पीव्ही, बॅटरी स्टोरेजसह निवासी उष्णता पंप कसे एकत्र करावे

Fraunhofer ISE संशोधकांनी अभ्यास केला आहे की निवासी छतावरील PV प्रणाली हीट पंप आणि बॅटरी स्टोरेजसह कशी एकत्र केली जाऊ शकते.

त्यांनी जर्मनीतील फ्रीबर्ग येथे 1960 मध्ये बांधलेल्या सिंगल-फॅमिली हाऊसमध्ये स्मार्ट-ग्रिड (SG) तयार नियंत्रणावर आधारित PV-हीट पंप-बॅटरी प्रणालीच्या कामगिरीचे मूल्यांकन केले.

संशोधक शुभम बारस्कर यांनी पीव्ही मॅगझिनला सांगितले की, “स्मार्ट कंट्रोलने सेट तापमान वाढवून उष्मा पंप ऑपरेशनमध्ये वाढ केल्याचे आढळून आले. “एसजी-रेडी कंट्रोलने गरम पाण्याच्या तयारीसाठी पुरवठा तापमान 4.1 केल्विनने वाढवले, ज्याने नंतर हंगामी कामगिरी घटक (SPF) 3.5 ते 3.3 पर्यंत 5.7% कमी केले. शिवाय, स्पेस हीटिंग मोडसाठी स्मार्ट कंट्रोलने SPF 5.0 वरून 4.8 पर्यंत 4% कमी केले.”

SPF हे कार्यप्रदर्शन गुणांक (COP) सारखेच मूल्य आहे, भिन्न सीमा परिस्थितींसह ते दीर्घ कालावधीसाठी मोजले जाते.

बारस्कर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी त्यांचे निष्कर्ष स्पष्ट केले.फील्ड मापन डेटावर आधारित फोटोव्होल्टेइक-बॅटरी उष्णता पंप प्रणालीच्या कार्यप्रदर्शन आणि ऑपरेशनचे विश्लेषण,” जे नुकतेच प्रकाशित झाले होतेसौर ऊर्जा प्रगती.ते म्हणाले की पीव्ही-हीट पंप सिस्टमचा मुख्य फायदा म्हणजे त्यांचा कमी ग्रिड वापर आणि कमी वीज खर्च.

हीट पंप सिस्टीम एक 13.9 kW ग्राउंड-सोर्स हीट पंप आहे जो स्पेस हीटिंगसाठी बफर स्टोरेजसह डिझाइन केलेला आहे. हे घरगुती गरम पाणी (DHW) तयार करण्यासाठी स्टोरेज टाकी आणि गोड्या पाण्याच्या स्टेशनवर देखील अवलंबून आहे. दोन्ही स्टोरेज युनिट्स इलेक्ट्रिक ऑक्झिलरी हीटर्सने सुसज्ज आहेत.

पीव्ही सिस्टीम दक्षिणेकडे आहे आणि तिचा झुकणारा कोन 30 अंश आहे. त्याचे पॉवर आउटपुट 12.3 kW आणि मॉड्यूलचे क्षेत्रफळ 60 चौरस मीटर आहे. बॅटरी DC-कपल्ड आहे आणि तिची क्षमता 11.7 kWh आहे. निवडलेल्या घरामध्ये 256 m2 ची गरम राहण्याची जागा आहे आणि वार्षिक गरम करण्याची मागणी 84.3 kWh/m²a आहे.

“पीव्ही आणि बॅटरी युनिट्समधील डीसी पॉवर इनव्हर्टरद्वारे एसीमध्ये रूपांतरित केली जाते ज्याची कमाल एसी पॉवर 12 किलोवॅट आहे आणि युरोपियन कार्यक्षमता 95% आहे,” संशोधकांनी स्पष्ट केले की, एसजी-रेडी कंट्रोल संवाद साधण्यास सक्षम आहे. वीज ग्रीड आणि सिस्टमचे ऑपरेशन त्यानुसार समायोजित करा. "जास्त ग्रिड लोडच्या कालावधीत, ग्रिड ऑपरेटर ग्रिडचा ताण कमी करण्यासाठी उष्णता पंप ऑपरेशन बंद करू शकतो किंवा उलट परिस्थितीत जबरदस्तीने चालू देखील करू शकतो."

प्रस्तावित सिस्टीम कॉन्फिगरेशन अंतर्गत, PV पॉवर सुरुवातीला घराच्या भारांसाठी वापरली जाणे आवश्यक आहे, बॅटरीला अतिरिक्त पुरवठा केला जातो. घरातील विजेची गरज नसल्यास आणि बॅटरी पूर्णपणे चार्ज झाली असल्यासच अतिरिक्त वीज ग्रीडमध्ये निर्यात केली जाऊ शकते. PV प्रणाली आणि बॅटरी दोन्ही घराची ऊर्जेची मागणी पूर्ण करू शकत नसल्यास, वीज ग्रीडचा वापर केला जाऊ शकतो.

"जेव्हा बॅटरी पूर्णपणे चार्ज केली जाते किंवा तिच्या कमाल पॉवरवर चार्ज होत असते तेव्हा SG-रेडी मोड सक्रिय केला जातो आणि तरीही PV सरप्लस उपलब्ध असतो," असे शिक्षणतज्ज्ञांनी सांगितले. "याउलट, ट्रिगर-ऑफ स्थिती पूर्ण होते जेव्हा तात्काळ PV पॉवर किमान 10 मिनिटांसाठी एकूण बिल्डिंग मागणीपेक्षा कमी राहते."

त्यांच्या विश्लेषणामध्ये स्वयं-उपभोग पातळी, सौर अंश, उष्णता पंप कार्यक्षमता आणि PV प्रणाली आणि बॅटरीचा उष्णता पंप कार्यक्षमतेवर होणारा प्रभाव यांचा विचार केला गेला. त्यांनी जानेवारी ते डिसेंबर 2022 पर्यंत उच्च-रिझोल्यूशन 1-मिनिट डेटा वापरला आणि असे आढळले की SG-रेडी नियंत्रणाने DHW साठी उष्णता पंप पुरवठा तापमान 4.1 K ने वाढवले. त्यांनी हे देखील तपासले की प्रणालीने वर्षभरात 42.9% चा एकंदर स्व-उपभोग साध्य केला, जे घरमालकांसाठी आर्थिक फायद्यात अनुवादित होते.

"पीव्ही/बॅटरी प्रणालीसह [उष्णता पंप] साठी विजेची मागणी 36% ने कव्हर केली गेली, 51% घरगुती गरम पाण्याच्या मोडमध्ये आणि 28% स्पेस हीटिंग मोडमध्ये," संशोधन संघाने स्पष्ट केले, उच्च सिंक तापमान कमी झाले. DHW मोडमध्ये हीट पंप कार्यक्षमता 5.7% आणि स्पेस हीटिंग मोडमध्ये 4.0% ने.

"स्पेस हीटिंगसाठी, स्मार्ट कंट्रोलचा नकारात्मक प्रभाव देखील आढळला," बारस्कर म्हणाले. “SG-रेडी कंट्रोलमुळे हीट पंप स्पेस हीटिंगमध्ये चालवलेला उष्णता सेट पॉइंट तापमानापेक्षा जास्त आहे. याचे कारण असे की नियंत्रणामुळे कदाचित स्टोरेज सेटचे तापमान वाढले आणि स्पेस हीटिंगसाठी उष्णता आवश्यक नसतानाही उष्णता पंप चालवला. हे देखील विचारात घेतले पाहिजे की अत्याधिक उच्च स्टोरेज तापमानामुळे जास्त स्टोरेज उष्णतेचे नुकसान होऊ शकते.

शास्त्रज्ञांनी सांगितले की ते भविष्यात विविध प्रणाली आणि नियंत्रण संकल्पनांसह अतिरिक्त पीव्ही/उष्मा पंप संयोजनांची तपासणी करतील.

"हे लक्षात घेतले पाहिजे की हे निष्कर्ष वैयक्तिक मूल्यमापन केलेल्या प्रणालींसाठी विशिष्ट आहेत आणि इमारत आणि ऊर्जा प्रणालीच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून मोठ्या प्रमाणात बदलू शकतात," त्यांनी निष्कर्ष काढला.