Fotowoltaika, pompa ciepła i izolacja pianą PUR – optymalne połączenie dla komfortu, oszczędności i ekologii

To obecnie najłatwiej dostępny sposób pozyskiwania prądu elektrycznego z odnawialnych źródeł energii. W ten sposób uzyskuje się prąd przemienny – dokładnie taki sam jak ten zasilający pralkę, telewizor i inne urządzenia elektryczne. Jednak ze względu na jego pochodzenie nazywany jest zieloną energią.

Odnawialne źródła energii – czyli w skrócie OZE, to źródła niewyczerpywalne. Należą do nich między innymi wiatr, woda, ciepło i właśnie światło widzialne docierające ze Słońca. 

Zielona energia – energia uzyskana dzięki wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii.

Pod pojęciem fotowoltaiki najczęściej rozumiane są czarne lub niebieskie prostokąty przytwierdzane do dachów budynków albo umieszczane na stelażach wmontowanych w grunt (nazywane panelami PV). Panele fotowoltaiczne rzeczywiście są najważniejszym i największym elementem instalacji. Innymi istotnymi ogniwami tego łańcucha są:

• elementy montażowe,
• przewody,
• inwerter (falownik).

Falownik jest zaawansowanym urządzeniem elektronicznym, którego główną funkcją jest zamiana prądu stałego w prąd przemienny.

Jak w przypadku wszystkich wielkich osiągnięć technologii za całym procesem stoi genialnie prosty schemat. Można go wyrazić w kilku krokach.

1. Światło widzialne ze Słońca dociera do paneli fotowoltaicznych (dzieje się tak przez cały rok, również zimą).
2. Znajdujące się w panelach ogniwa fotowoltaiczne oparte głównie na krzemie wytwarzają prąd stały w wyniku zjawiska fotoelektrycznego.
3. Prąd stały przekazywany jest do falownika, który przetwarza go w prąd przemienny – taki, który jest wykorzystywany w każdym domu.
4. W przypadku nadmiaru wyprodukowanej energii jest ona przekazywana do magazynu energii albo do sieci energetycznej, z której można ją później odebrać (na przykład w okresach niedoboru energii).

Jest to więc nieprzerwany cykl pozyskiwania darmowej energii w procesie, który nie wykorzystuje w tym celu spalania węgla. W ten sposób powstaje czysty prąd, a jego źródło – Słońce – nie doznaje żadnego uszczerbku czy straty.

Dom zużywa kilka razy więcej energii niż mieszkanie. Natomiast koszty uzyskania energii z paliw kopalnych są bardzo duże i cały czas rosną. W celu zapewnienia ciepła w pomieszczeniach, ciepłej wody i prądu coraz częściej stosuje się alternatywne źródła energii, a także coraz nowocześniejsze sposoby izolacji cieplnej z użyciem piany PUR.

Zamiast emitować do powietrza zanieczyszczenia z paliw kopalnych, korzystniej jest przekształcać światło słoneczne w prąd, a taki proces jest podstawą fotowoltaiki. Opisywana technologia pokrywa całe zapotrzebowanie danego gospodarstwa na prąd. Natomiast do podniesienia temperatury w domu najczęściej wykorzystuje się ogrzewanie centralne. Dlatego idealnym uzupełnieniem instalacji PV jest pompa ciepła.

To jedno z najważniejszych urządzeń, które warto zasilać zieloną energią. Słusznie uważa się, że zakup pompy powinien iść w parze z inwestycją w fotowoltaikę. Omawiane tu urządzenie wymaga prądu do działania, a wespół z instalacją PV przynoszą rosnące oszczędności, które (w zależności od zapotrzebowania domu na energię) mogą się zwrócić już po kilku latach.

Zasady termodynamiki będące podstawą działania pompy zaczęły się zarysowywać już w XVII wieku, chociaż pierwsze urządzenia wykorzystujące je w praktyce – czyli lodówki – powstały na początku XX wieku. Każdorazowo chodzi o to samo zjawisko fizyczne, a różnica polega wyłącznie na tym, co się dzieje z uzyskaną energią.

W wyniku ściskania gazów następuje wzrost ciśnienia, a tym samym podnosi się temperatura. Tak ściśnięty z użyciem sprężarki gaz (czynnik ogrzewający) przesyłany jest do podgrzania wody. Następnie przechodzi przez skraplacz zmieniający go z powrotem w gaz. Po przepłynięciu przez zawór rozprężny traci ciśnienie. W takiej postaci trafia do parownika, dalej do sprężarki i cykl się powtarza.

Gdy rozprężony czynnik trafia do parownika, może mieć temperaturę niższą niż 0 stopni Celsjusza. Do ścieśniania gazu wykorzystywane są sprężarka oraz energia cieplna otoczenia (tak zwane dolne źródło). Ze względu na pochodzenie energii termicznej pompy dzieli się na:

• wodne – woda zawsze ma temperaturę dodatnią, a to wystarcza do prawidłowego działania układu; jest to jednak rozwiązanie często kłopotliwe ze względu na odległość od jej źródła,
• gruntowe – kilkadziesiąt metrów pod powierzchnią gleby temperatura jest stała i wynosi około 8 stopni Celsjusza; instalacja pompy w wykopie podnosi jej koszt,
• powietrzne – pobierają energię z otoczenia, co podczas mrozów może oznaczać mniejszą wydajność, ale nawet wówczas pompa działa; jej instalacja jest najprostsza.

Oczywiście wykorzystując prąd elektryczny pozyskany dzięki fotowoltaice, można podgrzewać powietrze w domu (górne źródło) poprzez grzejniki elektryczne lub ogrzewanie podłogowe. Jednakże zużycie energii przez takie urządzenia – mimo że zielonej – jest ogromne. Dlatego częściej stosuje się podgrzaną wodę w systemie centralnego ogrzewania.

Ślad węglowy to pojęcie oznaczające sumę emisji gazów cieplarnianych. Można ją mierzyć w odniesieniu do państwa, miasta, osoby albo domu. Ograniczanie śladu węglowego jest najważniejszym kierunkiem dążeń Unii Europejskiej i Rady UE.

Zgodnie z najnowszymi przepisami od roku 2030 niemożliwe będzie instalowanie ogrzewania węglowego i gazowego. Wynika z tego jeszcze wyraźniej, że preferowanymi i promowanymi źródłami energii będą te odnawialne i ekologiczne jak fotowoltaika w parze z pompą ciepła.

Holistyczne ujęcie śladu węglowego dla gospodarstwa wiąże się w głównej mierze z ogrzewaniem powietrza, podgrzewaniem wody i zachowywaniem optymalnej temperatury w domu przez cały rok. Ostatni cel realizuje nowoczesna termoizolacja.