ಪಿವಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯೊಂದಿಗೆ ವಸತಿ ಶಾಖ ಪಂಪ್ಗಳನ್ನು ಹೇಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು

ಫ್ರೌನ್‌ಹೋಫರ್ ISE ಸಂಶೋಧಕರು ವಸತಿ ಮೇಲ್ಛಾವಣಿಯ PV ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಶಾಖ ಪಂಪ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೇಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ.

ಜರ್ಮನಿಯ ಫ್ರೀಬರ್ಗ್‌ನಲ್ಲಿ 1960 ರಲ್ಲಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾದ ಏಕ-ಕುಟುಂಬದ ಮನೆಯಲ್ಲಿ ಸ್ಮಾರ್ಟ್-ಗ್ರಿಡ್ (SG) ಸಿದ್ಧ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ PV-ಹೀಟ್ ಪಂಪ್-ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಅವರು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಿದರು.

"ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಕಂಟ್ರೋಲ್ ಸೆಟ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ಪಂಪ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ" ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕ ಶುಭಂ ಬರಸ್ಕರ್ pv ನಿಯತಕಾಲಿಕೆಗೆ ತಿಳಿಸಿದರು. "ಎಸ್‌ಜಿ-ಸಿದ್ಧ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಬಿಸಿನೀರಿನ ತಯಾರಿಕೆಗಾಗಿ ಪೂರೈಕೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 4.1 ಕೆಲ್ವಿನ್‌ನಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿಸಿತು, ನಂತರ ಋತುಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅಂಶವನ್ನು (SPF) 3.5 ರಿಂದ 3.3 ಕ್ಕೆ 5.7% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಿತು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಸ್ಪೇಸ್ ಹೀಟಿಂಗ್ ಮೋಡ್‌ಗಾಗಿ ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ನಿಯಂತ್ರಣವು SPF ಅನ್ನು 5.0 ರಿಂದ 4.8 ಕ್ಕೆ 4% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದೆ.

SPF ಎನ್ನುವುದು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಗುಣಾಂಕದ (COP) ಗೆ ಹೋಲುವ ಮೌಲ್ಯವಾಗಿದೆ, ವ್ಯತ್ಯಾಸದೊಂದಿಗೆ ಇದನ್ನು ವಿವಿಧ ಗಡಿ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ದೀರ್ಘಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬರಸ್ಕರ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ತಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಿದರು "ಕ್ಷೇತ್ರ ಮಾಪನ ಡೇಟಾದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ-ಬ್ಯಾಟರಿ ಶಾಖ ಪಂಪ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ,” ಇದನ್ನು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆಸೋಲಾರ್ ಎನರ್ಜಿ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್.ಪಿವಿ-ಹೀಟ್ ಪಂಪ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳ ಮುಖ್ಯ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಗ್ರಿಡ್ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅವರು ಹೇಳಿದರು.

ಶಾಖ ಪಂಪ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು 13.9 kW ನೆಲದ-ಮೂಲ ಶಾಖ ಪಂಪ್ ಆಗಿದ್ದು, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಾಪನಕ್ಕಾಗಿ ಬಫರ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಶೇಖರಣಾ ತೊಟ್ಟಿ ಮತ್ತು ದೇಶೀಯ ಬಿಸಿನೀರನ್ನು (DHW) ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಿಹಿನೀರಿನ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ. ಎರಡೂ ಶೇಖರಣಾ ಘಟಕಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಹಾಯಕ ಶಾಖೋತ್ಪಾದಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ.

PV ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ದಕ್ಷಿಣ-ಆಧಾರಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು 30 ಡಿಗ್ರಿಗಳಷ್ಟು ಟಿಲ್ಟ್ ಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು 12.3 kW ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು 60 ಚದರ ಮೀಟರ್ಗಳ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಬ್ಯಾಟರಿ DC-ಕಪಲ್ಡ್ ಮತ್ತು 11.7 kWh ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿದೆ. ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ ಮನೆಯು 256 m2 ನ ಬಿಸಿಯಾದ ವಾಸದ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು 84.3 kWh/m²a ವಾರ್ಷಿಕ ತಾಪನ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

"PV ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಘಟಕಗಳಿಂದ DC ಪವರ್ ಅನ್ನು ಇನ್ವರ್ಟರ್ ಮೂಲಕ AC ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಗರಿಷ್ಠ 12 kW AC ಪವರ್ ಮತ್ತು 95% ಯುರೋಪಿಯನ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ" ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ವಿವರಿಸಿದರು, SG-ಸಿದ್ಧ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಸಂವಹನ ನಡೆಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿ ಗ್ರಿಡ್ ಮತ್ತು ಸಿಸ್ಟಮ್ನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸಿ. "ಹೆಚ್ಚಿನ ಗ್ರಿಡ್ ಲೋಡ್ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ, ಗ್ರಿಡ್ ಆಪರೇಟರ್ ಗ್ರಿಡ್ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಶಾಖ ಪಂಪ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಆಫ್ ಮಾಡಬಹುದು ಅಥವಾ ವಿರುದ್ಧ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಬಲವಂತದ ತಿರುಗುವಿಕೆಗೆ ಒಳಗಾಗಬಹುದು."

ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, PV ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಮನೆಯ ಲೋಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಬಳಸಬೇಕು, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗೆ ಸರಬರಾಜು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮನೆಯವರಿಗೆ ಯಾವುದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಗ್ರಿಡ್‌ಗೆ ರಫ್ತು ಮಾಡಬಹುದು. ಪಿವಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಎರಡೂ ಮನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿದ್ದರೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಗ್ರಿಡ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.

"ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆದಾಗ ಅಥವಾ ಅದರ ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತಿರುವಾಗ SG-ರೆಡಿ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು PV ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಇನ್ನೂ ಲಭ್ಯವಿದೆ" ಎಂದು ಶಿಕ್ಷಣ ತಜ್ಞರು ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ. "ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ತತ್‌ಕ್ಷಣದ PV ಶಕ್ತಿಯು ಕನಿಷ್ಟ 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಒಟ್ಟು ಕಟ್ಟಡದ ಬೇಡಿಕೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುವಾಗ ಪ್ರಚೋದಕ-ಆಫ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪೂರೈಸಲಾಗುತ್ತದೆ."

ಅವರ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಸ್ವಯಂ-ಬಳಕೆಯ ಮಟ್ಟಗಳು, ಸೌರ ಭಾಗ, ಶಾಖ ಪಂಪ್ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಶಾಖ ಪಂಪ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ದಕ್ಷತೆಯ ಮೇಲೆ PV ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿದೆ. ಅವರು ಜನವರಿಯಿಂದ ಡಿಸೆಂಬರ್ 2022 ರವರೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ 1-ನಿಮಿಷದ ಡೇಟಾವನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು SG-ರೆಡಿ ನಿಯಂತ್ರಣವು DHW ಗಾಗಿ ಶಾಖ ಪಂಪ್ ಪೂರೈಕೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 4.1 K ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ವರ್ಷದಲ್ಲಿ 42.9% ರಷ್ಟು ಒಟ್ಟಾರೆ ಸ್ವಯಂ-ಬಳಕೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಖಚಿತಪಡಿಸಿದರು, ಇದು ಮನೆಮಾಲೀಕರಿಗೆ ಹಣಕಾಸಿನ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಅನುವಾದಿಸುತ್ತದೆ.

"[ಹೀಟ್ ಪಂಪ್] ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಬೇಡಿಕೆಯು PV/ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ 36% ರಷ್ಟು ಆವರಿಸಿದೆ, 51% ದೇಶೀಯ ಬಿಸಿನೀರಿನ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 28% ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಾಪನ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ," ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಿಂಕ್ ತಾಪಮಾನವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ವಿವರಿಸಿದೆ. ಶಾಖ ಪಂಪ್ ದಕ್ಷತೆಯು DHW ಮೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ 5.7% ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಾಪನ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ 4.0% ರಷ್ಟು.

"ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಾಪನಕ್ಕಾಗಿ, ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಋಣಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮವೂ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ" ಎಂದು ಬರಸ್ಕರ್ ಹೇಳಿದರು. “SG-ರೆಡಿ ನಿಯಂತ್ರಣದಿಂದಾಗಿ ಶಾಖ ಪಂಪ್ ತಾಪನ ಸೆಟ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಾಪನದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಬಹುಶಃ ಶೇಖರಣಾ ಸೆಟ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿತು ಮತ್ತು ಶಾಖದ ಪಂಪ್ ಅನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಾಪನಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದಿದ್ದರೂ ಸಹ ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶೇಖರಣಾ ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶೇಖರಣಾ ಶಾಖದ ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು ಎಂದು ಸಹ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು.

ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಪಿವಿ/ಹೀಟ್ ಪಂಪ್ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವುದಾಗಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ.

"ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ವೈಯಕ್ತಿಕ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕಟ್ಟಡ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ವಿಶೇಷಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಹೆಚ್ಚು ಬದಲಾಗಬಹುದು ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು" ಎಂದು ಅವರು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು.