Des chercheurs du Frauhofer ISE en Allemagne ont analysé les performances d'une pompe à chaleur résidentielle connectée à un système photovoltaïque sur le toit reposant sur le stockage par batterie et ont découvert que cette combinaison améliore considérablement les performances de la pompe à chaleur tout en augmentant considérablement le taux d'autoconsommation du panneau solaire.
Un groupe de chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire en Allemagne (Fraunhofer ISE) a étudié les performances des pompes à chaleur (HP) intelligentes compatibles avec le réseau, combinées à la production d'énergie solaire sur les toits et au stockage par batterie dans les maisons unifamiliales et ont découvert que les panneaux photovoltaïques et Les batteries peuvent améliorer considérablement les performances des pompes à chaleur.
Les HP compatibles avec le réseau intelligent peuvent être désactivées par l'exploitant du réseau pendant les périodes de charge élevée du réseau. Ils offrent également l’avantage de maximiser l’autoconsommation photovoltaïque en ajustant leur fonctionnement en fonction de l’énergie solaire disponible.
"Le mode prêt pour le réseau intelligent est activé lorsque la batterie est complètement chargée ou se charge à sa puissance maximale et qu'il y a encore un excédent photovoltaïque disponible", ont déclaré les scientifiques, notant que les HP prêts pour le réseau intelligent peuvent ajuster leur fonctionnement dans un réseau. manière orientée. "À l'inverse, la condition de déclenchement est remplie lorsque la puissance photovoltaïque instantanée reste inférieure à la demande totale du bâtiment pendant au moins 10 minutes."
Les universitaires ont notamment analysé les performances d'un système PV-HP en utilisant des données de terrain d'une résolution d'une minute provenant d'une maison unifamiliale jumelée construite en 1 à Fribourg, dans le sud de l'Allemagne. La maison a une demande de chauffage annuelle de 1960 kWh/m²a et une surface habitable chauffée de 84.3 m².2.
Leur analyse a examiné comment le contrôle intelligent utilisé dans le système solaire avec stockage peut affecter les performances de la pompe à chaleur. Ils ont pris en compte des indicateurs clés de performance (KPI) tels que le taux d'autoconsommation, la fraction solaire, le facteur de performance saisonnier et la courbe de chauffe. "Il peut être utile d'évaluer les performances de la pompe à chaleur uniquement pour l'électricité consommée sur le réseau", expliquent-ils. "Cette approche repose sur l'hypothèse selon laquelle l'électricité produite par des unités photovoltaïques et des batteries domestiques est effectivement gratuite pour les propriétaires."
La configuration du système proposée comprend une pompe à chaleur géothermique de 13.9 kW destinée au chauffage des locaux et à l'eau chaude sanitaire (ECS), un système photovoltaïque de 12.3 kW orienté vers le sud avec un angle d'inclinaison de 30 degrés, un onduleur de 12 kW et un système couplé CC. batterie d'une capacité de 11.7 kWh.
L'analyse a montré que le système PV-HP a pu atteindre un taux d'autoconsommation moyen de 42.9 % au cours de l'année, les pics les plus élevés étant atteints en hiver. "En revanche, un excédent élevé de photovoltaïque entraîne une moindre autoconsommation en été, généralement pendant les heures de pointe d'ensoleillement", a expliqué l'équipe de recherche. « Une plus grande capacité de batterie aiderait à maximiser l’autoconsommation ; cependant, cela implique également que la majeure partie de la capacité de la batterie resterait inutilisée pendant les mois d’hiver avec un excédent de puissance photovoltaïque limité.
Les scientifiques ont également constaté que le système solaire avec stockage était capable de couvrir environ 36 % de la demande en électricité de la pompe à chaleur. "En raison de températures de puits plus élevées, l'efficacité de la HP diminue de 5.7 % en mode ECS et de 4.0 % en mode chauffage", précisent-ils également. « Les résultats ont montré qu'en considérant l'électricité photovoltaïque fournie à la pompe à chaleur, le facteur de performance saisonnier est passé de 4.2 à 5.2. Lorsque l’alimentation combinée du photovoltaïque et de la batterie à la pompe à chaleur a été prise en compte, le facteur de performance saisonnier est passé à 6.7. »
Cependant, ils ont également noté que le contrôle intelligent peut avoir un impact négatif sur l'efficacité de la pompe à chaleur en raison de l'augmentation des températures d'alimentation. "Une évaluation à long terme au niveau du système, en considérant l'effet des pertes de stockage et les performances économiques, permet de mieux évaluer l'effet du contrôle intelligent sur le système", ont-ils conclu.
Leurs résultats sont disponibles dans l’étude « Analyse des performances et du fonctionnement d’un système de pompe à chaleur à batterie photovoltaïque basée sur des données de mesure sur le terrain », publiée dans Progrès de l’énergie solaire.
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Source à partir de magazine pv
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