રહેણાંક હીટ પંપને પીવી, બેટરી સ્ટોરેજ સાથે કેવી રીતે જોડવા

ફ્રેનહોફર ISE સંશોધકોએ રહેણાંક છત પીવી સિસ્ટમ્સને હીટ પંપ અને બેટરી સ્ટોરેજ સાથે કેવી રીતે જોડી શકાય તેનો અભ્યાસ કર્યો છે.

તેમણે જર્મનીના ફ્રીબર્ગમાં 1960 માં બનેલા સિંગલ-ફેમિલી હાઉસમાં સ્માર્ટ-ગ્રીડ (SG) રેડી કંટ્રોલ પર આધારિત PV-હીટ પંપ-બેટરી સિસ્ટમના પ્રદર્શનનું મૂલ્યાંકન કર્યું.

"એવું જાણવા મળ્યું કે સ્માર્ટ કંટ્રોલે સેટ તાપમાન વધારીને હીટ પંપની કામગીરીમાં વધારો કર્યો," સંશોધક શુભમ બારાસ્કરે પીવી મેગેઝિનને જણાવ્યું. "એસજી-રેડી કંટ્રોલે ગરમ પાણીની તૈયારી માટે સપ્લાય તાપમાનમાં 4.1 કેલ્વિનનો વધારો કર્યો, જેના કારણે મોસમી કામગીરી પરિબળ (SPF) 3.5 થી 3.3 સુધી 5.7% ઘટાડો થયો. વધુમાં, સ્પેસ હીટિંગ મોડ માટે સ્માર્ટ કંટ્રોલે SPF ને 5.0 થી 4.8 સુધી 4% ઘટાડો કર્યો."

SPF એ પ્રદર્શન ગુણાંક (COP) જેવું જ મૂલ્ય છે, તફાવત એ છે કે તે વિવિધ સીમા પરિસ્થિતિઓ સાથે લાંબા સમયગાળા દરમિયાન ગણવામાં આવે છે.

બારાસ્કર અને તેમના સાથીઓએ "" માં તેમના તારણો સમજાવ્યા.ફીલ્ડ માપન ડેટાના આધારે ફોટોવોલ્ટેઇક-બેટરી હીટ પંપ સિસ્ટમના પ્રદર્શન અને સંચાલનનું વિશ્લેષણ", જે તાજેતરમાં પ્રકાશિત થયું હતુંસૌર ઉર્જા ક્ષેત્રમાં પ્રગતિ.તેમણે જણાવ્યું હતું કે પીવી-હીટ પંપ સિસ્ટમનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેમનો ગ્રીડ વપરાશ ઓછો થાય છે અને વીજળીનો ખર્ચ ઓછો થાય છે.

આ હીટ પંપ સિસ્ટમ ૧૩.૯ કિલોવોટનો ગ્રાઉન્ડ-સોર્સ હીટ પંપ છે જે જગ્યા ગરમ કરવા માટે બફર સ્ટોરેજ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે. તે ઘરેલું ગરમ ​​પાણી (DHW) ઉત્પન્ન કરવા માટે સ્ટોરેજ ટાંકી અને મીઠા પાણીના સ્ટેશન પર પણ આધાર રાખે છે. બંને સ્ટોરેજ યુનિટ ઇલેક્ટ્રિક સહાયક હીટરથી સજ્જ છે.

આ પીવી સિસ્ટમ દક્ષિણ-લક્ષી છે અને તેનો ઝુકાવ કોણ 30 ડિગ્રી છે. તેનો પાવર આઉટપુટ 12.3 kW છે અને મોડ્યુલ ક્ષેત્રફળ 60 ચોરસ મીટર છે. બેટરી DC-કપ્લ્ડ છે અને તેની ક્ષમતા 11.7 kWh છે. પસંદ કરેલા ઘરમાં 256 m2 ગરમ રહેવાની જગ્યા છે અને વાર્ષિક ગરમીની માંગ 84.3 kWh/m²a છે.

"પીવી અને બેટરી યુનિટમાંથી ડીસી પાવરને ઇન્વર્ટર દ્વારા એસીમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે જેનો મહત્તમ એસી પાવર 12 kW અને યુરોપિયન કાર્યક્ષમતા 95% છે," સંશોધકોએ સમજાવ્યું, નોંધ્યું કે SG-રેડી કંટ્રોલ વીજળી ગ્રીડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા અને સિસ્ટમના સંચાલનને અનુરૂપ રીતે ગોઠવવા સક્ષમ છે. "ઉચ્ચ ગ્રીડ લોડના સમયગાળા દરમિયાન, ગ્રીડ ઓપરેટર ગ્રીડ તાણ ઘટાડવા માટે હીટ પંપ કામગીરી બંધ કરી શકે છે અથવા વિપરીત કિસ્સામાં બળજબરીથી ચાલુ પણ કરી શકે છે."

પ્રસ્તાવિત સિસ્ટમ રૂપરેખાંકન હેઠળ, શરૂઆતમાં ઘરના ભારણ માટે પીવી પાવરનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે, અને વધારાની વીજળી બેટરીને પૂરી પાડવામાં આવશે. વધારાની વીજળી ફક્ત ત્યારે જ ગ્રીડમાં નિકાસ કરી શકાય છે જો ઘરને વીજળીની જરૂર ન હોય અને બેટરી સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થઈ ગઈ હોય. જો પીવી સિસ્ટમ અને બેટરી બંને ઘરની ઊર્જા માંગને પૂર્ણ કરવામાં સક્ષમ ન હોય, તો વીજળી ગ્રીડનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

"જ્યારે બેટરી સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થાય છે અથવા તેની મહત્તમ શક્તિ પર ચાર્જ થઈ રહી છે અને હજુ પણ PV સરપ્લસ ઉપલબ્ધ છે ત્યારે SG-રેડી મોડ સક્રિય થાય છે," શિક્ષણવિદોએ જણાવ્યું હતું. "તેનાથી વિપરીત, જ્યારે તાત્કાલિક PV પાવર ઓછામાં ઓછા 10 મિનિટ માટે કુલ બિલ્ડિંગ માંગ કરતા ઓછો રહે છે ત્યારે ટ્રિગર-ઓફ શરત પૂરી થાય છે."

તેમના વિશ્લેષણમાં સ્વ-વપરાશ સ્તર, સૌર અપૂર્ણાંક, ગરમી પંપ કાર્યક્ષમતા અને ગરમી પંપ કામગીરી કાર્યક્ષમતા પર પીવી સિસ્ટમ અને બેટરીની અસરનો વિચાર કરવામાં આવ્યો. તેઓએ જાન્યુઆરીથી ડિસેમ્બર 2022 સુધીના ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન 1-મિનિટના ડેટાનો ઉપયોગ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે SG-રેડી નિયંત્રણથી DHW માટે ગરમી પંપ પુરવઠા તાપમાનમાં 4.1 K નો વધારો થયો. તેઓએ એ પણ ખાતરી કરી કે સિસ્ટમે વર્ષ દરમિયાન 42.9% નો એકંદર સ્વ-વપરાશ પ્રાપ્ત કર્યો, જે ઘરમાલિકો માટે નાણાકીય લાભમાં અનુવાદ કરે છે.

"[હીટ પંપ] માટે વીજળીની માંગ પીવી/બેટરી સિસ્ટમ દ્વારા 36%, ઘરેલું ગરમ ​​પાણીના મોડમાં 51% અને સ્પેસ હીટિંગ મોડમાં 28% દ્વારા આવરી લેવામાં આવી હતી," સંશોધન ટીમે સમજાવ્યું, ઉમેર્યું કે ઊંચા સિંક તાપમાને DHW મોડમાં હીટ પંપની કાર્યક્ષમતામાં 5.7% અને સ્પેસ હીટિંગ મોડમાં 4.0% ઘટાડો કર્યો.

"સ્પેસ હીટિંગ માટે, સ્માર્ટ કંટ્રોલની નકારાત્મક અસર પણ જોવા મળી," બારાસ્કરે કહ્યું. "SG-રેડી કંટ્રોલને કારણે હીટ પંપ હીટિંગ સેટ પોઈન્ટ તાપમાનથી ઉપર સ્પેસ હીટિંગમાં કાર્યરત હતો. આનું કારણ એ હતું કે કંટ્રોલે કદાચ સ્ટોરેજ સેટ તાપમાનમાં વધારો કર્યો હતો અને સ્પેસ હીટિંગ માટે ગરમીની જરૂર ન હોવા છતાં હીટ પંપનું સંચાલન કર્યું હતું. એ પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે અતિશય ઊંચા સ્ટોરેજ તાપમાનથી સ્ટોરેજ હીટ લોસ વધી શકે છે."

વૈજ્ઞાનિકોએ જણાવ્યું હતું કે તેઓ ભવિષ્યમાં વિવિધ સિસ્ટમ અને નિયંત્રણ ખ્યાલો સાથે વધારાના પીવી/હીટ પંપ સંયોજનોની તપાસ કરશે.

"એ નોંધવું જોઈએ કે આ તારણો વ્યક્તિગત મૂલ્યાંકન કરાયેલ સિસ્ટમો માટે વિશિષ્ટ છે અને મકાન અને ઊર્જા પ્રણાલીના વિશિષ્ટતાઓના આધારે મોટા પ્રમાણમાં બદલાઈ શકે છે," તેઓએ તારણ કાઢ્યું.