Zadanie egzaminacyjne
Budynek jednorodzinny o powierzchni użytkowej 150 m², zamieszkiwany przez 5 osób, wyposażony jest w instalacje i urządzenia wykorzystujące odnawialne źródła energii — instalację fotowoltaiczną on-grid o mocy 9,86 kW oraz pompę ciepła A/W o średniej efektywności rocznej 3,5 (rysunek 1). Pompa ciepła służy do zasilania instalacji centralnego ogrzewania (c.o.) oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Dom został wybudowany w roku 2019 i spełnia warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, obowiązujące od roku 2017. Wskaźnik potrzeb energii użytkowej budynku wynosi 60 kWh/m².
Na zlecenie właściciela budynku wykonywane są:
- przegląd techniczny instalacji fotowoltaicznej i systemu grzewczego (pompy ciepła, instalacji c.o. i instalacji c.w.u.),
- bilans energetyczny gospodarstwa domowego, w związku z planowaną przez właściciela budową ogrodu zimowego o rocznym zapotrzebowaniu na energię elektryczną 900 kWh,
- sprawdzenie zasadności modernizacji systemu fotowoltaicznego pod kątem zwiększenia autokonsumpcji energii elektrycznej wytworzonej przez instalację fotowoltaiczną.
Część prac związanych z przeglądem technicznym została już wykonana. W tabeli 1 przedstawiono dokumentację fotograficzną nieprawidłowości stwierdzonych podczas przeglądu technicznego systemu grzewczego budynku. W tabeli 2 przedstawiono dokumentację fotograficzną chwilowych parametrów pracy falownika instalacji fotowoltaicznej, wykonaną w dniu o znacznym zachmurzeniu, w tabeli 3 katalogowe dane techniczne tego falownika. Natomiast w tabelach 4, 5 i 6 zestawiono ilości wytworzonej, zużytej i pobranej energii elektrycznej, podane przez właściciela budynku w celu wykonania bilansu energetycznego.
Wykonaj następujące obliczenia i analizy związane z przeprowadzanymi pracami:
- Na podstawie dokumentacji fotograficznej z przeglądu technicznego systemu grzewczego określ rodzaj wykrytych nieprawidłowości oraz zaproponuj sposoby ich usunięcia.
- Odczytaj z dokumentacji fotograficznej i zapisz wartości chwilowych parametrów elektrycznych pracy falownika fotowoltaicznego. Następnie porównaj je z danymi technicznymi falownika zawartymi w karcie katalogowej i oceń ich poprawność.
- Określ czynniki mające bezpośredni wpływ na ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną oraz na zużycie energii elektrycznej w budynku.
- Określ szacunkowe roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną domu jednorodzinnego. Następnie oblicz, o ile procent wzrośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną po wybudowaniu ogrodu zimowego.
- Sporządź roczny bilans energetyczny domu jednorodzinnego oraz bilans dla sezonu grzewczego 2023/24, zakładając, że trwa on od 1 października do 31 marca. Następnie określ, czy nadwyżka energii wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną jest wystarczająca do pokrycia zapotrzebowania energetycznego planowanego ogrodu zimowego.
- Przeanalizuj poglądowy schemat systemu fotowoltaicznego z pompą ciepła i pozostałymi odbiornikami energii elektrycznej w budynku oraz elementami systemu zarządzania energią – po ewentualnej rozbudowie (rysunek 3) i sporządź wykaz jego elementów. Następnie oceń, czy rozbudowa istniejącego systemu fotowoltaicznego w budynku o dodatkowe komponenty do zarządzania przepływem energii zwiększy poziom autokonsumpcji energii elektrycznej wytworzonej przez instalację fotowoltaiczną.
Pozostałe dane potrzebne do rozwiązania zadania znajdują się na rysunku 2, w tabeli 7 oraz we fragmencie poradnika dla użytkownika systemu fotowoltaicznego z zarządzaniem energią. Wzory stosowane w obliczeniach związanych z bilansem energetycznym budynku zawiera tabela 8.
Ocenie podlega 6 rezultatów:
- R.1 (6 pkt) — wykaz nieprawidłowości w systemie grzewczym i sposobów ich usunięcia (tabela A)
- R.2 (8 pkt) — ocena poprawności chwilowych parametrów elektrycznych pracy falownika (tabela B)
- R.3 (7 pkt) — zestawienie czynników wpływających na ilość energii wytwarzanej przez instalację PV i na zużycie energii w budynku (tabela C)
- R.4 (9 pkt) — zestawienie rocznego, szacunkowego zużycia i zapotrzebowania na energię elektryczną (tabela D)
- R.5 (10 pkt) — roczny bilans energetyczny budynku, bilans sezonu grzewczego 2023/24 i ocena możliwości pokrycia zapotrzebowania ogrodu zimowego (tabele E i F)
- R.6 (9 pkt) — wykaz elementów systemu PV z zarządzaniem przepływem energii i wniosek dotyczący zwiększenia autokonsumpcji (tabela G)
Czas: 180 min · Próg zaliczenia: 75% (≈37 z 49 pkt)