Новото истражување од германскиот Институт за соларни енергетски системи Фраунхофер (Фраунхофер ИСЕ) покажа дека комбинирањето на ФВ системи на покривот со складирање на батерии и топлински пумпи може да ја подобри ефикасноста на топлинската пумпа, а истовремено да ја намали зависноста од електричната мрежа.
Истражувачите на Fraunhofer ISE проучувале како би можеле да се комбинираат станбени PV системи на покривот со топлински пумпи и складирање на батерии.
Тие ја процениле работата на системот PV-топлинска пумпа-батерии базиран на контрола на подготвена паметна мрежа (SG) во едносемејна куќа изградена во 1960 година во Фрајбург, Германија.
„Откриено е дека паметната контрола ја зголемува работата на топлинската пумпа со зголемување на поставените температури“, рече истражувачот Шубам Бараскар за списанието pv. „Контролата SG-Ready ја зголеми температурата на снабдување за 4,1 келвини за подготовка на топла вода, што потоа го намали факторот на сезонски перформанси (SPF) за 5,7% од 3,5 на 3,3. Понатаму, за режимот на загревање простор, паметната контрола го намали SPF за 4% од 5,0 на 4,8.
SPF е вредност слична на коефициентот на перформанси (COP), со разликата што се пресметува на подолг период со различни гранични услови.
Бараскар и неговите колеги ги објаснија своите наоди во „Анализа на перформансите и функционирањето на систем за топлинска пумпа со фотоволтаично батерии врз основа на податоци од теренски мерења, која неодамна беше објавена воСончевата енергија напредува.Тие рекоа дека главната предност на системите со PV-топлински пумпи се состои во нивната намалена потрошувачка на мрежа и помали трошоци за електрична енергија.
Системот на топлинска пумпа е топлинска пумпа од 13,9 kW, дизајнирана со тампон за греење на просторот. Исто така, се потпира на резервоар за складирање и станица за слатка вода за производство на топла вода за домаќинство (DHW). Двете складишни единици се опремени со електрични помошни грејачи.
ФВ системот е јужно ориентиран и има агол на наклон од 30 степени. Има моќност од 12,3 kW и површина на модулот од 60 квадратни метри. Батеријата е поврзана со DC и има капацитет од 11,7 kWh. Избраната куќа има загреан простор за живеење од 256 m2 и годишна потреба за греење од 84,3 kWh/m²a.
„ДЦ напојувањето од PV и батериските единици се претвора во наизменична струја преку инвертер кој има максимална наизменична струја од 12 kW и европска ефикасност од 95%,“ објаснија истражувачите, истакнувајќи дека контролата подготвена за SG може да комуницира со електричната мрежа и соодветно да ја прилагодите работата на системот. „За време на периодите на големо оптоварување на мрежата, операторот на мрежата може да ја исклучи работата на топлинската пумпа за да го намали оптоварувањето на мрежата или може да претрпи принудно вклучување во спротивен случај.
Според предложената конфигурација на системот, напојувањето со PV мора првично да се користи за оптоварувањата на куќата, а вишокот се доставува до батеријата. Вишокот на енергија може да се извезе во мрежата само доколку домаќинството не бара електрична енергија и батеријата е целосно наполнета. Ако и ФВ системот и батеријата не можат да ги покријат потребите за енергија на куќата, може да се користи електричната мрежа.
„Режимот SG-Ready се активира кога батеријата е целосно наполнета или се полни со максимална моќност и сè уште има достапен вишок на PV“, велат академиците. „Спротивно на тоа, условот за активирање е исполнет кога моменталната PV моќност останува помала од вкупната побарувачка на зградата најмалку 10 минути.
Нивната анализа ги разгледа нивоата на само-потрошувачка, соларната фракција, ефикасноста на топлинската пумпа и влијанието на PV системот и батеријата врз ефикасноста на перформансите на топлинската пумпа. Тие користеа податоци од 1 минута со висока резолуција од јануари до декември 2022 година и открија дека контролата SG-Ready ги зголемила температурите на снабдувањето со топлинска пумпа за 4,1 К за топла вода. Тие, исто така, констатираа дека системот постигнал вкупна само-потрошувачка од 42,9% во текот на годината, што се претвора во финансиски придобивки за сопствениците на куќи.
„Побарувачката на електрична енергија за [топлинската пумпа] беше покриена за 36% со системот PV/батерии, преку 51% во режимот на топла вода за домаќинство и 28% во режимот на греење на просторот“, објасни истражувачкиот тим, додавајќи дека повисоките температури на мијалникот се намалуваат Ефикасност на топлинската пумпа за 5,7% во режим на топла вода и за 4,0% во режим на греење на просторот.
„За греењето на просторот, исто така беше откриен негативен ефект на паметната контрола“, рече Бараскар. „Поради контролата SG-Ready, топлинската пумпа работи при загревање на просторот над зададената температура за греење. Тоа беше затоа што контролата веројатно ја зголеми поставената температура за складирање и работеше со топлинската пумпа иако топлината не беше потребна за загревање на просторот. Исто така, треба да се земе предвид дека прекумерните високи температури на складирање може да доведат до поголеми загуби на топлина за складирање“.
Научниците рекоа дека во иднина ќе истражуваат дополнителни комбинации на PV/топлински пумпи со различни системи и концепти за контрола.
„Мора да се забележи дека овие наоди се специфични за поединечните оценети системи и може многу да варираат во зависност од спецификациите на зградата и енергетскиот систем“, заклучија тие.
Време на објавување: Ноември-13-2023 година