycia, z opłatą dystrybucyjną wychodzi z tego już ponad 30gr/kWh brutto. Na 2024 rok zapowiadane są jakieś podwyżki – bo choć gaz na rynku potaniał, to nie wiadomo, czy i w jakiej formie rząd przedłuży zamrożenie cen (na ten moment o prądzie już wiadomo, że limity energii w niskiej cenie zostaną zwiększone). Jeśli nie przedłuży to obecna cena rynkowa i tak zanosi się na dotkliwszą od obecnej ceny zamrożonej.
Grzać wodę gazem można:
- podgrzewaczem przepływowym, bez zasobnika CWU – prosto do kranu,
- kotłem jednofunkcyjnym, który grzeje zasobnik CWU.
Najprostszy podgrzewacz gazowy to śmieszne pieniądze: ok. 1000zł. Niestety sprawność podgrzewaczy gazowych jest znacznie niższa niż kotłów gazowych: ok. 70%. To znaczy, że chcąc uzyskać 3650kWh ciepła rocznie z gazu za pomocą podgrzewacza o sprawności 70% musimy zapłacić za 5200kWh gazu, co nawet w zamrożonej cenie daje 1500zł/rok.
W gratisie do takich sprzętów (przeważnie karmiących się powietrzem z pomieszczenia, w którym wiszą) jest duża szansa zaczadzenia w łazience jeśli podgrzewacz nie ma zapewnionego dopływu powietrza (a zwykle nie ma, bo kto lubi jak mu wieje po łydkach przy kąpieli) i nie widział serwisanta od montażu.
Kocioł gazowy osiągnie sprawności ponad 90% (może i ciut więcej, choć warunki do kondensacji przy grzaniu CWU nie trwają zbyt długo) – ale też będzie kosztował więcej: co najmniej 4-5 tys. zł. Tutaj nadal trzeba będzie zapłacić min. 1200zł/rok za 3650kWh wytworzonego ciepła, przy najbardziej optymistycznych cenach gazu.
Pompa ciepła do CWU
Istnieją pompy ciepła dedykowane wyłącznie do podgrzewania CWU. Takie urządzenie ma największy sens w sytuacji, gdy zimą CWU podgrzewa kocioł, który grzeje dom, natomiast latem chcemy sobie zaoszczędzić doglądania kotła / zmniejszyć koszty.
Pompy ciepła do podgrzewania CWU występują w dwóch wariantach:
- jako samodzielne urządzenie podpinane do istniejącego zbiornika CWU – kosztują ok. 5-6 tys. zł
- jako zestaw ze zbiornikiem ~200l – ok. 9-10 tys. zł
W obu przypadkach sam moduł pompy ciepła wygląda podobnie i został pomyślany do montażu na zbiorniku CWU. Do niego trzeba doprowadzić z zewnątrz dwie rury o średnicy zazwyczaj 160mm – do czerpania i wyrzutu zużytego powietrza zewnętrznego.
Pompa ciepła do CWU w zestawie ze zbiornikiem CWU zainstalowana i gotowa do pracy. Żródło: ogrzewanieprademzadarmo.pl
W odróżnieniu od kolektorów słonecznych pompa ciepła do CWU korzysta z powietrza zewnętrznego a ono jest dość ciepłe nawet w pochmurne dni lata oraz nocą. Lepiej niż kolektory sprawdzi się tam, gdzie zużycie CWU jest duże – w razie wyczerpania zasobnika prawie zawsze będzie możliwość ekonomicznego dogrzania większej ilości wody, nawet o północy.
Pompy ciepła do CWU nie pracują jedynie w temperaturach koło zera (jedne modele poddają się już przy +5, niektóre dają radę jeszcze w lekki mróz – nie bardzo mają się jak odszraniać), dlatego najlepiej nadają się do domów, gdzie w zimie ciepłą wodę podgrzewa inne źródło ciepła.
Efektywność pomp ciepła do CWU nie jest istotnie gorsza niż pomp przeznaczonych do grzania budynku, choć takie można mieć wrażenie gdy się pierwszy raz widzi, że producent chwali się COP rzędu 3,5. To całkiem dobry wynik zważywszy, że CWU zgodnie z Polską Normą nagrzewa się do +55st.C a to dla pompy ciepła jest dużo. COP takich pomp nie spada poniżej 3,0 dla temperatury powietrza powyżej ok. +10-12st.C.
Czy pompa ciepła do CWU ma szanse się opłacać? Przy dużym zużyciu wody, gdy nie ma gazu – jak najbardziej. Będzie wtedy najtańszym bezobsługowym źródłem ciepła dla CWU działającym nieomal niezależnie od pogody.
Rozpatrując ten sam co wcześniej przykład porównawczy 200l CWU na dobę – gdzie pompa ciepła grzeje CWU tylko przez cieplejsze 6 miesięcy:
- Pompa ciepła do CWU pracując przez 6 miesięcy przy średnim COP = 3,0, zasilana prądem w cenie 1zł/kWh wygeneruje rachunek na kwotę ~600zł.
- W porównaniu do grzałki elektrycznej – przy prądzie za 1zł/kWh koszt grzania CWU grzałką za pół roku wyniósłby 1825zł, natomiast pompa ciepła zaoszczędzi ~1200zł.
- W porównaniu do gazu w zamrożonej cenie – półroczna oszczędność wyniesie do 150zł.
- W porównaniu do palenia węglem ekogroszkiem/pelletem – pompa ciepła wygrywa o min. 100zł.
Pompa ciepła do CWU + kolektory słoneczne? Raczej nie
Jak się ma pompa ciepła do CWU względem kolektorów? Niby mogą współpracować, ale według mnie kupować oba naraz nie ma sensu ekonomicznego. Łącząc jedno z drugim ponosimy podwójny koszt inwestycji – a zysk nie staje się przez to podwójny.
Pompa ciepła będzie działać tylko w dość nieliczne dni gdy kolektory słoneczne nie wyprodukują dość ciepła. Takich dni w ciepłym półroczu jest na tyle niewiele, że w roli drugiego źródła ciepła lepiej opłaci się nawet grzałka.
Być może połączenie solarów z pompą ciepła do CWU miałoby sens ekonomiczny przy naprawdę znacznym zużyciu CWU – gdyby to, co nabiły kolektory, rozchodziło się w ciągu dnia, a ponadto regularnie trzeba by dogrzewać wodę wieczorem.
Pompa ciepła do CWU + fotowoltaika? Raczej tak
Połączenie pompy ciepła do CWU z fotowoltaiką ma ogromny sens. Chociaż marketing fotowoltaiki rzucał na wszystkie strony sloganem „darmowy prąd” – to mając fotowoltaikę na pewno już wiesz, że ten prąd też ma swoją wartość i nie ma czegoś takiego jak „nadmiar prądu”. Szybko pojawiają się nowe potrzeby i instalacja PV pierwotnie zaprojektowana z nadmiarem mocy może się zaraz okazać niewystarczająca.
Oszczędzanie własnego „darmowego prądu” ma sens. Pompa ciepła do CWU właśnie to robi: oszczędza ~2/3 prądu w porównaniu z grzaniem grzałką. W niektórych sytuacjach dołożenie pompy ciepła do CWU może być bardziej opłacalną metodą zwiększenia dostępnej ilości prądu na inne potrzeby niż rozbudowa instalacji fotowoltaicznej o dodatkowe moce.
Podsumowanie na koniec
Latem, gdy nadmiar energii odnawialnej leje się z nieba, wykorzystanie jej do zmniejszenia kosztów podgrzewania CWU jest łatwe i wysoce opłacalne. Rosnące ceny wszelkich paliw dodatkowo do tego motywują.
- W przypadku podgrzewania ciepłej wody latem da się wykorzystać energię odnawialną niskim kosztem, poczynając od własnoręcznie wykonanych kolektorów słonecznych.
- Również fabryczne kolektory albo pompa ciepła do CWU są opłacalną inwestycją gdy masz więcej na koncie a mniej czasu i możliwości warsztatowych.
- Koszt inwestycji w okolicach 5 tys. do max. 10 tys. zł jest w zasięgu większości gospodarstw domowych a przedsięwzięcie nie wymaga wielkich prac remontowych.
- Ulepszyć standard podgrzewania ciepłej wody na przyjazny sobie, własnej kieszeni i otoczeniu jest nieporównanie łatwiej niż zmodernizować ogrzewanie budynku, gdzie pięcio-sześciocyfrowe kwoty potrzebne na pełną modernizację są dla wielu nie do przejścia.
Zestawienie orientacyjnych kosztów grzania CWU latem różnymi sposobami według stanu na lipiec 2023:
| Źródło ciepła | Koszt instalacji | Koszt grzania 200L CWU w ciepłym półroczu |
|---|---|---|
| Węgiel | n/d | ~700zł |
| Pellet | n/d | ~1050zł |
| Kolektory sloneczne | 1000-5000zł | ~0zł (potrzebne dodatkowe źródło ciepła na nieliczne dni bez słońca) |
| Fotowoltaika | >5000zł | ~0zł (potrzebne dodatkowe źródło ciepła na nieliczne dni bez słońca) |
| Gaz ziemny | 1000-5000zł | ~600-750zł |
| Grzałka na prąd 1zł/kWh | ~200zł | ~1825zł |
| Pompa ciepła do CWU z prądem 1zł/kWh i SCOP = 3,0 | 5000-6000zł | ~600zł |
CWU Pompa ciepła (CO + CWU) + kolektory, taka hybryda działa u mnie już ponad rok. Trudno nie zgodzić się że koszt bezsensowny ale postęp robi swoje… W 2013r w nowo wybudowanym domu zamontowałem kocioł węglowy oraz solary. Zbiornik (200lt) z podwójną wężownicą. Woda ciepła z solarów praktycznie od marca do października. Wtedy nie byłem jakoś przekonany do PC. Rok temu zamontowałem PC wraz ze zbiornikiem i układem CWU. Zrobiłem hybrydę: ciepła woda ze zbiornika z solarów trafia do zbiornika CWU PC. Układ jest energooszczędny – przy cztero osobowej rodzinie CWU PC zużywa na dogrzanie wody miesięcznie w okresie marzec – październik od 5 do 15Kwh (zbiornik 300lt). Dlatego uważam że jeśli już zainwestowałem kiedyś w solary to nie warto ich demontować a tworzyć właśnie hubrydy.
Wiadomo, że nie ma co wywalać kolektorów, które już są. Chodziło mi o równoczesny zakup pompy ciepła do CWU i kolektorów.
Instalacje PV do CWU oparte na przetwornicach nie sprawdzą się. Zbyt drogie, zbyt skomplikowane, zbyt niewydajne. Nie trzeba mieć 2 kW PV aby zasilać 2 kW grzałkę! W necie są sterowniki PWM przeznaczone do tego celu które najwydajniej pracują gdy moc PV jest niższa od mocy wydzielanej na grzałce. Są znacznie tańsze niż przetwornice (niecałe 400 zł) i wydajniejsze bo na maxa wykorzystają każdą pogodę. Nawet przy całkowitym zachmurzeniu działają, oczywiście mniej ciepła wyprodukują ale działają.
Możesz podać namiary na jakieś konkretne treści? Chętnie coś dodam/zaktualizuję jeśli po przetrawieniu uznam za słuszne.
W jaki sposób moc oddawana na grzałce miałaby być wyższa od mocy źródła energii (instalacji PV)? To gwałci podstawowe prawa fizyki. Raczej chodziłoby o to, że gdy moc PV jest niższa od mocy nominalnej grzałki, można by jakoś oddawać na grzałkę choć tę część dostępnej mocy a nie zupełnie ją wyłączać. Tyle że zarówno panele jak i grzałka mają swoje zakresy napięcia/prądu (a) w których pracują optymalnie, (b) w których pracują jako tako, (c) w których nie pracują wcale.
W tej chwili najtańszą i bardzo wydajną opcją są sterowniki PWM. Z tego co widzę ostał się tylko jeden producent – firma el car. Osobiście nie miałem ale opinie użytkowników są pozytywne. W odróżnieniu od inwerterów nie ma min. napięcia przy jakim działa co oznacza pracę nawet przy bardzo dużym zachmurzeniu, a jest ok. 2x tańszy.
Co do fizyki to zdecydowanie jest ona za mocą PV mniejszą niż moc grzałek. Podstawą są wzór na moc P=U*I oraz prawo Ohma R=U/I. Po przekształceniu otrzymujemy wygodny dla obliczeń P=U*U/R. Zacznijmy od tego, że gdy do grzałki 2 kW której rezystancja wynosi ok. 26 ohm podłączymy PV o max napięciu 230 V i mocy 2.5 kW to i tak wydzieli się maksymalnie 230*230/26=2034W – 0.5 kW pójdzie na straty. Jeżeli jednak podłączymy do tej grzałki PV o mocy 1.5 kW i 195 V to na grzałce 2 kW (opór ok. 26 ohm) wydzieli się 195*195/26=1462.5 W czyli niemal idealnie tyle ile max moc PV – brak strat.
Oczywiście jak podepnie sie taką grzałkę bezpośrednio pod PV wraz ze spadkiem mocy dostarczanej przez PV będą straty wynikajace z niedopasowania. Im wieksze zachmurzenie tym wyższe straty. Regulatory PWM dopasowują moc PV do rezystancji grzałki poprzez regulację szerokości impulsu co sprawia, że od strony PV zawsze jest optymalne napiecie (np 195 V), a z drugiej zmienne – przy 100% wypełnieniu ok. 195V, a przy 10% 19.5 V. Najtańszą metodą dopasowania moze być użycie kilku grzałek (lub jednej 3 fazowej) i ich przełączanie przekaźnikami. Nie jest to proste bo DC daje łuk ale większość problemów da sie rozwiazać przy pomocy kondensatorów (gaszą łuk). . W przykładowych 3x 2 kW połączonych szeregowo mamy ok. 78 ohm co daje optymalną pracę przy 195*195/26=487.5 W. Przy większym zachmurzeniu tracimy ale nie tyle ile przy jednej grzałce. Np. gdy na panele pada połowa mocy czyli ok. 240 W to strata wynosi ok. 120 W, kolejny 2x spadek mocy PV daje 90 W strat. W miarę wzrostu nasłonecznienia U na PV rośnie np. do 200V i wtedy zwieramy przekaźnikiem jedną grzałkę. Ponieważ połączone w szereg tworzą dzielnik na takim przekaźniku jest 1/3 rezystancji czyli ok. 65 V czyli mniejsze ryzyko powstania łuku podczas jego rozłączania. Dwie grzałki mają ok. 52 ohm czyli optymalnie pracują przy 195*195/52=731 W. Dalszy wzrost mocy PV spowoduje wzrost napiecia do dajmy na to 205 V i załączenie drugiego przekaźnika więc PV jest połączona bezpośrednio z jedną grzałką 26 ohm co daje wyżej obliczone ok. 1.5 kW.
Inwertery to koszt ok. 1000 zł, PWM na portalach zakupowych da sie nabyć za ok. 500 zł, a przekaźniki i inne elementy do budowy przełacznika grzałek kosztują kilkadziesiąt zł. Oznacza to, ze używając PWM zamiast inwertera możemy dodatkowo kupić kilkaset W PV trzymajac ten sam budżet. A w przypadku przełącznika grzałek 2x więcej co z nawiązką redukuje niższą sprawność tego prostego sterownika.
Mała errata – przy 3 grzałkach połaczonych w szereg powinno być 195*195/78 = 487.5 W
Z prognozy pogody wynika, że często ma padać i wtedy mam dużo wolnego czasu. Jakby co mogę napisać wiekszy tekst na temat dopasowania regulatora do grzałek, przełączania kilku grzałek oraz optymalizacji ogrzewania wody przez PV. Z tego co czytam w necie mało kto zdaje sobie sprawę, że nawet przy dłużej utrzymującym się zachmurzeniu można łatwo uzyskać ciepłą wodę w kranie. Mniej niż przy słonecznej pogodzie ale za to naprawdę ciepłej, a nie ledwo letniej. Patent opiera się na odpowiednim wykorzystaniu gniazda gdzie pojawia się napięcie po zadziałaniu termostatu – większosć sterowników je posiada.
Patrząc na sprawę z góry: musi być jakiś powód, że w instalacjach do grzania CWU stosuje się przetwornice i regulatory MPPT. Może taki banalny: bo to łatwo dostępny sprzęt. Z tego co wiem regulatory MPPT wyparły PWM ze względu na znacznie lepszą sprawność. Ich celem jest wydobycie maksimum mocy z paneli w danych warunkach oświetleniowych. PWM zdaje się jest pod tym względem sporo gorszy.
Przy użyciu PWM niedopasowanie paneli i grzałki nadal pozostaje problemem, który jedynie częściowo się zmniejsza. Byłby tym mniejszy im więcej mniejszych grzałek byłoby zainstalowane i możliwe do włączania w różnych konfiguracjach. A to komplikuje układ. Pytanie też, jak długo przekaźniki w takiej robocie pożyją.
Prawdziwym rozwiązaniem tego problemu byłaby pewnie jakaś forma chwilowego magazynu energii, który by łapał różnicę między mocą paneli a mocą grzałki.
Na początek uporządkujmy nazewnictwo:
MPPT – Maximum Power Point Tracking to układ służacy do śledzenia napiecia przy którym PV pracuje najwydajniej. Nie ma nic ale to nic wspólnego z dopasowaniem do grzałki i jest używany w wielu sterownikach, także PWM-ach.
Inwerter czyli przetwornica prądu stałego na przemienny (DC-AC). Na wyjściu daje prąd przemienny o kształcie zbliżonym do sinusoidy przez co parametry na wyjściu najbardziej przypominają to co mamy w gnizadku.
PWM – Pulse-Width Modulation to układ który reguluje szerokość impulsu przez co zmienia sie skuteczne napiecie na grzałce. Przy 100% wypełnieniu jest bliskie temu z PV, przy 10% jest 10x mniejsze chociaż max napięcie impulsów zasilajacych grzałkę ciągle wynosi tyle ile na PV.
Trzymając się powyższego przykładu jeżeli przy 195V PWM pracujący na 100% wypełnieniu daje ok. 1.5 kW to przy 10% (napięcie skuteczne ok. 19 V) na grzałce mamy ok. 14 W. A zatem dobry PWM z MPPT (el car ma tę funkcję) mamy gwarancję, że grzałka będzie zasilania nawet przy dużym zachmurzeniu – układ wyciśnie z PV ile tylko sie da. Z kolei prezentowane w artykule inwertery mają zakres pracy zaczynajacy sie od 120V. I to jest minimalne napiecie jakie trafia na grzałki. A zatem 120*120/26 = 553 W – to minimalna moc jaka musi być na PV aby taki inwerter wystartował. Jak widać bardzo wysoka co powoduje straty. Na szczęście dla użytkowników inwertery nie trzymają parametrów z instrukcji i startują na niższym napięciu ale przy dużym zachmurzeniu nie dają rady. Ten problem można łatwo ominąć i przy okazji zoptymalizować ogrzewanie wody przy pomocy PV.
Znalazłem film gdzie jest porównanie inwertera z PWM. Autor potwierdza późny start i wcześniejszy koniec pracy inwerterów co zresztą widać na kręconym wieczorem filmie (od 14 minuty). PWM działa do czasu aż zrobi się ciemno. W komentarzu sprzed 10 miesięcy (czyli jesiennym) napisał, że obecnie używa wyłacznie PWM.
https://www.youtube.com/watch?v=hoFAhCJCil0
A ta węgiel po 1100 zł. Na pgg ja nie wiem skąd te drogie węgle dobra cena i bez problemu jeszcze trochę a będzie po 700zl. A pompy i fotowoltaika to tylko moda na chwilę nawet samochody elektryczne to niewypał i niebezpieczne.
Nic takiego się nie dzieje. Oszukujesz sam siebie, żeby się lepiej poczuć.
Pomijając wątpliwą przyjemnośc robienia za palacza gdy żar leje sie z nieba PV po prostu bardziej się opłaca niż węgiel. Swoje panele kupowałem po niecałe 2 tys zł/kW (razem z elementami do montażu). Zainstalowałem je samodzielnie, sam też zrobiłem regulator. Aby ogrzać wodę poza sezonem grzewczym potrzebuję ok. 1 tys kWh co oznacza spalenie mniej wiecej 300 kg węgla. Co 3 lata wychodzi 1 tys zł czyli zwrot PV w max 6 lat . 700 zł za tonę to marzenie ściętej głowy ale nawet gdyby wróciły te ceny czas zwrotu PV zamyka się w 10 latach. PV podobnie jak internet to nie jest przejściowa moda, to bardzo ale to bardzo użyteczna rzecz. Wystarczy odpowiednio używać.
Darek, napisz czy jest możliwość zastosować taki PWM jaki wspominasz przy już istniejącej instalacji PV z inwerterem. Czy są takie rozwiązana które przekierują prąd DC z paneli do PWM zamiast do inwertera w razie potrzeby. Chodzi mi o jakiś przełącznik?
Żebyś się nie zdziwił, PiS sprzedaje prawo do emisji CO2, ostatnio sprzedali Niemcom za 20 mld, wczesniej podobno tez, a od 2027 roku dolożą podatek ETS.
W sprawie przełączania między inwerterem i PWM można zadać pytanie pod filmem jaki wyżej podlinkowałem. Jego autor używa tych dwu sterowników zamiennie i z tego co widzę chętnie odpowiada na pytania.
Moim zdaniem nie ma sensu wchodzenie w dodatkowe koszty. Zamiast tego lepiej wydusić z posiadanego inwertera ile sie da i przy okazji podnieść komfort użytkowania CWU z PV. Cały myk polega na zastosowaniu drugiej grzałki w pionowym bojlerze. Montuje sie ją wysoko nawet 1/3 wysokości licząc od góry – im wyżej tym szybciej woda się zagrzeje. Druga grzałka sterowana przez inwerter DC-AC powinna mieć mniejszą moc niż główna, np. 1 kW czyli 52 ohm. Górną wpina się w główne gniazdko, a dolną w drugie załączane gdy termostat rozłączy górną. W słoneczny dzień rano górna grzałka wystartuje przy 2x niższym napięciu niż grzałka 2 kW. W praktyce gdy inwerter daje na wyjściu 120-230V taka grzałka będzie pracowała z mocą od 277 W do 1000 W. Jak ogrzewa 1/3 pojemności bojlera termostat wyłączy ją w czasie gdy moc na PV wystarczy do sterowania głównej grzałki. W ten sposób likwidujemy poranne straty. Z kolei w pochmurne dni gdy moc na PV jest zbyt mała na obsłużenie dużej głównej grzałki mała 1 kW będzie ogrzewała wodę. A że ma mniej wody do ogrzania to osiagnie ona wysoką temperaturę – mamy drugą korzyść w postaci wyższego komfortu. Od dawna używam dwu grzałek i ta metoda sprawdza się doskonale.
Darek, dzięki za odpowiedź, przekaże wszystko mojemu wujkowi, który ma instalację fotowoltaiczną i planuje grzać wodę cwu.
Jeżeli wujek ma instalację on grid (podłączoną do sieci czyli jest prosumentem) to przełaczanie na CWU moze być bardzo trudne. Kwestia napięć na jakich pracuje PV – dla off grid typowo poniżej 230V, dla on grid grubo ponad 300V. Nie pomogą żadne PWM-y i inne wynalazki, zresztą el car zaleca napięcia poniżej 320V. Przełączanie nie jest niemożliwe ale bardzo kłopotliwe pzrez co zupełnie nieopłacalne. W podlinkowanym filmie był PWM oraz inwerter off grid czyli niepodłaczony do sieci.
W on grid wodę należy grzać wtedy gdy PV najmocniej pracuje bo to zwiększa autokonsumpcję. Gdyby były problemy z napięciem sieci i wyłączaniem inwertera to na portalach zakupowych pojawił się automat załączajacy grzałki gdy U zaczyna rosnąć. Z opisu wynika, ze bardzo dobrze to robi gdyż moc oddawana na grzałki rośnie wraz ze wzrostem napiećia sieci, blisko krytycznych 253V wynosi 100%.
widze darek ma pojecie o elektryce. powiem tak, optymalna ilosc paneli tych standartowych to 7. uzyskujemy wtedy ok 230-240 V . teraz, do paneli 300-340 wat grzalka 2000 wat , a do paneli rzedu 400-430, grzalka 2500 wat .panele w realnym zyciu maja 10-20 % mniej mocy .no chyba ze zalozymy na nie od gory wycieraczki jak w aucie, a od dolu chlodzenie wentylacyjne . schodzac o jeden panel nizej na 6 to potrzeba juz grzalek o 500 wat mocniejszych czyli 2500 i 3000 wat . ale i te 2000 i 2500 dobrze sie sprawdza poniewaz czesc strat napiecia zastapi wypelnienie . nie che wam tutaj przelicznikow robic , ale prawda jest taka, grzalka 2000 wat pracujaca na napieciu 230V ma 2000 wat, a jesli zmniejszymy napiecie o polowe do 115V to juz tylko 500 wat.
jestem elektronikiem , a nie elektrykiem bylem na systemach sterowania do rakiet, elektryka i elektronika to to samo . nie chce was tutaj wzorami meczyc pisze tutaj aby i „janusz” zrozumial . to co darek pisal z Off grid i on grid tak ma racje , ale i MOS-Fety (tranzystory polowe uzywane w przetwornicach-falownikach ) sie rozwijaja + to co dzisiaj jest mozliwe, ale drogie z przelaczeniem sieci on grid na off grid jest coraz latwiejsze . szkoda ze nie mamy nowej zlaczki jak MC4 . zlaczka mc4 zostalaz robiona- wymyslona jak MOS-Fety mogly pracowac na gora 300-350 voltach , dzisiejsze MOS-fety umia obrabic bez problemu 900 volt . i dlatego mamy pozary instalacji . wyobrazcie sobie , kupiliscie sobie vw polo 45 koni-ps i wymieniacie silnik na 150 koni , a chamulce te same. o tragedie nie trudno . prad staly przy wyzszych napieciach to jak spawarka mala przerwa luk i mc4 zaczyna sie palic, a za nim reszta .moim zdaniem mc4 w stringu co ma wiecej jak 450 volt powinny byc zabronione.
teraz pisze do darka , jak rozwiazac ten problem z tym wujkiem , patrz wszyscy co widze maja srting na 9 panelach dajmy na to 34 volty i 410 wat a panel , to 306 volt i 3690 wat realnie max 3300 wat, waty podniose to do kwadratu jak zawsz robilem w instytucie na szybko, to 95481(nie martwcie sie tylko do darka pisze on wie o co chcodzi ) gdybym ale 230 volt do kwadratu podniusl by bylo 52900, jak to podziele mam 1,804, . to by bylo idealne aby wszeregu podlaczyc 2 grzalki po 3000 wat, 2 w szeregu !!! to by bylo rozwiazanie, w pelnym sloncu jak panele daja 3300wat , na grzalke jedna przypadalo by na taka 5412 wat, ale üpodlaczymy 2 w szeregu mamy 1353 waty razy 2 a wiec 2706 wat, prawie ideal , dzisiejsze przetwornice jak azo chodza do 350 volt wiec by byla opcja .
Brałem pod uwagę opcje przełaczania PV on grid >400V na off grid przy pomocy szeregowo połączonych grzałek, powinno elegancko działać. Sęk w tym, że to trochę niebezpieczne, wysokie napięcia + niedoświadczony uzytkownik = nieszczęście. IMHO lepiej iść w innym kierunku. Zbliżające sie wprowadzenie taryf dynamicznych wymusi pojewienie się na rynku sterowników nastawionych na zdemowanie nadwyżek w czasie gdy ceny są niskie, nawet ujemne. To zdejmowanie najłatwioej zrealizować grzałką w bojlerze.
Innym problemem nękającym on grid jest wyłączanie inwerterów gdy napiecie wzrasta do ponad 253V. Każdy kto wie jak działa system energetyczny zdaje sobie sprawę, że im więcej PV tym częsciej to będzie i żadne inwestycje w sieci nic nie zmienią. Gdy letni popyt w niedzielę wynosi ok. 15 GW, a moc zainstalowana PV już przekracza 15 GW. Plus el. wiatrowe i konwencjonalne jakich nie można wyłaczyć i mamy problem z nadmiarem. A że w każdej chwili moc produkowana musi się równać pobieranej coś trzeba wyłączyć! Autokonsumpcja czyli de facto grzałki w bojlerze obniżą podaż i wtedy wyłączenia nie będą konieczne.
Jak widać bojler z grzałką łączy wszystko w/w. Marzy mi się jeden sterownik który jednocześnie rozwiąże problem oddawania 20% za friko w opustach, niskie ceny w dynamicznych taryfach i 253 V. Technicznie nie byłoby to trudne, koszt sterownika poniżej tysiaca więc czas amortyzacji liczony w 2 max 3 latach. Czekanie aż energetycy „coś zrobią” jest naiwne. Musieliby zmienić prawa fizyki, a takiej mocy nie mają.
w open, ale chodza te panele ok 360 vot , jaki problem 20 diody prostownicze takie po 20 amper na szynie do przetwornicy troche polutowac z godzinke i z 50 euro i mamy spadek o 14 volt (na kazdym zlaczu PN-dotacja fosforonawowo- borowa zwyklego tranzystora lub diody , nie MOS-feta zlacza jest tracone 0.7 volta) na 346volt. proste jak budowa cepa. troche haupniczo, ale tanie, ja w swoim domu bym tak zrobil .ok strata ok 4 % , ale co lepiej tracic, u siebie 4 %, czy dla panstwa 70 %. ale tak jak mowisz, aby wiedziec czy sie oplaca wpierw trzeba pomierzyc napiecie w max , na panelach na stringu bo my tutaj tylko gdybamy i sie domyslamy, ani ja darek, ani ja nie wiemy jakie jest napiecie open u jego wujka na stringu, taka prawda …a to duzo zmienia tylko sie domyslamy …..a ja wam cos powiem mam wolne, a piwko smakuje 😉
takimi diodami , chronie akumulatory mam przetwornice 1500 wat przezuca na siec przy 22volty mi bylo za nisko, wiec podlaczylem diode prostownicza 200 amper, teraz przezuca na siec jak napiecie spadnie na 22,7 volta tez malo, ale jak by mnie nie bylo rozladuje mi AGMy tylko do 60 % a nie do 80 %, sam jak widze 12,2 volta przezucam na siec . mam 2 akumulatory po 280ah kazdy 63 kilo, mylalem kupic lifpeki ale pomyslalem poczekam, te z 4 lata wtedy agemy mi padna a liwpeki beda tansze a moze beda nowe sodowe podobne do litowych ale tansze .
Czuję się w obowiązku skomentować ten wpis, niby wszystko super zainwestujesz będzie taniej ale nikt nie liczy że dużo ludzi ma już infrastrukturę do grzania wody ( koszt nowej to realnie 10tys + montaż z 5 tys).Na posiadanej infrastrukturze do grzania wody wielu z węgla przejdzie na drewno i OZE się nieoplaca.Potem drugi przypadek ludzie co mają infrastrukturę na węgiel i będą węglem grzali bo montaż OZE nie zwrócić się ponad dekadę.
Kocioł czy bojler nie są wieczne – w perspektywie 10-15 lat większość czeka wymiana z uwagi na śmierć techniczną, więc koszt zmian i tak trzeba będzie ponieść, a można przy okazji pomyśleć o rozwiązaniu, które zapewni mniej obsługowe lub zupełnie bezobsługowe grzanie ciepłej wody latem. Chyba że ktoś tak lubi palić albo ma od tego niewolnika to niech sobie pali.
A i jeszcze taka drobna uwaga: drewno to OZE.
Wojtek, nie ma nic lepszego jak zbiornik na wode uzytkowa 200 litrow, ( koniecznie doizolowac )bede tak robil, narazie mam 120l i 6 paneli 320 W, dobre, ale za male jak moja corka idzie na pol godziny pod prysznic , nie zna przyslowia ze „czeste mycie skraca zycie ,-skora sie sciera i czlowiek umiera” 😉 . Do tego zbiornika 6 paneli ale powyzej 400, nalepiej ok 450 wat, w open ok 50 i pracy ok max. 35v. taki uklad co najwyzej kilka dni od marca do pazdziernika bedzie musial przezucac na siec . AZO digital na allegro ma cos takiego za 3700 zeta , ok plus nadpradowka , nad napieciowka bla bla , 4500 zeta .
https://allegro.pl/oferta/zestaw-do-grzania-wody-w-bojlerach-2500w-6-pv-mono-11746551737