Tepelná čerpadla využívají zdroj energie s nízkou teplotou na přípravu teplé vody. Pro provoz je nutný pouze minimální příkon elektrické energie pro kompresor nebo čerpadlo. Na dodání elektrického příkonu tepelnému čerpadlu je vhodnou volbou právě fotovoltaický článek.

Výroba elektrické energie

Fotovoltaické panely jsou instalovány ve většině případů na střechy budov. K výrobě elektřiny je využíván tzv. fotoelektrický jev. Články jsou tvořeny polovodičovými deskami (většinou z křemíku). Při dopadu slunečního záření na polovodičovou desku se díky fotoelektrickému jevu generuje elektrický proud. Tento proud může následně sloužit k pohánění domácích elektrických spotřebičů.

Elektrická energie je v dnešní době považována za nejušlechtilejší formu energie. Má ale jeden zásadní problém – těžko se skladuje. Elektřina vyrobená v elektrárnách musí být okamžitě „spotřebována“. Denní výkyvy v odběru ze sítě musí být regulovaný zvyšováním a snižováním výkonu elektráren. Podobný princip funguje i v případě „domácí“ fotovoltaické elektrárny. Přebytečná energie musí být buď spotřebována nebo uskladněna.

Uskladnění elektrické energie

K uskladnění elektrické energie se používají baterie. Dané řešení je praktické, ale nevýhodou je, že prodražuje celý systém, protože cena podobných baterií je v dnešní době ještě dost vysoká a nemají neomezenou životnost. Po překročení určitého počtu cyklů dobití a vybití baterie, ztrácí baterie kapacitu a je nutné ji vyměnit. Po dohodě s místním provozovatelem elektrické sítě může být přebytečná elektřina i odkupována a dodávána do veřejné sítě. Při dnešních nízkých cenách elektrické energie však toto řešení není ekonomicky nejvýhodnější.

Uskladnění tepelné energie

Na rozdíl od elektrické energie, tepelná energie je uskladnitelná poměrně dobře, například ve formě teplé vody. Výhodnou volbou se tedy jeví přeměna nespotřebované elektrické energie na tepelnou a její následné uskladnění. Přeměna může nastat například vyhříváním vody pomocí elektrické spirály. Velmi efektivní volbou pro využití nespotřebované elektřiny vyrobené fotovoltaickým článkem je její využití na pohánění samotného tepelného čerpadla.

V letních měsících při vysokém výkonu fotovoltaických článků a nízkých nárocích na vytápění je zajištěn provoz elektrospotřebičů i výroba teplé užitkové vody při prakticky nulových nákladech. Fotovoltaické články stačí produkovat dostatek elektrické energie pro provoz běžných domácích elektrospotřebičů, stejně tak i k pohánění tepelného čerpadla, které následně zajišťuje dostatek teplé užitkové vody. Při nedostatku slunečního záření nebo ve večerních a nočních hodinách už výkon fotovoltaických článků nemusí být dostačující. V takových případech je dodávka elektřiny zajišťována z veřejné sítě. Stejně i v zimních měsících. V tomto nejchladnějším ročním období už musí být příprava teplé užitkové vody nebo vody pro vytápění zajišťována záložním zdrojem tepla (bivalentní provoz).

Ekologické řešení

Doba, kdy se každá novostavba řešila systémem „vše vytápíme plynem“ a napojením na veřejnou síť elektrické energie, je pryč. Energetické nároky na stavby jsou limitovány už i legislativně a požadavky na ekologické řešení budou stále přísnější. Máme dostatek alternativních zdrojů – ať už tepla nebo elektřiny – a v zájmu ochrany životního prostředí a posílení využívání obnovitelných zdrojů energie se budou stále více prosazovat moderní systémy zabezpečování domácností elektrickou a tepelnou energií. Kombinace výroby tepla anebo chladu pomocí tepelného čerpadla poháněného elektřinou vyrobenou malou fotovoltaickou elektrárnou je dnes nejen populární, ale především efektivní řešení. Ať už z pohledu ekonomického nebo z pohledu ekologického.