Jak wynika z prognoz International Energy Agency (IEA) w scenariuszu net zero zakłada, do 2050 roku pompy ciepła zaspokoją ponad 50% potrzeb grzewczych. To realne, biorąc pod uwagę wzrost ich popularności. W Polsce w 2019 r. sprzedaż urządzeń wyniosła 36,7 tys., podczas gdy w 2022 r. już 203,3 tys. - podaje raport „Jak kształtować taryfę na prąd dla użytkowników pomp ciepła?” sporządzony w 2024 r. na zamówienie Clean Air Fund. Szczególnie uzasadnione jest połączenie pomp ciepła już nie tylko z panelami fotowoltaicznymi. Warto rozważyć też inwestycję w magazyn energii, który usprawni pracę całego systemu bez względu na warunki pogodowe.
Spis treści
Charakterystyka działania pomp ciepła przy zmiennej pogodzieRola magazynów energii w systemach z pompą ciepłaEfektywność i optymalizacja – jak magazyn energii wspiera ogrzewanie przy zmiennej pogodzie Poznaj nasze produkty Kiedy połączenie pompy ciepła z magazynem energii jest najbardziej opłacalne?Charakterystyka działania pomp ciepła przy zmiennej pogodzie
Wydajność pomp ciepła typu powietrze-woda ulega zmianie wraz z temperaturą zewnętrzną. Jej spadek obniża temperaturę źródła dolnego, co skutkuje obniżeniem współczynnika COP (ang. Coefficient Of Performance). Jest on miarą efektywności urządzenia, pokazującą, jak dobrze zamienia energię elektryczną na ciepło. Im niższa temperatura zewnętrzna, tym niższy COP, co oznacza mniejszą efektywność pompy ciepła, np. COP 2 oznacza, że pompa ciepła produkuje 2 kWh ciepła na każdą 1 kWh zużytej energii. Im wyższa wartość parametru, tym większa efektywność pracy pompy ciepła.
Ale spadek temperatury na zewnątrz wpływa nie tylko na parametr COP. Powoduje również wzrost zużycia energii elektrycznej przez sprężarkę. Bez systemu buforowania prowadzi to do pracy cyklicznej, przeciążeń oraz obniżenia sprawności sezonowej. Jego obecność sprawia, że urządzenie pracuje bardziej efektywnie i tym samym zapewnia stabilne ogrzewanie przy zmiennej pogodzie.
W rozwiązaniach typu pompa ciepła split, takich jak Hitachi Yutaki S, zastosowano modulację inwerterową (wyposażona jest w sprężarkę spiralną Hitachi DC z inwerterem). Pozwala to na płynną regulację mocy i redukcję strat dynamicznych, co przekłada się na wyższą efektywność energetyczną urządzenia. Algorytmy adaptacyjne dodatkowo optymalizują pracę w zależności od warunków zewnętrznych i zapotrzebowania na ciepło.
Ale to nie wystarczy, aby zyskać pełną stabilność systemu grzewczego. W instalacjach połączonych z panelami fotowoltaicznymi, przy ograniczonym nasłonecznieniu i dużym zapotrzebowaniu cieplnym (np. zimowymi wieczorami), wymagane jest wsparcie magazynów energii elektrycznej i cieplnej. Pierwsze z wymienionych gromadzą nadmiar energii produkowanej przez panele w okresach większego nasłonecznienia i wykorzystywanie jej w momentach, gdy produkcja jest niższa. Z kolei magazyn ciepła gromadzi ciepło wytworzone przez pompę i pozwala je wykorzystywać go w okresach szczytowego zapotrzebowania.
Rola magazynów energii w systemach z pompą ciepła
Magazyn energii do pompy ciepła wspiera ciągłość jej zasilania i pracy. Natomiast bufor cieplny stabilizuje pracę sprężarki, redukując liczbę załączeń i chroniąc komponenty przed przeciążeniem. Z kolei zasobnik energii elektrycznej (np. bateria litowo-jonowa) umożliwia czasowe zasilanie urządzenia niezależnie od dostępności energii z paneli fotowoltaicznych lub sieci.
Buforowanie energii ogranicza pobór mocy w godzinach szczytu, co ma istotne znaczenie przy taryfach dynamicznych oraz w kontekście lokalnych ograniczeń przesyłowych. Dodatkowo pozwala na zwiększenie poziomu zużycia energii na własne potrzeby, co przekłada się na skrócenie okresu zwrotu inwestycji.
Efektywność i optymalizacja – jak magazyn energii wspiera ogrzewanie przy zmiennej pogodzie
W zmiennych warunkach klimatycznych (np. cykliczne przejścia frontów atmosferycznych czy sezonowa niestabilność nasłonecznienia), magazyny energii do pompy ciepła umożliwiają pokrycie zapotrzebowania cieplnego bez przewymiarowania źródła ciepła. A dzięki integracji z systemami zarządzania energią (EMS) możliwe jest inteligentne sterowanie magazynami, opierając się na prognozach pogody, pracy instalacji fotowoltaicznej i zapotrzebowaniu budynku.
Magazyn ciepła wydłuża czas pracy układu z pominięciem sprężarki, zmniejszając średnie zużycie energii. Jednocześnie zastosowanie zasobnika elektrycznego umożliwia korzystanie z tańszych taryf nocnych i lokalne zasilanie pompy ciepła w okresach szczytowego zapotrzebowania, redukując koszty i obciążenie sieci.
Połączenie pompy ciepła i magazynu energii sprawia, że system staje się bardziej odporny na warunki zewnętrzne – zapewnia wysoką efektywność sezonową i przewidywalność kosztów jego użytkowania.
Poznaj nasze produkty
Technologia pomp ciepła HITACHI zapewnia ogrzewanie budynku oraz podgrzewanie ciepłej wody użytkowej z energii odnawialnej. Szukasz pomp ciepła w najlepszej cenie? Świetnie!
Kiedy połączenie pompy ciepła z magazynem energii jest najbardziej opłacalne?
Najwyższy stopień efektywności i niezależności osiąga się w układach, w których lokalna generacja OZE współpracuje z pompą ciepła i systemem buforowania:
- budynki pasywne i niskoenergetyczne – niskie zapotrzebowanie cieplne umożliwia pełne wykorzystanie pojemności magazynu bez konieczności uruchamiania szczytowych źródeł,
- instalacje fotowoltaiczne – nadwyżki produkcji energii mogą być bezpośrednio wykorzystywane do zasilania pompy lub ładowania akumulatora i zasobnika c.w.u.,
- strefy klimatyczne o dużej amplitudzie dobowej i sezonowej – np. tereny podgórskie, gdzie wahania temperatury wynoszą 15–20°C w ciągu doby,
- systemy off-grid i semi-off-grid – gdzie zasilanie sieciowe jest ograniczone, a magazyn pełni funkcję stabilizującą i rezerwową.
W takich zastosowaniach jednostki pompy ciepła do domu marki Hitachi umożliwiają precyzyjne sterowanie zasilaniem i dynamiczną modulację, co pozwala na elastyczne dostosowanie działania do warunków pogodowych i charakterystyki budynku. Wspierają to zaawansowane sterowniki, które służą wygodnemu zarządzaniu systemem.
Systemy grzewcze Hitachi zaprojektowano z myślą o współpracy z rozproszonymi źródłami energii i systemami magazynowania. Wykorzystują sprężarki i automatyczną modulację, co przekłada się na wysoki współczynnik COP w szerokim zakresie temperaturowym. Natomiast możliwość komunikacji z systemami EMS pozwala dynamicznie zarządzać poborem energii i jej magazynowaniem.
Pompy ciepła i magazyny energii tworzą razem układ zapewniający wysoką niezależność energetyczną, odporność na fluktuacje pogodowe oraz zoptymalizowaną efektywność ekonomiczną.
Bibliografia:
• J. Rączka, P. Lechman, M. Morawiecka, Jak kształtować taryfę na prąd dla użytkowników pomp ciepła?, Warszawa 2024.
• https://portpc.pl/wypowiedzi-2021/, dostęp 14.04.2025 r.
• https://www.homebuilding.co.uk/advice/what-is-coefficient-of-performance, dostęp 14.04.2025 r.
• https://www.gov.pl/attachment/64142d04-79da-4c0f-9f42-5505705a51b3, dostęp 14.04.2025 r.
Powiązane wpisy
Poradnik dla inwestorów – kiedy warto zainwestować w pompę ciepła?
Rosnące ceny energii stają się poważnym problemem dla każdego - gospodarstw domowych, firm czy miejsc użyteczności publicznej. To między innymi pokłosie zmian klimatycznych i wprowadzanych rygorystycznych norm emisji, by im zapobiec. Wobec tych komplikacji poszukiwane są niezawodne rozwiązania zeroemisyjne, gdzie prym wiodą pompy ciepła.
Co to jest współczynnik COP i dlaczego jest kluczowy przy wyborze pompy ciepła?
Jednym z najważniejszych parametrów determinujących efektywność tych urządzeń jest współczynnik COP pompy ciepła. Parametr ten ma podstawowe znaczenie nie tylko dla codziennej pracy systemu, lecz także bezpośrednio przekłada się na koszt eksploatacji pompy i zwrot z inwestycji. Czym jest współczynnik COP pompy ciepła? Jaka zależność zachodzi w przypadku SCOP vs COP? Sprawdźmy.