నివాస హీట్ పంపులను PV, బ్యాటరీ నిల్వతో ఎలా కలపాలి

నివాస పైకప్పు PV వ్యవస్థలను హీట్ పంపులు మరియు బ్యాటరీ నిల్వతో ఎలా కలపవచ్చో ఫ్రాన్హోఫర్ ISE పరిశోధకులు అధ్యయనం చేశారు.

1960లో జర్మనీలోని ఫ్రీబర్గ్‌లో నిర్మించిన ఒకే కుటుంబ ఇంట్లో స్మార్ట్-గ్రిడ్ (SG) రెడీ కంట్రోల్ ఆధారంగా PV-హీట్ పంప్-బ్యాటరీ సిస్టమ్ పనితీరును వారు అంచనా వేశారు.

"స్మార్ట్ కంట్రోల్ సెట్ ఉష్ణోగ్రతలను పెంచడం ద్వారా హీట్ పంప్ ఆపరేషన్‌ను పెంచిందని కనుగొనబడింది" అని పరిశోధకుడు శుభం బరాస్కర్ పివి మ్యాగజైన్‌కు తెలిపారు. "SG-రెడీ కంట్రోల్ వేడి నీటి తయారీ కోసం సరఫరా ఉష్ణోగ్రతను 4.1 కెల్విన్ పెంచింది, దీని వలన కాలానుగుణ పనితీరు కారకం (SPF) 5.7% తగ్గి 3.5 నుండి 3.3కి చేరుకుంది. ఇంకా, స్పేస్ హీటింగ్ మోడ్ కోసం స్మార్ట్ కంట్రోల్ SPFని 5.0 నుండి 4.8కి 4% తగ్గించింది."

SPF అనేది పనితీరు గుణకం (COP) కు సమానమైన విలువ, వ్యత్యాసంతో ఇది వివిధ సరిహద్దు పరిస్థితులతో ఎక్కువ కాలం పాటు లెక్కించబడుతుంది.

బరాస్కర్ మరియు అతని సహచరులు తమ పరిశోధనలను “ఫీల్డ్ కొలత డేటా ఆధారంగా ఫోటోవోల్టాయిక్-బ్యాటరీ హీట్ పంప్ సిస్టమ్ యొక్క పనితీరు మరియు ఆపరేషన్ యొక్క విశ్లేషణ"ఇది ఇటీవల ప్రచురించబడిందిసౌర శక్తి పురోగతి.PV-హీట్ పంప్ వ్యవస్థల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం వాటి తగ్గిన గ్రిడ్ వినియోగం మరియు తక్కువ విద్యుత్ ఖర్చులు అని వారు చెప్పారు.

ఈ హీట్ పంప్ వ్యవస్థ 13.9 kW గ్రౌండ్-సోర్స్ హీట్ పంప్, ఇది స్పేస్ హీటింగ్ కోసం బఫర్ స్టోరేజ్‌తో రూపొందించబడింది. ఇది దేశీయ వేడి నీటిని (DHW) ఉత్పత్తి చేయడానికి స్టోరేజ్ ట్యాంక్ మరియు మంచినీటి స్టేషన్‌పై కూడా ఆధారపడుతుంది. రెండు స్టోరేజ్ యూనిట్లు ఎలక్ట్రిక్ ఆక్సిలరీ హీటర్లతో అమర్చబడి ఉంటాయి.

PV వ్యవస్థ దక్షిణ దిశగా ఉంటుంది మరియు 30 డిగ్రీల వంపు కోణం కలిగి ఉంటుంది. ఇది 12.3 kW విద్యుత్ ఉత్పత్తి మరియు 60 చదరపు మీటర్ల మాడ్యూల్ వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. బ్యాటరీ DC-కపుల్డ్ మరియు 11.7 kWh సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఎంచుకున్న ఇల్లు 256 m2 వేడిచేసిన నివాస స్థలాన్ని మరియు 84.3 kWh/m²a వార్షిక తాపన డిమాండ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

"PV మరియు బ్యాటరీ యూనిట్ల నుండి DC పవర్ 12 kW గరిష్ట AC పవర్ మరియు 95% యూరోపియన్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్న ఇన్వర్టర్ ద్వారా ACగా మార్చబడుతుంది" అని పరిశోధకులు వివరించారు, SG-రెడీ కంట్రోల్ విద్యుత్ గ్రిడ్‌తో సంకర్షణ చెందగలదని మరియు సిస్టమ్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను తదనుగుణంగా సర్దుబాటు చేయగలదని పేర్కొన్నారు. "అధిక గ్రిడ్ లోడ్ ఉన్న కాలంలో, గ్రిడ్ ఆపరేటర్ గ్రిడ్ ఒత్తిడిని తగ్గించడానికి హీట్ పంప్ ఆపరేషన్‌ను ఆపివేయవచ్చు లేదా వ్యతిరేక సందర్భంలో బలవంతంగా ఆన్ చేయవచ్చు."

ప్రతిపాదిత సిస్టమ్ కాన్ఫిగరేషన్ ప్రకారం, PV విద్యుత్తును మొదట ఇంటి లోడ్లకు ఉపయోగించాలి, మిగులు బ్యాటరీకి సరఫరా చేయాలి. గృహానికి విద్యుత్ అవసరం లేకపోతే మరియు బ్యాటరీ పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడితేనే అదనపు విద్యుత్తును గ్రిడ్‌కు ఎగుమతి చేయవచ్చు. PV వ్యవస్థ మరియు బ్యాటరీ రెండూ ఇంటి శక్తి డిమాండ్‌ను తీర్చలేకపోతే, విద్యుత్ గ్రిడ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు.

"బ్యాటరీ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయినప్పుడు లేదా దాని గరిష్ట శక్తితో ఛార్జ్ అవుతున్నప్పుడు మరియు ఇంకా PV మిగులు అందుబాటులో ఉన్నప్పుడు SG-రెడీ మోడ్ సక్రియం అవుతుంది" అని విద్యావేత్తలు తెలిపారు. "దీనికి విరుద్ధంగా, తక్షణ PV శక్తి కనీసం 10 నిమిషాల పాటు మొత్తం భవన డిమాండ్ కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు ట్రిగ్గర్-ఆఫ్ పరిస్థితి నెరవేరుతుంది."

వారి విశ్లేషణలో స్వీయ-వినియోగ స్థాయిలు, సౌర భిన్నం, హీట్ పంప్ సామర్థ్యం మరియు హీట్ పంప్ పనితీరు సామర్థ్యంపై PV వ్యవస్థ మరియు బ్యాటరీ ప్రభావం పరిగణించబడ్డాయి. వారు జనవరి నుండి డిసెంబర్ 2022 వరకు అధిక-రిజల్యూషన్ 1-నిమిషం డేటాను ఉపయోగించారు మరియు SG-రెడీ నియంత్రణ DHW కోసం హీట్ పంప్ సరఫరా ఉష్ణోగ్రతలను 4.1 K పెంచిందని కనుగొన్నారు. సంవత్సరంలో వ్యవస్థ మొత్తం 42.9% స్వీయ-వినియోగాన్ని సాధించిందని, ఇది ఇంటి యజమానులకు ఆర్థిక ప్రయోజనాలను అందిస్తుందని కూడా వారు నిర్ధారించారు.

"[హీట్ పంప్] కోసం విద్యుత్ డిమాండ్ 36% PV/బ్యాటరీ వ్యవస్థతో కవర్ చేయబడింది, దేశీయ వేడి నీటి మోడ్‌లో 51% మరియు స్పేస్ హీటింగ్ మోడ్‌లో 28% ద్వారా," అని పరిశోధన బృందం వివరించింది, అధిక సింక్ ఉష్ణోగ్రతలు DHW మోడ్‌లో హీట్ పంప్ సామర్థ్యాన్ని 5.7% మరియు స్పేస్ హీటింగ్ మోడ్‌లో 4.0% తగ్గించాయని జోడించింది.

"స్పేస్ హీటింగ్ కోసం, స్మార్ట్ కంట్రోల్ యొక్క ప్రతికూల ప్రభావం కూడా కనుగొనబడింది," అని బరాస్కర్ చెప్పారు. "SG-రెడీ కంట్రోల్ కారణంగా, హీటింగ్ సెట్ పాయింట్ ఉష్ణోగ్రతల కంటే ఎక్కువ స్పేస్ హీటింగ్‌లో హీట్ పంప్ పనిచేస్తుంది. ఎందుకంటే కంట్రోల్ బహుశా స్టోరేజ్ సెట్ ఉష్ణోగ్రతను పెంచి, స్పేస్ హీటింగ్‌కు వేడి అవసరం లేకపోయినా హీట్ పంప్‌ను ఆపరేట్ చేసింది. అధిక నిల్వ ఉష్ణోగ్రతలు అధిక నిల్వ ఉష్ణ నష్టాలకు దారితీస్తాయని కూడా పరిగణించాలి."

భవిష్యత్తులో వివిధ వ్యవస్థ మరియు నియంత్రణ భావనలతో అదనపు PV/హీట్ పంప్ కలయికలను పరిశీలిస్తామని శాస్త్రవేత్తలు తెలిపారు.

"ఈ ఫలితాలు వ్యక్తిగత మూల్యాంకనం చేయబడిన వ్యవస్థలకు ప్రత్యేకమైనవని మరియు భవనం మరియు శక్తి వ్యవస్థ స్పెసిఫికేషన్లను బట్టి చాలా తేడా ఉంటుందని గమనించాలి" అని వారు తేల్చారు.