ドイツのフラウホーファーISEの研究者らは、蓄電池を利用した屋上太陽光発電システムに接続された住宅用ヒートポンプの性能を分析し、この組み合わせによりヒートポンプの性能が大幅に向上すると同時に、太陽電池アレイの自己消費率も大幅に向上することを発見した。
ドイツのフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所 (フラウンホーファー ISE) の研究者グループは、一戸建て住宅の屋上太陽光発電および蓄電池と組み合わせたスマートグリッド対応ヒートポンプ (HP) の性能を調査し、PV アレイと蓄電池の両方が優れていることを発見しました。バッテリーはヒートポンプの性能を大幅に向上させることができます。
スマート グリッド対応 HP は、グリッド負荷が高い期間にはグリッド オペレータによってスイッチをオフにすることができます。また、利用可能な太陽光発電に基づいて動作を調整することで、PV の自己消費を最大化できるという利点もあります。
「スマートグリッド対応モードは、バッテリが完全に充電されているか、最大電力で充電中で、PV の余剰がまだある場合にアクティブになります」と科学者らは述べ、スマートグリッド対応の HP はグリッド内での動作を調整できることを指摘しました。方向性のある方法。 「逆に、瞬間的な太陽光発電電力が少なくとも 10 分間建物の総需要よりも低い状態が続く場合、トリガーオフ条件が満たされます。」
研究者らは、特に、ドイツ南部フライブルクにある 1 年に建てられた半戸建て一戸建て住宅の 1960 分間分解能フィールド データを使用して、PV-HP システムのパフォーマンスを分析しました。この住宅の年間暖房需要は 84.3 kWh/m²a で、暖房付き居住スペースは 256 m です。2.
彼らの分析では、太陽光発電と蓄電システムで利用されているスマート制御がヒートポンプの性能にどのような影響を与えるかを検討しました。自家消費率、太陽光発電の割合、季節パフォーマンス係数、暖房曲線などの主要業績評価指標 (KPI) が考慮されました。 「送電網から消費される電力のみを対象としてヒートポンプの性能を評価すると便利です」と彼らは説明しました。 「このアプローチは、家庭用太陽光発電と蓄電池ユニットによって生成された電力は、住宅所有者にとって実質的にコストがかからないという前提に基づいています。」
提案されたシステム構成には、暖房および家庭用温水（DHW）用の 13.9 kW 地中熱ヒートポンプ、傾斜角 12.3 度の南向き 30 kW 太陽光発電システム、12 kW インバーター、および DC 結合されたシステムが含まれます。容量11.7kWhのバッテリー。
分析の結果、PV-HP システムは年間を通じて平均自家消費率 42.9% を達成でき、最高ピークは冬に達したことがわかりました。 「対照的に、余剰太陽光発電量が多いと、夏、通常は日照時間のピーク時の自家消費量が減少します」と研究チームは説明した。 「バッテリー容量が大きければ、自己消費量を最大化するのに役立ちます。ただし、これは、太陽光発電の余剰電力が限られている冬の間、バッテリー容量のほとんどが使用されないままになることも意味します。」
科学者らはまた、太陽光発電と蓄電システムがヒートポンプの電力需要の約 36% をカバーできることも発見しました。 「シンク温度が高いため、HP の効率は DHW モードでは 5.7 %、暖房モードでは 4.0 % 低下します。」とも彼らは規定しています。 「結果は、ヒートポンプに供給される太陽光発電電力を考慮すると、季節パフォーマンス係数が 4.2 から 5.2 に増加することを示しました。太陽光発電とバッテリーからヒートポンプへの合計供給量を考慮すると、季節パフォーマンス係数は 6.7 に増加しました。」
ただし、スマート制御は供給温度の上昇によりヒートポンプの効率に悪影響を与える可能性があるとも指摘しています。 「ストレージ損失の影響と経済的パフォーマンスを考慮したシステムレベルでの長期評価により、システムに対するスマート制御の効果をより適切に評価できる」と彼らは結論づけています。
彼らの発見は、「現場測定データに基づく太陽電池ヒートポンプシステムの性能と動作の分析」という研究で入手できます。 太陽エネルギーの進歩.
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ソースから 太陽光発電マガジン
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