Các nhà nghiên cứu tại Frauhofer ISE của Đức đã phân tích hiệu suất của một máy bơm nhiệt dân dụng được kết nối với hệ thống PV trên mái nhà dựa vào lưu trữ pin và phát hiện ra rằng sự kết hợp này cải thiện đáng kể hiệu suất của máy bơm nhiệt đồng thời cũng tăng đáng kể tỷ lệ tự tiêu thụ của mảng pin mặt trời.
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer của Đức (Fraunhofer ISE) đã nghiên cứu hiệu suất của máy bơm nhiệt (HP) kết hợp với hệ thống phát điện mặt trời trên mái nhà và lưu trữ pin tại các ngôi nhà gia đình đơn lẻ và phát hiện ra rằng cả mảng PV và pin đều có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của máy bơm nhiệt.
Các HP sẵn sàng cho lưới điện thông minh có thể được tắt bởi nhà điều hành lưới điện trong thời gian tải lưới điện cao. Chúng cũng mang lại lợi thế là tối đa hóa mức tự tiêu thụ PV bằng cách điều chỉnh hoạt động của chúng dựa trên năng lượng mặt trời khả dụng.
“Chế độ sẵn sàng cho lưới điện thông minh được kích hoạt khi pin được sạc đầy hoặc đang sạc ở mức công suất tối đa và vẫn còn dư thừa PV”, các nhà khoa học cho biết, lưu ý rằng HP sẵn sàng cho lưới điện thông minh có thể điều chỉnh hoạt động của chúng theo cách hướng đến lưới điện. “Ngược lại, điều kiện kích hoạt tắt được đáp ứng khi công suất PV tức thời vẫn thấp hơn tổng nhu cầu của tòa nhà trong ít nhất 10 phút”.
Các học giả đã phân tích, cụ thể là, hiệu suất của hệ thống PV-HP sử dụng dữ liệu thực địa có độ phân giải 1 phút từ một ngôi nhà liền kề, một gia đình được xây dựng vào năm 1960 tại Freiburg, miền nam nước Đức. Ngôi nhà có nhu cầu sưởi ấm hàng năm là 84.3 kWh/m²a và không gian sống được sưởi ấm là 256 m2.
Phân tích của họ xem xét cách thức điều khiển thông minh được sử dụng trong hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của máy bơm nhiệt. Họ đã tính đến các chỉ số hiệu suất chính (KPI) như tỷ lệ tự tiêu thụ, tỷ lệ năng lượng mặt trời, hệ số hiệu suất theo mùa và đường cong sưởi ấm. Họ giải thích rằng "Có thể hữu ích khi đánh giá hiệu suất của máy bơm nhiệt chỉ đối với điện năng tiêu thụ từ lưới điện". "Cách tiếp cận này dựa trên giả định rằng điện được tạo ra bởi các đơn vị PV và pin trong nước về cơ bản là miễn phí đối với chủ nhà".
Cấu hình hệ thống được đề xuất bao gồm một máy bơm nhiệt mặt đất công suất 13.9 kW dùng để sưởi ấm không gian và cung cấp nước nóng sinh hoạt (DHW), một hệ thống PV hướng Nam công suất 12.3 kW với góc nghiêng 30 độ, một bộ biến tần công suất 12 kW và một pin DC có dung lượng 11.7 kWh.
Phân tích cho thấy hệ thống PV-HP có thể đạt được tỷ lệ tự tiêu thụ trung bình là 42.9% trong suốt cả năm, với mức đỉnh cao nhất đạt được vào mùa đông. "Ngược lại, PV thặng dư cao dẫn đến mức tự tiêu thụ thấp hơn vào mùa hè, thường là trong những giờ nắng cao điểm", nhóm nghiên cứu giải thích. "Dung lượng pin lớn hơn sẽ giúp tối đa hóa mức tự tiêu thụ; tuy nhiên, điều này cũng ngụ ý rằng hầu hết dung lượng pin sẽ không được sử dụng trong những tháng mùa đông với lượng điện dư thừa PV hạn chế".
Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng hệ thống năng lượng mặt trời cộng với lưu trữ có thể đáp ứng khoảng 36% nhu cầu điện của máy bơm nhiệt. Họ cũng chỉ rõ rằng "Do nhiệt độ bồn chứa cao hơn, hiệu suất của HP giảm 5.7% ở chế độ DHW và 4.0% ở chế độ sưởi ấm không gian". "Kết quả cho thấy khi xem xét điện PV cung cấp cho máy bơm nhiệt, hệ số hiệu suất theo mùa tăng từ 4.2 lên 5.2. Khi xem xét nguồn cung cấp kết hợp từ PV và pin cho máy bơm nhiệt, hệ số hiệu suất theo mùa tăng lên 6.7".
Tuy nhiên, họ cũng lưu ý rằng điều khiển thông minh có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của máy bơm nhiệt do nhiệt độ cung cấp tăng. "Đánh giá dài hạn ở cấp độ hệ thống, bằng cách xem xét tác động của tổn thất lưu trữ và xem xét hiệu suất kinh tế có thể đánh giá tốt hơn tác động của điều khiển thông minh đối với hệ thống", họ kết luận.
Những phát hiện của họ có trong nghiên cứu “Phân tích hiệu suất và hoạt động của hệ thống bơm nhiệt pin quang điện dựa trên dữ liệu đo lường thực địa”, được công bố trên Tiến bộ năng lượng mặt trời.
Nội dung này được bảo vệ bản quyền và không được phép sử dụng lại. Nếu bạn muốn hợp tác với chúng tôi và muốn sử dụng lại một số nội dung của chúng tôi, vui lòng liên hệ: editors@pv-magazine.com.
Nguồn từ tạp chí pv
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Thông tin nêu trên được cung cấp bởi pv-magazine.com độc lập với Cooig.com. Cooig.com không tuyên bố và bảo đảm về chất lượng và độ tin cậy của người bán và sản phẩm.
