Nýjar rannsóknir frá þýska Fraunhofer stofnuninni fyrir sólarorkukerfi (Fraunhofer ISE) hafa sýnt fram á að sameining PV kerfa á þaki með rafhlöðugeymslu og varmadælur getur bætt skilvirkni varmadælunnar á sama tíma og dregið er úr trausti á raforku.
Fraunhofer ISE vísindamenn hafa rannsakað hvernig hægt væri að sameina ljósavélarkerfi á þaki íbúðar með varmadælum og rafhlöðugeymslu.
Þeir mátu frammistöðu PV-varmadælu-rafhlöðukerfis sem byggist á snjallneti (SG) tilbúnu stjórnkerfi í einbýlishúsi sem byggt var árið 1960 í Freiburg, Þýskalandi.
„Það kom í ljós að snjallstýringin jók virkni varmadælunnar með því að auka stillt hitastig,“ sagði vísindamaðurinn Shubham Baraskar við tímaritið pv. „SG-Ready stjórnin jók aðveituhitastigið um 4,1 Kelvin fyrir heitavatnsframleiðslu, sem lækkaði síðan árstíðabundinn afköstunarstuðul (SPF) um 5,7% úr 3,5 í 3,3. Ennfremur, fyrir húshitunarstillingu, lækkaði snjallstýringin SPF um 4% úr 5,0 í 4,8.
SPF er svipað gildi og frammistöðustuðullinn (COP), með mismuninn sem hann er reiknaður yfir lengra tímabil með mismunandi jaðarskilyrðum.
Baraskar og samstarfsmenn hans útskýrðu niðurstöður sínar í „Greining á afköstum og rekstri ljósafhlöðuvarmadælukerfis byggt á mæligögnum á vettvangi“ sem nýlega kom út íSólarorkuframfarir.Þeir sögðu að aðalkostur PV-varmadælukerfa felist í minni netnotkun og minni rafmagnskostnaði.
Varmadælukerfið er 13,9 kW jarðvarmadæla hönnuð með biðminni fyrir húshitun. Það byggir einnig á geymslutanki og ferskvatnsstöð til að framleiða heitt vatn til heimilis (DHW). Báðar geymslurnar eru búnar rafknúnum aukahitara.
Sólarljóskerfið er í suðurátt og hallar 30 gráður. Hann hefur 12,3 kW afl og 60 fermetra einingasvæði. Rafhlaðan er DC-tengd og hefur afkastagetu upp á 11,7 kWh. Húsið sem valið er hefur upphitað íbúðarrými upp á 256 m2 og árleg hitaþörf upp á 84,3 kWh/m²a.
„Jöfnunarstraumi frá PV og rafhlöðueiningum er breytt í riðstraum í gegnum inverter sem hefur hámarks riðstraumsafl upp á 12 kW og evrópska skilvirkni upp á 95%,“ útskýrðu rannsakendur og bentu á að SG-tilbúin stjórnin getur haft samskipti við raforkukerfið og stilla rekstur kerfisins til samræmis. „Á tímum mikils netálags getur netfyrirtækið slökkt á varmadælunni til að draga úr álagi á netið eða getur einnig gengist undir þvingaða kveikingu í öfugu tilviki.
Samkvæmt fyrirhugaðri kerfisuppsetningu verður fyrst að nota PV orku fyrir húshleðsluna, með afgangi til rafhlöðunnar. Umframafl gæti aðeins verið flutt út á netið ef ekkert rafmagn þarf á heimilinu og rafhlaðan er fullhlaðin. Ef bæði PV kerfið og rafhlaðan ná ekki að dekka orkuþörf hússins er hægt að nota rafmagnskerfið.
„SG-Ready stillingin er virkjuð þegar rafhlaðan er fullhlaðin eða hleðst á hámarksafli og það er enn PV afgangur í boði,“ sögðu fræðimennirnir. „Aftur á móti er ræsingarskilyrði uppfyllt þegar samstundis PV afl er lægra en heildarþörf byggingar í að minnsta kosti 10 mínútur.
Greining þeirra tók til eigin neyslustigs, sólarhlutfalls, skilvirkni varmadælunnar og áhrif PV kerfisins og rafhlöðunnar á skilvirkni varmadælunnar. Þeir notuðu 1-mínútu gögn í mikilli upplausn frá janúar til desember 2022 og komust að því að SG-Ready stjórnin hækkaði hitastig varmadælunnar um 4,1 K fyrir heitt vatn. Þeir komust einnig að því að kerfið hafi náð 42,9% eigin neyslu á árinu, sem skilar sér í fjárhagslegum ávinningi fyrir húseigendur.
„Raforkuþörfin fyrir [varmadæluna] var dekkuð um 36% með PV/rafhlöðukerfinu, í gegnum 51% í heitavatnsstillingu og 28% í húshitunarstillingu,“ útskýrði rannsóknarteymið og bætti við að hærra vaskhitastig lækkaði. skilvirkni varmadælunnar um 5,7% í hitaveitustillingu og um 4,0% í húshitunarstillingu.
„Fyrir húshitun fundust einnig neikvæð áhrif snjallstýringarinnar,“ sagði Baraskar. „Vegna SG-Ready stýringarinnar virkaði varmadælan við húshitun yfir hitastigi hitastigs. Þetta var vegna þess að stjórnin jók sennilega stillt hitastig geymslunnar og virkaði varmadæluna þó ekki væri þörf á hitanum til húshitunar. Einnig ber að hafa í huga að of hátt geymsluhitastig getur leitt til meiri geymsluhitataps.“
Vísindamennirnir sögðust ætla að rannsaka viðbótar PV/varmadælusamsetningar með mismunandi kerfis- og stjórnunarhugmyndum í framtíðinni.
"Það verður að taka fram að þessar niðurstöður eru sértækar fyrir einstök metin kerfi og geta verið mjög mismunandi eftir byggingar- og orkukerfislýsingum," sögðu þeir að lokum.
Pósttími: 13. nóvember 2023