Na początek kilka faktów.
To wiemy: gigantyczna popularność pomp ciepła, głównie typu powietrze/woda, z których 41% stanowią wersje typu monoblok, a 59% split.
To również wiemy: zmiana zasad rozliczania prosumentów od kwietnia tego roku – w miejsce rozliczania ilościowego wprowadzono rozliczenie wartościowe nadwyżek energii elektrycznej wyprodukowanej z instalacji PV.
To bardzo dobrze wiemy i odczuwamy: bardzo duże wzrosty cen paliw i energii – nie jest to być może sytuacja nowa, ale o zdecydowanie niespotykanej dynamice.
Tego nie wiemy: ile każdy z nas zapłaci w przyszłym roku za ogrzewanie i energię elektryczną. Staramy się szacować, przewidywać pewne scenariusze i próbujemy się odnaleźć w gąszczu bardzo niekiedy niejednoznacznych zmian ustawowych i zapowiedzi.
Rozsądne rozwiązanie
Wszystkie zdania ze wstępu mają wspólny mianownik, jakim jest energia elektryczna. Nawet osoba niezwiązana z branżą energetyczną doskonale zdaje sobie sprawę, że energia elektryczna ma największe znaczenie dla codziennego życia. Jest bardzo uniwersalna w zastosowaniu i jest też energią możliwą do produkcji we względnie dużej ilości przez każdego. Osoba zużywająca i produkująca energię elektryczną określana jest mianem prosumenta. Ostatnie kilka lat było dla branży fotowoltaicznej bardzo owocne, a inwestycja w instalację fotowoltaiczną stała się nie tylko modną nowinką, lecz skalkulowaną inwestycją, która ma przynieść konkretne oszczędności i uniezależnić miesięczne obciążenie budżetu domowego od zmian cen energii na rynku. Tylko w 2021 roku przyłączono blisko 400 000 nowych instalacji prosumenckich.
Praca pomp ciepła, których popularność tak dynamicznie rośnie, nie jest możliwa bez energii elektrycznej, która stanowi przecież około 25% energii cieplnej przekazywanej przez pompę ciepła do budynku. Są to jedyne urządzenia, które z energii elektrycznej potrafią zapewnić ogrzewanie budynku, przygotowanie ciepłej wody użytkowej, a w okresie lata także chłodzenie budynku. Odpowiednie sterowanie pracą pompy ciepła pozwala na proste magazynowanie nadwyżek produkowanej energii elektrycznej w formie ciepła lub chłodu, przyczyniając się do wzrostu wskaźnika autokonsumpcji i redukcji kosztów. Nie trudno też odnieść wrażenie, że dynamika rozwoju pomp ciepła to efekt rozwoju branży PV i odwrotnie – oba rozwiązania bardzo dobrze ze sobą współgrają i dają się łatwo bronić z ekonomicznego punktu widzenia.
Systemy rozliczeń
W tym roku starły się ze sobą dwa systemy rozliczania energii wytworzonej w mikroinstalacji PV. Prosument, który do 31 marca 2022 roku złożył wniosek do operatora sieci dystrybucyjnej o przyłączenie mikroinstalacji PV do sieci, pozostał w systemie rozliczeń opartym na mechanizmie opustów, a więc net-metering. Prosumenci składający wniosek później rozliczani są w nowym systemie opartym o rozliczenie wartościowe, czyli net-billing.
System rozliczeń net-metering z wykorzystaniem mechanizmu opustów polega na ilościowym, bezgotówkowym rozliczaniu nadwyżek energii elektrycznej wytworzonej w mikroinstalacji PV. Istotne przy tym jest, że prosument nie ponosi kosztów opłaty dystrybucyjnej zmiennej. System promuje wprawdzie autokonsumpcję, ale jednocześnie skłania inwestora do montażu instalacji większej mocy, tak aby zbilansować roczne zużycie energii. Instalacje rozliczane w tym systemie daje się zbilansować niemal „do zera”.
System rozliczeń net-billing opiera się o wartościowe rozliczenie nadwyżek energii elektrycznej wytworzonej w mikroinstalacji PV, nieskonsumowanej w miejscu jej wytworzenia. Innymi słowy energia wytworzona z mikroinstalacji PV i oddana do sieci elektroenergetycznej przeliczana jest na konkretną wartość wg cen giełdowych – w obecnej chwili po średniej cenie z miesiąca poprzedniego (RCEm), natomiast od lipca 2024 roku po cenie godzinowej. Bardzo istotne jest, że prosument ponosi koszty opłaty dystrybucyjnej zmiennej, a więc każdy ruch energii od sieci elektroenergetycznej do budynku obciążony jest kosztami energii i kosztami dystrybucji. Natomiast w drugą stronę, od budynku do sieci elektroenergetycznej, liczona jest tylko energia. System ten, w swoich założeniach powinien w większym stopniu promować autokonsumpcję, czyli wykorzystanie wytworzonej energii bezpośrednio na miejscu w momencie jej wytworzenia. Jednak w obecnej sytuacji tak nie jest, ponieważ cena energii sprzedawanej do sieci jest wyższa niż cena energii zakupionej i to nawet uwzględniając wszystkie koszty związane z zakupem i dystrybucją energii. Z uwagi na obecność zmiennych kosztów dystrybucyjnych w tym rozwiązaniu zbilansowanie energii „do zera” nie jest możliwe.
Zależności
Zapotrzebowanie budynku, a dokładniej zapotrzebowanie wyposażenia tego budynku na energię elektryczną jest dość proste do oszacowania za pomocą wskaźników. Oczywiście zdarzają się budynki wybijające się to w jedną, to w drugą stronę, ale to tylko potwierdza, aby do każdej instalacji podchodzić indywidualnie. Rodzina 4-osobowa odpowiada mniej więcej za zużycie od 3200 do 4400 kWh energii elektrycznej rocznie. W przypadku bilansowania pomp ciepła najlepiej jest się posłużyć programami symulacyjnymi ułatwiającymi dobór właściwej maszyny i szacującymi roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną. Suma zapotrzebowania na energię elektryczną jest podstawą do właściwego doboru mikroinstalacji PV. Produkcja energii elektrycznej z mikroinstalacji PV oraz jej zapotrzebowanie przez infrastrukturę budynku nie są ze sobą dobrze skorelowane, niemniej jednak zawsze jakaś część produkowanej energii zużywana jest na bieżąco, co określa się mianem autokonsumpcji. Wskaźnik autokonsumpcji można obliczyć, porównując energię wykorzystaną na bieżąco do całkowitej energii wytworzonej przez mikroinstalacje PV np. w okresie jednego pełnego roku. Energię wykorzystaną na bieżąco można z kolei określić, odejmując od całkowitej energii wytworzonej przez mikroinstalację PV, energię oddaną do sieci elektroenergetycznej wskazaną na rachunku. Wskaźnik autokonsumpcji jest tym większy, im mniejsza jest mikroinstalacja PV. Wielkość mikroinstalacji PV na danym budynku można przedstawić w formie tzw. stopnia samowystarczalności, który informuje, w jakim stopniu energia wyprodukowana z mikroinstalacji PV pozwala zbilansować zapotrzebowanie na energię elektryczną w budynku. Im większy stopień samowystarczalności, tym mniejsza autokonsumpcja.
Na podstawie wieloletnich doświadczeń można nakreślić wykres zależności autokonsumpcji od stopnia samowystarczalności zarówno dla budynku, jak i dla pompy ciepła.
Ekonomia Net-metering i Net-billing
Obecnie mamy niestabilną sytuację z cenami energii elektrycznej. Giełdowe ceny energii osiągają bardzo wysokie wartości, natomiast dla prywatnych konsumentów wciąż utrzymywane są na obniżonym poziomie. Nowy rok przywita nas z kolei zarówno nowymi wyższymi cenami, jak i zamrożonymi, „starymi” cenami. Zamrożone wartości cen energii obowiązywać będą do zużycia rocznego na poziomach 2000, 2600 lub 3000 kWh. Powyżej tego zużycia cena energii będzie już liczona wg nowych, niestety znacznie wyższych stawek. Przewidziano także jednorazowe dopłaty dla użytkowników elektrycznych system ogrzewania budynku na poziomie 1000 lub 1500 zł odpowiednio dla zużycia rocznego poniżej 5000 kWh oraz od 5000 kWh.
Na ten moment, opierając się na obowiązujących cenach energii elektrycznej oraz na miesięcznej rynkowej cenie energii (RCEm) można porównać systemy prosumenckie net-metering i net-billing. Zmiana w kwietniu spowodowała gwałtowne załamanie rynku, który teraz powoli się odbudowuje. Głównym hamulcem był brak możliwości oszacowania ekonomicznego inwestycji w mikroinstalację PV. Dzisiaj dysponujemy już cenami RCEm, które zostały opublikowane przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE) dla trzech miesięcy obejmujących czerwiec, lipiec i sierpień 2022 (dla września nie została jeszcze opublikowana wartość skorygowana). Poniższe symulacje zawierają pewne założenia. Przede wszystkim zostały wykonane dla wybranego budynku, którego dane przedstawiono w zestawieniu poniżej. Ceny energii elektrycznej przyjęto wg taryfikatora Tauron dla obszaru wrocławskiego. Średnią roczną cenę RCEm przyjęto jako uśrednioną wartość z miesięcy czerwiec, lipiec i sierpień obecnego roku. Należy pamiętać, że cena RCEm jest zmienna, a kwota gromadzona na depozycie prosumenckim zależy od ilości energii odprowadzonej do sieci i wartości RCEm na koniec danego miesiąca.
Dane budynku przyjętego do symulacji
Powierzchnia: 145 m2
Standard wykonania budynku (zapotrzebowanie): EU = 80 kWh/m2rok
Strefa klimatyczna: II strefa (Wrocław)
System ogrzewania budynku: ogrzewanie podłogowe
Temperatura pomieszczeń: 21°C
Liczba mieszkańców: 4 osoby
Zużycie ciepłej wody użytkowej: 45 litrów /(dobę x osobę)
Temperatura ciepłej wody użytkowej: 44°C
Zapotrzebowanie całkowite energii EU = 15 644 kWh/rok (c.o.: 13 047 kWh + c.w.u.: 2597 kWh)
Dobrano model pompy ciepła: Vitocal 200-S 201.E08. Punkt biwalentny -13°C. Sezonowa efektywność energetyczna całej instalacji (pompa ciepła ze szczytowym źródłem ciepła): 3,9
Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 8430 kWh (pompa ciepła: 4030 kWh, budynek: 4400 kWh)
Symulacja 1: Samowystarczalność: 40%, Instalacja PV: 3,83 kWp
Symulacja 2: Samowystarczalność: 60%, Instalacja PV: 5,84 kWp
Symulacja 3: Samowystarczalność: 100%, Instalacja PV: 9,95 kWp
Przy obliczeniach NIE uwzględniono jednorazowego dodatku dla właścicieli elektrycznych urządzeń grzewczych.
Jak wcześniej opisano, oba systemy rozliczeń powinny promować autokonsumpcję. Przy obecnej strukturze cen nie jest to jeszcze widoczne, ale docelowo system net-billing będzie wyraźnie wspierał takie rozwiązania.
Zestawiając wyniki symulacji dla różnych stopni samowystarczalności i szacowanych wskaźników autokonsumpcji rysuje się ciekawy obraz. Przy mniejszych mikroinstalacjach PV, zbilansowanych do pokrycia około 60% rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną, system rozliczeń kwotowych net-billing przedstawia więcej korzyści dla użytkownika niż system rozliczeń oparty o mechanizm opustów net-metering. Dopiero w mikroinstalacjach PV o większych mocach, zbilansowanych dla stopnia samowystarczalności powyżej 70% „stary” system rozliczania osiąga przewagę. Z biegiem czasu, gdy publikowane będą kolejne miesięczne rynkowe ceny energii i poznamy ostateczne stawki za energię elektryczną w przyszłym roku, powyższe symulacje będzie należało powtórzyć. Z dużym prawdopodobieństwem jednak można się spodziewać utrzymania zależności systemów rozliczeń net-metering i net-billing.