Ipinakita ng bagong pananaliksik mula sa Fraunhofer Institute para sa Solar Energy Systems (Fraunhofer ISE) ng Germany na ang pagsasama-sama ng mga rooftop PV system na may storage ng baterya at mga heat pump ay maaaring mapabuti ang kahusayan ng heat pump habang binabawasan ang pag-asa sa grid electricity.
Pinag-aralan ng mga mananaliksik ng Fraunhofer ISE kung paano maaaring pagsamahin ang mga residential rooftop PV system sa mga heat pump at storage ng baterya.
Sinuri nila ang pagganap ng isang PV-heat pump-battery system batay sa isang smart-grid (SG) ready control sa isang single-family house na itinayo noong 1960 sa Freiburg, Germany.
"Napag-alaman na pinataas ng matalinong kontrol ang pagpapatakbo ng heat pump sa pamamagitan ng pagpapalakas ng mga nakatakdang temperatura," sinabi ng mananaliksik na si Shubham Baraskar sa pv magazine. "Ang SG-Ready na kontrol ay nagtaas ng temperatura ng supply ng 4.1 Kelvin para sa paghahanda ng mainit na tubig, na pagkatapos ay bumaba sa seasonal performance factor (SPF) ng 5.7% mula 3.5 hanggang 3.3. Higit pa rito, para sa space heating mode, binawasan ng smart control ang SPF ng 4% mula 5.0 hanggang 4.8."
Ang SPF ay isang halaga na katulad ng coefficient of performance (COP), na may pagkakaiba na kinakalkula ito sa mas mahabang panahon na may iba't ibang kundisyon sa hangganan.
Ipinaliwanag ni Baraskar at ng kanyang mga kasamahan ang kanilang mga natuklasan sa "Pagsusuri ng pagganap at pagpapatakbo ng isang photovoltaic-battery heat pump system batay sa data ng pagsukat sa field,” na inilathala kamakailan saMga Pag-unlad ng Solar Energy.Sinabi nila na ang pangunahing bentahe ng PV-heat pump system ay binubuo ng kanilang pinababang paggamit ng grid at mas mababang gastos sa kuryente.
Ang heat pump system ay isang 13.9 kW ground-source heat pump na dinisenyo na may buffer storage para sa pagpainit ng espasyo. Umaasa din ito sa isang tangke ng imbakan at isang istasyon ng tubig-tabang para sa paggawa ng domestic hot water (DHW). Ang parehong mga yunit ng imbakan ay nilagyan ng mga electric auxiliary heater.
Ang PV system ay south-oriented at may tilt angle na 30 degrees. Mayroon itong power ouput na 12.3 kW at isang module area na 60 square meters. Ang baterya ay DC-coupled at may kapasidad na 11.7 kWh. Ang napiling bahay ay may heated living space na 256 m2 at taunang heating demand na 84.3 kWh/m²a.
"Ang DC power mula sa PV at mga unit ng baterya ay na-convert sa AC sa pamamagitan ng isang inverter na may pinakamataas na AC power na 12 kW at isang European na kahusayan na 95 %," paliwanag ng mga mananaliksik, na binabanggit na ang SG-ready na kontrol ay maaaring makipag-ugnayan sa ang grid ng kuryente at ayusin ang operasyon ng system nang naaayon. "Sa mga panahon ng mataas na grid load, maaaring patayin ng grid operator ang pagpapatakbo ng heat pump upang mabawasan ang grid strain o maaari ring sumailalim sa sapilitang pag-on sa kabaligtaran ng kaso."
Sa ilalim ng iminungkahing configuration ng system, ang PV power ay dapat na unang gamitin para sa mga load sa bahay, na may surplus na ibinibigay sa baterya. Ang labis na kapangyarihan ay maaari lamang i-export sa grid, kung walang kuryente na kailangan ng sambahayan at ang baterya ay ganap na na-charge. Kung pareho ang sistema ng PV at ang baterya ay hindi kayang masakop ang pangangailangan ng enerhiya ng bahay, maaaring gamitin ang grid ng kuryente.
"Ang SG-Ready mode ay isinaaktibo kapag ang baterya ay ganap na na-charge o nagcha-charge sa pinakamataas na kapangyarihan nito at mayroon pa ring PV surplus na magagamit," sabi ng mga akademiko. "Sa kabaligtaran, ang kundisyon ng pag-trigger ay natutugunan kapag nananatiling mas mababa ang instant PV power kaysa sa kabuuang demand ng gusali nang hindi bababa sa 10 minuto."
Isinasaalang-alang ng kanilang pagsusuri ang mga antas ng self-consumption, solar fraction, kahusayan ng heat pump, at ang epekto ng PV system at ang baterya sa kahusayan ng pagganap ng heat pump. Gumamit sila ng high-resolution na 1-minutong data mula Enero hanggang Disyembre 2022 at nalaman na pinataas ng SG-Ready control ang mga temperatura ng supply ng heat pump ng 4.1 K para sa DHW. Tiniyak din nila na ang sistema ay nakamit ang pangkalahatang pagkonsumo ng sarili na 42.9% sa buong taon, na isinasalin sa mga benepisyong pinansyal para sa mga may-ari ng bahay.
"Ang pangangailangan ng kuryente para sa [heat pump] ay sakop ng 36% ng PV/baterya system, sa pamamagitan ng 51% sa domestic hot water mode at 28% sa space heating mode," paliwanag ng research team, at idinagdag na ang mas mataas na temperatura ng lababo ay nabawasan. kahusayan ng heat pump ng 5.7% sa DHW mode at ng 4.0% sa space heating mode.
"Para sa pagpainit ng espasyo, natagpuan din ang negatibong epekto ng matalinong kontrol," sabi ni Baraskar. “Dahil sa SG-Ready na kontrol ang heat pump na pinapatakbo sa space heating sa itaas ng heating set point temperatures. Ito ay dahil malamang na pinataas ng kontrol ang temperatura ng set ng imbakan at pinaandar ang heat pump kahit na hindi kailangan ang init para sa pagpainit ng espasyo. Dapat ding isaalang-alang na ang labis na mataas na temperatura ng imbakan ay maaaring humantong sa mas mataas na pagkawala ng init sa imbakan."
Sinabi ng mga siyentipiko na mag-iimbestiga sila ng mga karagdagang kumbinasyon ng PV/heat pump na may iba't ibang konsepto ng sistema at kontrol sa hinaharap.
"Dapat tandaan na ang mga natuklasan na ito ay tiyak para sa mga indibidwal na nasuri na mga sistema at maaaring mag-iba nang malaki depende sa mga detalye ng gusali at sistema ng enerhiya," sila ay nagtapos.
Oras ng post: Nob-13-2023