太陽光発電システムに接続されたヒートポンプ: 1 年間の運用後の結果と事実

1年ちょっと前、 Solar Manager から古いヒートポンプをホーム エネルギー管理システムに統合した方法をここに公開しました。 この最適化を実行してから 1 年以上が経過したので、ようやく年間値に基づいた評価を提示できます。 最適化はどのような影響を及ぼしますか?また、ヒートポンプは以前よりも多くの太陽光発電で稼働しますか? ヒートポンプは以前よりも多くのエネルギーを消費しますか? 周期が増えて寿命に悪影響が出るのでしょうか? この記事ではこれらの質問の真相に迫ります…

ヒートポンプと太陽光発電システムの接続

私の場合、20 年前のヒートポンプを使用していましたが、HP をエネルギー管理システムに接続するために、いくつかの回り道をする必要がありました。 前述したように、私は 1 年前に Stiebel Eltron ヒートポンプがどのように接続されているかをここで詳しく文書化しました。。 新しいヒートポンプには、すでにデジタルインターフェースが統合されているか、追加のモジュールを使用して簡単に改造できるという大きな利点があります。 そのような場合には、 ヒートポンプはソーラーマネージャーと「双方向」で通信します。。 これは、セットポイント仕様を使用してヒートポンプをより正確に制御でき、温度と現在のモードに関するフィードバックも提供できることを意味します。 私はまだこのルートに行けていませんが、既存のマシンを置き換える場合は間違いなく購入基準になります。

ヒートポンプの消費量に占める太陽エネルギーの割合はどのくらいですか?

評価の最も興味深い部分は、おそらく、ヒートポンプの動作における「太陽エネルギーとグリッド消費量」の比率の計算でしょう。 1年以上前に最適化を導入して以来、今日まで毎月評価を計算することができました。 結果は私の期待を裏付けています。

太陽エネルギーを利用してヒートポンプを最適化することは、特に過渡期に多大な付加価値をもたらします。 この場合は2月から4月と10月から11月です。

12 月と 1 月の純粋な冬の月には、値の改善が達成される可能性がありますが、太陽光発電の出力が低いことを考慮すると、その効果はかなり低いです。 ただし、移行期間の月には、場合によっては 20% から 60% 以上にまで大幅な増加が達成されました。

もちろん、各月の消費量と発電量の値を積み重ねると、WP が最も多くの電力を必要とするのは 12 月と 1 月であることがはっきりわかります。 太陽光発電のシェアの年間平均値は、これより若干低くなります。 最適化前はこの値が 22% でしたが、最適化後は 39% でした。 有効エネルギー値に換算すると、1200kWhの自家発電電力でヒートポンプを運転できることになります。 最適化がなければ、これはほぼ 650 kWh となり、550 kWh が達成されました。

最適化による消費量の増加?

太陽光発電のおかげでヒートポンプの消費量が年間で増加したという包括的な判断をよく聞きます。 私は 2016 年からヒートポンプの毎月の消費量を監視しているため、ここでいくつかの説明を提供することもできます。 ここで私がお勧めするのは、ヒートポンプの電力消費量も測定することです。これには安価なソリューションがあります。。 一方で、2017 年から 2019 年にかけてヒートポンプの稼働量を年間 4,000 kWh をはるかに超える量から 3,000 kWh 未満に最小限に抑えることができました。 これは、加熱曲線を調整し、より適切な設定を行うことで実現され、このアプローチだけで消費量の 4 分の 1 が節約されました。 過去 3 年間、暖房のために年間平均約 3,050kWh が必要でした。 文書化された最適化を有効にしてから、消費量は約 100kWh 変化しました。 これはわずか 3% の追加消費であり、暖房日 (天候) を考慮に入れなければ、これは注意を払う価値はありません。 これは最終的に、適切な設定であれば、太陽光発電でヒートポンプを最適化しても、目立った追加消費は生じないことを意味します。

機械の老朽化？

特に機械の老朽化（磨耗）に関しては、太陽光発電システムへの接続が悪影響を与えるという話をよく聞きます。 私が持っているようなオン/オフマシン (インバーター HP なし) では、重要なのは稼働時間ではなく、コンプレッサーが切り替わる回数です。 最良のシナリオでは、ヒートポンプが毎日実行するサイクルが少なくなります。つまり、コンプレッサーの起動が少なくなり、その結果、運転時間が長くなります。 特に設計や構成が不十分な場合、スイッチング プロセスが多すぎることがよくあり、これにより障害が早くなる可能性があります。 私は数か月間、ヒートポンプの動作サイクルを測定および監視してきました。 私の場合、必要な熱量を賄うために、過去 90 日間で 1 日平均約 5 サイクルが必要でした。

PV の最適化には、最適化の影響が少ない日よりも運転サイクルが少なくなる効果もあります。 過剰な太陽光発電で建物全体を意図的に過熱することで、ヒートポンプの稼働時間が長くなります。 これは、日中に 2 つの短いサイクルと 1 つの長いサイクルで必要な熱量を十分にカバーできる 2 月の日の例です。

節約の可能性

純粋なエネルギー データは、すべての読者にとって簡単に理解できるわけではありません。 しかし、常に理解しやすいのは、このような最適化によって達成できる節約効果です。 もちろん、エネルギープロバイダーが異なるため、これらは地域によって大きく異なります。 私の場合、昨年の電気料金は標準料金で25.21サンチーム/kWhでしたが、2024年現在は33.9サンチーム/kWhまで値上がりしました。

昨年、追加の 550 kWh が太陽光発電に振り替えられ、最適化された結果、ほぼ 140 スイス フランの節約につながりました。 電気料金が値上げされた今年の場合、実績は同じでも、この金額はさらに 50 スイスフラン増加することになります。

公平な分析を確保するために、私は太陽光発電システムの建設と運用にかかる生産コストの一部を使用してコストを推定しました。 ヒートポンプの純粋な電気運転コストは、昨年で約 570 スイスフランに達しました。

効率の測定

私は数週間前からそれを持っています Neovac Supercal 5 温冷計 インストールされています。 これにより、放出された熱エネルギーを捕捉することが可能になります。 電力消費量を同時に記録することで、ヒートポンプの効率、いわゆる年間パフォーマンスファクター (JAZ) を決定できます。 簡単に言えば、供給されるエネルギー（電気）と生成されるエネルギー（放出される熱）の比率を決定します。 他にもいくつかの重要な人物を決定しており、必ずここで公開する予定です。

以下の図は、約 3 週間の運用後にこのような簡略化された分析がどのように見えるかを示しています。 このデータによると、ヒートポンプは 3.1 の JAZ で動作しており、20 年前のヒートポンプとしては非常に優れた値です。 グラフからわかるように、ヒート ポンプは 370 kWh の電気エネルギーを消費し、そこからほぼ 1200 kWh の熱エネルギーを生成できました。

結論

太陽光発電システムの生産とヒートポンプの消費が年間を通じて非周期的であっても、最適化によって大きな違いが生じます。 結局のところ、移行期間中に多くの可能性を活用できるため、送電網の負荷が軽減され、太陽光発電システムとお客様自身の財布の償却が迅速化されます。 スイスでも動的関税が普及したら、グリッド接続のシェアも最適化できます – これから待っているエキサイティングな時代…

免責事項:

もちろん、このレポートは科学的研究を表すものではなく、純粋に私のデータに基づいた分析です。 このレポートによると、この物件は21.88kWpの太陽光発電システムを備えた戸建住宅です。。