Ani jednodenní výpadek elektřiny v topné sezóně není nic příjemného, navíc když neteče ani voda. Moderní kotle na plyn, pelety, uhlí i dřevo a oběhová čerpadla topení totiž ke svému provozu neustále nějakou elektřinu potřebují. Nicméně bez elektřiny dnes nefunguje téměř nic. Podmínkou energetické nezávislosti je tedy akumulace.
Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 6/2017.
Když se ale řekne akumulace energie, tak se nám jako první může vybavit baterie, do které můžeme ukládat elektrickou energii. Baterie v obytných domech a v podnicích se ale zatím obvykle používají k ukládání jen menší části tzv. čisté elektrické energie, která je potřeba k napájení všech čistě elektrických, netepelných spotřebičů. Vyrobenou solární energii však již umíme efektivně akumulovat i jinak, například do vody nebo konstrukce budovy. Běžná rezidenční budova totiž spotřebuje až 80 % veškeré energie ve formě tepla a pouze 20 % jako čistě elektrickou. Proto je ekonomicky nevýhodné skladovat elektrickou energii pro ohřev vody a topení jen v klasických lithiových či olověných bateriích. Mnohem lepší je uložit ji do vody v době, kdy ji máme „zdarma“ – tedy přes den, když svítí a energie je dostatek.
K tomu se v našich podmínkách nejlépe hodí tzv. vodní stratifikační zásobník tepla, do kterého v topné sezóně a přechodném období (jaro, podzim, zima) dokážeme akumulovat přebytečnou energii z fotovoltaické elektrárny vyrobenou přes den a prostřednictvím tepelného čerpadla ji efektivně uložit do vody. Voda je totiž ideální akumulátor pro teplo a dokáže ho uložit ze všech běžně dostupných látek nejvíce, nejlépe a nejlevněji. Použití tzv. vodních akumulátorů tepla v moderních hybridních systémech tak má mnoho výhod.
Pokud bychom srovnali princip dvou používaných systémů – tedy prvního, který vykrývá tepelnou ztrátu domu v době největších tepelných ztrát (zejména v noci) jen z klasických baterií, a druhého, který využívá energii vyrobenou a akumulovanou přes den i do vodního zásobníku tepla (tzv. vodního akumulátoru), zjistíme, že první systém má několik nedostatků a druhý naopak několik výhod.
Systém ukládání tepla do akumulačního zásobníku využívá v době nejvyšších tepelných ztrát (v noci, ráno) teplo z vodního zásobníku, jehož tepelná kapacita je mnohem větší a cyklická životnost je téměř neomezená a z tohoto důvodu zůstává baterie v režimu minimálního vybíjení (světla, TV, oběhová čerpadla). Zbytečně se tak baterie tolik nevybíjí během noci, kdy je třeba pokrývat největší tepelné ztráty.
Tím se také výrazně zvyšuje živostnost baterie, poměr vlastní vyrobené a využitelné energie a celková tepelná i elektrická soběstačnost. Největší část energie je tak prioritně akumulová přes den do vody s vyšším topným faktorem (COP 1 : 3 až 1 : 6) a ve výsledku se dosáhne mnohem vyšší účinnosti, než by tomu bylo u přímého topení elektřinou.
Vyšší COP je možné dosáhnout prostřednictvím tepelného čerpadla, jehož účinnost dosahuje 3–6násobku v porovnání s přímým elektrickým vytápěním. Pokud je navíc výkon tepelného čerpadla řízen prostřednictvím nadřazeného systému, jako je tomu například u energetického systému HomeGrid, je vzájemné provázání výroby, spotřeby a akumulace přebytků elektřiny a tepla ideální.
Robert Mořkovský, Solární panely.cz
Obrázky:
Obvyklý průběh denní spotřeby elektřiny a tepla z FVE v rezidenční budově
Přiklad vysoké (95 %) celkové denní energetické soběstačnosti domu ve dnech 30. 9. až 1. 10. 2016
Voda jako nejlevnější velkokapacitní baterie
Komplexní řízení budovy znamená integraci elektrických i neelektrických veličin.
