Energia w moim domu: jak okiełznałem PV i SPOT?

W Loxone przez ostatni rok intensywnie rozmawiamy o energii, inteligentnym sterowaniu nią, fotowoltaice, rynku spot, pomiarze zużycia energii, elektromobilności… Twierdzić, że oferujemy najwydajniejsze zarządzanie energią na rynku, to jedno. Aby naprawdę w to wierzyć, musiałem go wypróbować na własnej skórze.

Około trzy lata temu podjąłem ważny krok w swoim życiu. Po latach mieszkania w mieszkaniu, zdecydowaliśmy się z żoną, że chcemy wychowywać dzieci w domu. W nowym domu, który sami zbudujemy.

Na początku nie miałem pompy ciepła

Kiedy planowałem technologie, poszedłem klasyczną drogą – jedno źródło ciepła, które podgrzewa wodę użytkową i resztę wysyła do ogrzewania podłogowego. Zakładałem więc użycie kotła elektrycznego i bojlera do ciepłej wody użytkowej. Taka sytuacja uniemożliwiła mi jakiekolwiek zarządzanie energią. Dom narzucał, kiedy potrzebuje ciepła, a kocioł bezwarunkowo na to reagował.

Wiedziałem, że w domu rodzinnym rachunki za energię nie będą takie niskie jak w mieszkaniu. Szczerze mówiąc, nie przeszkadzało mi to zbytnio. Miałem stosunkowo korzystnie ustaloną cenę prądu (około 20 groszy za kWh). Ale rynek stał się niestabilny, ceny szybko rosły, a wraz z nimi moje obawy, że rachunki za energię w rocznym rozliczeniu wzrosną z kilku na kilkadziesiąt tysięcy złotych.

Zacząłem rozważać inwestycje w środki oszczędnościowe. Dlatego zakupiłem pompę ciepła – na co unijne przepisy i tak coraz bardziej naciskają.

Aby działała efektywnie, zaleca się zakup zbiornika akumulacyjnego na ciepłą wodę. Potrzebowałem naprawdę dużego, więc mamy zbiornik o pojemności 500 litrów. Z czasem zrozumiałem, że zbiornik akumulacyjny to de facto najtańszy magazyn energii do domu, jaki można mieć. Ale o tym później.

Dążenie do uzyskania jak najlepszego współczynnika wydajności (COP)

Pompa ciepła jest niewątpliwie bardziej efektywnym źródłem ciepła. Jednak nie jest to cudowne rozwiązanie. Jeśli kupujesz pompę ciepła, prawdopodobnie zwracasz uwagę na jej współczynnik COP, który określa wydajność. Problem polega na tym, że sama pompa ciepła nie ma zdolności przewidywania, ani nie zna rzeczywistego zużycia. Zimą potrzebna jest cieplejsza woda, dlatego zazwyczaj ustawia się wyższą temperaturę. Jednak przez resztę roku nie działa już tak dobrze. Zazwyczaj jest ustawiona na stałe na „przewidywaną średnią“ i nie wykorzystuje ona w pełni swojego potencjału. Chyba że użytkownik zmieniałby ustawienia w zależności od bieżących potrzeb w ciągu roku.

Dlatego zintegrowałem pompę ciepła z systemem Loxone i zacząłem ją automatycznie optymalizować. W takim przypadku pompa ciepła nie ma stałego ustawienia temperatury wody wyjściowej, ale regularnie ocenia potrzeby i automatycznie dostosowuje parametry do aktualnych warunków klimatycznych, rzeczywistych potrzeb mieszkańców… (A jak się później okazało, także na podstawie prognoz dotyczących zysków z fotowoltaiki i taryfy SPOT).

Hurra? Wtedy tak. Jednocześnie zacząłem dostrzegać rosnące zainteresowanie fotowoltaiką i podejrzewałem, że z taką modernizacją mógłbym jeszcze bardziej zwiększyć potencjał oszczędności. Ale…

W tym czasie opracowywaliśmy w Loxone nowy blok funkcyjny optymalizator cen spot, który pozwalał na podłączenie dynamicznego cennika energii elektrycznej do naszego zarządzania energią. Kolejny element układanki – kolejny czynnik, który można uwzględnić i jeszcze bardziej zwiększyć efektywność. To był przełom, a fotowoltaika stała się nagle znacznie bardziej kusząca. Dlaczego?

• Przy zakupie PV otrzymasz również licznik elektryczny, który współpracuje z taryfą SPOT. W przeciwnym razie trzeba o niego prosić. Bez inteligentnego licznika dostawca nalicza średnie miesięczne ceny za kW przedstawione na rynku SPOT. Opłaca się więc wejść na dynamiczny rynek tylko z tym komponentem i płacić realistyczną cenę za zużyty prąd.
• Miałem już wiele technologii w domu (CHP, magazyn energii, kocioł elektryczny, zbiornik CW z wkładem elektrycznym…) i kontrolując je na podstawie produkcji PV w połączeniu ze SPOT, osiągnąłem najwyższy poziom zarządzania energią, a tym samym oszczędności.

Poszedłem na całość.

Najtańsze zużycie energii w każdej sytuacji

W dniu, w którym piszę ten artykuł, cena energii elektrycznej na rynku SPOT wynosiła rano 35 gr/kWh. Dom automatycznie skorzystał z tego i podgrzał zasobnik tak bardzo, jak to możliwe, do około 55 stopni. Nagromadzone ciepło wystarczyło na cały dzień i nie musiałem kupować energii elektrycznej w godzinach, w których cena wynosiła 1,25 zł/kWh. Gdybym miał tylko kocioł elektryczny, kupowałbym energię elektryczną w ciągu dnia po aktualnej cenie, czyli około 3x drożej.

W sezonie grzewczym zużywamy w domu do 70 kW dziennie. Teraz za 1kW płacę około 35 groszy, a więc za całość wychodzi niecałe 25 zł. Kupując tę samą moc za 1,25 zł, płaciłbym absurdalne 87 zł.

W skrócie działa to tak: system zawsze o 14:00 analizuje ceny obowiązujące następnego dnia. Kategoryzuje poszczególne okresy na bardzo tanie, tanie, drogie i bardzo drogie. Mamy ustawione automatyczne wykluczenie zakupu energii w godzinach drogich i bardzo drogich. Z pozostałych godzin wybiera cztery najtańsze i podgrzewa ciepłą wodę w tych okresach na tyle, aby czteroosobowa rodzina mogła wieczorem wziąć kąpiel lub prysznic.

Kupiłem również wkład elektryczny do bojlera CWU. Pozwala mi to podgrzać bojler do wysokiej temperatury w przypadku nadwyżki energii, dzięki czemu mamy ciepłą wodę za darmo. Jeśli nadwyżka nie jest dostępna, bojler podgrzewa wodę w najbardziej ekonomicznych godzinach, więc uzyskanie ciepłej wody jest obarczone niższym kosztem. Dzięki połączeniu PV i SPOT system jest w stanie pod wieloma względami lepiej reagować i dostosowywać się do tego, czy świeci słońce, czy nie.

W szczytowych okresach produkcji, gdy świeci słońce, ceny spot są logicznie niższe i nie ma sensu sprzedawać energii elektrycznej do sieci po niskich cenach. System pozwala mi zachować jak najwięcej energii do późniejszego wykorzystania.

Nie zrozumcie mnie źle, ja też mam klasyczny akumulator, ale nie ma sensu ładować go bezmyślnie 4 razy dziennie w okresie taniej energii, tylko po to, by znów go rozładować i sprzedać prąd. Jak to rozwiązać? System przewiduje poziom nasłonecznienia. Jeśli wykryje, że następnego dnia będzie go minimalna ilość lub nie będzie go wcale, ładuje akumulator na nocnym/porannym SPOT, a następnie wykorzystuje go do standardowej pracy urządzeń gospodarstwa domowego.

Najdroższy nie znaczy najlepszy

Lubię testować różne rozwiązania, więc zrobiłem to w domu mojego kolegi. Jest dość podobny do naszego. Również czteroosobowa rodzina, podobne zużycie, pomieszczenie gospodarcze wyposażone w te same urządzenia – z tą różnicą, że mój kolega postawił na najdroższą technologię na rynku. I jak na ironię, tu właśnie pojawił się problem.

Jego elektrociepłownia, kocioł elektryczny itp. mają własne „inteligentne” systemy sterowania. Te wiążą im ręce i rzucają kolejne kłody pod nogi. Mój kolega chciał napełnić zbiornik o określonej porze i podgrzać wodę. Jednak system ma własną logikę i chce to zrobić jak najszybciej, więc włącza bojler elektryczny (podłącza źródło biwalentne). Ogrzeje zbiornik szybciej, ale zużyje do tego więcej energii, co kosztuje więcej pieniędzy. Ekonomiczny nonsens. Musiał nawet kupić inne drogie skrzynki, które działają jako „niezawodne” systemy sterowania.

Paradoks: zużywam więcej, płacę mniej

Postaram się podsumować najważniejsze rzeczy, których nauczyłem się z własnego doświadczenia z tym projektem:

• Kiedy używaliśmy tylko kotła elektrycznego, kupowaliśmy 22 MW energii elektrycznej rocznie. Po podłączeniu instalacji fotowoltaicznej ilość kupowanej energii spadła do 12 MW rocznie. Po zintegrowaniu SPOT kupujemy 15 MW rocznie. Nie daj się jednak zwieść, kupuję więcej, ale znacznie taniej. W ostatecznym rozrachunku płacę mniej niż w przypadku samodzielnej PV.
• SPOT znacznie przyspieszył zwrot z fotowoltaiki. Działając wspólnie, SPOT i PV tworzą rozwiązanie doskonałe. Okres ten zmienił się według moich szacunków z 15 lat do około 10.
• „Głupi” CHP za 12 tys. złotych wykona taką samą pracę jak CHP za 70 tys. złotych – wystarczy tylko Miniserver.
• Moje zarządzanie energią uwzględnia zarówno cenę komercyjną (zmienia się co godzinę 24 razy dziennie), jak i cenę dystrybucji, tj. dzienną i nocną taryfę (zmienia się dwa razy dziennie).
• Czy SPOT czasami strzela do 2 złotych? Nie ma potrzeby odrzucania tego rozwiązania z powodu obaw z tym związanych. Przy odpowiednim zarządzaniu można kupić energię elektryczną po znacznie niższej cenie niż stała.
• Nie potwierdziły się obawy, że w domu będzie zimno, jeśli pokoje zostaną wstępnie ogrzane, a następnie ogrzewanie zostanie wyłączone. W domu jest ciepło, ogrzewanie podłogowe jest wyłączone i mamy zapas ciepłej wody… Nie straciliśmy ani odrobiny komfortu.
• CHP nie pracuje non stop przez cały dzień, ale robi przerwy. Inżynier ogrzewania potwierdził, że jest to korzystne dla żywotności sprzętu.
• Dodatkowa korzyść zdrowotna: podgrzewając piec maksymalnie, np. do 70 stopni, giną bakterie Legionelli.