पीवी, बैटरी भंडारण के साथ आवासीय ताप पंपों को कैसे संयोजित करें

फ्रौनहोफर आईएसई शोधकर्ताओं ने अध्ययन किया है कि आवासीय छत पीवी सिस्टम को ताप पंप और बैटरी भंडारण के साथ कैसे जोड़ा जा सकता है।

उन्होंने जर्मनी के फ्रीबर्ग में 1960 में निर्मित एकल-परिवार के घर में स्मार्ट-ग्रिड (एसजी) तैयार नियंत्रण पर आधारित पीवी-हीट पंप-बैटरी प्रणाली के प्रदर्शन का आकलन किया।

शोधकर्ता शुभम बारस्कर ने पीवी पत्रिका को बताया, "यह पाया गया कि स्मार्ट नियंत्रण ने निर्धारित तापमान को बढ़ाकर हीट पंप संचालन को बढ़ा दिया।" “एसजी-रेडी नियंत्रण ने गर्म पानी की तैयारी के लिए आपूर्ति तापमान को 4.1 केल्विन तक बढ़ा दिया, जिससे मौसमी प्रदर्शन कारक (एसपीएफ) 5.7% कम होकर 3.5 से 3.3 हो गया। इसके अलावा, स्पेस हीटिंग मोड के लिए स्मार्ट कंट्रोल ने एसपीएफ को 5.0 से 4% घटाकर 4.8 कर दिया।

एसपीएफ़ प्रदर्शन के गुणांक (सीओपी) के समान एक मूल्य है, अंतर के साथ इसकी गणना अलग-अलग सीमा स्थितियों के साथ लंबी अवधि में की जाती है।

बारास्कर और उनके सहयोगियों ने अपने निष्कर्षों को "फ़ील्ड माप डेटा के आधार पर फोटोवोल्टिक-बैटरी ताप पंप प्रणाली के प्रदर्शन और संचालन का विश्लेषण, जो हाल ही में प्रकाशित हुआ थासौर ऊर्जा अग्रिम.उन्होंने कहा कि पीवी-हीट पंप सिस्टम का मुख्य लाभ उनकी कम ग्रिड खपत और कम बिजली लागत है।

हीट पंप प्रणाली एक 13.9 किलोवाट का ग्राउंड-सोर्स हीट पंप है जिसे अंतरिक्ष हीटिंग के लिए बफर स्टोरेज के साथ डिज़ाइन किया गया है। यह घरेलू गर्म पानी (डीएचडब्ल्यू) के उत्पादन के लिए एक भंडारण टैंक और मीठे पानी के स्टेशन पर भी निर्भर करता है। दोनों भंडारण इकाइयाँ विद्युत सहायक हीटरों से सुसज्जित हैं।

पीवी प्रणाली दक्षिण-उन्मुख है और इसका झुकाव कोण 30 डिग्री है। इसमें 12.3 किलोवाट का पावर आउटपुट और 60 वर्ग मीटर का मॉड्यूल क्षेत्र है। बैटरी DC-युग्मित है और इसकी क्षमता 11.7 kWh है। चयनित घर में 256 m2 का गर्म रहने का स्थान और 84.3 kWh/m²a की वार्षिक हीटिंग मांग है।

शोधकर्ताओं ने बताया, "पीवी और बैटरी इकाइयों से डीसी बिजली को एक इन्वर्टर के माध्यम से एसी में परिवर्तित किया जाता है, जिसकी अधिकतम एसी शक्ति 12 किलोवाट और यूरोपीय दक्षता 95% है।" बिजली ग्रिड और सिस्टम के संचालन को तदनुसार समायोजित करें। "उच्च ग्रिड लोड की अवधि के दौरान, ग्रिड ऑपरेटर ग्रिड तनाव को कम करने के लिए हीट पंप ऑपरेशन को बंद कर सकता है या विपरीत स्थिति में जबरन चालू भी कर सकता है।"

प्रस्तावित सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन के तहत, पीवी बिजली का उपयोग शुरू में घरेलू भार के लिए किया जाना चाहिए, अधिशेष बैटरी को आपूर्ति की जाएगी। अतिरिक्त बिजली केवल ग्रिड को निर्यात की जा सकती है, यदि घर को बिजली की आवश्यकता नहीं है और बैटरी पूरी तरह से चार्ज है। यदि पीवी सिस्टम और बैटरी दोनों घर की ऊर्जा मांग को पूरा करने में सक्षम नहीं हैं, तो बिजली ग्रिड का उपयोग किया जा सकता है।

शिक्षाविदों ने कहा, "एसजी-रेडी मोड तब सक्रिय होता है जब बैटरी पूरी तरह से चार्ज हो जाती है या अपनी अधिकतम शक्ति पर चार्ज हो रही होती है और अभी भी पीवी अधिशेष उपलब्ध होता है।" "इसके विपरीत, ट्रिगर-ऑफ स्थिति तब पूरी होती है जब तात्कालिक पीवी बिजली कम से कम 10 मिनट तक कुल भवन मांग से कम रहती है।"

उनके विश्लेषण में स्व-उपभोग स्तर, सौर अंश, ताप पंप दक्षता, और ताप पंप प्रदर्शन दक्षता पर पीवी प्रणाली और बैटरी के प्रभाव पर विचार किया गया। उन्होंने जनवरी से दिसंबर 2022 तक उच्च-रिज़ॉल्यूशन 1-मिनट डेटा का उपयोग किया और पाया कि एसजी-रेडी नियंत्रण ने डीएचडब्ल्यू के लिए ताप पंप आपूर्ति तापमान 4.1 K तक बढ़ा दिया। उन्होंने यह भी पता लगाया कि सिस्टम ने वर्ष के दौरान 42.9% की समग्र स्व-खपत हासिल की, जो घर के मालिकों के लिए वित्तीय लाभ में तब्दील हो गई।

अनुसंधान टीम ने बताया, "[हीट पंप] के लिए बिजली की मांग को पीवी/बैटरी सिस्टम के साथ 36%, घरेलू गर्म पानी मोड में 51% और स्पेस हीटिंग मोड में 28% कवर किया गया था।" डीएचडब्ल्यू मोड में हीट पंप दक्षता 5.7% और स्पेस हीटिंग मोड में 4.0% बढ़ जाती है।

बारास्कर ने कहा, "अंतरिक्ष हीटिंग के लिए, स्मार्ट नियंत्रण का नकारात्मक प्रभाव भी पाया गया।" “एसजी-रेडी नियंत्रण के कारण ताप पंप हीटिंग सेट बिंदु तापमान से ऊपर अंतरिक्ष हीटिंग में संचालित होता है। ऐसा इसलिए था क्योंकि नियंत्रण ने संभवतः भंडारण सेट तापमान में वृद्धि की और ताप पंप को संचालित किया, भले ही अंतरिक्ष हीटिंग के लिए ताप की आवश्यकता नहीं थी। इस पर भी विचार किया जाना चाहिए कि अत्यधिक उच्च भंडारण तापमान से भंडारण में अधिक गर्मी का नुकसान हो सकता है।

वैज्ञानिकों ने कहा कि वे भविष्य में विभिन्न प्रणालियों और नियंत्रण अवधारणाओं के साथ अतिरिक्त पीवी/हीट पंप संयोजनों की जांच करेंगे।

"यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ये निष्कर्ष व्यक्तिगत मूल्यांकन प्रणालियों के लिए विशिष्ट हैं और भवन और ऊर्जा प्रणाली विनिर्देशों के आधार पर काफी भिन्न हो सकते हैं," उन्होंने निष्कर्ष निकाला।