Casa adosada: ¡Agua caliente y calefacción primero!

Al instalar un sistema fotovoltaico, nuestro cliente el Sr. Nißle, un graduado en ingeniería mecánica de Baja Sajonia, se preguntó en qué medida se podría aumentar el autoconsumo. El sistema fotovoltaico, que produce casi 20 kWp en total, debería utilizar parte de la electricidad fotovoltaica generada mediante el acoplamiento térmico con el sistema de calefacción.

Un sistema clásico de bomba de calor para la casa bien aislada parecía inadecuado porque es demasiado grande debido a los altos costos del sistema de bomba de calor. El sistema de calefacción anterior solo se utilizaba durante el período de calefacción y aún así el requisito de energía era muy bajo con la caldera de gas existente de 6,000 kWh al año. Una bomba de calor no habría sido económica incluso con financiamiento.

Después de una breve búsqueda en internet, la decisión rápidamente se inclinó a favor de una solución alternativa: A Calentador eléctrico de inmersión de 9 kW y un AC•THOR 9s de my-PV representan la solución, ¡con costos totales de aproximadamente 1,200 € que son una décima parte de la bomba de calor!

Para la instalación del AC•THOR 9s, fue necesario realizar la conexión eléctrica a través de un circuito separado hasta la caja de distribución.

El calentador de inmersión de 9 kW podría integrarse en un tanque de almacenamiento de inercia existente, ya que el tanque de almacenamiento estaba preparado para un calentador de inmersión. La conversión resultó ser económica de implementar.

¿Por qué productos de my-PV?

Para el Sr. Nißle, era crucial que la solución futura pudiera manejar el exceso de electricidad del sistema fotovoltaico y que pudiera integrarse en el sistema de gestión energética existente. Esto se debe a que los flujos de energía están controlados con una Raspberry Pi en la que se instala el EMS de openWB.

Una interfaz fue programada por una comunidad activa, la cual puede integrar y controlar los AC•THOR 9s a través de la interfaz TCP-Modbus.

Datos de rendimiento anteriores y experiencia operativa

Las soluciones de my-PV entraron en servicio con el Sr. Nißle a tiempo para el período de calefacción en octubre de 2021 y desde entonces han estado suministrando agua caliente y calefacción al hogar entero. Basándonos en las experiencias de los primeros cuatro meses y medio, ya se puede estimar un consumo anual de alrededor de 3,200 kWh. En términos de energía, esto sería casi la mitad del consumo de la caldera de gas.

Debido a su principio de funcionamiento, el calentador de inmersión ha convertido casi toda la salida eléctrica en calor, y también está completamente controlado de forma lineal por my-PV. Por otro lado, la caldera de gas (sin tecnología de condensación) tenía un nivel de eficiencia significativamente menor, ya que una parte considerable se pierde en el medio ambiente en forma de calor residual a través de la chimenea.

Con estos valores de consumo, el sistema my-PV puede operarse de manera más económica que la caldera de gas existente, incluso cuando está completamente conectado a la red (es decir, sin un sistema fotovoltaico). También se eliminan los siguientes costos: conexión de gas o tarifa básica mensual, los costos de la limpieza de chimeneas, los intervalos de mantenimiento de la caldera de gas y la reparación de la caldera de gas.

Dado que el requisito de energía para el agua caliente y la calefacción en invierno no es insignificante, el uso del almacenamiento de baterías de BYD no tiene sentido para el cliente durante este tiempo. Por esta razón, se ha establecido la siguiente prioridad para el excedente del sistema fotovoltaico:

Primero, vehículos eléctricos conectados (2 coches eléctricos en el hogar), luego el sistema de calefacción de my-PV y solo después el almacenamiento de baterías.

Con esta configuración, el sistema my-PV reemplaza el almacenamiento de energía de la batería BYD en la operación de invierno. Dado que la capacidad de almacenamiento del almacenamiento intermedio es muy grande, la batería ya no se utiliza y después de unos días entra en un estado de reposo. El cliente ha establecido el SOC en un valor de ahorro de batería del 50%. Ventajas de la configuración: Durante el período de calefacción, la batería está protegida y se reduce el número de ciclos por año, lo que significa que se puede lograr una vida útil más larga. Durante este tiempo, el almacenamiento intermedio se utiliza como almacenamiento de energía; tiene una capacidad de almacenamiento significativamente mayor que la batería.

Un poco más de detalle para los técnicos interesados.

Una explicación aún más detallada del sistema: El tanque de almacenamiento tiene un sistema de tanque dentro de otro tanque. Esto significa que el tanque de agua potable (160 l) está integrado en la parte superior del tanque de almacenamiento. El calentador de inmersión se encuentra aproximadamente en el centro del tanque de almacenamiento y, por lo tanto, directamente debajo del depósito de agua potable. El circuito de calefacción para la calefacción central pasa por la línea de retorno hasta el tanque de almacenamiento y luego vuelve al flujo a través de la caldera de gas. Durante el primer año de funcionamiento con el calentador de inmersión, la caldera de gas permanece como respaldo; solo se utiliza la bomba de circulación incorporada para el circuito de calefacción.

Los siguientes ajustes fueron seleccionados para el AC•THOR 9s:

• Modo de funcionamiento: modo de calefacción M1

• Respaldo de agua caliente: 50° Celsius, de 8:00 a.m. a 10:00 a.m. y de 4:00 p.m. a 9:00 p.m., 6 kW.

• Por lo tanto, en el período de 10:00 a.m. a 4:00 p.m. se puede alimentar con el exceso de energía fotovoltaica. En el período de respaldo de agua caliente, quedan 3 kW para el excedente de energía fotovoltaica.

• Programa de Legionella: 65° Celsius cada 14 días, 9 kW

La compra en red se divide de la siguiente manera:

• Por la mañana, el 100% de la electricidad se extrae de la red para garantizar agua caliente.

• Cuando se trata de asegurar agua caliente por la noche, la cantidad que debe extraerse de la red depende del rendimiento solar. En un día de invierno soleado, el área superior del tanque de almacenamiento alcanza hasta 75 °, por lo que no se necesita electricidad de la red por la noche.

Primeros grados de cobertura

El rendimiento solar fue de aproximadamente el 15% en los meses de octubre de 2021 a mediados de febrero de 2022. Cabe destacar que el clima este invierno en el norte de Alemania fue excepcionalmente malo con poco sol. Según el Sr. Nißle, sin embargo, hasta un 20% de la participación solar en el período de calefacción sería posible con este diseño de sistema.

Aquí tienes algunas evaluaciones estadísticas:

Temperatura exterior  Requerimiento de energía para agua caliente y calefacción por día

• -10° a 0°: 30-35 kWh

• 0° a 5°: 25-30 kWh

• 0° a 5°: 25-30 kWh

• 5° al 10°: 20-25 kWh

• 10° a 15°: 10-20 kWh

• más de 15°: menos de 10 kWh

Valores mensuales de consumo de agua caliente y calefacción

• Octubre 2021: 172 kWh

• Noviembre 2021: 534 kWh

• Diciembre 2021: 836 kWh

• Enero 2022: 800 kWh

• Febrero 2022: 360 kWh (hasta el 16.02.22)