Podemos abordar os sistemas de instalação com os quais pretendemos equipar nossa casa de várias maneiras. Uma opção é instalar os dispositivos mais baratos. No entanto, para que os custos de aquecimento também sejam baixos, é necessário, por exemplo, gastar muito tempo operando uma caldeira de combustível sólido. Outra forma é tratar a casa como um investimento para o futuro, tanto o próximo quanto o futuro, quando não tivermos muita força, porque iremos envelhecer. Podemos então criar nosso próprio "centro de energia" usando instalações que usam energia renovável gratuita obtida do ambiente natural, ou seja, da terra, da água ou do ar, e da luz solar.
Um sistema relativamente novo em nosso mercado é uma combinação de painéis fotovoltaicos e uma bomba de calor. Veremos como fazer essa instalação, quanto você tem que pagar por ela e quais benefícios obteremos graças a ela.
Construção de uma instalação fotovoltaica
Em uma instalação fotovoltaica (PV para breve), a energia da radiação do sol é convertida em eletricidade, ou seja, eletricidade. Não utiliza apenas radiação solar direta, mas também radiação difusa que atinge o solo em dias nublados. Além disso, ao contrário dos coletores solares tradicionais, esta instalação inicia o seu funcionamento nas primeiras horas da manhã, ou seja, no verão, por exemplo, “arranca” às 7h00 e termina à noite, por volta das 20h00.
Os elementos mais importantes de uma instalação fotovoltaica são:
MÓDULOS FOTOVOLTAICOS (também conhecidos como painéis fotovoltaicos, módulos solares ou PV) - eles consistem em pequenas células interconectadas feitas de silício, ou seja, um material semicondutor. Vários módulos conectados em série formam uma cadeia (ou string). O número de correntes depende da dimensão da instalação e da possibilidade de instalação, por exemplo, no telhado ou estrutura de suporte no jardim (podem ser utilizadas como telhado para garagem, terraço, etc.)
INVERSOR (também conhecido como inversor) - todos os módulos fotovoltaicos estão ligados a ele, e sua função é converter a corrente contínua fornecida por eles em corrente alternada, uma vez que esta é consumida por aparelhos elétricos em nossas casas. Dois tipos de inversores estão disponíveis:
rede elétrica - usada quando planejamos vender eletricidade não utilizada para a rede elétrica. Uma instalação com tal inversor é chamada de rede por especialistas. Em tal sistema, a empresa de energia assume um medidor bidirecional que mede a quantidade de eletricidade consumida da rede e entregue a ela (seremos pagos por esta parte).
No entanto, esta solução não é recomendada se houver interrupções de energia freqüentes com duração de várias horas na área onde nossa casa está localizada. O inversor de rede está equipado com proteções que, em caso de falha de energia na rede, nos impedem de retirá-la da instalação fotovoltaica (embora seja por ela produzida). Isso é para proteger as pessoas que trabalham no conserto da rede - nossa eletricidade pode eletrocutá-las;
insular - é escolhido quando pretendemos armazenar o excedente de eletricidade gerado por painéis fotovoltaicos em baterias. Este tipo de instalação fotovoltaica é definida como fora da rede e não está conectada à rede elétrica, portanto não podemos vender eletricidade. Normalmente, este sistema é escolhido pelos proprietários de casas de veraneio, pois garante total independência dos fornecedores de energia elétrica.
Atenção! Na versão mais extensa e mais cara, mas ao mesmo tempo ótima da instalação fotovoltaica, além do inversor de rede, também estão instalados um regulador de carga e várias baterias. Em tal solução, a eletricidade é usada para fornecer diretamente iluminação e dispositivos elétricos, e seu excedente é armazenado em baterias. Somente depois de totalmente carregados é que a eletricidade é vendida à rede.
Quais são os tipos de módulos
1ª geração - são fabricados em silício mono ou policristalino. Devido à sua alta eficiência de conversão de energia solar em eletricidade, longa durabilidade e preço relativamente baixo, eles são os mais comumente usados;
2ª geração - são chamados de filme fino, porque a espessura das células é de apenas 1-3 micrômetros. Eles não são feitos de silício, mas de óxido de cádmio ou uma mistura de índio, gálio e selênio ou cobre, índio e selênio. Sua produção é mais barata do que os módulos de 1ª geração, mas geram menos eletricidade do sol, o que significa que muito mais deles têm que ser usados;
3ª geração - são constituídas por células fotoquímicas (imitam o processo de fotossíntese) ou orgânicas. Sua vantagem é a produção simples e barata, sua desvantagem é a baixa eficiência e a vida útil curta, por isso são raramente usados.
Quanta eletricidade vamos obter do sol
A maior intensidade de radiação solar ocorre no verão e pode atingir até 1000 W / m2 de superfície. No inverno, será muito menor, até um máximo de 500 W / m2 em um dia de sol e apenas cerca de 150 W / m2 em dias nublados. Por este motivo, a instalação fotovoltaica produz mais eletricidade (até 70%) de abril a setembro.
Infelizmente, isso não corresponde à maior demanda de eletricidade em nossa casa, especialmente se for aquecida por uma bomba de calor. Além disso, também durante o dia, a quantidade de eletricidade produzida pelos painéis fotovoltaicos pode não atender à nossa demanda por ela. Isso pode ser visto no diagrama abaixo, onde o campo laranja mostra a quantidade de eletricidade produzida em um determinado momento pela instalação fotovoltaica, o campo azul - a quantidade de eletricidade solar usada para alimentar os receptores de eletricidade domésticos e o campo azul - o consumo total de eletricidade na casa no momento (para iluminação , alimentando eletrodomésticos e eletrônicos).
Atenção! No inverno, a bomba de calor também pode usar energia solar. Não é preciso muito disso, por exemplo, um modelo terrestre com capacidade de aquecimento de 10 kW consome apenas 2 kW de eletricidade.
Como escolher a potência das instalações fotovoltaicas em nossa casa?
Os profissionais determinam a potência de uma instalação fotovoltaica considerando vários fatores:
- a quantidade de eletricidade consumida na casa durante o ano (a maneira mais fácil de determinar é com base nas contas recebidas da concessionária; geralmente em uma família de 4 pessoas varia de
3.000 a 5.000 kW por ano);
- o espaço disponível necessário para a instalação de painéis fotovoltaicos;
- Custo de investimento;
- condições técnicas que determinam a possibilidade de conexão à rede.
Para o funcionamento e controle da instalação é necessário um inversor, medidores e fusíveis e seccionadores adequados / Foto: Konlusto
Também é importante posicionar os módulos em relação à direção da radiação solar. Idealmente, eles devem estar em um ângulo de 30-40 ° com a horizontal e voltados para o sul. Você também deve verificar se a antena, a chaminé, as árvores altas, etc. não farão sombra nos painéis. Isso se aplica tanto ao período de verão, quando o sol está alto, quanto aos meses de inverno, quando o sol está baixo no horizonte. Em tal situação, a eficiência de toda a instalação cairá e, às vezes, pode até danificá-la.
Os módulos podem ser instalados não apenas no telhado, mas também no jardim em uma estrutura de suporte. Curiosamente, o rendimento de energia da radiação solar será então maior em cerca de 2-5%. Isso se deve a uma melhor ventilação e resfriamento mais eficaz dos módulos pelo ar circundante do que quando eles são colocados no telhado (seu resfriamento é então mais difícil).
A potência da instalação fotovoltaica é dada em kWp - onde a letra “p” representa o pico, ou seja, a potência de pico alcançada em determinadas condições específicas, nos chamados STC (Condições de teste padrão), ou seja, com intensidade de radiação solar de 1000 W / m2 e temperatura de célula de 25 ° C. Presume-se que seja capaz de produzir a partir de 950
até 1000 kWh de eletricidade para cada quilowatt de potência instalado.
Para determinar a potência aproximada de nossa instalação fotovoltaica, assumimos que:
- a casa é habitada por uma família de 4 pessoas que consome 4.000 kWh de eletricidade anualmente;
- o fator de correção para a faixa ótima de potência da instalação fotovoltaica é de 0,9 a 1,2;
- a produção de eletricidade pela instalação fotovoltaica é de 980 kWh / kWp de capacidade instalada.
Potência necessária da instalação = fator x consumo de eletricidade / rendimento energético específico da instalação fotovoltaica. Assim, a potência ótima está entre 3,7 e 4,9 kWp (0,9 x 4000/980 = 3,7 kWp; 1,2 x 4000/980 = 4,9 kWp). Com base nisso, assumimos que nossa instalação teria uma potência de 4 kWp. Se optarmos por módulos de 250 Wp, precisaremos de 16 painéis que ocuparão aproximadamente 33 m2 de espaço.
Custos de instalação fotovoltaica
O custo de uma instalação fotovoltaica completa depende da sua potência (kWp), do equipamento e do tipo de painéis utilizados. Curiosamente, o princípio de que quanto maior a potência, menor o custo de investimento, funciona bem aqui.
Custos de execução. Eles podem ser determinados de forma simplificada, levando em consideração a conversão em kWp da potência instalada. Então, o custo de uma instalação fotovoltaica com uma potência de 1 a 3 kWp será de cerca de 6000-8000 / kWp, e de 3 a 10 kWp - 5000-6000 / kWp. Assim, para uma instalação com capacidade de 2 kWp, pagaremos aproximadamente 14.000 brutos (2 kWp x 8.000 = 16.000).
Custos operacionais. Eles estão principalmente relacionados à necessidade de limpeza dos módulos. Isso deve ser feito pelo menos uma vez por ano, pois sua eficiência diminui quando ficam empoeirados. Este trabalho deve ser confiado a uma empresa especializada.
Também vale a pena fazer o seguro da instalação. O escopo do seguro cobre na maioria das vezes danos externos causados, por exemplo, por: raios, vento forte, granizo, incêndio, inundação, bem como roubo e devastação. Além disso, o seguro também pode cobrir danos relacionados a falhas de mecanismos individuais da instalação fotovoltaica. Isso se aplica principalmente ao inversor ou falha de dispositivos de proteção, bem como a ocorrência de curto-circuito ou sobretensão na instalação, e até mesmo erros relacionados ao projeto ou implementação de todo o sistema.
Onde encontrar financiamento
Os investidores interessados em fontes renováveis de energia podem contar com diversos tipos de sistemas de apoio a microinstalações. Um dos programas mais populares é o Prosumer do Fundo Nacional de Proteção Ambiental e Gestão da Água (NFOSiGW). Como parte dele, você pode obter financiamento, entre outros para instalação fotovoltaica, bomba de calor ou ambas. O co-financiamento para aquisição e montagem da instalação é calculado a partir do denominado montante elegível, que é: por exemplo, para uma bomba de calor de fonte de ar até 3000 / kW, instalações fotovoltaicas até 5 kWp: 7000 / kWp. Em função deste montante elegível, é calculado um subsídio que em 2016 ascende a: 40% para uma instalação fotovoltaica e 20% para uma instalação de bomba de calor.O co-financiamento está relacionado com a necessidade de contrair um empréstimo bancário, cuja taxa de juro é fixa e ascende a 1% ao ano, e o prazo máximo do empréstimo é de 15 anos. Se escolhermos o programa Prosument, não poderemos tirar proveito das tarifas feed-in. No entanto, poderemos usar o balanceamento de energia de acordo com os princípios da medição líquida (consulte a próxima página).
O que isso significa?
Net-metering (também conhecido como net metering) - é um método de liquidação de contas por um consumidor final com um fornecedor de eletricidade. Como parte dele, ele tem a opção de regular a diferença entre a energia captada na rede (para iluminação, eletrodomésticos e RTV, aquecimento) e a energia nela introduzida pela instalação fotovoltaica a cada seis meses. Graças a isso, a rede elétrica torna-se uma espécie de armazenamento de energia - poderemos usar o excesso de eletricidade produzida por uma instalação fotovoltaica doméstica nos meses de inverno. No entanto, isso se aplica apenas ao preço da eletricidade em si - sem a taxa de transmissão.
Tarifas garantidas - trata-se de um preço fixo da eletricidade que chega à rede elétrica pelo proprietário das micro-instalações. De acordo com a lei sobre fontes renováveis de energia, os preços de revenda da eletricidade de instalações fotovoltaicas a partir de 01/01/2016 eram de 0,75 / kWh para instalações até 3 kWp, e para instalações maiores até 10 kWp: 0,65 / kWh. As tarifas garantidas são válidas por 15 anos.
Custo da instalação fotovoltaica com bomba de calor
Para aproveitar ao máximo a eletricidade fornecida pela instalação fotovoltaica, vale a pena combiná-la com outros sistemas, por exemplo, ventilação mecânica com recuperação de calor, ou seja, recuperação ou instalação de uma bomba de calor. A última solução tem cada vez mais adeptos.
Se, durante essa cooperação, os painéis fotovoltaicos fornecerem mais eletricidade do que os eletrodomésticos usam no momento, a bomba de calor liga automaticamente. Dependendo das necessidades, aquece a casa ou a água de lavagem ou arrefece as divisões do edifício. O calor excedente pode ser armazenado em um grande tanque tampão adicional e usado posteriormente.
Em nosso mercado, poucos fabricantes oferecem conjuntos de fábrica prontos. Na maioria das vezes, os empreiteiros oferecem painéis fotovoltaicos de uma empresa e uma bomba de calor - de outra. Independentemente da opção selecionada, o sistema requer seleção e instalação por especialistas. Além disso, ao comprar um aparelho de aquecimento com montagem, pagaremos 8% de IVA. A seguir, apresentamos as avaliações dos conjuntos oferecidos pelos fabricantes que oferecem bombas de calor e painéis fotovoltaicos. O conjunto é destinado a uma casa nova e bem isolada habitada por uma família de 4 pessoas. A casa tem uma área de 160 m2. A demanda de calor para aquecimento é de 8 kW. Consumo de energia esperado de 4.000 kWh por ano (iluminação, eletrodomésticos, eletrônicos).
Uma avaliação da empresa Immergas
1. Seleção de dispositivos
Bomba de calor de ar AUDAX TOP 12 ERP, COP 3.03 (de acordo com EN 14511, temperatura da água de aquecimento 45 ° C e temperatura do ar exterior 7 ° C, potência nominal (temperatura de alimentação 55 ° C) 13,67 kW;
Instalação fotovoltaica - pronto IMMERPOWER conjunto on-grid composto por 10 painéis fotovoltaicos IPV250Wp com potência total de 2,5 kWp, inversor, conexões, tomadas
2. Preços de compra aproximados (catálogo líquido)
- 22 372 - bomba de calor de fonte de ar
- 11 952 - conjunto fotovoltaico
3. Custo total aproximado de materiais e montagem
- cerca de 45.000 (líquido) - sistema de aquecimento com uma bomba de calor de fonte de ar
- cerca de 20.000 (líquido) - Instalações fotovoltaicas
4. Produção de energia pelo sistema fotovoltaico - 2.722 kWh / ano
5. Consumo de energia próprio - 1207 kWh
6. Energia alimentada na rede - 1.515 kWh
Avaliação da empresa Stiebel Eltron
1. Seleção de dispositivos
Bomba de calor - ar, inversor WPL 15 ACS com capacidade de 3,10 / 7,09 kW, com tanque de água quente de 300 litros e regulador,
Instalação fotovoltaica - conjunto com potência de 8,06 kW, composto por 31 células TEGREON 260P, um inversor, um cabo elétrico solar de 100 m, conector
2. Preço de compra indicativo (catálogo líquido)
- 43.000 - kit de bomba de calor com fonte de ar
- 51.000 - conjunto fotovoltaico
3. Custo total de materiais e montagem
- 61 600 (líquido) - sala da caldeira, piso aquecido
- 59.000 (líquido) - Sistema fotovoltaico com suportes para um telhado inclinado
4. Produção de energia pelo sistema fotovoltaico - 8.812 kWh / ano
5. Economia nos custos de energia elétrica após a instalação do sistema PV
- 3119 / ano *
* A economia anual em custos de eletricidade (iluminação, eletrodomésticos e eletrônicos, bem como operação de bomba de calor) incluem medição líquida e o preço de venda do excedente de eletricidade para a rede 0,18 / kWh
Avaliação da empresa Viessmann
1. Seleção de dispositivos
Bomba de calor - air split tipo Vitocal 222-S, potência de aquecimento nominal 5,6 kW (A2 / W35), faixa de modulação da potência de aquecimento 1,3-7,7 kW; dispositivo compacto com tanque de água quente sanitária embutido de 170 l; equipado com regulador de tempo, aquecedor com potência regulável de 3,6 e 9 kW, com possibilidade de cooperação com recuperador, com função de refrigeração;
Instalação fotovoltaica - kit 4 kWp on-grid, composto por 16 módulos Vitovolt 300 (255 kWp), inversor, conectores e cabos elétricos, kit de instalação para telhados; produção de eletricidade assumida: 955 kWh / kWp, eletricidade anual fornecida: 3.820 kWh
2. Preços de compra aproximados (catálogo líquido)
- 25 080 - bomba de calor
- 21 600 - conjunto fotovoltaico
3. Custo total aproximado de materiais e montagem
- aprox. 34.000 * (bruto) - sala de caldeira completa com bomba de calor de ar
- aprox. 27 700 (bruto) - instalação fotovoltaica
4. Produção de energia pelo sistema fotovoltaico - 3820 kWh / ano
5. Consumo de energia elétrica em casa (iluminação, aquecimento, eletrodomésticos, RTV, bomba de calor) - 8.800 kWh / ano; custo - 5280 / ano (bruto)
6. O custo da eletricidade após o uso da instalação fotovoltaica - 3600 brutos / ano (incluindo o sistema de faturamento de medição líquida
* O subsídio não está incluído nos custos de investimento
Suposições adicionais: a casa foi construída em Wrocław, calculada fora da temperatura de -18 ° C (zona climática II), parâmetros do sistema de aquecimento 35/28 ° C
Vale a pena?
A rentabilidade dos investimentos em bomba de calor e instalação fotovoltaica deve ser sempre abordada individualmente. Se usarmos aproximadamente 1.500 kWh de eletricidade anualmente, o total de encargos para seu consumo não excederá 900 . Então, a instalação fotovoltaica não será lucrativa. O mesmo acontecerá com a bomba de calor. Para quem não tem medo de operar uma caldeira de combustível sólido, não é uma solução atrativa devido aos custos de aquisição mais elevados.
Se consumimos relativamente muita eletricidade, e queremos um aquecimento da casa sem manutenção, também com a função de resfriá-la em dias quentes, então vale a pena considerar a cooperação de uma bomba de calor e painéis fotovoltaicos.
Instalação fotovoltaica de 4 kWp - destinada ao fornecimento de iluminação, eletrodomésticos, eletrônicos e bombas de calor. Custo total da eletricidade retirada da rede elétrica (liquidação por net metering) - 3 360 / ano (bruto). Comparado com a instalação com caldeira de aquecimento, o lucro é de 2760 (bruto) / Fig. esteira. ed.
Vejamos no exemplo de uma casa nova e bem isolada com uma área de 140 m2, quanta eletricidade pode ser economizada e, portanto, quanto custos de aquecimento podem ser reduzidos em várias variantes de instalação. Presumimos que a casa seja habitada por 4 pessoas que consomem 5.200 kWh de eletricidade anualmente (iluminação, eletrodomésticos, RTV). Isso significa uma despesa de 3.120 / ano (bruto). A energia térmica necessária para aquecer a casa e a água de lavagem é de 11.200 kWh / ano.
Instalação fotovoltaica de 8 kWp - destinada a alimentar iluminação, eletrodomésticos, eletrónica e bombas de calor Custo total da eletricidade consumida na rede elétrica (liquidação de medição líquida) - 1800 / ano (bruto). Comparado com a instalação com caldeira de aquecimento, o lucro é de 4300 (bruto) ./ Fig.: tapete. ed.
Se nossa casa de exemplo for aquecida com uma caldeira a gás, as taxas anuais de combustível serão 3.000. A eletricidade custa 3120. Portanto, as taxas totais são 6120 (bruto). Em busca de economia, substituímos a caldeira a gás por uma bomba de calor e acrescentamos uma instalação fotovoltaica com potência nominal de 4 kWp ou 8 kWp. Na primeira opção, em comparação com um sistema de aquecimento típico com caldeira a gás, teremos um ganho de pelo menos 2.760 por ano, na segunda - 4.300.
