Przy wymiarowaniu systemu fotowoltaicznego rozliczanego w ramach systemu opustu współpracującego z pompą ciepła w zakresie produkcji energii elektrycznej, jej zużycia i magazynowania w sieci elektrycznej istotnych jest przede wszystkim kilka czynników. W celu ułatwienia obliczeń, przedstawiamy zależności między współczynnikiem samowystarczalności WSW a mocą instalacji PV. Ważnym aspektem jest także szacowane zużycie energii na rożne cele.
Określenie wskaźnika zużycia własnego
Przede wszystkim jeśli instalacja będzie współpracować z siecią energetyczną (on-grid), cały system powinien być zaprojektowany w taki sposób, aby zapewnić możliwie wysoki wskaźnik zużycia własnego (autarki). Ponieważ w tym zakresie można osiągnąć wartości między 20 a 40% zużycia własnego, a w przyszłości – gdy dodatkowo zastosuje akumulatory elektryczne – możliwe jest nawet 70%. W celu oceny wskaźnika zużycia własnego należy ustalić wielkość produkcji energii z instalacji PV. Ważnym aspektem jest także ustalenie wielkości zużycia/zapotrzebowania na energię w konkretnym gospodarstwie domowym.
Wielkość produkcji energii
Generalnie na wielkość produkcji energii z instalacji fotowoltaicznej mają wpływ takie czynniki jak:
- lokalizacja instalacji,
- opcje dopasowania i rozmiar systemu fotowoltaicznego (generator)
- z kolei o wielkości zużycia/zapotrzebowania na energię będzie decydować:
- roczne zużycie energii elektrycznej w gospodarstwie domowym,
- zapotrzebowanie grzewcze budynku (w tym przypadku dla standardu NF 40),
- zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową,
- styl życia mieszkańców (czas ogrzewania, obciążenia szczytowe, pobór c.w.u.),
- zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła (w tym przypadku dane p.c. typu powietrze-woda) z instalacją ogrzewania płaszczyznowego (podłogowego).
Tabela 1. Praktyczne zestawienie mocy grzewczej, mocy systemu PV i mocy pompy ciepła typu powietrze-woda w budynku jednorodzinnym w standardzie NF 40 (ciepło użytkowe ok. 40 kWh/(m2 rok).
Przyjęte założenia:
- nachylenie połaci dachu 40o,
- kierunek południowy,
- lokalizację budynku: Kraków
- oraz pompę ciepła typu powietrze-woda o przeciętnej efektywności z instalacją ogrzewania płaszczyznowego.
Obliczenia zostały wykonane przy użyciu programu symulacyjnego WP-OPT.
Symbole w tabeli oznaczają:
WAK – wskaźnik autokonsumpcji (zużycia własnego; w %) = roczne zużycie własne energii z instalacji PV/roczna produkcja własna z PV;
WSW – wskaźnik samowystarczalności [%] = roczne zużycie energii elektrycznej samodzielnie wytworzonej po uwzględnieniu bilansu w ramach opustu/całkowite roczne zużycie energii elektrycznej w budynku
Tabela. Praktyczne zestawienie mocy grzewczej, mocy systemu PV i mocy pompy ciepła typu powietrze-woda w budynku jednorodzinnym w standardzie NF 40




w standardzie NF 40 w zależności od mocy instalacji PV i liczby domowników.

Obliczenie mocy nominalnej instalacji PV
W związku z tym wymaganą moc nominalną instalacji fotowoltaicznej, która będzie działać w systemie opustu, oblicza się według wzoru:

gdzie:
- mocpv – wymagana moc nominalna instalacji fotowoltaicznej [kWp],
- opust – udział energii wprowadzonej do sieci, którą może odebrać w ciągu roku prosument w ramach systemu opustu (w instalacjach do 10 kWp wynosi 80%) [%],
- Ek – ilość zużywanej rocznie energii elektrycznej [kWh/rok],
- a – udział bieżącej konsumpcji własnej [%],
- b – udział ilości energii oddanej do sieci [%],
- a + b = 100%,
- uzysk – uzysk roczny z 1 kWp [kWh/rok].
Przykład obliczenia wymaganej mocy instalacji PV
Dlatego też założenia do doboru mocy systemu fotowoltaicznego sieciowego przezentują się następująco:
- roczne zużycie energii: 4200 kWh/rok,
- kąt nachylenia dachu: 40 stopni,
- odchylenie od południa: 0 stopni,
- udział bieżącej konsumpcji własnej: 30%,
- udział energii oddanej do sieci: 70%,
- opust: 80%,
- założony uzysk energii elektrycznej z 1 kWp: 960 kWh/rok.
Dlatego też obliczenie prezentuje się następująco:

Przybliżony dobór mocy instalacji PV
Generalnie można założyć, że dla instalacji fotowoltaicznej o mocy mniejszej niż 10 kWp, na każde zużyte rocznie w budynku 1000 kWh energii elektrycznej należy dobrać około 1,25 kWp mocy instalacji ze względu na to, że będzie działać w systemie opustu.




Generalni instalacja PV działa w oparciu o system rocznego bilansowania (opustu). Instalacja PV ponadto współpracuje z pompą ciepła typu p-w (ogrzewanie płaszczyznowe i przygotowanie c.w.u.). W związku z tym warto zauważyć, że nakład inwestycyjny na realizację budynku w standardzie NF 40 (EU 40) wraz z instalacją PV jest znacząco niższy niż na wykonanie budynku pasywnego (EU 15) z instalacją PV o mniejszej mocy.
Rasumując możliw