AC vs. DC päikeseenergia pluss-salvestiga elamutes
Feb 05, 2023
Rootsi Chalmersi tehnikaülikooli teadlased on võrrelnud PV- ja akusalvestussüsteemidega varustatud elamute vahelduvvoolu (AC) ja alalisvoolu (DC) jaotussüsteemide energiasäästupotentsiaali. Eelkõige uurisid nad, kas alalisvoolu seadistused võivad vähendada energiakadusid.
"Üks tööst tulenev aspekt on see, et saaksime esitada modelleeritud kahjumi kokkuhoidu alalisvoolu jaotusega põhjamaise kliima jaoks, kus kiirgustihedus on keskmiselt väiksem," ütles teadlane Patrik Ollas.pv ajakiri. "Samuti PV ja akusalvestuse mõju – ja tõestatud vajadus – alalisvooluga energiasäästu saavutamiseks."
Kahe topoloogia igapäevase ja hooajalise jõudluse analüüsimiseks kasutasid teadlased koormuse kasutamise, PV tootmise, võimsuselektrooniliste muundurite (PEC-de) koormusest sõltuvate efektiivsusnäitajate ja aku salvestuse koguaastat. Nad kaalusid vahelduv- ja alalisvoolu konfiguratsioone lõunasuunalise 3,6 kW päikeseenergia pluss salvestusseadmega hoone jaoks, mille kaldenurk on 45 kraadi. Nad eeldasid, et hoones on ruumi ja sooja tarbevee soojendamine maasoojuspumba kaudu.
"Individuaalsed mõõtmised saadi järgmiste seadmete kohta: maasoojuspump, ventilatsioon, veepumbad ja PV tootmine," ütlesid teadlased ja märkisid, et aastane koormusvajadus on 6354 kWh, PV toodab 3113 kWh. "See uuring viidi läbi võrguga seotud hoone jaoks; võrguga suhtlemiseks oli vaja kahesuunalist AC/DC muundurit."
Töös käsitleti nelja erinevat süsteemi topoloogiat: AC—230 VAC koormusest sõltuva kasuteguriga, DC1—380 VDC koormusest sõltuva kasuteguriga, DC2—380 VDC fikseeritud muunduri kasuteguriga ning DC3—380 ja 20 VDC koormusest sõltuva kasuteguriga.
"Alalisvoolule DC1 ja DC2 lisati 20 V alalispingetase, et varustada väiksemaid koormusi ja valgustust läbi keskse DC/DC muunduri," ütles uurimisrühm.
Nad leidsid, et kahesuunalise muunduri kaod erinevad oluliselt, kui modelleerida fikseeritud ja koormusest sõltuvate efektiivsusnäitajatega. Samuti leidsid nad, et alalisvoolu topoloogia võib saavutada energiasäästu isegi ilma PV või aku salvestamiseta.
"Konstantse efektiivsuse lähenemisviisi (DC2) kasutava võrguga seotud muunduri kaod olid 34 protsenti väiksemad kui koormusest sõltuva efektiivsuse (DC1) rakendamisel," ütlesid nad. Vastavate süsteemide (AC ja DC1−3) süsteemi efektiivsuse väärtused olid vastavalt 95,3, 94,3, 95,8 ja 93,7 protsenti.
Rühm jõudis järeldusele, et alalisvoolu seadistus ei kujutanud endast soodsat võimalust kadude vähendamiseks ilma PV- ja akusüsteemi kaasamata.
"Teaduslikumas kontekstis tõsteti esile pideva efektiivsuse kasutamise ekslikkus nii aku kui ka toiteelektroonilise muunduri jaoks," lõpetas Ollas. "Samuti saavutati kõige olulisem kokkuhoid, kui PV-toide toideti koormustele otse või akuhoidla kaudu. Tunnistan, et alalisvoolujaotus hoonetes on niširakendus ja see on tabanud{0}} olukorda seoses energiavarustusega. Kuid mõned konkreetsed juhtumid võivad selle jaoks olla huvitavad, näiteks sisemised alalisvooluvõrgud koos PV-, aku- ja elektriseadmete ühendusega ning büroohooned, millel on hea korrelatsioon PV ja koormuse nõudluse vahel.
Teadlased tutvustasid oma järeldusi hiljuti avaldatud dokumendis "Energiakadude kokkuhoid, kasutades otsevoolu jaotust päikeseenergia ja akusalvestusega elamutes".Energiad.