Fotowoltaika w termomodernizowanym domu

Połączenie termomodernizacji z fotowoltaiką to dziś jeden z najefektywniejszych sposobów na poprawę bilansu energetycznego budynku. Z jednej strony ograniczamy straty ciepła, z drugiej – pozyskujemy darmową energię z promieniowania słonecznego, które można wykorzystać do zasilania pompy ciepła, wentylacji czy oświetlenia. Taki dom nie tylko zużywa mniej energii, ale w znacznym stopniu staje się samowystarczalny.

W artykule podpowiadamy, jak zaplanować instalację fotowoltaiczną (dalej będziemy posługiwali się skrótem PV) w modernizowanym budynku jednorodzinnego, na co zwrócić uwagę dobierając jej moc do nowych potrzeb energetycznych i jakie rozwiązania zapewnią najwyższą efektywność całego systemu.

Energia w modernizowanym domu 

Zmieniające się ceny energii, coraz większe wymagania dotyczące efektywności energetycznej budynków, ale też atrakcyjne programy wsparcia, sprawiają, że coraz więcej właścicieli domów decyduje się dziś na kompleksową termomodernizację. Szeroki zakres prac, obejmujący docieplenie ścian, wymianę stolarki okiennej i drzwiowej, modernizację systemu ogrzewania, a często także montaż wentylacji z odzyskiem ciepła, powoduje, że jest to dość kosztowne przedsięwzięcie. Mimo to, taka modernizacja, ma dużo większy sens, gdy jest realizowana kompleksowo – bo tylko wtedy pozwala realnie ograniczyć zapotrzebowanie budynku na energię, poprawić komfort cieplny i trwale obniżyć koszty jego utrzymania.

Współczesne podejście do modernizacji nie kończy się jednak na samym ograniczaniu strat ciepła. Nowoczesny niskoemisyjny dom to budynek, który nie tylko zużywa mniej energii, ale również część z niej produkuje samodzielnie. Dlatego często w parze z termomodernizacją idzie instalacja fotowoltaiczna, pozwalająca wykorzystać darmową energię ze Słońca do zasilania pompy ciepła, wentylacji, oświetlenia czy urządzeń domowych. W ten sposób modernizowany budynek zbliża się do standardu nZEB (z ang. nearly Zero Energy Building) czyli niemal zerowego zużycia energii, opartego na równowadze między oszczędnością a samowystarczalnością.

Połączenie dobrze ocieplonego domu z nowoczesnymi źródłami ciepła i fotowoltaiką tworzy spójny system energetyczny, w którym wszystkie elementy współpracują ze sobą efektywnie i ekonomicznie. Dzięki temu właściciel nie tylko uniezależnia się od wahań cen energii, ale zyskuje większą kontrolę nad jej zużyciem i stabilność kosztów w długiej perspektywie. Termomodernizacja traktowana w ten sposób przestaje być wyłącznie remontem staje się inwestycją w bezpieczeństwo energetyczne i przyszłość domu.

Jak najlepiej zaplanować instalację PV w procesie modernizacji 

Planowanie fotowoltaiki w modernizowanym domu najlepiej rozpocząć już na etapie audytu energetycznego i projektowania termomodernizacji. To pozwala przygotować całość działań w odpowiedniej kolejności – najpierw ograniczyć zapotrzebowanie na energię przez wymianę stolarki, docieplenie ścian, stropów, posadzek oraz wymianę źródła ciepła, a dopiero potem dobrać wielkość instalacji PV do rzeczywistego, obniżonego zużycia energii. Dzięki temu system jest lepiej dopasowany, tańszy w realizacji i bardziej efektywny w eksploatacji.

Warto o fotowoltaice pamiętać także w trakcie prac modernizacyjnych – w tym momencie można przygotować instalację elektryczną pod przyszły montaż: poprowadzić kable, przewidzieć miejsce na falownik, rozdzielnię i ewentualny magazyn energii. Takie planowanie „z wyprzedzeniem” pozwala uniknąć późniejszych przeróbek i dodatkowych kosztów. Co więcej, projektując system PV równocześnie z pompą ciepła czy rekuperacją, można stworzyć zintegrowany system energetyczny, w którym wszystkie urządzenia współpracują ze sobą, wykorzystując wytwarzaną energię w sposób najbardziej efektywny.

Dobór wielkości instalacji PV w modernizowanym domu 

Przy doborze mocy instalacji PV w modernizowanym domu należy obliczyć nowe, szacowane roczne zużycie energii elektrycznej. Proces ten wymaga analizy zużycia sprzed termomodernizacji oraz odjęcia od niego szacowanego procenta zmniejszonego zużycia po modernizacji. Należy uwzględnić także prognozy związane z zużyciem nowych urządzeń, takich jak pompa ciepła, rekuperacja czy ładowarka samochodu elektrycznego. Dopiero mając te wszystkie zmienne możemy przystąpić do obliczeń.

W Polskich warunkach nasłonecznienia przyjmuje się, że 1 kWp (kilowatopik)  mocy paneli pozwala wyprodukować średnio 1000 kWh energii rocznie. Znając ten przelicznik można łatwo policzyć jaką wielość instalacji potrzebujemy przy naszym zużyciu. Dokładne obliczenia nowego zapotrzebowania warto powierzyć doświadczonemu projektantowi instalacji lub audytorowi, który uwzględni wszystkie specyficzne zmienne wynikające z termomodernizacji a także zmienne dotyczące lokalnych warunków nasłonecznienia, miejsca montażu paneli (dach, grunt), kąta nachylenia instalacji oraz kierunku jej ekspozycji.

Gdzie montować panele PV 

Panele fotowoltaiczne najczęściej montuje się na dachu budynku. To rozwiązanie łączące wysoką wydajność, oszczędność miejsca oraz najniższe koszty montażu. Dach zapewnia dobrą ekspozycję na Słońce i nie wymaga dodatkowych konstrukcji nośnych. W naszej szerokości geograficznej najlepsze efekty uzyskuje się, gdy moduły są skierowane na południe pod kątem 30–40°. Dopuszczalne są również kierunki południowo-wschodni i południowo-zachodni, jednak dają one nieco niższe uzyski, co należy uwzględnić przy kalkulacji mocy instalacji. Przy dachach płaskich stosuje się specjalne stelaże umożliwiające ustawienie paneli pod odpowiednim kątem.

Jeśli dach nie spełnia wymagań, np. ma niekorzystną orientację, niesprzyjające warunki montażowe, zbyt duże zacienienie lub wymaga wymiany pokrycia, warto rozważyć inne rozwiązania. Zaraz po instalacjach dachowych kolejną popularną opcją są instalacje gruntowe, montowane na specjalnych stelażach w ogrodzie lub na działce. Taki wariant pozwala ustawić moduły pod optymalnym kątem i z łatwością kontrolować ich ekspozycję oraz czystość. To dobra opcja dla domów z dużą, niezacienioną działką i ograniczonym miejscem na dachu.

Ciekawą wyjściem są także wiaty i altany fotowoltaiczne. Panele zamontowane w ten sposób to praktyczne połączenie funkcji użytkowej z energetyczną. Mogą stanowić uzupełnienie głównej instalacji dachowej lub być docelowym miejscem montażu.

Falownik i licznik dwukierunkowy – mózg systemu PV 

Integralnym elementem każdej instalacji fotowoltaicznej jest falownik, zwany też inwerterem. To on odpowiada za przekształcenie prądu stałego wytwarzanego przez panele w prąd zmienny, wykorzystywany w domowej sieci elektrycznej. Oprócz tego falownik pełni funkcję centrum sterowania systemem – monitoruje produkcję energii, kontroluje parametry pracy instalacji i współpracuje z siecią elektroenergetyczną. Dobór odpowiedniego falownika ma kluczowe znaczenie dla efektywności całej instalacji.

Ze względu na sposób pracy z siecią energetyczną, falowniki dzielą się na urządzenia on-grid – współpracujące z siecią i najczęściej stosowane w domach jednorodzinnych, off-grid – dedykowane systemom autonomicznym, niewymagającym przyłącza do sieci, oraz hybrydowe – łączące obie funkcje i zintegrowane z akumulatorami magazynującymi energię. Gdy planujemy magazynować energię z fotowoltaiki, falownik hybrydowy będzie niezbędnym rozwiązaniem.

W mniejszych instalacjach o mocy do 3,68 kWp stosowane są zazwyczaj falowniki jednofazowe, przeznaczone dla domów z jednofazową siecią zasilającą. W większych systemach, szczególnie w nowoczesnych budynkach z pompą ciepła lub rozbudowaną automatyką domową, wykorzystywane są falowniki trójfazowe. Zapewniają równomierne obciążenie wszystkich faz i lepszą stabilność pracy instalacji. Ogólna zasada doboru mocy falownika mówi, że powinna być ona nieco niższa od łącznej mocy paneli – wówczas pracuje on w optymalnym zakresie sprawności.

Po zamontowaniu instalacji fotowoltaicznej i falownika, niezbędna jest wymiana dotychczasowego licznika na dwukierunkowy. Taki licznik jest w stanie mierzyć ilość energii pobieranej z sieci i oddawanej do niej, umożliwiając rozliczenie w systemie net-billingu.

Wymiana licznika jest dokonywana przez pracownika zakładu energetycznego i wymaga wcześniejszego zgłoszenia, czas oczekiwania to około 30 dni. Dopiero po zamontowaniu licznika dwukierunkowego instalacja fotowoltaiczna jest pełnoprawnie przyłączona do systemu i można ją uruchomić.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze wykonawcy instalacji PV?

Od jakości wykonania zależy nie tylko wydajność, ale też bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej, dlatego wybór sprawdzonej firmy do tego zadania jest kluczowy. Wykonawca powinien posiadać odpowiednie uprawnienia do projektowania instalacji elektrycznych i fotowoltaicznych, najlepiej z potwierdzonym doświadczeniem i certyfikatem instalatora OZE wydanym przez Urząd Dozoru Technicznego. Wszystkie połączenia elektryczne powinien wykonać wykwalifikowany elektryk, mający uprawnienia SEP (E i D) - to gwarancja, że wszystkie połączenia będą wykonane zgodnie z przepisami i sztuką instalacyjną.

Oprócz sprawdzenia kompetencji i referencji wykonawcy, przed podpisaniem umowy warto dokładnie sprawdzić, co obejmuje oferta. Dokument powinien określać zakres prac, parametry zastosowanych urządzeń i komponentów, warunki gwarancji, terminy realizacji i sposób rozliczenia. Bardzo ważna jest dokładna weryfikacja, jaką technologię i markę paneli fotowoltaicznych oferuje wykonawca. Obecnie najbardziej wydajne są panele monokrystaliczne oparte na ogniwach typu N-Type, a wśród nich takie technologie jak TOPCon, HJT czy half-cut, które oferują wyższą sprawność (produkują więcej energii z tej samej powierzchni), lepszą odporność na temperaturę i degradację w porównaniu do starszych technologii.

Dobrym sygnałem jest, gdy firma oferuje także pomoc w formalnościach – na przykład przy zgłoszeniu instalacji do operatora sieci lub uzyskaniu dotacji z programów takich jak Mój Prąd czy Czyste Powietrze. Rzetelny wykonawca to nie tylko fachowo przeprowadzony montaż, ale także pewność, że instalacja będzie działać bezpiecznie, wydajnie i przez długie lata, a w razie jakichkolwiek problemów zapewni odpowiedni serwis.

Magazynowanie energii – kolejny krok do niezależności 

W budynkach o wysokiej efektywności energetycznej, znacząca część zapotrzebowania na energię pokrywana jest przez odnawialne źródła, jak takie jak fotowoltaika czy pompa ciepła, a wszelkie nadwyżki są magazynowane i inteligentnie wykorzystywane. Umożliwiają to urządzenia akumulujące zarówno energię elektryczną, jak i cieplną.

• Magazyn energii elektrycznej  –  to zestaw akumulatorów, najczęściej litowo-jonowych lub litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP), które gromadzą nadwyżki prądu wyprodukowanego przez panele PV. Zmagazynowana energia może być wykorzystana później, np. po zmroku lub w czasie wzmożonego zapotrzebowania. W praktyce oznacza to, że energia wytworzona w południe, gdy dom zużywa jej najmniej, zasila urządzenia wieczorem, gdy instalacja fotowoltaiczna już nie pracuje. Dzięki temu energia zamiast zostać przekazana do sieci, zostaje skonsumowana na własne potrzeby.

• Magazyn ciepła, czyli bufor – to kolejne rozwiązanie akumulujące energię, tym razem cieplną. Ten izolowany zbiornik wodny ma znaczną pojemność (nawet kilkuset litrów) i przechowuje energię wytworzoną przez pompę ciepła, grzałkę elektryczną lub kolektory słoneczne. Bufor pozwala na czasowe „zmagazynowanie” nadmiaru ciepła i jego późniejsze wykorzystanie – np. do ogrzewania pomieszczeń lub podgrzewania wody użytkowej. Dzięki temu pompa ciepła pracuje stabilniej, z wyższą sprawnością i rzadziej się uruchamia, co wydłuża jej żywotność.

Pod względem ekonomicznym, system składający się z fotowoltaiki, magazynu energii, pompy ciepła, czy dodatkowych rozwiązań, jak bufor ciepła i rekuperacja, staje się dziś coraz bardziej opłacalny. W warunkach nowego systemu rozliczeń dla prosumentów, czyli net-billingu, kluczową rolę odgrywa właśnie autokonsumpcja. Im więcej energii zużyjemy na bieżąco, tym większe oszczędności osiągniemy. Właściciele takich kompleksowych systemów, zamiast odsprzedawać energię do sieci po niekorzystnej cenie, mogą wykorzystać nadwyżki prądu z PV do zasilania pompy ciepła, rekuperatora, ładowania magazynu energii lub grzania wody w buforze.

Kluczową rolę w tej współpracy pełni BMS (Building Management System), czyli system zarządzania budynkiem. Monitoruje on produkcję i zużycie energii, steruje pracą poszczególnych urządzeń i reaguje na zmiany warunków – np. zwiększa pobór prądu z PV, gdy nasłonecznienie jest wysokie, lub uruchamia pompę ciepła w godzinach szczytowej produkcji. Taka integracja pozwala na maksymalne wykorzystanie własnej energii, utrzymanie stabilnej temperatury i redukcję kosztów eksploatacji.

Dzięki współpracy wszystkich systemów dom staje się nie tylko bardziej komfortowy i ekonomiczny, ale również energetycznie samowystarczalny – zdolny do inteligentnego bilansowania własnych potrzeb bez nadmiernego obciążania sieci zewnętrznej.

Finansowanie i dotacje

Właściciele modernizowanych domów mogą dziś skorzystać z różnych form wsparcia finansowego, które ułatwiają inwestycję w termomodernizację oraz rozwiązania OZE. Najważniejszym z nich jest program Czyste Powietrze, obejmujący między innymi wymianę źródła ciepła, docieplenie budynku, rekuperację  czy audyt energetyczny. W zależności od poziomu dochodów przy kompleksowej modernizacji można uzyskać nawet do 170 000 zł dofinansowania. Przy czym na samą pompę ciepła do 21 tys. zł w przypadku pompy powietrze-woda i do 45 tys. zł na gruntową. Warto podkreślić, że od 2025 r. program Czyste Powietrze nie obejmuje już dotacji na fotowoltaikę.

Kolejnym dużym programem, dedykowanym do finansowania fotowoltaiki jest Mój Prąd. Do tej pory odbyło się już 6 edycji w ramach, której przyznano dofinansowanie na ponad 715 tysięcy instalacji PV na łączną kwotę 5 miliardów złotych. Ostatnia edycja zakończyła się 12 września br. Następna odsłona jest już zapowiedziana na przyszły rok, jednak nie znamy jeszcze szczegółowych zasad jakie będą obowiązywać. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że dofinansowanie będzie przysługiwało na system PV + magazyn energii lub magazyn ciepła.

Innym źródłem wsparcia jest ulga termomodernizacyjna, pozwalająca odliczyć od podatku wydatki poniesione na ten cel – w tym na zakup i montaż instalacji PV, magazynu energii czy pompy ciepła. Łącznie w ramach tej ulgi można odliczyć maksymalnie 53 tys. zł od podstawy opodatkowania.

Osoby żyjące na terenach wiejskich ze statusem rolnika, mogą ubiegać się osobne dofinansowania z budżetu ARiMR. Oprócz tego niektóre miasta i gminy prowadzą własne programy wsparcia poprzez lokalne dotacje. Warto sprawdzić, jakie programy są dostępne w najbliższym regionie.

Uwaga! Więcej o programie Mój Prąd i innych narzędziach wsparcia przeczytacie Państwo również tutaj>

Ile dziś kosztuje taka inwestycja – fotowoltaika, pompa ciepła i magazyn energii?

Obecnie średnia cena instalacji fotowoltaicznej z montażem waha się od 4500 do 6500 zł za 1 kWp (kilowatopik) mocy. Oznacza to, że typowy układ dla domu jednorodzinnego o mocy około 5,5 kWp to wydatek rzędu 25 000-30 000 zł. Z kolei koszt magazynu energii przeznaczonego do takiego systemu wynosi 11 000-17 000 zł wraz z montażem. Pompa ciepła do ogrzewania domu o powierzchni około 150 m² to wydatek od 30 000 do 60 000 zł, w zależności od rodzaju urządzenia, jego funkcji i stopnia skomplikowania instalacji. Cena buforu ciepła waha się między 3000 a 8000 zł, w zależności od pojemności i jakości izolacji. Łącznie taka inwestycja to koszt rzędu 69 000-115 000 zł.