PV, ब्याट्री भण्डारणको साथ आवासीय ताप पम्पहरू कसरी संयोजन गर्ने

Fraunhofer ISE शोधकर्ताहरूले अध्ययन गरेका छन् कि कसरी आवासीय रूफटप PV प्रणालीहरू तातो पम्प र ब्याट्री भण्डारणसँग जोड्न सकिन्छ।

तिनीहरूले फ्रेइबर्ग, जर्मनीमा 1960 मा निर्मित एकल-परिवार घरमा स्मार्ट-ग्रिड (SG) तयार नियन्त्रणमा आधारित PV-तातो पम्प-ब्याट्री प्रणालीको कार्यसम्पादनको मूल्याङ्कन गरे।

शोधकर्ता शुभम बारस्करले pv म्यागजिनलाई भने, "यो स्मार्ट कन्ट्रोलले सेटको तापक्रम बढाएर ताप पम्प सञ्चालन बढाएको पाइयो।" "SG-Ready नियन्त्रणले तातो पानीको तयारीको लागि 4.1 केल्भिनले आपूर्ति तापमान बढायो, जसले त्यसपछि मौसमी कार्यसम्पादन कारक (SPF) लाई 3.5 बाट 3.3 मा 5.7% घटायो। यसबाहेक, स्पेस हीटिंग मोडको लागि स्मार्ट कन्ट्रोलले SPF लाई 5.0 बाट 4.8 मा 4% घटायो।"

SPF कार्यसम्पादनको गुणांक (COP) सँग मिल्दोजुल्दो मान हो, फरक फरक सीमाका अवस्थाहरूसँग लामो अवधिमा गणना गरिन्छ।

बारस्कर र उनका सहकर्मीहरूले "फिल्ड मापन डाटामा आधारित फोटोभोल्टिक ब्याट्री ताप पम्प प्रणालीको प्रदर्शन र सञ्चालनको विश्लेषण", जुन हालै प्रकाशित भएको थियोसौर्य ऊर्जा अग्रिमहरू।तिनीहरूले PV-तातो पम्प प्रणालीहरूको मुख्य फाइदा उनीहरूको कम ग्रिड खपत र कम बिजुली लागत समावेश गरे।

तातो पम्प प्रणाली 13.9 kW ग्राउन्ड-स्रोत ताप पम्प हो जुन स्पेस तताउनको लागि बफर भण्डारणको साथ डिजाइन गरिएको हो। यो घरेलु तातो पानी (DHW) उत्पादनको लागि भण्डारण ट्याङ्की र ताजा पानी स्टेशनमा पनि निर्भर छ। दुबै भण्डारण एकाइहरू विद्युतीय सहायक हीटरहरूले सुसज्जित छन्।

PV प्रणाली दक्षिण उन्मुख छ र 30 डिग्री को झुकाव कोण छ। यसमा 12.3 kW को पावर आउटपुट र 60 वर्ग मिटरको मोड्युल क्षेत्र छ। ब्याट्री DC-जोडिएको छ र 11.7 kWh को क्षमता छ। चयन गरिएको घरमा 256 m2 को तातो बस्ने ठाउँ र 84.3 kWh/m²a को वार्षिक तताउने माग छ।

"पीभी र ब्याट्री इकाइहरूबाट DC पावरलाई इन्भर्टर मार्फत एसीमा रूपान्तरण गरिन्छ जसको अधिकतम एसी पावर 12 किलोवाट र 95% को युरोपेली दक्षता हुन्छ," अनुसन्धानकर्ताहरूले व्याख्या गरे, एसजी-रेडी नियन्त्रणले अन्तरक्रिया गर्न सक्षम छ भनेर उल्लेख गर्दै। बिजुली ग्रिड र तदनुसार प्रणाली को सञ्चालन समायोजन। "उच्च ग्रिड लोडको अवधिमा, ग्रिड अपरेटरले ग्रिड स्ट्रेन कम गर्नको लागि तातो पम्प अपरेशन बन्द गर्न सक्छ वा विपरित अवस्थामा जबरजस्ती अन गर्न सक्छ।"

प्रस्तावित प्रणाली कन्फिगरेसन अन्तर्गत, PV पावर सुरुमा घरको भारको लागि प्रयोग गरिनुपर्छ, अतिरिक्त ब्याट्रीमा आपूर्ति गरिँदैछ। घरपरिवारलाई बिजुली नचाहिने र ब्याट्री पूर्ण रूपमा चार्ज भएको अवस्थामा 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।

"एसजी-रेडी मोड सक्रिय हुन्छ जब ब्याट्री पूर्ण रूपमा चार्ज हुन्छ वा यसको अधिकतम शक्तिमा चार्ज हुन्छ र त्यहाँ अझै पनि PV अतिरिक्त उपलब्ध छ," शिक्षाविद्हरूले भने। "विपरीत, ट्रिगर-अफ अवस्था पूरा हुन्छ जब तात्कालिक PV पावर कम्तिमा 10 मिनेटको लागि कुल भवन माग भन्दा कम रहन्छ।"

तिनीहरूको विश्लेषणले आत्म-उपभोग स्तरहरू, सौर्य अंश, ताप पम्प दक्षता, र PV प्रणालीको प्रभाव र ताप पम्प प्रदर्शन दक्षतामा ब्याट्रीको प्रभावलाई विचार गर्‍यो। तिनीहरूले जनवरी देखि डिसेम्बर 2022 सम्म उच्च-रिजोल्युसन 1-मिनेट डेटा प्रयोग गरे र पत्ता लगाए कि SG-रेडी नियन्त्रणले DHW को लागि 4.1 K ले तातो पम्प आपूर्तिको तापक्रम बढाएको छ। तिनीहरूले यो पनि सुनिश्चित गरे कि प्रणालीले वर्षको अवधिमा 42.9% को समग्र आत्म-उपभोग हासिल गर्यो, जसले घर मालिकहरूको लागि आर्थिक लाभमा अनुवाद गर्दछ।

"[तातो पम्प] को बिजुलीको माग PV/ब्याट्री प्रणाली मार्फत 36% द्वारा कभर गरिएको थियो, 51% घरेलु तातो पानी मोडमा र 28% अन्तरिक्ष तताउने मोडमा," अनुसन्धान टोलीले थपे, उच्च सिङ्कको तापक्रम घट्यो। तातो पम्प दक्षता DHW मोडमा 5.7% र स्पेस हीटिंग मोडमा 4.0% द्वारा।

"स्पेस हीटिंगको लागि, स्मार्ट नियन्त्रणको नकारात्मक प्रभाव पनि फेला पर्यो," बारस्करले भने। “SG-Ready नियन्त्रणको कारणले ताप सेट बिन्दुको तापक्रम भन्दा माथि अन्तरिक्ष तापक्रममा ताप पम्प संचालित हुन्छ। यो किनभने नियन्त्रणले सम्भवतः भण्डारण सेट तापक्रम बढाएको थियो र तातो पम्प सञ्चालन गरेको थियो तापनि ठाउँ तताउनको लागि ताप आवश्यक थिएन। यो पनि विचार गर्नुपर्छ कि अत्यधिक उच्च भण्डारण तापमानले उच्च भण्डारण ताप हानि निम्त्याउन सक्छ।"

वैज्ञानिकहरूले भने कि उनीहरूले भविष्यमा विभिन्न प्रणाली र नियन्त्रण अवधारणाहरूको साथ थप PV/तातो पम्प संयोजनहरूको अनुसन्धान गर्नेछन्।

"यो ध्यान दिनुपर्छ कि यी निष्कर्षहरू व्यक्तिगत मूल्याङ्कन प्रणालीहरूको लागि विशिष्ट छन् र भवन र ऊर्जा प्रणाली विशिष्टताहरूमा निर्भर गर्दै धेरै फरक हुन सक्छ," उनीहरूले निष्कर्ष निकाले।