आवासीय ताप पम्पहरूलाई PV, ब्याट्री भण्डारणसँग कसरी जोड्ने

Fraunhofer ISE का अनुसन्धानकर्ताहरूले आवासीय छतको PV प्रणालीहरूलाई ताप पम्प र ब्याट्री भण्डारणसँग कसरी जोड्न सकिन्छ भनेर अध्ययन गरेका छन्।

उनीहरूले १९६० मा जर्मनीको फ्रेइबर्गमा निर्मित एकल-परिवारको घरमा स्मार्ट-ग्रिड (SG) तयार नियन्त्रणमा आधारित PV-ताप पम्प-ब्याट्री प्रणालीको कार्यसम्पादनको मूल्याङ्कन गरे।

"स्मार्ट नियन्त्रणले सेट तापक्रम बढाएर ताप पम्प सञ्चालन बढाएको पाइयो," अनुसन्धानकर्ता शुभम बरस्करले pv पत्रिकालाई भने। "SG-Ready नियन्त्रणले तातो पानी तयारीको लागि आपूर्ति तापक्रम ४.१ केल्भिनले बढायो, जसले गर्दा मौसमी कार्यसम्पादन कारक (SPF) ३.५ बाट ३.३ मा ५.७% ले घट्यो। यसबाहेक, स्पेस हीटिंग मोडको लागि स्मार्ट नियन्त्रणले SPF लाई ५.० बाट ४.८ मा ४% ले घटायो।"

SPF कार्यसम्पादन गुणांक (COP) सँग मिल्दोजुल्दो मान हो, फरक सीमा अवस्थाहरूसँग लामो अवधिमा गणना गरिएको भिन्नताका साथ।

बारास्कर र उनका सहकर्मीहरूले "" मा आफ्ना निष्कर्षहरूको व्याख्या गरे।क्षेत्र मापन डेटाको आधारमा फोटोभोल्टिक-ब्याट्री ताप पम्प प्रणालीको कार्यसम्पादन र सञ्चालनको विश्लेषण", जुन हालै प्रकाशित भएको थियोसौर्य ऊर्जामा प्रगति।उनीहरूले भने कि PV-ताप पम्प प्रणालीहरूको मुख्य फाइदा भनेको तिनीहरूको कम ग्रिड खपत र कम बिजुली लागत हो।

ताप पम्प प्रणाली १३.९ किलोवाटको जमिन-स्रोत ताप पम्प हो जुन ठाउँ तताउने बफर भण्डारणको साथ डिजाइन गरिएको हो। यो घरेलु तातो पानी (DHW) उत्पादन गर्न भण्डारण ट्याङ्की र ताजा पानी स्टेशनमा पनि निर्भर गर्दछ। दुबै भण्डारण एकाइहरू विद्युतीय सहायक हीटरहरूले सुसज्जित छन्।

यो PV प्रणाली दक्षिण-उन्मुख छ र यसको झुकाव कोण ३० डिग्री छ। यसको पावर आउटपुट १२.३ किलोवाट र मोड्युल क्षेत्रफल ६० वर्ग मिटर छ। ब्याट्री DC-कपल्ड छ र यसको क्षमता ११.७ किलोवाट प्रति घण्टा छ। चयन गरिएको घरमा २५६ वर्ग वर्ग मीटरको तताउने बस्ने ठाउँ छ र वार्षिक ताप माग ८४.३ किलोवाट प्रति घण्टा छ।

"PV र ब्याट्री युनिटहरूबाट DC पावरलाई इन्भर्टर मार्फत AC मा रूपान्तरण गरिन्छ जसको अधिकतम AC पावर १२ किलोवाट र युरोपेली दक्षता ९५% हुन्छ," अनुसन्धानकर्ताहरूले व्याख्या गरे, SG-रेडी कन्ट्रोलले बिजुली ग्रिडसँग अन्तर्क्रिया गर्न र प्रणालीको सञ्चालनलाई तदनुसार समायोजन गर्न सक्षम छ भनेर उल्लेख गर्दै। "उच्च ग्रिड लोडको अवधिमा, ग्रिड अपरेटरले ग्रिडको तनाव कम गर्न ताप पम्प सञ्चालन बन्द गर्न सक्छ वा विपरीत अवस्थामा जबरजस्ती खोल्न पनि सक्छ।"

प्रस्तावित प्रणाली कन्फिगरेसन अन्तर्गत, सुरुमा घरको भारको लागि PV पावर प्रयोग गर्नुपर्छ, अतिरिक्त ब्याट्रीमा आपूर्ति गरिनुपर्छ। यदि घरपरिवारलाई बिजुलीको आवश्यकता पर्दैन र ब्याट्री पूर्ण रूपमा चार्ज गरिएको छ भने मात्र अतिरिक्त बिजुली ग्रिडमा निर्यात गर्न सकिन्छ। यदि PV प्रणाली र ब्याट्री दुवैले घरको ऊर्जा माग पूरा गर्न सक्षम छैनन् भने, बिजुली ग्रिड प्रयोग गर्न सकिन्छ।

"ब्याट्री पूर्ण रूपमा चार्ज हुँदा वा यसको अधिकतम पावरमा चार्ज हुँदा र अझै पनि PV अधिशेष उपलब्ध हुँदा SG-रेडी मोड सक्रिय हुन्छ," शिक्षाविद्हरूले भने। "यसको विपरीत, ट्रिगर-अफ अवस्था पूरा हुन्छ जब तात्कालिक PV पावर कम्तिमा १० मिनेटको लागि कुल भवन माग भन्दा कम रहन्छ।"

उनीहरूको विश्लेषणले स्व-उपभोग स्तर, सौर्य अंश, ताप पम्प दक्षता, र ताप पम्प कार्यसम्पादन दक्षतामा PV प्रणाली र ब्याट्रीको प्रभावलाई विचार गर्‍यो। उनीहरूले जनवरी देखि डिसेम्बर २०२२ सम्मको उच्च-रिजोल्युसन १-मिनेट डेटा प्रयोग गरे र पत्ता लगाए कि SG-रेडी नियन्त्रणले DHW को लागि ताप पम्प आपूर्ति तापक्रम ४.१ K ले बढायो। उनीहरूले यो पनि पत्ता लगाए कि प्रणालीले वर्षभरि ४२.९% को समग्र आत्म-उपभोग हासिल गर्यो, जुन घरधनीहरूको लागि वित्तीय लाभमा अनुवाद हुन्छ।

"[तातो पम्प] को लागि बिजुलीको माग PV/ब्याट्री प्रणालीले ३६% ले, घरेलु तातो पानी मोडमा ५१% र अन्तरिक्ष तताउने मोडमा २८% ले पूरा गरेको थियो," अनुसन्धान टोलीले व्याख्या गर्दै भन्यो कि उच्च सिङ्क तापक्रमले DHW मोडमा ५.७% र अन्तरिक्ष तताउने मोडमा ४.०% ले ताप पम्पको दक्षता घटाएको छ।

"अन्तरिक्ष तताउने काममा, स्मार्ट नियन्त्रणको नकारात्मक प्रभाव पनि फेला पर्यो," बारास्करले भने। "SG-रेडी नियन्त्रणको कारणले गर्दा ताप पम्पले ताप सेट पोइन्ट तापक्रमभन्दा माथि अन्तरिक्ष तताउने काममा सञ्चालन गर्‍यो। यो किनभने नियन्त्रणले सम्भवतः भण्डारण सेट तापक्रम बढाएको थियो र ताप पम्प सञ्चालन गरेको थियो यद्यपि अन्तरिक्ष तताउने कामको लागि ताप आवश्यक थिएन। यो पनि विचार गर्नुपर्छ कि अत्यधिक उच्च भण्डारण तापक्रमले उच्च भण्डारण ताप हानि निम्त्याउन सक्छ।"

वैज्ञानिकहरूले भविष्यमा विभिन्न प्रणाली र नियन्त्रण अवधारणाहरूसँग थप PV/तातो पम्प संयोजनहरूको अनुसन्धान गर्ने बताए।

"यो ध्यान दिनुपर्छ कि यी निष्कर्षहरू व्यक्तिगत मूल्याङ्कन गरिएका प्रणालीहरूको लागि विशिष्ट छन् र भवन र ऊर्जा प्रणाली विशिष्टताहरूको आधारमा धेरै फरक हुन सक्छन्," तिनीहरूले निष्कर्ष निकाले।