Jak aktualizować sterowniki hybrydy pompy ciepła i kotła, gdy zmieniają się ceny energii

W artykule bliżej przyjrzymy się eksploatacji układu hybrydowego pompy ciepła typu powietrze-woda i kotła gazowego w obliczu dynamicznie zmieniających się cen nośników energii i pokażemy jak ustawiać sterowniki tak, aby układ pracował na tańszym nośniku energii.

Po wielu latach względnie stabilnych cen energii znaleźliśmy się w okresie gwałtownych zmian. Powodów ku temu jest wiele, od rosnącego popytu po zapaści z roku 2020, aż po czynniki polityczne. Niestety zmiany cen na rynkach hurtowych muszą przełożyć się również na wzrost kosztów ponoszonych przez odbiorców indywidualnych. W przypadku kilku dostawców doszło już do drastycznej podwyżki cen paliwa. Pod koniec roku 2021 kolejny dostawcy energii elektrycznej i operatorzy sieci dystrybucyjnych wystąpili do Urzędu Regulacji Energetyki z wnioskiem o zmianę taryfy. Szacuje się, że wzrosty cen energii czynnej wyniosą od 20 do 40%.
Powyższe informacje są ważne dla każdego odbiorcy energii.

Wykres współczynnika COP przykładowej pompy ciepła powietrze-woda dla temperatury zasilania 35oC i zakresu temperatury zewnętrznej
od -20 do 20oC i zróżnicowanej prędkości sprężarki

Szczególną czujność w momencie zmian cen energii powinni jednak zachować użytkownicy systemów hybrydowych, np. w postaci połączenia pompy ciepła powietrze-woda i kotła gazowego. Zaletą tego typu układu jest możliwość wykorzystania w danej chwili z urządzenia, które cechuje się niższymi kosztami eksploatacji. W okresie od wiosny do jesieni jest to z reguły pompa ciepła, a w trakcie mrozów kocioł gazowy. Ważne jednak, by sam moment uruchomienia alternatywnego źródła ciepła był dostosowany do aktualnych kosztów eksploatacji obu źródeł. W tym celu należy umiejętnie korzystać z możliwości sterownika zarządzającego systemem.


Zmiany cen gazu i energii elektrycznej prawie nigdy nie są sobie równe, stąd niezbędne jest okresowe dokonanie korekty ustawień sterownika. Nieumiejętna obsługa lub brak aktualizacji ustawień może sprawić, że nie wykorzystamy możliwości instalacji, a koszty eksploatacji drastycznie wzrosną.

Analiza przypadku: drastyczny wzrost cen gazu, stała energia elektryczna

W niniejszym artykule dokonano analizy sytuacji użytkownika przykładowej instalacji w północno-zachodniej części Polski, w okresie od 01.01 do 10.12.2021. Użytkownik korzysta z usług dostawcy gazu, który drastycznie podniósł ceny paliwa gazowego. W połączeniu z opłatą za usługi dystrybucji, pomiędzy taryfą z dnia 02.12.2020, a taryfą z 16.09.2021, wzrósł on z 14 do 27,7 gr/kWh, czyli prawie dwukrotnie. W tym czasie nie zmieniła się taryfa dostawcy energii elektrycznej, z którego usług korzysta użytkownik instalacji. Dla taryfy G11 cena energii czynnej i usługi dystrybucyjnej wynosiła łącznie 49,8 gr/kWh. W grudniu 2020 stosunek ceny energii elektrycznej do gazu wynosił 49,8/14 = 3,55, zaś od września 2021 już tylko 49,8/27,7 = 1,8.
W związku z tym, do 15.09.2021 pompa ciepła powinna pracować tylko wtedy, gdy współczynnik wydajności COP jest równy co najmniej 3,55. Zaś po zmianie taryfy gazowej pompa ciepła była bardziej opłacalna nawet w przypadku, gdy COP wynosi nieco ponad 1,8. Biorąc pod uwagę wykres współczynnika COP dla temperatury zasilania 35oC pompy ciepła widać, że w trakcie obowiązywania niższej ceny gazu powinna ona pracować do około -1oC, po wprowadzeniu zaś nowej, wyższej taryfy gazowej jej eksploatacja jest opłacalna w całym zakresie temperatury pracy urządzenia. W takich warunkach kocioł powinien pracować jedynie jako źródło szczytowe, w trakcie silnych mrozów.
Jeśli użytkownik nie zmienił nastaw sterownika i w dalszym ciągu pompa ciepła pracowała jedynie do -1oC, a w niższej temperaturze pracował jedynie kocioł, wówczas koszty eksploatacji były znacznie wyższe niż możliwa do osiągnięcia wartość. Przykład ten pokazuje jak ważna jest obecnie aktualizacja nastaw sterowników systemów hybrydowych.

Przykładowy schemat układu hybrydowego

Jak wprowadzić zmiany w ustawieniach sterownika?

Aktualizacja cen…
Cześć sterowników ma możliwość automatycznego wyboru i przełączania między jednym a drugim źródłem ciepła w oparciu o oszacowane, aktualne koszty eksploatacji. W takim przypadku jedyną czynnością, jaką należy okresowo wykonać, jest wprowadzenie aktualnej ceny paliwa gazowego i energii elektrycznej. Ważne, by wprowadzić sumę wszystkich składników ceny odnoszących się do kWh energii. W przypadku gazu będzie to z reguły suma ceny paliwa gazowego i usługi przesyłowej, np. 22,1 gr/kWh + 5,6 gr/kWh.
W przypadku energii elektrycznej składników ceny jest więcej, np.:

  • składnik zmienny stawki sieciowej,
  • opłata jakościowa,
  • opłata za energię czynną,
  • opłata OZE.

Sumę opłat wprowadzamy do pamięci sterownika. Przy czym, jeśli korzystamy z taryfy strefowej, np. G12 i sterownik daje nam taką możliwość, wówczas wprowadzamy zarówno wartość ceny dla okresu szczytowego, jak i poza szczytem. Wprowadzamy też godziny obowiązywania poszczególnych stawek.

…lub aktualizacja temperatury zewnętrznej zmiany źródła ciepła
Jeśli sterownik nie ma możliwości wprowadzenia kosztów nośników energii, wówczas dysponujemy z reguły, możliwością ustawienia temperatury wyłączenia pompy ciepła i uruchomienia kotła. Wartość tę ustalamy, jak w powyższym przykładzie, na podstawie stosunku ceny energii elektrycznej do paliwa gazowego oraz korzystając z wykresu COP dla odpowiedniej temperatury zasilania. Dla powyższego przykładu, przed podwyżką cen paliwa gazowego odpowiednią wartością punktu przełączenia było -1oC, a po zmianie cen temperatura przełączenia, tzw. punkt alternatywny powinien być ustawiony na -20oC.
W rozpatrywanej instalacji, w najbliższym czasie, z pewnością wystąpi potrzeba aktualizacji ustawień sterownika z uwagi na spodziewane ustalenie nowej taryfy i znaczny wzrost ceny energii elektrycznej.

O czym jeszcze warto pamiętać?

W przypadku części dostawców energii elektrycznej, korzystając z taryfy strefowej, powinniśmy pamiętać o tym, że godziny obowiązywania niższej ceny są różne dla poszczególnych pór roku. Przykładowo w ciągu dnia tańsza energia może być dostępna między 15.00 a 17.00 w okresie letnim zaś zimą od 13.00 do 15.00. Zmiana następuje, np. 1 kwietnia i 1 października. Należy wówczas zmienić godziny obowiązywania poszczególnych taryf w sterowniku.

Literatura:
Taryfa dla paliw gazowych nr 16 z dnia 02.12.2020 dla G.EN. Gaz Energia (kliknij)
Taryfa dla paliw gazowych nr 16 zmiana 1 z dnia 16.09.2021 dla G.EN. Gaz Energia (kliknij)
Decyzja Prezesa URE z dnia 09.12.2020 dotycząca ustanowienia taryfy dla Enea S.A.dotycząca grup taryfowych G (kliknij)
Taryfa usług dystrybucji energii dla Enea S.A. (kliknij)

Bezpłatna prenumerata