પીવી, બેટરી સ્ટોરેજ સાથે રહેણાંક હીટ પંપને કેવી રીતે જોડવું

Fraunhofer ISE સંશોધકોએ અભ્યાસ કર્યો છે કે કેવી રીતે રહેણાંક રૂફટોપ પીવી સિસ્ટમને હીટ પંપ અને બેટરી સ્ટોરેજ સાથે જોડી શકાય છે.

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

સંશોધક શુભમ બારસ્કરે pv મેગેઝીનને જણાવ્યું હતું કે, "એવું જાણવા મળ્યું છે કે સ્માર્ટ કંટ્રોલ સેટ તાપમાનને વધારીને હીટ પંપની કામગીરીમાં વધારો કરે છે." “SG-રેડી કંટ્રોલએ ગરમ પાણીની તૈયારી માટે પુરવઠાના તાપમાનમાં 4.1 કેલ્વિનનો વધારો કર્યો, જે પછી મોસમી કામગીરી પરિબળ (SPF) 3.5 થી 3.3 સુધી 5.7% જેટલો ઘટ્યો. વધુમાં, સ્પેસ હીટિંગ મોડ માટે સ્માર્ટ કંટ્રોલે SPF ને 5.0 થી 4.8 સુધી 4% ઘટાડ્યું છે.”

SPF એ પર્ફોર્મન્સના ગુણાંક (COP) જેવું જ મૂલ્ય છે, તફાવત સાથે તેની ગણતરી વિવિધ સીમાની પરિસ્થિતિઓ સાથે લાંબા સમય સુધી કરવામાં આવે છે.

બારસ્કર અને તેમના સાથીદારોએ તેમના તારણોને "ફીલ્ડ માપન ડેટાના આધારે ફોટોવોલ્ટેઇક-બેટરી હીટ પંપ સિસ્ટમની કામગીરી અને કામગીરીનું વિશ્લેષણ", જે તાજેતરમાં પ્રકાશિત થયું હતુંસૌર ઉર્જા એડવાન્સિસ.તેઓએ જણાવ્યું હતું કે પીવી-હીટ પંપ સિસ્ટમનો મુખ્ય ફાયદો તેમનામાં ઘટાડો ગ્રીડ વપરાશ અને ઓછી વીજળી ખર્ચનો સમાવેશ થાય છે.

હીટ પંપ સિસ્ટમ એ 13.9 kW ગ્રાઉન્ડ-સોર્સ હીટ પંપ છે જે સ્પેસ હીટિંગ માટે બફર સ્ટોરેજ સાથે રચાયેલ છે. તે સ્થાનિક ગરમ પાણી (DHW) ના ઉત્પાદન માટે સ્ટોરેજ ટાંકી અને તાજા પાણીના સ્ટેશન પર પણ આધાર રાખે છે. બંને સ્ટોરેજ એકમો ઇલેક્ટ્રિક સહાયક હીટરથી સજ્જ છે.

પીવી સિસ્ટમ દક્ષિણ-લક્ષી છે અને 30 ડિગ્રીનો નમેલી કોણ ધરાવે છે. તે 12.3 kW નો પાવર આઉટપુટ અને 60 ચોરસ મીટરનો મોડ્યુલ વિસ્તાર ધરાવે છે. બેટરી DC-કપ્લ્ડ છે અને તેની ક્ષમતા 11.7 kWh છે. પસંદ કરેલ ઘર 256 m2 ની ગરમ રહેવાની જગ્યા અને 84.3 kWh/m²a ની વાર્ષિક ગરમી માંગ ધરાવે છે.

"PV અને બેટરી એકમોમાંથી DC પાવરને ઇન્વર્ટર દ્વારા AC માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે જે મહત્તમ AC પાવર 12 kW અને યુરોપિયન કાર્યક્ષમતા 95% ધરાવે છે," સંશોધકોએ સમજાવ્યું, નોંધ્યું કે SG-તૈયાર નિયંત્રણ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં સક્ષમ છે. વીજળીની ગ્રીડ અને સિસ્ટમની કામગીરીને અનુરૂપ રીતે ગોઠવો. "ઉચ્ચ ગ્રીડ લોડના સમયગાળા દરમિયાન, ગ્રીડ ઓપરેટર ગ્રીડના તાણને ઘટાડવા માટે હીટ પંપ ઓપરેશનને બંધ કરી શકે છે અથવા વિપરીત કિસ્સામાં બળજબરીથી ચાલુ પણ કરી શકે છે."

સૂચિત સિસ્ટમ રૂપરેખાંકન હેઠળ, પીવી પાવરનો ઉપયોગ શરૂઆતમાં ઘરના ભારણ માટે થવો જોઈએ, જેમાં વધારાની બેટરીને સપ્લાય કરવામાં આવે છે. વધારાની શક્તિ ફક્ત ગ્રીડમાં નિકાસ કરી શકાય છે, જો ઘરને વીજળીની જરૂર ન હોય અને બેટરી સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થઈ હોય. જો PV સિસ્ટમ અને બેટરી બંને ઘરની ઉર્જાની માંગને આવરી લેવામાં સક્ષમ ન હોય, તો વીજળી ગ્રીડનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

"જ્યારે બેટરી સંપૂર્ણ ચાર્જ થાય છે અથવા તેની મહત્તમ શક્તિ પર ચાર્જ થઈ રહી હોય ત્યારે SG-રેડી મોડ સક્રિય થાય છે અને હજુ પણ PV સરપ્લસ ઉપલબ્ધ છે," શિક્ષણશાસ્ત્રીઓએ જણાવ્યું હતું. "ઉલટું, ટ્રિગર-ઑફ શરત પૂરી થાય છે જ્યારે તાત્કાલિક PV પાવર ઓછામાં ઓછી 10 મિનિટ માટે કુલ બિલ્ડિંગ માંગ કરતાં ઓછી રહે છે."

તેમના વિશ્લેષણમાં સ્વ-ઉપયોગ સ્તરો, સૌર અપૂર્ણાંક, હીટ પંપની કાર્યક્ષમતા અને ગરમી પંપની કાર્યક્ષમતા પર પીવી સિસ્ટમ અને બેટરીની અસરને ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી. તેઓએ જાન્યુઆરીથી ડિસેમ્બર 2022 સુધીના ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન 1-મિનિટના ડેટાનો ઉપયોગ કર્યો અને જાણવા મળ્યું કે SG-રેડી નિયંત્રણે DHW માટે હીટ પંપ સપ્લાય તાપમાનમાં 4.1 K નો વધારો કર્યો છે. તેઓએ એ પણ સુનિશ્ચિત કર્યું કે સિસ્ટમે વર્ષ દરમિયાન 42.9% નો એકંદર સ્વ-વપરાશ હાંસલ કર્યો, જે મકાનમાલિકો માટે નાણાકીય લાભમાં અનુવાદ કરે છે.

"[હીટ પંપ] માટે વીજળીની માંગ પીવી/બેટરી સિસ્ટમ સાથે 36% દ્વારા આવરી લેવામાં આવી હતી, 51% ઘરેલું ગરમ ​​પાણી મોડમાં અને 28% સ્પેસ હીટિંગ મોડ દ્વારા," સંશોધન ટીમે સમજાવ્યું, ઉમેર્યું કે ઉચ્ચ સિંક તાપમાનમાં ઘટાડો થયો DHW મોડમાં હીટ પંપની કાર્યક્ષમતા 5.7% અને સ્પેસ હીટિંગ મોડમાં 4.0%.

"સ્પેસ હીટિંગ માટે, સ્માર્ટ કંટ્રોલની નકારાત્મક અસર પણ જોવા મળી હતી," બારસ્કરે કહ્યું. “SG-રેડી કંટ્રોલને લીધે હીટિંગ પંપ હીટિંગ સેટ પોઈન્ટ તાપમાનની ઉપર સ્પેસ હીટિંગમાં સંચાલિત થાય છે. આ એટલા માટે હતું કારણ કે કંટ્રોલ કદાચ સ્ટોરેજ સેટ તાપમાનમાં વધારો કરે છે અને સ્પેસ હીટિંગ માટે ગરમીની જરૂર ન હોવા છતાં હીટ પંપનું સંચાલન કરે છે. તે પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે અતિશય ઊંચા સ્ટોરેજ તાપમાનને કારણે સ્ટોરેજ ગરમીનું વધુ નુકસાન થઈ શકે છે.

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

"એ નોંધવું જોઈએ કે આ તારણો વ્યક્તિગત મૂલ્યાંકન કરેલ સિસ્ટમો માટે વિશિષ્ટ છે અને બિલ્ડિંગ અને ઊર્જા સિસ્ટમ સ્પષ્ટીકરણોના આધારે મોટા પ્રમાણમાં બદલાઈ શકે છે," તેઓએ તારણ કાઢ્યું.