W przypadku planowania budowy czy przebudowy domu do celu uzyskania autonomii energetycznej, konieczne jest obliczenie zapotrzebowania na moc cieplną i energię. Z tych obliczeń otrzymuje się konieczne do poczynienia zakupy i inwestycje. I może okazać się, że w łatwy (tani) sposób można wyprodukować energii za mało. Czy więc lepiej inwestować w produkcję czy obniżanie zużycia energii?

Każda kilowatogodzina energii zaoszczędzona, to kWh, której nie trzeba wyprodukować a więc i za którą nie trzeba zapłacić. Każdy zaoszczędzony wat mocy to wat mocy, której nie trzeba było zakupić (mocy znamionowej urządzeń produkujących energię). Odpowiedź na pytanie „produkować czy oszczędzać” nie jest łatwa, bo należy przyjrzeć się dwu zagadnieniom.

Moc

Moc to zdolność do dostarczania energii lub wykonywania pracy w czasie (wzór na moc to po prostu iloraz ilości energii dostarczonej i czasu dostarczania). Podaje się ją w watach i to właśnie ona odróżnia stuwatową żarówkę od sześćdziesięciowatowej. W jednostkach mocy (watach albo kilowatach – kW) liczy się również straty ciepła, czyli ciepło uciekające z budynku.

W związku z powyższym, urządzenia do produkcji energii muszą mieć odpowiednią moc, by zapewnić pokrycie maksymalnego zapotrzebowania. Na przykładzie kotła centralnego ogrzewania, musi on mieć dostateczną moc, by w największy mróz (w Polsce jako obliczeniową temperaturę mrozów liczy się -20°C) dostarczył do domu dość ciepła. Na przykładzie agregatu prądotwórczego będzie to sumaryczna moc wszystkich urządzeń elektrycznych, które mogą zostać włączone razem w domu.

O ile w przypadku ciepła sprawa jest dość prosta, bo jedyne co można zrobić to zmniejszyć straty ciepła (dobra izolacja cieplna, wentylacja z rekuperatorem), to określenie maksymalnej mocy elektrycznej nie jest już takie proste.

Po pierwsze należy się zastanowić — które urządzenia MUSZĄ MÓC chodzić jednocześnie. Przecież nie jest wcale powiedziane, że agregat prądotwórczy powinien zapewniać możliwość jednoczesnego prasowania, prania, suszenia włosów i oglądania telewizji. Trzeba więc po kolei „od dna” zbierać informacje o urządzeniach, które pracują stale, które włączają się same i które będą pracować razem. Przykładowe zestawienie urządzeń w domu, które powinny móc pracować jednocześnie, przedstawiłem poniżej.

• Pompa wodna do hydroforu.
• Automatyka kotła centralnego ogrzewania, pompa obiegowa centralnego ogrzewania lub pompa ciepła (sprężarka i pompy obiegowe). (1)
• Telewizor, dwa komputery, magnetowid, wieża audio.
• Kosiarka do trawy. (2)
• Pralka i zmywarka do naczyń. (3)
• Lodówka, zamrażarka, kuchenka elektryczna, mikrofalowa.
• Dmuchawa wentylacji.
• Oświetlenie w wybranych miejscach w domu. (4)
• Pozostałe urządzenia (np. ładowarka do telefonu komórkowego).

Kilka słów komentarza do tego zestawienia.

(1) Tu trzeba wziąć pod uwagę źródło ciepła, które oczywiście musi mieć możliwość pracowania w każdych warunkach. Jeśli w domu jest klimatyzacja, ją też trzeba wziąć pod uwagę i porównać moc zużywaną przez klimatyzację z mocą automatyki kotła i pomp obiegowych lub całej pompy ciepła. Wybrać trzeba większą wartość, bo klimatyzacja i ogrzewanie nie są nigdy włączane razem.

(2) W tym miejscu proponuję wziąć urządzenie elektryczne do prac domowych i majsterkowania, o najwyższej mocy wejściowej.

(3) Wiadomo, że w typowym gospodarstwie domowym nie wszystkie prace domowe (odkurzanie, pranie, prasowanie) wykonywane są w jednym momencie, zatem nie ma konieczności zapewniania mocy na pracę wszystkich urządzeń jednocześnie.

(4) W typowym domu nie palą się na raz wszystkie światła.

W przypadku zaspokajania zapotrzebowania na energię elektryczną, warto dobrze „rozłożyć” w czasie pracę poszczególnych urządzeń elektrycznych i inwestować w te, które mają wyższą sprawność i niższe potrzeby. Może się okazać, że taniej będzie jednostkę mocy oszczędzić (kupując urządzenia energooszczędne) niż dostarczyć (kupując agregat prądotwórczy o wyższej mocy).

Energia

Każdy dom autonomiczny musi mieć możliwość wyprodukowania takiej ilości energii, która jest w nim zużywana. To jest sprawa jasna. Ale oczywisty już nie jest okres, w jakim energia wyprodukowana i zużywana musi się bilansować.

Typowy prosty układ produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych składa się z turbiny wiatrowej, ogniw fotowoltaicznych i baterii akumulatorów. Ich zadaniem jest magazynowanie energii elektrycznej w dzień i oddawanie jej w nocy. Gdy mają odpowiednio dużą pojemność, mogą bilansować zużycie i produkcję w okresie tygodnia lub dłuższym…

Podobnie możliwe jest magazynowanie ciepła. Pasywne ogrzewanie słoneczne zakłada ogrzewanie domu (ścian) w ciągu dnia przez słońce a później oddawanie tego ciepła przez ściany do powietrza w ciągu nocy. W najbardziej zaawansowanych zastosowaniach możliwe jest (teoretycznie) pasywne ogrzewanie słoneczne na cały rok.

Konkludując, trzeba rozliczyć dokładnie okres, w którym zużycie i produkcja energii mają się bilansować. W najprostszych systemach, z agregatem prądotwórczym, nie ma potrzeby magazynowania energii elektrycznej, bo prąd można produkować zawsze. W systemach odnawialnych, z wykorzystaniem wiatru lub słońca, magazynowanie jest jak najbardziej konieczne.