Składniki systemu

System automatyki domowej do racjonalizacji zużycia energii, niezbędnej do utrzymania domu w warunkach komfortowych dla mieszkańców, został zainstalowany w budynku o powierzchni użytkowej 150m2, wybudowanym na początku XX wieku. W domu została przeprowadzona przebudowa wraz z termomodernizacją w latach 90-tych poprzedniego stulecia. W związku z tym w obiekcie jest wiele „usterek”, które są do usunięcia w sposób: łatwy - uszczelki okien, średni - uzupełnienie warstwy termoizolacyjnej stropu z 15cm starej wełny do przynajmniej 25 cm izolacji; trudny - wymiana okna tarasowego.
Ogrzewanie jest oparte o instalację grzejnikową zasilaną przez kondensacyjny kocioł na paliwo gazowe, która uzupełniona jest o 100 litrowy zbiornik na ciepłą wodę użytkową (CWU), może być on także zasilany przez w/w kocioł gazowy oraz/lub grzałkę elektryczną o mocy 2kW.
Na dachu zamontowano instalację fotowoltaiczną o mocy 6.23kWp. Instalacja usytuowana w konfiguracji Wschód-Zachód z 10 panelami o nachyleniu 0 stopni i azymucie 192 stopnie oraz 4 panelami o nachyleniu 20 stopni i azymucie 286 stopni. Według symulatora instalacja powinna produkować około 5.05MWh energii rocznie.
Ze względu na to, że budynek posiada instalację elektryczną i ogrzewania, najbardziej optymalnym wyborem był bezprzewodowy system automatyki firmy Fibaro. W skład weszła centrala, 5 głowic termostatycznych z dodatkowymi czujnikami temperatury, czujnik temperatury CWU, 2 aktory wyzwalające tryb działania kotła gazowego, 1 aktor sterujący działaniem pompy cyrkulacji CWU oraz 1 aktor załączający pracę grzałki zasobnika ciepłej wody. Koszt zakupu urządzeń: około 3800.00 pln.

Automatyka

W sezonie grzewczym centrala Fibaro nadzoruje działanie głowic termostatycznych i kotła kondensacyjnego. Regulacja temperatury została zaprogramowana indywidualnie dla każdego pomieszczenia z uwzględnieniem dobowego funkcjonowania domowników. Dla zwiększenia oszczędności w pomieszczeniach utrzymywana jest stała temperatura z maksymalną różnicą 0.5 stopnia C w nocy oraz podczas zwyczajowej nieobecności mieszkańców. W okresach przejściowych, późno wiosennych oraz wczesno jesiennych, ogrzewanie pracuje w trybie półautomatycznym, czyli na tzw. żądanie z automatycznym utrzymaniem temperatury.
Automatyka nadzoruje również produkcję energii elektrycznej z fotowoltaiki oraz bieżące zużycie. Wszelkie nadwyżki mocy większe o 2kW od bieżącego zużycia, przekierowywane są do magazynu energii w postaci zbiornika CWU z grzałką. Dodatkowo wykorzystano pompę cyrkulacji do mieszania warstw ciepłej wody w zbiorniku, dzięki temu pojemność jest wykorzystywana w maksymalnym stopniu. Dzięki temu, w okresach od marca do października, możliwe jest niemal całkowite wykluczenie zużycia gazu do ogrzewania wody użytkowej.
Po przełożeniu założeń działania systemu na algorytm pracy, udało się osiągnąć autokonsumpcję energii elektrycznej na poziomie 60%. Poniżej zaprezentuję, jak to przełożyło się na liczby i pieniądze.

Liczby i pieniądze

Koszty ogrzewania domu gazem wraz z podgrzaniem CWU w roku 2022 wyniosły 4750.00 pln.
Koszty ogrzewania domu gazem wraz z przygotowaniem CWU w roku 2023 wyniosły 3800.00 pln.
Produkcja energii elektrycznej w 2023 roku wyniosła 4940.00 kWh (słaby marzec i tragiczny sierpień)
Zużycie energii z sieci wyniosło 3060.00 kWh
Autokonsumcja wyniosła 2940.00 kWh, co daje
Energia wysłana do sieci wyniosła 2000.00 kWh, za co otrzymaliśmy w depozycie konsumenckim 894.00 pln.
Jak policzyć zyski lub straty? Ze względu na różnego rodzaju dopłaty do cen energii elektrycznej wartości będą prezentowane w kilku opcjach, które zamieszczę poniżej:
Oszczędność na kosztach ogrzewania: 950.00 płn
Zysk z autokonsumcji energii elektrycznej według taryfy operatora obowiązującej w 2023, plus wartość depozytu konsumenckiego to około 6350.00 pln
Zysk z autokonsumpcji energii elektrycznej według obowiązujących cen z uwzględnieniem limitu do 3000kWh to około 3200.00 pln
Zysk z autokonsumpcji energii elektrycznej według obowiązujących cen po przekroczeniu limitu 3000 kWh to około 4550.00 pln
Można teraz przyjąć kilka rozwiązań na konsumowanie zysku. Pierwszym jest policzenie w jakim czasie zwróci się inwestycja w fotowoltaikę. Biorąc pod uwagę wartości z punktów 2, 3 i 4, wychodzi odpowiednio 3,5 roku, 5,75 roku i 4,3 roku.
Drugim sposobem jest sprawdzenie kiedy zwróci się inwestycja w automatykę domową sterującą ogrzewaniem oraz magazynowaniem wyprodukowanej energii elektrycznej. Na początku niniejszego wpisu, koszty inwestycji wyniosły 3800.00 pln. Biorąc pod uwagę wartości z akapitu opisującego zyski, możemy przyjąć, że w przypadku cen taryfowych wygenerowany przez automatykę zysk wyniesie 7300.00 pln. W przypadku cen w limicie do 3000 kWh jest to kwota 4150.00 pln, a w ostanim przypadku 5500.00 złotych.

Podsumowanie

Całość można podsumować jednym zdaniem: inteligentne zarządzanie energią zapracowało na siebie i to całkowicie bez nadzoru przez właściciela. Należy dodać również, że zyski w kolejnych latach nie będą już tak wysokie. Choćby dlatego, że wszelkie optymalizacje pracy systemu ogrzewania będą niewielkie, a co za tym idzie, oszczędności nie będą już liczone w dziesiątkach %. Natomiast zysk z użytkowania instalacji fotowoltaicznej, powinien pozostać na podobnym poziomie, chociaż taryfy operatorów energetycznych na rok 2024 uległy obniżeniu w porównaniu do roku 2023, ale nadal jest utrzymany limit niższej ceny do końca czerwca br i rynek energii nie jest stabilny.

Wyzwania

Najważniejszym wyzwaniem w 2024 dla mnie, jako projektanta i instalatora, będzie wprowadzenie tzw. cen godzinowych, po których będzie rozliczana energia elektryczna wprowadzona do sieci. Będzie to polegało na skorelowaniu pracy grzałki w zbiorniku CWU z ceną energii w danej godzinie. Niestety w styczniu 2024 roku nie są znane jeszcze szczegóły, jak ten system ma wyglądać i skąd mają być pobierane dane, na podstawie których mogą zostać wykonane określone obliczenia, które pozwolą inteligentnemu domowi podjąć najlepszą decyzję.