Gyvenu individualiame name, šilumą ir karštą vandenį gamina dujinis katilas. Šiais metais uždėjome ir paleidome ~10 kW galios saulės elektrinę. Kyla klausimas, ar verta šiuo metu veikiantį (~8 metų amžiaus) dujinį katilą sunaikinti ir vietoj jo įdiegti šilumos siurblį oras-vanduo?

Ko šiame tekste nenagrinėju – tai energetinės nepriklausomybės nuo Maskvos. Tai papildomas svarbus motyvas pokyčiui, tačiau pirmiau norisi matyti bazinius skaičius.

Baziniai dalykai, prielaidos ir konstantos

Analizuosiu 2015-2021 metų duomenis – dujų ir elektros vartojimą. Per šį laikotarpį vidutinis metinis energijos vartojimas:

  • elektros energijos – 4 449 kWh; (dien. 2 324, nakt. 2 124)
  • dujų – 1 940 m3.

Kaip konstantą skaičiavimams imu prielaidą (konstantą), kad dujų katilas 1 m3 paverčia 10,35 kWh šilumos energijos.

Remiuosi prielaida, kad šilumos siurblio gaminamos šilumos energijos poreikis nebus didesnis dėl to, kad name naudojama mišri šildymo sistema (t.y. ir radiatorinis, ir grindinis šildymas, ir boileris nuo to paties dujų katilo), nes energijos poreikis (t.y. galinio taško temperatūros lygis) išlieka toks pat.

Skaičiavimuose analizuoju 364 dienų metus.

Skaičiavimuose nevertinu elektros energijos poreikių skirtumų dieną/naktį, nors skirtumas atsiranda, nes dieną ją bent iš dalies saulės elektrinės energija.

Vidutinis energijos poreikis vienai dienai

Skaičiavimui naudoju mokėjimų už elektrą/dujas rodiklių duomenis. Kitaip tariant, remiuosi prielaida, kad tarp atsiskaitymų naudojimas buvo tolygus:

Dienos suvartojimo vidurkis skaičiuojamas pagal formulę (skaitiklis_naujas – skaitiklis_senas)/dienų_skirtumas

Tokį pat principą naudoju apskaičiuoti tiek šilumos energijos gamybai dujų katile, tiek tiesiogiai skaičiuojant elektros energijos vartojimą.

Vidutinis energijos poreikis šilumos energijos gamybai

Surinkus 2015-2021 metų duomenis ir išvedus vidurkį gaunu tokį dienos energijos vartojimą:

Vidutinė energija, sunaudojama šilumos energijai gaminti (šildymas, karštas vanduo) per dieną

Vidutinis poreikis elektros energijai

Tie patys 2015-2021 duomenys, dienos vidurkis įprastiniams elektros energijos poreikiams:

Vidutinė elektros energija, sunaudota elektrai per dieną

Faktinis energijos poreikis

Vidutiniškai 2015-2021 metais:

Faktiškai vidutiniškai suvartojama energijos šildymui ir elektrai

Šilumos siurblio efektyvumo kaitos prielaida ir energijos taupymas

Šilumos siurbliai oras-vanduo turi santykinį efektyvumo rodiklį CoP (angl. Coefficient of Performance), kuris reklamos tikslais duodamas geresnis, tačiau Lietuvoje turi būti taikomas realus šiauriniam klimatui taikomas SCOP (seasonal COP) arba SEER (angl. Seasonal Energy Efficiency Ratio).

Bendru atveju Lietuvoje siūlomi įrenginiai geriausiu atveju garantuoja 3-3,5 rodiklį.

Skaičiavimams naudosiu prielaidą, kad dėl įvairių techninių niuansų realus COP mano atveju būtų:

  • lapkritį-vasarį – 2,5
  • kovą-gegužę – 3
  • birželį–rugpjūtį – 3,5
  • rugsėjį-spalį –3

Tada faktinis energijos poreikis (veikiant šilumos siurbliui) sumažėja:

Jeigu skaičiuotume suminį energijos poreikį be siurblio ir su siurbliu:

  • elektros energijos poreikis – 4 545 kWh ir šilumos siurblys to nekeičia;
  • šilumos energijos gamybos poreikis:
    • be siurblio – 20 030 kWh;
    • su siurbliu – 7 306 kWh.

Saulės elektrinės gamyba

Saulės elektrinė paleista gegužės pabaigoje ir per keletą mėnesių turim ribotus duomenis, bet galim remtis „liaudies išmintimi“, kad 1 kW per metus generuoja apie 1 000 kWh. Tokiu atveju mano turimos saulės elektrinės sugeneruotos elektros energijos pritrūks:

  • 9 750 – 4 545 – 7 306 = 2 101 kWh trūkumas

Kas blogiausia – sugretinus gamybos/poreikio grafikus akivaizdu, kad didžiausias atotrūkis bus žiemos mėnesiais, t.y. pagal teisės aktus balandžio mėnesį padarius sukauptos elektros energijos „nunulinimą“ per vasaros perteklių sukauptos energijos užteks iki ~gruodžio-sausio mėnesių, o kovą, balandį ir gegužę grėstų elektrą pirkti rinkoje:

Grubus energijos poreikio (veikiant šilumos siurbliui) ir saulės elektrinės generavimo palyginimas

Tarpinė išvada

Nors šiuos skaičiavimus dar reikis tikrinti, tikslinti konstantas ir pan., tačiau jiems pasitvirtinus, šilumos siurblio atveju galimi tokie sprendimai:

  • galingesnio (nei formaliai skaičiuojama) šilumos siurblio statymas;
  • ~20% didesnės galios (nei 10 kW kompensuojama) saulės elektrinės įrengimas;
  • rezervinio dujinio katilo įrengimas (žiemos mėnesiams, kai sukauptos elektros energijos „likučio“ nebebus).

Be to, rezervinio dujinio katilo įrengimas (esant visai infrastruktūrai) perspektyvus ir tuo, kad tai iš tiesų atsarginis energijos tiekimo šaltinis, jeigu dingtų elektra.