독일의 Frauhofer ISE의 연구자들은 배터리 저장에 의존하는 옥상 PV 시스템에 연결된 주택용 히트 펌프의 성능을 분석한 결과, 이러한 조합이 히트 펌프의 성능을 크게 향상시키고 동시에 태양 전지판의 자체 소비율을 상당히 증가시킨다는 것을 발견했습니다.
독일 프라운호퍼 태양에너지 시스템 연구소(Fraunhofer ISE)의 연구진은 단독주택에서 스마트 그리드에 적합한 히트펌프(HP)와 옥상 태양광 발전, 배터리 저장 장치를 결합한 성능을 조사한 결과, PV 어레이와 배터리가 모두 히트펌프의 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 발견했습니다.
스마트 그리드 지원 HP는 그리드 운영자가 높은 그리드 부하 기간 동안 끌 수 있습니다. 또한 사용 가능한 태양열 전력에 따라 작동을 조정하여 PV 자체 소비를 극대화하는 이점도 제공합니다.
과학자들은 "스마트 그리드 준비 모드는 배터리가 완전히 충전되거나 최대 전력으로 충전 중이고 여전히 PV 잉여가 있을 때 활성화됩니다."라고 말하며, 스마트 그리드 준비 HP는 그리드 중심 방식으로 작동을 조정할 수 있다고 언급했습니다. "반대로, 트리거 오프 조건은 순간 PV 전력이 최소 10분 동안 총 건물 수요보다 낮을 때 충족됩니다."
학자들은 특히 1년 독일 남부 프라이부르크에 지어진 반독립형 단독주택의 1960분 해상도 현장 데이터를 사용하여 PV-HP 시스템의 성능을 분석했습니다. 이 주택은 연간 난방 수요가 84.3kWh/m²a이고 난방된 거주 공간은 256mXNUMX입니다.2.
그들의 분석은 태양광 플러스 저장 시스템에서 활용된 스마트 제어가 히트 펌프 성능에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 고려했습니다. 그들은 자체 소비율, 태양광 비율, 계절적 성능 요인, 난방 곡선과 같은 핵심 성과 지표(KPI)를 고려했습니다. 그들은 "그리드에서 소비된 전기에 대해서만 히트 펌프의 성능을 평가하는 것이 유용할 수 있습니다."라고 설명했습니다. "이러한 접근 방식은 가정용 PV 및 배터리 장치에서 생성된 전기가 주택 소유자에게 실질적으로 무료라는 가정에 근거합니다."
제안된 시스템 구성에는 공간 난방과 생활용 온수(DHW)를 위한 13.9kW 지열 히트펌프, 기울기 각도가 12.3도인 남향 30kW PV 시스템, 12kW 인버터, 용량이 11.7kWh인 DC 결합 배터리가 포함됩니다.
분석 결과 PV-HP 시스템은 42.9년 동안 평균 자가 소비율 XNUMX%를 달성할 수 있었으며, 가장 높은 피크는 겨울에 도달했습니다. 연구팀은 "반대로, 잉여 PV가 많으면 여름철, 일반적으로 일조량이 가장 많은 시간대에 자가 소비가 낮아집니다."라고 설명했습니다. "더 큰 배터리 용량은 자가 소비를 극대화하는 데 도움이 됩니다. 그러나 이는 또한 배터리 용량의 대부분이 PV 잉여 전력이 제한된 겨울철에 사용되지 않을 것임을 의미합니다."
과학자들은 또한 태양광 플러스 저장 시스템이 히트 펌프 전기 수요의 약 36%를 충당할 수 있다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 "싱크 온도가 더 높아져 HP의 효율성이 DHW 모드에서 5.7%, 공간 난방 모드에서 4.0% 감소합니다."라고 명시했습니다. "결과에 따르면 히트 펌프에 공급된 PV 전기를 고려하면 계절적 성능 계수가 4.2에서 5.2로 증가했습니다. PV와 배터리에서 히트 펌프로 공급되는 것을 고려하면 계절적 성능 계수가 6.7로 증가했습니다."
그러나 그들은 또한 스마트 제어가 공급 온도 증가로 인해 히트 펌프 효율에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 지적했습니다. 그들은 "저장 손실의 영향을 고려하고 경제적 성과를 고려하여 시스템 수준에서 장기적으로 평가하면 스마트 제어가 시스템에 미치는 영향을 더 잘 평가할 수 있습니다."라고 결론지었습니다.
그들의 연구 결과는 "현장 측정 데이터를 기반으로 한 태양광-배터리 히트 펌프 시스템의 성능 및 작동 분석"이라는 연구에서 확인할 수 있습니다. 태양 에너지의 발전.
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출처 pv 잡지
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