குடியிருப்பு வெப்ப பம்புகளை PV, பேட்டரி சேமிப்பகத்துடன் எவ்வாறு இணைப்பது

குடியிருப்பு கூரை PV அமைப்புகள் வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்கள் மற்றும் பேட்டரி சேமிப்புடன் எவ்வாறு இணைக்கப்படலாம் என்பதை ஃபிரான்ஹோஃபர் ISE ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்துள்ளனர்.

1960 ஆம் ஆண்டு ஜெர்மனியின் ஃப்ரீபர்க்கில் கட்டப்பட்ட ஒரு குடும்ப வீட்டில் ஸ்மார்ட்-கிரிட் (SG) ரெடி கன்ட்ரோலை அடிப்படையாகக் கொண்ட PV-வெப்ப பம்ப்-பேட்டரி அமைப்பின் செயல்திறனை அவர்கள் மதிப்பிட்டனர்.

"ஸ்மார்ட் கண்ட்ரோல் நிர்ணயிக்கப்பட்ட வெப்பநிலையை அதிகரிப்பதன் மூலம் வெப்ப பம்ப் செயல்பாட்டை அதிகரித்தது கண்டறியப்பட்டது," என்று ஆராய்ச்சியாளர் சுபம் பராஸ்கர் பிவி பத்திரிகையிடம் தெரிவித்தார். "SG-Ready கண்ட்ரோல் சூடான நீர் தயாரிப்பிற்கான விநியோக வெப்பநிலையை 4.1 கெல்வின் அதிகரித்தது, இது பருவகால செயல்திறன் காரணியை (SPF) 5.7% குறைத்து 3.5 இலிருந்து 3.3 ஆகக் குறைத்தது. மேலும், விண்வெளி வெப்பமாக்கல் பயன்முறைக்கு ஸ்மார்ட் கண்ட்ரோல் SPF ஐ 5.0 இலிருந்து 4.8 ஆக 4% குறைத்தது."

SPF என்பது செயல்திறன் குணகம் (COP) போன்ற ஒரு மதிப்பாகும், இந்த வேறுபாட்டுடன் இது நீண்ட காலத்திற்கு மாறுபட்ட எல்லை நிலைமைகளுடன் கணக்கிடப்படுகிறது.

பராஸ்கரும் அவரது சகாக்களும் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளை “புல அளவீட்டுத் தரவுகளின் அடிப்படையில் ஒளிமின்னழுத்த-பேட்டரி வெப்ப பம்ப் அமைப்பின் செயல்திறன் மற்றும் செயல்பாட்டின் பகுப்பாய்வு.", இது சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்டதுசூரிய ஆற்றல் முன்னேற்றங்கள்.PV-வெப்ப பம்ப் அமைப்புகளின் முக்கிய நன்மை அவற்றின் குறைக்கப்பட்ட கிரிட் நுகர்வு மற்றும் குறைந்த மின்சார செலவுகள் என்று அவர்கள் கூறினர்.

இந்த வெப்ப பம்ப் அமைப்பு 13.9 kW தரை மூல வெப்ப பம்பாகும், இது விண்வெளி வெப்பமாக்கலுக்கான இடையக சேமிப்பகத்துடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இது உள்நாட்டு சூடான நீரை (DHW) உற்பத்தி செய்வதற்கான சேமிப்பு தொட்டி மற்றும் நன்னீர் நிலையத்தையும் நம்பியுள்ளது. இரண்டு சேமிப்பு அலகுகளும் மின்சார துணை ஹீட்டர்களுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.

இந்த PV அமைப்பு தெற்கு நோக்கியதாகவும், 30 டிகிரி சாய்வு கோணத்தைக் கொண்டதாகவும் உள்ளது. இதன் மின் உற்பத்தி 12.3 kW மற்றும் தொகுதி பரப்பளவு 60 சதுர மீட்டர் ஆகும். பேட்டரி DC-இணைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் 11.7 kWh திறன் கொண்டது. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வீடு 256 m2 வெப்பமான வாழ்க்கை இடத்தையும், ஆண்டு வெப்ப தேவை 84.3 kWh/m²a ஆகவும் உள்ளது.

"PV மற்றும் பேட்டரி அலகுகளிலிருந்து வரும் DC மின்சாரம், அதிகபட்சமாக 12 kW AC சக்தி மற்றும் 95% ஐரோப்பிய செயல்திறனைக் கொண்ட ஒரு இன்வெர்ட்டர் மூலம் AC ஆக மாற்றப்படுகிறது," என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் விளக்கினர், SG-தயாரான கட்டுப்பாடு மின்சார கட்டத்துடன் தொடர்பு கொண்டு அமைப்பின் செயல்பாட்டை அதற்கேற்ப சரிசெய்ய முடியும் என்று குறிப்பிட்டனர். "அதிக கட்ட சுமை உள்ள காலங்களில், கட்ட ஆபரேட்டர் கட்ட அழுத்தத்தைக் குறைக்க வெப்ப பம்ப் செயல்பாட்டை அணைக்கலாம் அல்லது எதிர் வழக்கில் கட்டாயமாக இயக்கப்படலாம்."

முன்மொழியப்பட்ட அமைப்பு கட்டமைப்பின் கீழ், PV மின்சாரம் ஆரம்பத்தில் வீட்டின் சுமைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும், உபரி பேட்டரிக்கு வழங்கப்படுகிறது. வீட்டிற்கு மின்சாரம் தேவையில்லை மற்றும் பேட்டரி முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டிருந்தால் மட்டுமே அதிகப்படியான மின்சாரத்தை கிரிட்டுக்கு ஏற்றுமதி செய்ய முடியும். PV அமைப்பு மற்றும் பேட்டரி இரண்டும் வீட்டின் ஆற்றல் தேவையை ஈடுகட்ட முடியாவிட்டால், மின்சார கிரிட்டைப் பயன்படுத்தலாம்.

"பேட்டரி முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டாலோ அல்லது அதன் அதிகபட்ச சக்தியில் சார்ஜ் செய்யப்பட்டாலோ, PV உபரி இன்னும் கிடைக்கும்போது SG-Ready பயன்முறை செயல்படுத்தப்படுகிறது," என்று கல்வியாளர்கள் தெரிவித்தனர். "மாறாக, உடனடி PV சக்தி குறைந்தபட்சம் 10 நிமிடங்களுக்கு மொத்த கட்டிடத் தேவையை விடக் குறைவாக இருக்கும்போது தூண்டுதல்-ஆஃப் நிபந்தனை பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது."

அவர்களின் பகுப்பாய்வு சுய-நுகர்வு நிலைகள், சூரிய பின்னம், வெப்ப பம்ப் செயல்திறன் மற்றும் வெப்ப பம்ப் செயல்திறன் செயல்திறனில் PV அமைப்பு மற்றும் பேட்டரியின் தாக்கத்தை கருத்தில் கொண்டது. ஜனவரி முதல் டிசம்பர் 2022 வரை உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட 1 நிமிட தரவை அவர்கள் பயன்படுத்தினர், மேலும் SG-ரெடி கட்டுப்பாடு DHW க்காக வெப்ப பம்ப் விநியோக வெப்பநிலையை 4.1 K அதிகரித்ததைக் கண்டறிந்தனர். இந்த ஆண்டு முழுவதும் இந்த அமைப்பு 42.9% ஒட்டுமொத்த சுய-நுகர்வை அடைந்துள்ளது என்பதையும் அவர்கள் உறுதி செய்தனர், இது வீட்டு உரிமையாளர்களுக்கு நிதி நன்மைகளாக மொழிபெயர்க்கப்பட்டுள்ளது.

"[வெப்ப பம்ப்]-க்கான மின்சார தேவை PV/பேட்டரி அமைப்பு மூலம் 36% ஈடுகட்டப்பட்டது, வீட்டு சூடான நீர் பயன்முறையில் 51% மற்றும் விண்வெளி வெப்பமாக்கல் பயன்முறையில் 28% என," என்று ஆராய்ச்சி குழு விளக்கியது, அதிக சிங்க் வெப்பநிலை வெப்ப பம்ப் செயல்திறனை DHW பயன்முறையில் 5.7% மற்றும் விண்வெளி வெப்பமாக்கல் பயன்முறையில் 4.0% குறைத்தது.

"விண்வெளி வெப்பமாக்கலுக்கு, ஸ்மார்ட் கட்டுப்பாட்டின் எதிர்மறை விளைவும் கண்டறியப்பட்டது," என்று பராஸ்கர் கூறினார். "SG-Ready கட்டுப்பாடு காரணமாக, வெப்ப பம்ப் வெப்பமாக்கல் செட் பாயிண்ட் வெப்பநிலையை விட அதிகமான வெப்பமாக்கலில் இயக்கப்பட்டது. ஏனெனில் கட்டுப்பாடு சேமிப்பு செட் வெப்பநிலையை அதிகரித்து, விண்வெளி வெப்பமாக்கலுக்கு வெப்பம் தேவையில்லை என்றாலும் வெப்ப பம்பை இயக்கியது. அதிகப்படியான அதிக சேமிப்பு வெப்பநிலை அதிக சேமிப்பு வெப்ப இழப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும் என்பதையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்."

எதிர்காலத்தில் வெவ்வேறு அமைப்புகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு கருத்துகளுடன் கூடுதல் PV/வெப்ப பம்ப் சேர்க்கைகளை ஆராய்வோம் என்று விஞ்ஞானிகள் தெரிவித்தனர்.

"இந்த கண்டுபிடிப்புகள் தனிப்பட்ட மதிப்பீடு செய்யப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு குறிப்பிட்டவை என்பதையும், கட்டிடம் மற்றும் எரிசக்தி அமைப்பு விவரக்குறிப்புகளைப் பொறுத்து பெரிதும் மாறுபடும் என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்" என்று அவர்கள் முடிவு செய்தனர்.