Onderzoekers van het Duitse Frauhofer ISE hebben de prestaties geanalyseerd van een warmtepomp voor woningen die is aangesloten op een PV-systeem op het dak dat gebruikmaakt van batterijopslag. Ze hebben ontdekt dat deze combinatie de prestaties van de warmtepomp aanzienlijk verbetert en tegelijkertijd het eigenverbruik van de zonnepanelen aanzienlijk verhoogt.
Een groep onderzoekers van het Duitse Fraunhofer Instituut voor Zonne-energiesystemen (Fraunhofer ISE) onderzocht de prestaties van warmtepompen (HP's) die geschikt zijn voor het slimme elektriciteitsnet, in combinatie met zonne-energie op daken en batterijopslag in eengezinswoningen. Ze ontdekten dat zowel PV-panelen als batterijen de prestaties van warmtepompen aanzienlijk kunnen verbeteren.
Smart grid-ready HP's kunnen door de netbeheerder worden uitgeschakeld tijdens periodes met een hoge netbelasting. Ze bieden ook het voordeel dat ze het PV-zelfverbruik maximaliseren door hun werking aan te passen op basis van beschikbare zonne-energie.
"De smart grid-ready-modus wordt geactiveerd wanneer de batterij volledig is opgeladen of wordt opgeladen op maximaal vermogen en er nog steeds PV-overschot beschikbaar is", aldus de wetenschappers, die opmerkten dat smart grid-ready HP's hun werking op een netgerichte manier kunnen aanpassen. "Omgekeerd wordt aan de trigger-off-voorwaarde voldaan wanneer het directe PV-vermogen gedurende ten minste 10 minuten lager blijft dan de totale vraag van het gebouw."
De academici analyseerden met name de prestaties van een PV-HP-systeem met behulp van veldgegevens met een resolutie van 1 minuut van een halfvrijstaand eengezinshuis uit 1960 in Freiburg, Zuid-Duitsland. Het huis heeft een jaarlijkse verwarmingsbehoefte van 84.3 kWh/m²a en een verwarmde leefruimte van 256 m2.
Hun analyse ging over hoe de slimme besturing die wordt gebruikt in het zonne-plus-opslagsysteem de prestaties van de warmtepomp kan beïnvloeden. Ze hielden rekening met belangrijke prestatie-indicatoren (KPI's) zoals eigenverbruikspercentage, zonnefractie, seizoensgebonden prestatiefactor en verwarmingscurve. "Het kan nuttig zijn om de prestaties van de warmtepomp te evalueren voor alleen de elektriciteit die van het net wordt verbruikt", legden ze uit. "Deze aanpak is gebaseerd op de veronderstelling dat elektriciteit die wordt opgewekt door huishoudelijke PV- en batterij-eenheden in feite gratis is voor huiseigenaren."
De voorgestelde systeemconfiguratie omvat een 13.9 kW warmtepomp met aardwarmte, bedoeld voor ruimteverwarming en warmwatervoorziening (DHW), een op het zuiden gericht 12.3 kW PV-systeem met een kantelhoek van 30 graden, een 12 kW omvormer en een DC-gekoppelde batterij met een capaciteit van 11.7 kWh.
Uit de analyse bleek dat het PV-HP-systeem een gemiddeld zelfverbruikpercentage van 42.9% kon bereiken gedurende het jaar, waarbij de hoogste pieken werden bereikt in de winter. "Daarentegen leidt een hoog overschot aan PV tot een lager zelfverbruik in de zomer, meestal tijdens de piekuren van het zonlicht", legde het onderzoeksteam uit. "Een grotere batterijcapaciteit zou helpen om het zelfverbruik te maximaliseren; dit impliceert echter ook dat het grootste deel van de batterijcapaciteit ongebruikt zou blijven tijdens de wintermaanden met beperkt PV-overschotvermogen."
De wetenschappers ontdekten ook dat het zonne-plus-opslagsysteem ongeveer 36% van de elektriciteitsvraag van de warmtepomp kon dekken. "Door hogere gootsteentemperaturen neemt de efficiëntie van de HP met 5.7% af in de DHW-modus en met 4.0% in de ruimteverwarmingsmodus", specificeerden ze ook. "De resultaten toonden aan dat door rekening te houden met de PV-elektriciteit die aan de warmtepomp wordt geleverd, de seizoensgebonden prestatiefactor steeg van 4.2 naar 5.2. Toen rekening werd gehouden met de gecombineerde levering van PV en batterij aan de warmtepomp, steeg de seizoensgebonden prestatiefactor naar 6.7."
Ze merkten echter ook op dat de slimme regeling de efficiëntie van de warmtepomp negatief kan beïnvloeden vanwege de hogere aanvoertemperaturen. "Langetermijnevaluatie op systeemniveau, door rekening te houden met het effect van opslagverliezen en rekening te houden met de economische prestaties, kan het effect van slimme regeling op het systeem beter beoordelen", concludeerden ze.
Hun bevindingen zijn beschikbaar in de studie “Analyse van de prestaties en werking van een fotovoltaïsch-batterijwarmtepompsysteem op basis van veldmeetgegevens”, gepubliceerd in Vooruitgang in zonne-energie.
Deze content is auteursrechtelijk beschermd en mag niet worden hergebruikt. Als u met ons wilt samenwerken en een deel van onze content wilt hergebruiken, neem dan contact op met: editors@pv-magazine.com.
Bron van pv tijdschrift
Disclaimer: De hierboven vermelde informatie wordt onafhankelijk van Cooig.com verstrekt door pv-magazine.com. Cooig.com geeft geen verklaringen en garanties met betrekking tot de kwaliteit en betrouwbaarheid van de verkoper en producten.
