📘 Ghid Starbay: Panouri fotovoltaice + pompă de căldură: cât de bine funcționează împreună?

Panouri fotovoltaice și pompă de căldură – este una dintre combinațiile tot mai interesante pentru o locuință care urmărește să folosească mai eficient energia electrică produsă local și să reducă energia preluată din rețea pentru încălzire.

Panourile fotovoltaice produc energie electrică, iar pompa de căldură folosește energie electrică pentru încălzirea locuinței și, în funcție de configurație, pentru răcire sau prepararea apei calde menajere.

La prima vedere, combinația pare simplă: produci energie de la soare și o folosești pentru funcționarea pompei de căldură. În realitate, relația dintre cele două sisteme este puțin mai complexă.

Producția fotovoltaică se modifică în funcție de oră, vreme și anotimp, în timp ce necesarul pentru încălzire este influențat de temperatura exterioară, caracteristicile clădirii și modul în care este utilizată locuința.

De aceea, întrebarea importantă nu este doar dacă panourile pot alimenta pompa de căldură, ci cât din consumul acesteia poate fi acoperit de energia fotovoltaică și în ce condiții.

În acest articol din Ghidul Starbay explicăm cum funcționează cele două tehnologii împreună, ce se întâmplă în diferite perioade ale anului și ce trebuie analizat înainte de alegerea și dimensionarea sistemului.

Pe scurt: un sistem fotovoltaic poate reduce energia preluată din rețea pentru funcționarea unei pompe de căldură, dar nu trebuie presupus că panourile vor alimenta permanent și exclusiv încălzirea locuinței. Rezultatul depinde de producție, consum și de cât de bine sunt corelate cele două sisteme.

De ce se potrivesc panourile fotovoltaice cu o pompă de căldură?

Principalul motiv este simplu: pompa de căldură funcționează cu energie electrică.

În cazul unei pompe de căldură aer-apă, aceasta preia energie din aerul exterior și o transferă către instalația de încălzire a locuinței. Energia electrică este necesară pentru funcționarea compresorului, pompelor, ventilatorului și sistemelor de control.

Dacă în același timp sistemul fotovoltaic produce energie, aceasta poate fi utilizată direct de consumatorii locuinței, inclusiv de pompa de căldură.

În loc ca întreaga energie electrică necesară să fie preluată din rețea, o parte poate proveni direct din producția fotovoltaică.

Cu cât există o suprapunere mai bună între orele de producție și cele de consum, cu atât poate crește autoconsumul energiei produse local.

O pompă de căldură de 8 kW consumă 8 kW electric?

Nu. Aceasta este una dintre cele mai frecvente confuzii atunci când sunt comparate pompele de căldură cu sistemele fotovoltaice.

Dacă o pompă este prezentată ca având o putere termică de 8 kW, această valoare se referă la puterea termică furnizată în anumite condiții de funcționare, nu automat la energia electrică absorbită.

Pentru a înțelege eficiența unei pompe de căldură apar frecvent doi indicatori: COP și SCOP.

COP descrie raportul dintre energia termică furnizată și energia electrică utilizată într-un anumit regim de funcționare.

De exemplu, într-o situație în care pompa funcționează cu un COP de 4, pentru aproximativ 1 kWh de energie electrică utilizată poate furniza aproximativ 4 kWh de energie termică.

Dar asta nu înseamnă că pompa va avea permanent COP 4.

SCOP este un indicator sezonier și oferă o imagine mai relevantă asupra eficienței pe o perioadă mai lungă, deoarece funcționarea unei pompe de căldură se desfășoară în condiții diferite de temperatură și sarcină.

De reținut: nu dimensionăm sistemul fotovoltaic pornind pur și simplu de la puterea termică înscrisă pe pompa de căldură. Pentru o analiză corectă ne interesează consumul electric estimat al locuinței și al pompei pe parcursul timpului.

Ce influențează consumul real al pompei de căldură?

Două case cu pompe de căldură similare pot avea consumuri foarte diferite.

Printre factorii importanți se numără:

• suprafața și volumul încălzit;
• nivelul de izolație al clădirii;
• calitatea tâmplăriei și pierderile de căldură;
• temperatura exterioară;
• temperatura dorită în interior;
• temperatura agentului termic;
• tipul instalației de încălzire;
• necesarul de apă caldă menajeră;
• modul de utilizare și reglajele sistemului.

De aceea, simplul fapt că două locuințe au aceeași suprafață nu înseamnă automat că vor avea același consum pentru încălzire.

De ce încălzirea în pardoseală poate fi un avantaj?

Pompele de căldură funcționează, în general, mai eficient atunci când instalația poate asigura confortul interior cu o temperatură mai redusă a agentului termic.

Din acest motiv, încălzirea în pardoseală poate forma o combinație foarte bună cu o pompă de căldură, dacă întregul sistem este proiectat și dimensionat corespunzător.

O temperatură de tur mai redusă poate permite pompei să funcționeze într-un regim mai favorabil decât într-o instalație care necesită temperaturi mult mai ridicate.

Asta nu înseamnă că o pompă de căldură nu poate fi utilizată cu radiatoare sau alte sisteme de distribuție. În aceste situații trebuie însă verificat dacă instalația poate furniza necesarul termic al clădirii la temperaturile de lucru potrivite pompei respective.

Problema principală: soarele și necesarul de încălzire nu ating maximul în același sezon

Aceasta este probabil cea mai importantă idee pentru înțelegerea combinației.

Producția fotovoltaică și necesarul de încălzire au evoluții sezoniere diferite.

Vara avem zile lungi și, în general, un potențial mai mare de producție solară, dar necesarul pentru încălzirea locuinței este foarte redus sau inexistent.

Iarna situația se inversează: necesarul de încălzire crește, iar zilele sunt mai scurte și producția fotovoltaică disponibilă este, în general, mai mică.

Primăvara și toamna pot exista perioade foarte interesante pentru această combinație. Casa încă poate avea nevoie de încălzire, însă există zile în care sistemul fotovoltaic poate produce suficient pentru a contribui semnificativ la consumul electric din timpul zilei.

Cum arată situația într-o zi obișnuită?

Cel mai simplu este să urmărim câteva situații ipotetice. Valorile de mai jos sunt exemple simplificate, folosite doar pentru a explica fluxul energiei și nu reprezintă estimări universale de producție sau consum.

Acest exemplu arată de ce nu este suficient să comparăm doar puterea sistemului fotovoltaic cu puterea pompei de căldură.

Contează ce se întâmplă în fiecare moment cu producția și consumul.

Un exemplu practic: casă + pompă de căldură + sistem fotovoltaic

Să presupunem, strict orientativ, că avem o locuință de aproximativ 120–150 m², bine izolată, echipată cu o pompă de căldură și un sistem fotovoltaic de 6–8 kWp.

Într-o zi însorită de primăvară, sistemul fotovoltaic poate produce suficient în anumite intervale pentru a acoperi consumul instantaneu al pompei și o parte dintre ceilalți consumatori ai casei.

Dacă în acel moment producția depășește consumul, apare un surplus.

Seara, când producția solară dispare, pompa poate continua să funcționeze. Energia necesară va proveni atunci din rețea sau, dacă instalația include o baterie compatibilă și configurată corespunzător, poate fi utilizată și energia stocată.

Iarna, aceeași instalație poate avea o situație diferită. Pompa va avea un necesar mai mare de funcționare, în timp ce producția solară poate fi mai redusă.

Prin urmare, același sistem poate avea grade foarte diferite de acoperire a consumului în funcție de anotimp.

Acesta este motivul pentru care dimensionarea trebuie făcută pe baza unor estimări anuale și a profilului de consum, nu pe baza unei singure zile favorabile.

Ai nevoie de un sistem fotovoltaic mai mare dacă ai pompă de căldură?

Instalarea unei pompe de căldură crește consumul de energie electrică al locuinței. Este normal, prin urmare, ca acest consum suplimentar să fie luat în calcul la dimensionarea sistemului fotovoltaic.

Dimensionarea corectă a unei combinații de panouri fotovoltaice și pompă de căldură trebuie să pornească de la necesarul energetic real, nu de la simpla comparație dintre puterile celor două echipamente.

Nu există o regulă universală de tipul:

„Am pompă de căldură de 8 kW, deci trebuie să instalez fotovoltaice de 8 kW.”

Puterea termică a pompei și puterea instalată a sistemului fotovoltaic descriu lucruri diferite.

Pentru o dimensionare corectă trebuie analizate, printre altele:

• consumul actual de energie electrică al casei;
• consumul estimat al pompei de căldură;
• necesarul termic al clădirii;
• profilul de consum pe parcursul zilei;
• producția fotovoltaică estimată pentru amplasamentul respectiv;
• orientarea, înclinarea și eventualele zone de umbrire;
• spațiul disponibil pentru panouri;
• eventualele planuri de creștere a consumului în viitor.

Cum poți folosi mai mult din energia produsă de panouri?

Un sistem bine dimensionat este important, dar contează și când este consumată energia.

Dacă o parte dintre consumatori pot fi utilizați sau programați în orele cu producție fotovoltaică, autoconsumul poate crește.

În funcție de echipamente și de configurația instalației, pot exista strategii precum:

• programarea preparării apei calde menajere în anumite intervale cu producție solară;
• utilizarea mașinii de spălat sau a altor consumatori programabili în timpul zilei;
• folosirea automatizărilor pentru coordonarea anumitor consumatori;
• monitorizarea producției și consumului pentru identificarea intervalelor favorabile;
• utilizarea controlată a inerției termice a clădirii sau a instalației, dacă sistemul permite acest lucru.

Ideea nu este să modificăm permanent temperatura casei în funcție de soare, ci să folosim inteligent consumurile care pot fi deplasate în timp fără a afecta confortul.

Important: fiecare instalație este diferită. Parametrii de funcționare ai pompei de căldură nu trebuie modificați arbitrar doar pentru a crește autoconsumul. Automatizările și strategiile de control trebuie să respecte configurația și recomandările echipamentelor instalate.

Ce rol are bateria?

Fără baterie, energia fotovoltaică este cel mai ușor valorificată direct atunci când este produsă și există consum în locuință.

O baterie permite stocarea unei părți din surplus pentru utilizare ulterioară, de exemplu după reducerea sau încetarea producției solare.

Totuși, bateria nu trebuie privită ca o soluție nelimitată pentru încălzirea pe timp de noapte.

Trebuie analizate două caracteristici diferite:

• capacitatea în kWh – câtă energie poate stoca;
• puterea în kW – ce putere poate furniza într-un anumit moment, în limitele sistemului.

De exemplu, o baterie de 10 kWh nu înseamnă automat 10 ore de funcționare pentru pompa de căldură.

Dacă pompa și restul casei consumă împreună 2,5 kW, durata teoretică este complet diferită față de situația în care consumul total este de numai 0,8 kW. În practică trebuie luate în calcul și capacitatea utilizabilă, limitele de descărcare, randamentele și caracteristicile sistemului.

Prin urmare, bateria se dimensionează după consum și obiectivul urmărit, nu doar după dimensiunea sistemului fotovoltaic.

Poți încălzi casa exclusiv cu energia produsă de panouri?

În anumite momente, da: producția fotovoltaică poate fi suficientă pentru a acoperi integral consumul electric instantaneu al pompei și chiar al altor consumatori.

Dar acest lucru este diferit de afirmația că locuința va putea fi încălzită permanent, inclusiv noaptea și pe toată durata iernii, exclusiv din producția instantanee a panourilor.

Noaptea, producția fotovoltaică este zero. În zilele cu radiație solară redusă, producția poate fi mult mai mică decât în zilele favorabile.

De aceea trebuie diferențiate trei obiective:

• reducerea energiei preluate din rețea;
• acoperirea unei părți cât mai mari din consum cu energie produsă local;
• independența energetică.

Nu sunt același lucru și nu necesită aceeași configurație.

5 greșeli frecvente atunci când combini cele două sisteme

1. „Pompa are 8 kW, deci îmi trebuie exact 8 kW de fotovoltaice.”
Puterea termică a pompei nu trebuie echivalată direct cu puterea instalată a sistemului fotovoltaic.

2. „Dacă am suficient de multe panouri, nu mai folosesc deloc rețeaua iarna.”
Producția fotovoltaică variază, iar perioada cu cel mai mare necesar de încălzire nu coincide cu perioada cu cea mai mare producție solară.

3. „O baterie mare rezolvă automat problema nopții.”
Trebuie analizate capacitatea utilizabilă, puterea disponibilă, consumul pompei și consumul celorlalte echipamente.

4. „Două case de 150 m² au nevoie de aceeași pompă și același sistem fotovoltaic.”
Izolația, pierderile termice, amplasamentul, temperatura interioară și comportamentul de consum pot schimba semnificativ necesarul.

5. „Trebuie să aleg cât mai multe panouri și cea mai mare pompă.”
Un sistem mai mare nu este automat un sistem mai eficient. Dimensionarea trebuie să urmărească necesarul real și modul în care echipamentele vor funcționa împreună.

Când funcționează cel mai bine această combinație?

Rezultatele sunt favorizate atunci când locuința și instalațiile sunt privite ca un singur sistem energetic.

Contează în special:

• o clădire eficientă energetic și bine izolată;
• o pompă de căldură dimensionată după necesarul termic;
• un sistem fotovoltaic dimensionat după consum și condițiile amplasamentului;
• o instalație de încălzire potrivită regimului de funcționare al pompei;
• un grad bun de autoconsum;
• monitorizarea producției și consumului;
• automatizări bine configurate;
• o baterie dimensionată corespunzător, dacă aceasta este justificată.

Nu dimensiunea maximă a fiecărui echipament este obiectivul, ci compatibilitatea dintre ele.

Ce trebuie verificat înainte să alegi sistemul?

Înainte de achiziție, merită să existe răspunsuri clare la câteva întrebări:

1. Care este necesarul termic real al locuinței?
2. Câtă energie electrică consumă casa în prezent?
3. Cât va adăuga pompa de căldură la consumul estimat?
4. Ce temperatură de tur necesită instalația de încălzire?
5. Câtă energie poate produce realist sistemul fotovoltaic în amplasamentul respectiv?
6. Când apare cea mai mare parte a consumului?
7. Cât din producția fotovoltaică poate fi consumată direct?
8. Există suficient surplus pentru a justifica o baterie?
9. Se dorește doar reducerea facturii sau și o anumită autonomie?

Regula importantă: sistemul fotovoltaic, pompa de căldură și bateria nu ar trebui dimensionate separat, fără să fie analizate necesarul termic, consumul electric și modul în care energia este utilizată în locuință.

Întrebări frecvente

Panourile fotovoltaice pot alimenta o pompă de căldură?

Da. Atunci când există producție fotovoltaică disponibilă, aceasta poate acoperi total sau parțial consumul electric instantaneu al pompei de căldură.

De câte panouri am nevoie pentru o pompă de căldură?

Nu există un număr universal. Trebuie analizate consumul estimat al locuinței și al pompei, puterea panourilor, amplasamentul, orientarea, umbrirea și producția fotovoltaică estimată.

Dacă am o pompă de căldură de 8 kW, îmi trebuie un sistem fotovoltaic de 8 kW?

Nu. Puterea termică a pompei și puterea instalată a sistemului fotovoltaic nu sunt valori care trebuie echivalate direct.

Pompa de căldură poate folosi energia fotovoltaică și iarna?

Da. Panourile continuă să producă energie și în sezonul rece atunci când există radiație solară. Totuși, producția disponibilă este variabilă și, în general, mai redusă decât în perioadele cu zile lungi, în timp ce necesarul pentru încălzire poate fi mai mare.

Este obligatorie bateria?

Nu. Sistemul poate funcționa și fără baterie. Bateria permite stocarea unei părți din surplusul disponibil pentru utilizare ulterioară, dar trebuie analizat dacă aceasta se justifică pentru profilul de consum al locuinței.

Este mai avantajoasă combinația dacă locuința are încălzire în pardoseală?

Încălzirea în pardoseală poate fi favorabilă unei pompe de căldură deoarece poate funcționa cu temperaturi mai reduse ale agentului termic. Totuși, eficiența finală depinde de proiectarea și dimensionarea întregii instalații.

Concluzie: merită să combini cele două tehnologii?

Panourile fotovoltaice și pompa de căldură se pot completa foarte bine: pompa utilizează energie electrică pentru a asigura energia termică necesară locuinței, iar sistemul fotovoltaic poate produce local o parte din energia electrică necesară.

Dar avantajul real nu vine doar din faptul că cele două echipamente există în aceeași casă. Contează cât produce sistemul fotovoltaic, cât consumă locuința, când apare consumul și cât de eficient funcționează pompa de căldură.

O locuință bine izolată, o pompă dimensionată după necesarul termic și un sistem fotovoltaic ales în funcție de consum oferă o bază mult mai bună decât simpla alegere a unor echipamente cât mai mari.

Iar dacă este adăugată și o baterie, aceasta trebuie aleasă după surplusul disponibil și profilul de consum, nu doar pentru că sistemul include o pompă de căldură.

Scopul este ca producția, consumul și încălzirea să fie cât mai bine corelate, astfel încât energia produsă local să fie folosită cât mai eficient.

Notă Ghidul Starbay: Informațiile prezentate în acest articol au caracter general și au rolul de a explica principalele aspecte ale utilizării unui sistem fotovoltaic împreună cu o pompă de căldură. În practică, fiecare locuință are un necesar energetic diferit, iar dimensionarea și funcționarea sistemelor depind de mai mulți factori tehnici și de modul de utilizare.

Subiectul include numeroase aspecte care merită analizate separat, de la dimensionarea pompei de căldură și consumul real până la producția fotovoltaică, autoconsum, baterii și automatizări. Vom aprofunda aceste teme în articolele următoare din Ghidul Starbay.

Pentru explicații practice, comparații și informații despre sistemele fotovoltaice, pompele de căldură și soluțiile de eficiență energetică, urmărește în continuare blogul Starbay.