जर्मनीच्या फ्रॉनहोफर इन्स्टिट्यूट फॉर सोलर एनर्जी सिस्टीम्स (फ्रॉनहोफर आयएसई) च्या नवीन संशोधनातून असे दिसून आले आहे की छतावरील पीव्ही सिस्टीम बॅटरी स्टोरेज आणि हीट पंपसह एकत्रित केल्याने ग्रिड विजेवरील अवलंबित्व कमी करताना उष्णता पंप कार्यक्षमता सुधारू शकते.
फ्रॉनहोफर आयएसई संशोधकांनी निवासी छतावरील पीव्ही सिस्टीम हीट पंप आणि बॅटरी स्टोरेजसह कसे एकत्र केले जाऊ शकतात याचा अभ्यास केला आहे.
त्यांनी १९६० मध्ये जर्मनीतील फ्रीबर्ग येथे बांधलेल्या एका कुटुंबाच्या घरात स्मार्ट-ग्रिड (SG) रेडी कंट्रोलवर आधारित पीव्ही-हीट पंप-बॅटरी सिस्टमच्या कामगिरीचे मूल्यांकन केले.
"असे आढळून आले की स्मार्ट कंट्रोलने सेट तापमान वाढवून उष्णता पंपाचे ऑपरेशन वाढवले," संशोधक शुभम बारस्कर यांनी पीव्ही मासिकाला सांगितले. "एसजी-रेडी कंट्रोलने गरम पाण्याच्या तयारीसाठी पुरवठा तापमान ४.१ केल्विनने वाढवले, ज्यामुळे हंगामी कामगिरी घटक (एसपीएफ) ३.५ वरून ३.३ पर्यंत ५.७% ने कमी झाला. शिवाय, स्पेस हीटिंग मोडसाठी स्मार्ट कंट्रोलने एसपीएफ ५.० वरून ४.८ पर्यंत ४% ने कमी केला."
एसपीएफ हे कामगिरी गुणांक (सीओपी) सारखेच मूल्य आहे, फरक हा आहे की ते वेगवेगळ्या सीमा परिस्थितींसह दीर्घ कालावधीत मोजले जाते.
बारस्कर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी त्यांचे निष्कर्ष "" मध्ये स्पष्ट केले.फील्ड मापन डेटावर आधारित फोटोव्होल्टेइक-बॅटरी हीट पंप सिस्टमच्या कामगिरीचे आणि ऑपरेशनचे विश्लेषण", जे अलिकडेच प्रकाशित झाले होतेसौरऊर्जेतील प्रगती.त्यांनी सांगितले की पीव्ही-हीट पंप सिस्टीमचा मुख्य फायदा म्हणजे त्यांचा ग्रिड वापर कमी होतो आणि वीज खर्च कमी होतो.
हीट पंप सिस्टीम १३.९ किलोवॅट क्षमतेचा ग्राउंड-सोर्स हीट पंप आहे जो जागा गरम करण्यासाठी बफर स्टोरेजसह डिझाइन केलेला आहे. घरगुती गरम पाणी (DHW) तयार करण्यासाठी ते स्टोरेज टँक आणि गोड्या पाण्याच्या स्टेशनवर देखील अवलंबून असते. दोन्ही स्टोरेज युनिट्स इलेक्ट्रिक ऑक्झिलरी हीटर्सने सुसज्ज आहेत.
ही पीव्ही सिस्टीम दक्षिणेकडे आहे आणि तिचा झुकाव कोन ३० अंश आहे. तिचा पॉवर आउटपुट १२.३ किलोवॅट आहे आणि मॉड्यूल क्षेत्रफळ ६० चौरस मीटर आहे. बॅटरी डीसी-कपल्ड आहे आणि त्याची क्षमता ११.७ किलोवॅट प्रति तास आहे. निवडलेल्या घराची गरम राहण्याची जागा २५६ चौरस मीटर आहे आणि वार्षिक गरम करण्याची मागणी ८४.३ किलोवॅट प्रति चौरस मीटर आहे.
"पीव्ही आणि बॅटरी युनिट्समधून मिळणारी डीसी पॉवर एका इन्व्हर्टरद्वारे एसीमध्ये रूपांतरित केली जाते ज्याची कमाल एसी पॉवर १२ किलोवॅट असते आणि युरोपियन कार्यक्षमता ९५% असते," असे संशोधकांनी स्पष्ट केले, त्यांनी नमूद केले की एसजी-रेडी कंट्रोल वीज ग्रिडशी संवाद साधण्यास आणि सिस्टमच्या ऑपरेशनला त्यानुसार समायोजित करण्यास सक्षम आहे. "उच्च ग्रिड लोडच्या काळात, ग्रिड ऑपरेटर ग्रिडवरील ताण कमी करण्यासाठी उष्णता पंप ऑपरेशन बंद करू शकतो किंवा उलट परिस्थितीत सक्तीने चालू देखील करू शकतो."
प्रस्तावित प्रणाली संरचना अंतर्गत, सुरुवातीला घराच्या भारांसाठी पीव्ही वीज वापरली पाहिजे, आणि अतिरिक्त वीज बॅटरीला पुरवली पाहिजे. घराला वीज आवश्यक नसल्यास आणि बॅटरी पूर्णपणे चार्ज झाल्यास अतिरिक्त वीज ग्रिडमध्ये निर्यात केली जाऊ शकते. जर पीव्ही प्रणाली आणि बॅटरी दोन्ही घराची ऊर्जा मागणी पूर्ण करू शकत नसतील, तर वीज ग्रिड वापरता येईल.
"जेव्हा बॅटरी पूर्णपणे चार्ज होते किंवा तिच्या कमाल पॉवरवर चार्ज होत असते आणि तरीही PV अधिशेष उपलब्ध असतो तेव्हा SG-रेडी मोड सक्रिय होतो," असे शिक्षणतज्ज्ञांनी सांगितले. "याउलट, जेव्हा तात्काळ PV पॉवर किमान 10 मिनिटांसाठी एकूण बिल्डिंग मागणीपेक्षा कमी राहते तेव्हा ट्रिगर-ऑफ अट पूर्ण होते."
त्यांच्या विश्लेषणात स्वयं-वापर पातळी, सौर अंश, उष्णता पंप कार्यक्षमता आणि उष्णता पंप कार्यक्षमतेवर पीव्ही सिस्टम आणि बॅटरीचा प्रभाव विचारात घेतला गेला. त्यांनी जानेवारी ते डिसेंबर २०२२ पर्यंत उच्च-रिझोल्यूशन १-मिनिट डेटा वापरला आणि असे आढळले की एसजी-रेडी नियंत्रणामुळे डीएचडब्ल्यूसाठी उष्णता पंप पुरवठा तापमानात ४.१ केल्विनने वाढ झाली. त्यांनी असेही निश्चित केले की प्रणालीने वर्षभरात एकूण ४२.९% स्वयं-वापर साध्य केला, जो घरमालकांसाठी आर्थिक फायद्यात अनुवादित होतो.
"[हीट पंप] ची वीज मागणी पीव्ही/बॅटरी सिस्टीमने ३६%, घरगुती गरम पाण्याच्या मोडमध्ये ५१% आणि स्पेस हीटिंग मोडमध्ये २८% ने पूर्ण केली," असे संशोधन पथकाने स्पष्ट केले, तसेच सिंकच्या उच्च तापमानामुळे डीएचडब्ल्यू मोडमध्ये ५.७% आणि स्पेस हीटिंग मोडमध्ये ४.०% ने उष्णता पंपाची कार्यक्षमता कमी झाली.
"जागा गरम करण्यासाठी, स्मार्ट कंट्रोलचा नकारात्मक परिणाम देखील आढळून आला," बारस्कर म्हणाले. "एसजी-रेडी कंट्रोलमुळे हीट पंप हीटिंग सेट पॉइंट तापमानापेक्षा जास्त स्पेस हीटिंगमध्ये चालत असे. याचे कारण असे की कंट्रोलने कदाचित स्टोरेज सेट तापमान वाढवले आणि स्पेस हीटिंगसाठी उष्णता आवश्यक नसतानाही उष्णता पंप चालवला. हे देखील लक्षात घेतले पाहिजे की जास्त स्टोरेज तापमानामुळे स्टोरेज उष्णता कमी होऊ शकते."
शास्त्रज्ञांनी सांगितले की ते भविष्यात वेगवेगळ्या प्रणाली आणि नियंत्रण संकल्पनांसह अतिरिक्त पीव्ही/हीट पंप संयोजनांचा शोध घेतील.
"हे लक्षात घेतले पाहिजे की हे निष्कर्ष वैयक्तिक मूल्यांकन केलेल्या प्रणालींसाठी विशिष्ट आहेत आणि इमारत आणि ऊर्जा प्रणालीच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून मोठ्या प्रमाणात बदलू शकतात," त्यांनी निष्कर्ष काढला.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-१३-२०२३