Nauji Vokietijos Fraunhoferio saulės energijos sistemų instituto (Fraunhofer ISE) tyrimai parodė, kad ant stogo įrengtų PV sistemų derinimas su baterijų kaupikliu ir šilumos siurbliais gali pagerinti šilumos siurblio efektyvumą ir sumažinti priklausomybę nuo tinklo elektros.
Fraunhofer ISE mokslininkai ištyrė, kaip gyvenamųjų namų stogo PV sistemas galima derinti su šilumos siurbliais ir akumuliatorių saugykla.
Jie įvertino PV šilumos siurblio-baterijos sistemos, pagrįstos išmaniuoju tinklu (SG) parengtu valdymu, veikimą vienos šeimos name, pastatytame 1960 m. Freiburge, Vokietijoje.
„Buvo nustatyta, kad išmanusis valdymas padidino šilumos siurblio veikimą padidindamas nustatytą temperatūrą“, – žurnalui pv sakė tyrėjas Shubhamas Baraskaras. „SG-Ready valdiklis karšto vandens ruošimui padidino tiekimo temperatūrą 4,1 kelvino, o tai sumažino sezoninį efektyvumo koeficientą (SPF) 5,7 % nuo 3,5 iki 3,3. Be to, patalpų šildymo režimu išmanusis valdymas sumažino SPF 4% nuo 5,0 iki 4,8.
SPF yra vertė, panaši į našumo koeficientą (COP), o skirtumas apskaičiuojamas per ilgesnį laikotarpį, esant skirtingoms ribinėms sąlygoms.
Baraskaras ir jo kolegos paaiškino savo išvadas „Fotovoltinės-baterinės šilumos siurblio sistemos veikimo ir veikimo analizė remiantis lauko matavimų duomenimis“, kuris neseniai buvo paskelbtasSaulės energijos pažanga.Jie teigė, kad pagrindinis PV šilumos siurblių sistemų pranašumas yra mažesnis jų suvartojimas tinkle ir mažesnės elektros sąnaudos.
Šilumos siurblio sistema yra 13,9 kW žemės šilumos siurblys, suprojektuotas su buferine saugykla patalpų šildymui. Jis taip pat priklauso nuo akumuliacinės talpos ir gėlo vandens stoties karštam buitiniam vandeniui (KV) gaminti. Abiejuose laikymo blokuose yra elektriniai pagalbiniai šildytuvai.
PV sistema yra orientuota į pietus ir jos pasvirimo kampas yra 30 laipsnių. Jo galia yra 12,3 kW, o modulio plotas – 60 kvadratinių metrų. Akumuliatorius yra prijungtas prie nuolatinės srovės ir jo talpa yra 11,7 kWh. Pasirinkto namo šildomas gyvenamasis plotas 256 m2, o metinis šildymo poreikis 84,3 kWh/m²a.
„Nuolatinės srovės energija iš PV ir baterijų blokų paverčiama kintamąja per keitiklį, kurio didžiausia kintamosios srovės galia yra 12 kW, o europinis efektyvumas yra 95 %“, – aiškino tyrėjai ir pažymėjo, kad SG paruoštas valdiklis gali sąveikauti su elektros tinklą ir atitinkamai sureguliuoti sistemos veikimą. „Didelės tinklo apkrovos laikotarpiais tinklo operatorius gali išjungti šilumos siurblio veikimą, kad sumažintų tinklo įtampą, arba gali būti priverstinai įjungtas priešingu atveju.
Pagal siūlomą sistemos konfigūraciją PV energija iš pradžių turi būti naudojama namo apkrovoms, o perteklius tiekiamas į akumuliatorių. Perteklinė galia galėtų būti eksportuojama į tinklą tik tuo atveju, jei namų ūkiui nereikia elektros energijos, o akumuliatorius yra visiškai įkrautas. Jei tiek PV sistema, tiek baterija nepajėgia patenkinti namo energijos poreikio, galima naudoti elektros tinklą.
„SG-Ready režimas įjungiamas, kai baterija yra visiškai įkrauta arba įkraunama maksimalia galia ir vis dar yra PV pertekliaus“, - sakė akademikai. „Atvirkščiai, išjungimo sąlyga yra įvykdyta, kai momentinė PV galia išlieka mažesnė už bendrą pastato poreikį mažiausiai 10 minučių.
Jų analizėje buvo atsižvelgta į savarankiško vartojimo lygius, saulės dalį, šilumos siurblio efektyvumą ir PV sistemos bei akumuliatoriaus įtaką šilumos siurblio veikimo efektyvumui. Jie naudojo didelės raiškos 1 minutės duomenis nuo 2022 m. sausio iki gruodžio ir nustatė, kad SG-Ready valdiklis padidino šilumos siurblio tiekimo temperatūrą 4,1 K karštam vandeniui. Jie taip pat išsiaiškino, kad sistema per metus iš viso sunaudojo 42,9 %, o tai reiškia finansinę naudą namų savininkams.
„Elektros poreikis [šilumos siurbliui] buvo padengtas 36 % PV/baterijos sistema, 51 % buitinio karšto vandens režimu ir 28 % patalpų šildymo režimu“, – paaiškino tyrėjų komanda ir pridūrė, kad aukštesnė kriauklės temperatūra sumažino. šilumos siurblio efektyvumas 5,7% karšto vandens režimu ir 4,0% patalpų šildymo režimu.
"Patalpų šildymui taip pat buvo nustatytas neigiamas išmaniojo valdymo poveikis", - sakė Baraskaras. „Dėl SG-Ready valdymo šilumos siurblys veikė šildant patalpą, viršijančią nustatytą šildymo taško temperatūrą. Taip buvo todėl, kad valdiklis tikriausiai padidino saugyklos nustatytą temperatūrą ir įjungė šilumos siurblį, nors šiluma nebuvo reikalinga patalpų šildymui. Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai, kad per aukšta laikymo temperatūra gali sukelti didesnius saugojimo šilumos nuostolius.
Mokslininkai teigė, kad ateityje tirs papildomus PV/šilumos siurblio derinius su skirtingomis sistemomis ir valdymo koncepcijomis.
„Reikia pažymėti, kad šios išvados yra būdingos atskiroms įvertintoms sistemoms ir gali labai skirtis priklausomai nuo pastato ir energijos sistemos specifikacijų“, – padarė išvadą jie.
Paskelbimo laikas: 2023-11-13