Jaunais Vācijas Fraunhofera Saules enerģijas sistēmu institūta (Fraunhofer ISE) pētījums ir parādījis, ka jumta PV sistēmu apvienošana ar akumulatoru akumulatoru un siltumsūkņiem var uzlabot siltumsūkņa efektivitāti, vienlaikus samazinot atkarību no tīkla elektroenerģijas.
Fraunhofer ISE pētnieki ir pētījuši, kā dzīvojamo jumtu PV sistēmas varētu apvienot ar siltumsūkņiem un akumulatoru uzglabāšanu.
Viņi novērtēja PV siltumsūkņa-akumulatoru sistēmas veiktspēju, kas balstīta uz viedtīkla (SG) gatavu vadību vienģimenes mājā, kas celta 1960. gadā Freiburgā, Vācijā.
"Tika konstatēts, ka viedā vadība palielināja siltumsūkņa darbību, paaugstinot iestatīto temperatūru," žurnālam pv pastāstīja pētnieks Šubhams Baraskars. “SG-Ready kontrole paaugstināja padeves temperatūru par 4,1 kelvinu karstā ūdens sagatavošanai, kas pēc tam samazināja sezonālo veiktspējas koeficientu (SPF) par 5,7% no 3,5 līdz 3,3. Turklāt telpu apsildes režīmam viedā vadība samazināja SPF par 4% no 5,0 līdz 4,8.
SPF ir vērtība, kas ir līdzīga veiktspējas koeficientam (COP), ar starpību to aprēķina ilgākā laika periodā ar dažādiem robežnosacījumiem.
Baraskars un viņa kolēģi paskaidroja savus atklājumus "Fotoelementu-akumulatoru siltumsūkņa sistēmas veiktspējas un darbības analīze, pamatojoties uz lauka mērījumu datiem”, kas nesen tika publicētsSaules enerģijas attīstība.Viņi teica, ka PV siltumsūkņu sistēmu galvenā priekšrocība ir to samazinātais tīkla patēriņš un zemākas elektroenerģijas izmaksas.
Siltumsūkņu sistēma ir 13,9 kW zemes siltumsūknis, kas konstruēts ar buferakumulatoru telpu apkurei. Tas paļaujas arī uz uzglabāšanas tvertni un saldūdens staciju karstā ūdens (karstā ūdens) ražošanai. Abas uzglabāšanas vienības ir aprīkotas ar elektriskiem papildu sildītājiem.
PV sistēma ir vērsta uz dienvidiem, un tās slīpuma leņķis ir 30 grādi. Tā jauda ir 12,3 kW, un moduļa platība ir 60 kvadrātmetri. Akumulators ir savienots ar līdzstrāvu, un tā jauda ir 11,7 kWh. Izvēlētajā mājā ir apsildāmā dzīvojamā platība 256 m2 un gada apkures pieprasījums 84,3 kWh/m²a.
"Līdzstrāva no PV un akumulatoru blokiem tiek pārveidota par maiņstrāvu, izmantojot invertoru, kura maksimālā maiņstrāvas jauda ir 12 kW un Eiropas efektivitāte 95%," skaidro pētnieki, norādot, ka SG-gatavā vadība spēj mijiedarboties ar elektrotīklu un atbilstoši pielāgot sistēmas darbību. "Augstas tīkla slodzes periodos tīkla operators var izslēgt siltumsūkņa darbību, lai samazinātu tīkla noslogojumu, vai arī var veikt piespiedu ieslēgšanu pretējā gadījumā."
Saskaņā ar piedāvāto sistēmas konfigurāciju PV jauda sākotnēji ir jāizmanto mājas slodzei, pārpalikumu pievadot akumulatoram. Lieko jaudu varētu eksportēt uz tīklu tikai tad, ja mājsaimniecībai nav nepieciešama elektrība un akumulators ir pilnībā uzlādēts. Ja gan PV sistēma, gan akumulators nespēj segt mājas enerģijas pieprasījumu, var izmantot elektrotīklu.
"SG-Ready režīms tiek aktivizēts, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts vai tiek uzlādēts ar maksimālo jaudu un joprojām ir pieejams PV pārpalikums," sacīja akadēmiķi. "Un otrādi, izslēgšanas nosacījums ir izpildīts, ja momentānā PV jauda vismaz 10 minūtes paliek zemāka par kopējo ēkas pieprasījumu."
Viņu analīzē tika ņemti vērā pašpatēriņa līmeņi, saules daļa, siltumsūkņa efektivitāte un PV sistēmas un akumulatora ietekme uz siltumsūkņa darbības efektivitāti. Viņi izmantoja augstas izšķirtspējas 1 minūtes datus no 2022. gada janvāra līdz decembrim un atklāja, ka SG-Ready vadība paaugstināja siltumsūkņa padeves temperatūru par 4,1 K karstajam ūdenim. Viņi arī pārliecinājās, ka sistēma gada laikā sasniedza kopējo pašpatēriņu 42,9% apmērā, kas nozīmē finansiālus ieguvumus māju īpašniekiem.
"Elektrības pieprasījums [siltumsūknim] tika segts par 36% ar PV/akumulatoru sistēmu, 51% karstā ūdens režīmā un 28% telpu apkures režīmā," skaidroja pētnieku grupa, piebilstot, ka augstāka izlietnes temperatūra pazeminās. siltumsūkņa efektivitāte par 5,7% karstā ūdens režīmā un par 4,0% telpu apkures režīmā.
"Tika konstatēta arī viedās vadības negatīva ietekme uz telpu apkuri," sacīja Baraskars. “Pateicoties SG-Ready vadībai, siltumsūknis darbojās telpu apsildē virs apkures iestatītās temperatūras. Tas notika tāpēc, ka vadība, iespējams, paaugstināja uzglabāšanas iestatīto temperatūru un darbojās siltumsūkni, lai gan siltums nebija vajadzīgs telpas apkurei. Jāņem vērā arī tas, ka pārāk augsta uzglabāšanas temperatūra var radīt lielākus siltuma zudumus uzglabāšanā.
Zinātnieki teica, ka nākotnē viņi pētīs papildu PV / siltumsūkņu kombinācijas ar dažādām sistēmām un vadības koncepcijām.
"Jāatzīmē, ka šie atklājumi ir specifiski atsevišķām novērtētajām sistēmām un var ievērojami atšķirties atkarībā no ēkas un energosistēmas specifikācijām," viņi secināja.
Izlikšanas laiks: 13. novembris 2023