როგორ გავაერთიანოთ საცხოვრებელი სითბოს ტუმბოები PV-სთან, ბატარეის შესანახად

Fraunhofer ISE-ის მკვლევარებმა შეისწავლეს, თუ როგორ შეიძლება საცხოვრებლის სახურავის PV სისტემები გაერთიანდეს სითბოს ტუმბოებთან და ბატარეასთან.

მათ შეაფასეს PV-სითბოს ტუმბო-ბატარეის სისტემის მუშაობა, რომელიც ეფუძნება ჭკვიანი ქსელის (SG) მზა კონტროლს 1960 წელს, გერმანიაში, ფრაიბურგში აშენებულ ერთ ოჯახურ სახლში.

”დადგინდა, რომ ჭკვიანმა კონტროლმა გაზარდა სითბოს ტუმბოს მუშაობა დაყენებული ტემპერატურის გაზრდით,” - განუცხადა მკვლევარმა შუბჰამ ბარასკარმა pv magazine-ს. „SG-Ready კონტროლმა გაზარდა მიწოდების ტემპერატურა 4.1 კელვინით ცხელი წყლის მომზადებისთვის, რამაც შემდეგ შეამცირა სეზონური შესრულების ფაქტორი (SPF) 5.7%-ით 3.5-დან 3.3-მდე. გარდა ამისა, სივრცის გათბობის რეჟიმისთვის ჭკვიანმა კონტროლმა შეამცირა SPF 4%-ით 5.0-დან 4.8-მდე.

SPF არის ეფექტურობის კოეფიციენტის (COP) მსგავსი მნიშვნელობა, იმ განსხვავებით, რომ იგი გამოითვლება უფრო ხანგრძლივ პერიოდში, განსხვავებული სასაზღვრო პირობებით.

ბარასკარმა და მისმა კოლეგებმა განმარტეს თავიანთი დასკვნები "საველე გაზომვის მონაცემებზე დაყრდნობით ფოტოელექტრული ბატარეის სითბოს ტუმბოს სისტემის მუშაობისა და მუშაობის ანალიზი”, რომელიც ცოტა ხნის წინ გამოქვეყნდამზის ენერგია მიიღწევა.მათი თქმით, PV-თბური ტუმბოების სისტემების მთავარი უპირატესობაა მათი შემცირებული ქსელის მოხმარება და დაბალი ელექტროენერგიის ხარჯები.

სითბოს ტუმბოს სისტემა არის 13,9 კვტ სიმძლავრის გრუნტის წყაროს სითბოს ტუმბო, რომელიც შექმნილია ბუფერული საცავებით სივრცის გათბობისთვის. იგი ასევე ეყრდნობა შენახვის ავზს და მტკნარი წყლის სადგურს საყოფაცხოვრებო ცხელი წყლის (DHW) წარმოებისთვის. ორივე საცავი აღჭურვილია ელექტრო დამხმარე გამათბობლებით.

PV სისტემა სამხრეთზეა ორიენტირებული და აქვს 30 გრადუსიანი დახრის კუთხე. მას აქვს 12.3 კვტ სიმძლავრე და მოდულის ფართობი 60 კვადრატული მეტრი. ბატარეა არის DC-დაწყვილებული და აქვს 11.7 კვტ/სთ სიმძლავრე. არჩეულ სახლს აქვს 256 მ2 გათბობა და გათბობის წლიური მოთხოვნა 84.3 კვტ/სთ/მ² ა.

„PV და ბატარეის ერთეულებიდან მუდმივი სიმძლავრე გარდაიქმნება AC-ში ინვერტორის მეშვეობით, რომელსაც აქვს მაქსიმალური AC სიმძლავრე 12 კვტ და ევროპული ეფექტურობა 95%,“ განმარტეს მკვლევარებმა და აღნიშნეს, რომ SG-ready კონტროლს შეუძლია ურთიერთქმედება. ელექტრო ქსელი და შესაბამისად დაარეგულირეთ სისტემის მუშაობა. „ქსელის მაღალი დატვირთვის პერიოდში, ქსელის ოპერატორს შეუძლია გამორთოს სითბოს ტუმბოს მუშაობა, რათა შეამციროს ქსელის დაძაბულობა, ან ასევე შეიძლება გაიაროს იძულებითი ჩართვა საპირისპირო შემთხვევაში“.

შემოთავაზებული სისტემის კონფიგურაციის მიხედვით, PV სიმძლავრე თავდაპირველად უნდა იქნას გამოყენებული სახლის დატვირთვისთვის, ხოლო ჭარბი მიეწოდება ბატარეას. ჭარბი ელექტროენერგიის ექსპორტი შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ოჯახს ელექტროენერგია არ სჭირდება და ბატარეა მთლიანად დატენულია. თუ ორივე PV სისტემა და ბატარეა ვერ ახერხებენ სახლის ენერგეტიკული მოთხოვნილების დაფარვას, შესაძლებელია ელექტრო ქსელის გამოყენება.

„SG-Ready რეჟიმი გააქტიურებულია, როდესაც ბატარეა სრულად დატენულია ან იტენება მისი მაქსიმალური სიმძლავრით და ჯერ კიდევ არის PV ჭარბი ხელმისაწვდომი“, - აცხადებენ მეცნიერები. ”პირიქით, გამორთვის პირობა დაკმაყოფილებულია, როდესაც მყისიერი PV სიმძლავრე რჩება შენობის მთლიან მოთხოვნაზე დაბალი მინიმუმ 10 წუთის განმავლობაში.”

მათმა ანალიზმა განიხილა თვითმოხმარების დონეები, მზის ფრაქცია, სითბოს ტუმბოს ეფექტურობა და PV სისტემის და ბატარეის გავლენა სითბოს ტუმბოს მუშაობის ეფექტურობაზე. მათ გამოიყენეს მაღალი გარჩევადობის 1 წუთიანი მონაცემები 2022 წლის იანვრიდან დეკემბრამდე და დაადგინეს, რომ SG-Ready კონტროლმა გაზარდა სითბოს ტუმბოს მიწოდების ტემპერატურა 4,1 კ-ით DHW-სთვის. მათ ასევე დაადგინეს, რომ სისტემამ მიაღწია მთლიანი თვითმოხმარების 42.9%-ს წლის განმავლობაში, რაც ითარგმნება როგორც ფინანსური სარგებელი სახლის მფლობელებისთვის.

”ელექტროენერგიის მოთხოვნა [სითბოს ტუმბოზე] დაფარეს 36%-ით PV/ბატარეის სისტემით, 51%-ით საყოფაცხოვრებო ცხელი წყლის რეჟიმში და 28%-ით სივრცის გათბობის რეჟიმში,” განმარტა მკვლევარმა ჯგუფმა და დასძინა, რომ ჩაძირვის უფრო მაღალი ტემპერატურა მცირდება. სითბოს ტუმბოს ეფექტურობა 5.7% DHW რეჟიმში და 4.0% სივრცის გათბობის რეჟიმში.

”სივრცის გათბობისთვის, ასევე დაფიქსირდა ჭკვიანი კონტროლის უარყოფითი ეფექტი,” - თქვა ბარასკარმა. „SG-Ready კონტროლის წყალობით, სითბოს ტუმბო ფუნქციონირებს სივრცის გათბობაში გათბობის დაყენებული წერტილის ტემპერატურის ზემოთ. ეს იყო იმის გამო, რომ კონტროლმა სავარაუდოდ გაზარდა შენახვის დაყენებული ტემპერატურა და ამუშავდა სითბოს ტუმბო, მიუხედავად იმისა, რომ სითბო არ იყო საჭირო სივრცის გასათბობად. ასევე გასათვალისწინებელია, რომ შენახვის ზედმეტმა მაღალმა ტემპერატურამ შეიძლება გამოიწვიოს შენახვის უფრო მაღალი სითბოს დანაკარგები“.

მეცნიერებმა განაცხადეს, რომ ისინი მომავალში გამოიკვლევენ დამატებით PV/სითბოს ტუმბოს კომბინაციებს სხვადასხვა სისტემისა და კონტროლის კონცეფციებით.

”უნდა აღინიშნოს, რომ ეს დასკვნები სპეციფიკურია ინდივიდუალური შეფასებული სისტემებისთვის და შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს შენობისა და ენერგეტიკული სისტემის სპეციფიკაციების მიხედვით,” - დასკვნით მათ.