Utafiti mpya kutoka kwa Taasisi ya Fraunhofer ya Mifumo ya Nishati ya Jua ya Ujerumani (Fraunhofer ISE) umeonyesha kuwa kuchanganya mifumo ya PV ya paa na uhifadhi wa betri na pampu za joto kunaweza kuboresha ufanisi wa pampu ya joto huku ikipunguza utegemezi wa umeme wa gridi ya taifa.
Watafiti wa Fraunhofer ISE wamesoma jinsi mifumo ya PV ya paa ya makazi inavyoweza kuunganishwa na pampu za joto na uhifadhi wa betri.
Walitathmini utendakazi wa mfumo wa betri ya pampu-joto ya PV kulingana na udhibiti tayari wa gridi ya taifa (SG) katika nyumba ya familia moja iliyojengwa mwaka wa 1960 huko Freiburg, Ujerumani.
"Ilibainika kuwa udhibiti mzuri uliongeza operesheni ya pampu ya joto kwa kuongeza viwango vya joto vilivyowekwa," mtafiti Shubham Baraskar aliambia jarida la pv. "Udhibiti wa SG-Tayari uliongeza joto la usambazaji kwa 4.1 Kelvin kwa ajili ya kuandaa maji ya moto, ambayo ilipunguza kipengele cha utendaji wa msimu (SPF) kwa 5.7% kutoka 3.5 hadi 3.3. Zaidi ya hayo, kwa hali ya kupokanzwa nafasi udhibiti mahiri ulipunguza SPF kwa 4% kutoka 5.0 hadi 4.8.
SPF ni thamani inayofanana na mgawo wa utendaji (COP), na tofauti hiyo inakokotolewa kwa muda mrefu na hali tofauti za mipaka.
Baraskar na wenzake walieleza matokeo yao katika “Uchambuzi wa utendaji na uendeshaji wa mfumo wa pampu ya joto ya betri ya photovoltaic kulingana na data ya kipimo cha uga,” ambayo ilichapishwa hivi majuziMaendeleo ya Nishati ya jua.Walisema faida kuu ya mifumo ya pampu ya joto ya PV ni kupunguza matumizi ya gridi ya taifa na kupunguza gharama za umeme.
Mfumo wa pampu ya joto ni pampu ya joto ya 13.9 kW ya chini ya ardhi iliyoundwa na hifadhi ya bafa kwa ajili ya kupokanzwa nafasi. Pia inategemea tanki la kuhifadhia maji na kituo cha maji safi kwa ajili ya kuzalisha maji ya moto ya nyumbani (DHW). Sehemu zote mbili za uhifadhi zina vifaa vya hita za umeme.
Mfumo wa PV una mwelekeo wa kusini na una pembe ya kuinamia ya digrii 30. Ina nguvu ya 12.3 kW na eneo la moduli la mita 60 za mraba. Betri ni pamoja na DC na ina uwezo wa 11.7 kWh. Nyumba iliyochaguliwa ina nafasi ya kuishi yenye joto ya 256 m2 na mahitaji ya joto ya kila mwaka ya 84.3 kWh/m²a.
"Nguvu za DC kutoka kwa vitengo vya PV na betri hubadilishwa kuwa AC kupitia inverter ambayo ina nguvu ya juu ya AC ya 12 kW na ufanisi wa Ulaya wa 95%," watafiti walielezea, wakibainisha kuwa udhibiti ulio tayari wa SG unaweza kuingiliana na. gridi ya umeme na kurekebisha uendeshaji wa mfumo sawia. "Katika vipindi vya upakiaji wa gridi ya juu, opereta wa gridi ya taifa anaweza kuzima operesheni ya pampu ya joto ili kupunguza matatizo ya gridi ya taifa au pia anaweza kuwashwa kwa kulazimishwa katika hali iliyo kinyume."
Chini ya usanidi wa mfumo uliopendekezwa, nishati ya PV lazima itumike mwanzoni kwa mizigo ya nyumba, na ziada itatolewa kwa betri. Nishati ya ziada inaweza tu kutumwa kwenye gridi ya taifa, ikiwa hakuna umeme unaohitajika na kaya na betri imechajiwa kabisa. Ikiwa mfumo wa PV na betri haziwezi kukidhi mahitaji ya nishati ya nyumba, gridi ya umeme inaweza kutumika.
"Njia ya SG-Tayari huwashwa wakati betri imechajiwa kikamilifu au inachaji kwa nguvu yake ya juu na bado kuna ziada ya PV inayopatikana," wasomi hao walisema. "Kinyume chake, hali ya kuzima hufikiwa wakati nguvu ya PV ya papo hapo inabaki chini kuliko mahitaji ya jumla ya jengo kwa angalau dakika 10."
Uchambuzi wao ulizingatia viwango vya matumizi ya kibinafsi, sehemu ya jua, ufanisi wa pampu ya joto, na athari ya mfumo wa PV na betri kwenye ufanisi wa utendaji wa pampu ya joto. Walitumia data ya ubora wa juu ya dakika 1 kuanzia Januari hadi Desemba 2022 na wakagundua kuwa udhibiti wa SG-Ready uliongeza joto la usambazaji wa pampu ya joto kwa 4.1 K kwa DHW. Pia walibaini kuwa mfumo ulipata matumizi ya kibinafsi ya 42.9% katika mwaka huo, ambayo inatafsiri kuwa faida za kifedha kwa wamiliki wa nyumba.
"Mahitaji ya umeme kwa [pampu ya joto] yalifunikwa na 36% na mfumo wa PV/betri, kupitia 51% katika hali ya maji ya moto ya nyumbani na 28% katika hali ya kupokanzwa nafasi," timu ya utafiti ilielezea, na kuongeza kuwa joto la juu la kuzama lilipungua. ufanisi wa pampu ya joto kwa 5.7% katika hali ya DHW na kwa 4.0% katika hali ya kupokanzwa nafasi.
"Kwa kupokanzwa nafasi, athari mbaya ya udhibiti mzuri pia ilipatikana," Baraskar alisema. "Kwa sababu ya udhibiti wa SG-Tayari pampu ya joto inayoendeshwa katika joto la nafasi juu ya viwango vya joto vilivyowekwa. Hii ni kwa sababu udhibiti pengine uliongeza halijoto ya kuweka hifadhi na kuendesha pampu ya joto ingawa joto halihitajiki kwa ajili ya kupasha joto nafasi. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa joto la juu kupita kiasi linaweza kusababisha upotezaji wa joto wa juu wa uhifadhi."
Wanasayansi hao walisema watachunguza michanganyiko ya ziada ya pampu ya PV/joto na mfumo tofauti na dhana za udhibiti katika siku zijazo.
"Ni lazima ieleweke kwamba matokeo haya ni mahususi kwa mifumo iliyotathminiwa ya mtu binafsi na inaweza kutofautiana sana kulingana na muundo wa jengo na mfumo wa nishati," walihitimisha.
Muda wa kutuma: Nov-13-2023