Saksamaa Fraunhoferi päikeseenergiasüsteemide instituudi (Fraunhofer ISE) uued uuringud on näidanud, et katusel asuvate PV-süsteemide kombineerimine akuhoidlate ja soojuspumpadega võib parandada soojuspumba efektiivsust, vähendades samas sõltuvust võrguelektrist.
Fraunhofer ISE teadlased on uurinud, kuidas elamute katusel asuvaid PV-süsteeme saaks kombineerida soojuspumpade ja akuhoidlaga.
Nad hindasid Saksamaal Freiburgis 1960. aastal ehitatud ühepereelamus nutika võrgu (SG) valmisjuhtimisel põhineva PV-soojuspumba-akusüsteemi jõudlust.
"Selgus, et nutikas juhtseade suurendas soojuspumba tööd, tõstes seatud temperatuure," ütles teadlane Shubham Baraskar ajakirjale pv. „SG-Ready juhtseade tõstis sooja vee valmistamisel etteandetemperatuuri 4,1 kelvini võrra, mis seejärel vähendas hooajalist jõudlustegurit (SPF) 5,7% 3,5-lt 3,3-le. Lisaks vähendas nutikas juhtimine ruumi kütterežiimi puhul SPF-i 4% võrra 5,0-lt 4,8-le.
SPF on jõudluskoefitsiendiga (COP) sarnane väärtus, kusjuures erinevus arvutatakse pikema perioodi jooksul erinevate piirtingimustega.
Baraskar ja tema kolleegid selgitasid oma leide "Fotogalvaanilise akuga soojuspumbasüsteemi jõudluse ja töö analüüs välimõõtmisandmete põhjal”, mis avaldati hiljuti aastalPäikeseenergia edusammud.Nad ütlesid, et PV-soojuspumbasüsteemide peamine eelis seisneb nende väiksemas võrgutarbimises ja madalamas elektrikulus.
Soojuspumbasüsteem on 13,9 kW maasoojuspump, mis on projekteeritud puhversalvestiga ruumide kütmiseks. Samuti toetub see kuuma tarbevee (DHW) tootmiseks mahutile ja mageveejaamale. Mõlemad hoidlad on varustatud elektriliste lisaküttekehadega.
PV-süsteem on suunatud lõunasse ja selle kaldenurk on 30 kraadi. Selle väljundvõimsus on 12,3 kW ja mooduli pindala on 60 ruutmeetrit. Aku on alalisvooluühendusega ja selle võimsus on 11,7 kWh. Valitud majas on köetavat elamispinda 256 m2 ja aastane küttevajadus 84,3 kWh/m²a.
"PV ja akuseadmete alalisvool muundatakse vahelduvvooluks inverteri kaudu, mille maksimaalne vahelduvvoolu võimsus on 12 kW ja Euroopa kasutegur 95%, " selgitasid teadlased, märkides, et SG-valmidusega juhtseade on võimeline suhtlema elektrivõrku ja reguleerida vastavalt süsteemi tööd. "Võrgu suure koormuse perioodil võib võrguoperaator võrgu pinge vähendamiseks soojuspumba töö välja lülitada või vastupidisel juhul sundsisse lülitada."
Kavandatava süsteemikonfiguratsiooni kohaselt tuleb PV-võimsust algselt kasutada maja koormuste jaoks, ülejääk tuleb varustada akuga. Üleliigse võimsuse saaks võrku eksportida vaid siis, kui majapidamine elektrit ei nõua ja aku on täielikult laetud. Kui nii PV-süsteem kui ka aku ei suuda maja energiavajadust katta, võib kasutada elektrivõrku.
"SG-Ready režiim aktiveeritakse, kui aku on täielikult laetud või laetakse maksimaalse võimsusega ja PV ülejääk on endiselt saadaval," ütlesid teadlased. "Seevastu käivitustingimus on täidetud, kui hetkeline PV võimsus jääb vähemalt 10 minutiks madalamaks kui hoone kogunõudlus."
Nende analüüsis käsitleti omatarbimise taset, päikesefraktsiooni, soojuspumba efektiivsust ning PV-süsteemi ja aku mõju soojuspumba jõudluse efektiivsusele. Nad kasutasid 2022. aasta jaanuarist detsembrini kõrge eraldusvõimega 1-minutilisi andmeid ja leidsid, et SG-Ready juhtseade tõstis sooja tarbevee soojuspumba toitetemperatuuri 4,1 K võrra. Samuti tegid nad kindlaks, et süsteem saavutas aasta jooksul üldiseks omatarbimiseks 42,9%, mis tähendab majaomanikele rahalist kasu.
"[Soojuspumba] elektrivajadus kaeti 36% võrra PV/akusüsteemiga, 51% sooja tarbevee režiimis ja 28% ruumide kütterežiimis," selgitas uurimisrühm, lisades, et kõrgem valamu temperatuur langes. soojuspumba kasutegur 5,7% sooja vee režiimil ja 4,0% ruumide kütterežiimil.
"Ruumikütte puhul leiti ka nutika juhtimise negatiivne mõju," ütles Baraskar. „SG-Ready juhtimise tõttu töötas soojuspump ruumiküttel üle kütte seadepunkti temperatuuride. Selle põhjuseks oli asjaolu, et juhtseade tõstis tõenäoliselt salvestamise seadistatud temperatuuri ja käivitas soojuspumba, kuigi soojust ruumi kütmiseks vaja ei läinud. Arvestada tuleks ka sellega, et liiga kõrged säilitustemperatuurid võivad kaasa tuua suuremad säilitussoojuskadud.
Teadlased ütlesid, et nad uurivad tulevikus täiendavaid PV/soojuspumba kombinatsioone erinevate süsteemi- ja juhtimiskontseptsioonidega.
"Tuleb märkida, et need leiud on spetsiifilised üksikute hinnatud süsteemide jaoks ja võivad olenevalt hoone ja energiasüsteemi spetsifikatsioonidest suuresti erineda," järeldasid nad.
Postitusaeg: 13.11.2023