นักวิจัยจาก Frauhofer ISE ของเยอรมนี ได้ทำการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนที่พักอาศัยซึ่งเชื่อมต่อกับระบบ PV บนหลังคาโดยอาศัยการกักเก็บแบตเตอรี่ และพบว่าการผสมผสานนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกันก็เพิ่มอัตราการใช้งานด้วยตนเองของแผงโซลาร์เซลล์ได้อย่างมากอีกด้วย
กลุ่มนักวิจัยจากสถาบัน Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ของเยอรมนี (Fraunhofer ISE) ได้ทำการศึกษาประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน (HP) ที่พร้อมใช้งานกับระบบกริดอัจฉริยะ ซึ่งใช้ร่วมกับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาและการกักเก็บแบตเตอรี่ในบ้านเดี่ยว และพบว่าทั้งแผงโซลาร์เซลล์ (PV) และแบตเตอรี่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ
ผู้ควบคุมระบบสามารถปิด HP ที่พร้อมสำหรับระบบกริดอัจฉริยะได้ในช่วงที่มีโหลดสูง นอกจากนี้ HP ยังให้ข้อได้เปรียบในการเพิ่มการใช้ PV ของตนเองให้สูงสุดโดยปรับการทำงานตามพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า “โหมดพร้อมสำหรับสมาร์ทกริดจะเปิดใช้งานเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มหรือกำลังชาร์จที่พลังงานสูงสุดและยังมีพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินเหลืออยู่” พร้อมสังเกตว่า HP ที่พร้อมสำหรับสมาร์ทกริดสามารถปรับการทำงานได้ในลักษณะที่เน้นกริด “ในทางกลับกัน เงื่อนไขการหยุดทำงานจะบรรลุผลเมื่อพลังงานพลังงานแสงอาทิตย์ในขณะนั้นยังคงต่ำกว่าความต้องการพลังงานทั้งหมดของอาคารเป็นเวลาอย่างน้อย 10 นาที”
นักวิชาการวิเคราะห์ประสิทธิภาพโดยเฉพาะของระบบ PV-HP โดยใช้ข้อมูลภาคสนามที่มีความละเอียด 1 นาทีจากบ้านเดี่ยวหลังหนึ่งที่สร้างขึ้นในปี 1960 ในเมืองไฟรบวร์ก ทางตอนใต้ของเยอรมนี บ้านหลังนี้มีความต้องการความร้อนต่อปีที่ 84.3 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตร.ม. และมีพื้นที่ใช้สอยที่อุ่นสบาย 256 ตร.ม.2.
การวิเคราะห์ของพวกเขาพิจารณาว่าการควบคุมอัจฉริยะที่ใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์และที่เก็บกักอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนอย่างไร พวกเขาได้คำนึงถึงตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก (KPI) เช่น อัตราการใช้ไฟฟ้าเอง เศษส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์ ปัจจัยประสิทธิภาพตามฤดูกาล และเส้นโค้งความร้อน “การประเมินประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนสำหรับไฟฟ้าที่ใช้จากกริดเท่านั้นอาจเป็นประโยชน์” พวกเขาอธิบาย “แนวทางนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่าไฟฟ้าที่ผลิตได้จากหน่วย PV และแบตเตอรี่ภายในบ้านนั้นไม่มีค่าใช้จ่ายสำหรับเจ้าของบ้าน”
การกำหนดค่าระบบที่เสนอนี้ประกอบไปด้วยปั๊มความร้อนใต้ดิน 13.9 กิโลวัตต์ที่ใช้สำหรับการทำความร้อนในพื้นที่และน้ำอุ่นในครัวเรือน (DHW) ระบบ PV 12.3 กิโลวัตต์ที่หันไปทางทิศใต้โดยมีมุมเอียง 30 องศา อินเวอร์เตอร์ 12 กิโลวัตต์ และแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อ DC ที่มีความจุ 11.7 กิโลวัตต์ชั่วโมง
จากการวิเคราะห์พบว่าระบบ PV-HP สามารถบรรลุอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าของตัวเองโดยเฉลี่ยที่ 42.9% ตลอดทั้งปี โดยจุดสูงสุดจะเกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาว ทีมวิจัยอธิบายว่า “ในทางตรงกันข้าม หากมี PV ส่วนเกินจำนวนมาก การใช้พลังงานไฟฟ้าของตัวเองจะลดลงในช่วงฤดูร้อน ซึ่งโดยปกติจะเป็นช่วงที่มีแสงแดดจัด ความจุของแบตเตอรี่ที่มากขึ้นจะช่วยให้ใช้พลังงานไฟฟ้าของตัวเองได้สูงสุด อย่างไรก็ตาม นั่นยังหมายความอีกด้วยว่าความจุของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่จะถูกทิ้งไว้โดยไม่ได้ใช้งานในช่วงฤดูหนาว โดยจะมีพลังงาน PV ส่วนเกินในปริมาณจำกัด”
นักวิทยาศาสตร์ยังพบอีกว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์และการเก็บกักความร้อนสามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของปั๊มความร้อนได้ประมาณ 36% “เนื่องจากอุณหภูมิของแหล่งจ่ายที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพของ HP จะลดลง 5.7% ในโหมด DHW และ 4.0% ในโหมดทำความร้อนในพื้นที่” พวกเขายังระบุ “ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อพิจารณาไฟฟ้าจาก PV ที่จ่ายให้กับปั๊มความร้อน ปัจจัยประสิทธิภาพตามฤดูกาลจะเพิ่มขึ้นจาก 4.2 เป็น 5.2 และเมื่อพิจารณาแหล่งจ่ายไฟร่วมกันจาก PV และแบตเตอรี่ไปยังปั๊มความร้อน ปัจจัยประสิทธิภาพตามฤดูกาลจะเพิ่มขึ้นเป็น 6.7”
อย่างไรก็ตาม พวกเขายังสังเกตด้วยว่าการควบคุมอัจฉริยะอาจส่งผลกระทบเชิงลบต่อประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนเนื่องจากอุณหภูมิในการจ่ายที่เพิ่มขึ้น “การประเมินในระยะยาวที่ระดับระบบ โดยพิจารณาผลกระทบของการสูญเสียพื้นที่จัดเก็บและพิจารณาประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ สามารถประเมินผลกระทบของการควบคุมอัจฉริยะที่มีต่อระบบได้ดีขึ้น” พวกเขาสรุป
ผลการวิจัยดังกล่าวสามารถดูได้จากผลการศึกษาเรื่อง “การวิเคราะห์ประสิทธิภาพและการทำงานของระบบปั๊มความร้อนแบบใช้แบตเตอรี่โฟโตวอลตาอิคโดยอาศัยข้อมูลการวัดภาคสนาม” ซึ่งตีพิมพ์ใน ความก้าวหน้าด้านพลังงานแสงอาทิตย์.
เนื้อหานี้ได้รับการคุ้มครองลิขสิทธิ์และไม่อาจนำไปใช้ซ้ำได้ หากคุณต้องการร่วมมือกับเราและต้องการนำเนื้อหาบางส่วนของเราไปใช้ซ้ำ โปรดติดต่อ: editors@pv-magazine.com
ที่มาจาก นิตยสาร pv
ข้อสงวนสิทธิ์: ข้อมูลที่ระบุไว้ข้างต้นจัดทำโดย pv-magazine.com โดยเป็นอิสระจาก Cooig.com Cooig.com ไม่รับรองหรือรับประกันคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผู้ขายและผลิตภัณฑ์
