Una nova ricerca da l'Istitutu Fraunhofer di Sistemi d'Energia Solare di Germania (Fraunhofer ISE) hà dimustratu chì a combinazione di sistemi PV di u tettu cù u almacenamentu di batterie è e pompe di calore pò migliurà l'efficienza di a pompa di calore riducendu a dipendenza da l'electricità di a rete.
I ricercatori di Fraunhofer ISE anu studiatu cumu i sistemi PV di u tettu residenziale puderanu esse cumminati cù pompe di calore è almacenamentu di batterie.
Hanu valutatu u rendiment di un sistema di batteria di pompa di calore PV basatu annantu à un cuntrollu prontu smart-grid (SG) in una casa unifamiliare custruita in 1960 in Freiburg, Germania.
"Hè statu truvatu chì u cuntrollu intelligente hà aumentatu u funziunamentu di a pompa di calore aumentendu e temperature stabilite", u ricercatore Shubham Baraskar hà dettu à pv magazine. "U cuntrollu SG-Ready hà aumentatu a temperatura di furnimentu di 4,1 Kelvin per a preparazione di l'acqua calda, chì poi hà diminuitu u fattore di prestazione stagionale (SPF) da 5,7% da 3,5 à 3,3. Inoltre, per u modu di riscaldamentu spaziale, u cuntrollu intelligente hà diminuitu u SPF da 4% da 5,0 à 4,8 ".
U SPF hè un valore simile à u coefficient of performance (COP), cù a diffarenza hè calculatu annantu à un periudu più longu cù e cundizioni di cunfini variate.
Baraskar è i so culleghi anu spiegatu i so risultati in "Analisi di u funziunamentu è u funziunamentu di un sistema di pompa di calore à batteria fotovoltaica basatu nantu à dati di misurazione di u campu", chì hè statu publicatu recentemente inAvanzate di l'energia solare.Dicenu chì u vantaghju principale di i sistemi di pompa di calore PV hè custituitu da u so cunsumu di rete ridutta è i costi di l'electricità più bassi.
U sistema di pompa di calore hè una pompa di calore da terra di 13,9 kW cuncepitu cù un almacenamentu buffer per u riscaldamentu di u spaziu. Si basa ancu in un cisterna di almacenamentu è una stazione d'acqua dolce per a produzzione di acqua calda domestica (ACS). E duie unità di almacenamento sò dotate di riscaldatori ausiliarii elettrici.
U sistema PV hè orientatu à u sudu è hà un angolo di inclinazione di 30 gradi. Havi una putenza di 12,3 kW è una zona di modulu di 60 metri quadrati. A bateria hè DC-coupled è hà una capacità di 11,7 kWh. A casa scelta hà un spaziu di vita riscaldatu di 256 m2 è una dumanda annuale di riscaldamentu di 84,3 kWh / m²a.
"A putenza DC da PV è unità di batterie hè cunvertita in AC via un inverter chì hà una putenza AC massima di 12 kW è una efficienza europea di 95%", spieganu i circadori, nutendu chì u cuntrollu SG-ready hè capaci di interagisce cù a rete elettrica è aghjustà u funziunamentu di u sistema in modu currispundente. "Durante i periodi di alta carica di a rete, l'operatore di a rete pò disattivà l'operazione di a pompa di calore per riduce a tensione di a rete o pò ancu esse sottumessi à un accensione forzata in u casu oppostu".
Sutta a cunfigurazione di u sistema pruposta, a putenza PV deve esse inizialmente aduprata per i carichi di a casa, cù u surplus chì hè furnitu à a bateria. A putenza eccessiva puderia esse esportata solu à a reta, se ùn ci hè micca bisognu di l'electricità da a famiglia è a bateria hè completamente carica. Se u sistema PV è a bateria ùn sò micca capaci di copre a dumanda di energia di a casa, a rete elettrica pò esse usata.
"U modu SG-Ready hè attivatu quandu a bateria hè cumplettamente carica o hè carica à a so putenza massima è ci hè ancu un surplus PV dispunibule", anu dettu l'accademici. "Invece, a cundizione di trigger-off hè cumpleta quandu a putenza PV istantanea resta più bassa di a dumanda tutale di l'edificiu per almenu 10 minuti".
A so analisi hà cunsideratu i livelli di autoconsumu, a frazione solare, l'efficienza di a pompa di calore, è l'impattu di u sistema PV è a bateria nantu à l'efficienza di u rendiment di a pompa di calore. Hanu utilizatu dati di 1 minutu in alta risoluzione da ghjennaghju à dicembre di u 2022 è anu truvatu chì u cuntrollu SG-Ready hà aumentatu a temperatura di furnimentu di a pompa di calore di 4,1 K per DHW. Anu ancu verificatu chì u sistema hà ottinutu un autoconsumu generale di 42,9% durante l'annu, chì si traduce in benefici finanziarii per i pruprietarii.
"A dumanda di l'electricità per a [pompa di calore] hè stata coperta da u 36% cù u sistema PV / batteria, attraversu u 51% in u modu d'acqua calda domestica è u 28% in u modu di riscaldamentu spaziale", hà spiegatu u gruppu di ricerca, aghjustendu chì e temperature più elevate di lavamanu ridutta. L'efficienza di a pompa di calore hè di 5,7% in modalità DHW è di 4,0% in modalità di riscaldamentu spaziale.
"Per u riscaldamentu di u spaziu, un effettu negativu di u cuntrollu intelligente hè statu ancu truvatu", disse Baraskar. "A causa di u cuntrollu SG-Ready, a pompa di calore funziona in u riscaldamentu di u spaziu sopra à e temperature di setpoint di riscaldamentu. Questu hè stata perchè u cuntrollu hà prubabilmente aumentatu a temperatura di l'almacenamiento è hà operatu a pompa di calore ancu s'è u calore ùn era micca necessariu per u riscaldamentu di u spaziu. Si deve ancu esse cunsideratu chì e temperature eccessive di almacenamentu elevate ponu purtà à perdite di calore di almacenamentu più elevate ".
I scientisti anu dichjaratu ch'elli anu da investigà in u futuru combinazioni supplementari di PV / pompa di calore cù diversi cuncetti di sistema è cuntrollu.
"Deve esse nutatu chì questi risultati sò specifichi per i sistemi individuali valutati è ponu varià assai secondu e specificazioni di l'edificazione è di u sistema energeticu", cunclusu.
Tempu di Postu: 13-Nov-2023