പിവി, ബാറ്ററി സംഭരണം എന്നിവയുമായി റെസിഡൻഷ്യൽ ഹീറ്റ് പമ്പുകൾ എങ്ങനെ സംയോജിപ്പിക്കാം

Fraunhofer ISE ഗവേഷകർ റെസിഡൻഷ്യൽ റൂഫ്‌ടോപ്പ് പിവി സംവിധാനങ്ങൾ ഹീറ്റ് പമ്പുകളും ബാറ്ററി സംഭരണവും എങ്ങനെ സംയോജിപ്പിക്കാമെന്ന് പഠിച്ചു.

1960-ൽ ജർമ്മനിയിലെ ഫ്രീബർഗിൽ നിർമ്മിച്ച ഒരു ഒറ്റകുടുംബ ഭവനത്തിൽ സ്മാർട്ട് ഗ്രിഡ് (എസ്ജി) റെഡി കൺട്രോൾ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പിവി-ഹീറ്റ് പമ്പ്-ബാറ്ററി സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ പ്രകടനം അവർ വിലയിരുത്തി.

“സെറ്റ് താപനില വർദ്ധിപ്പിച്ച് സ്മാർട്ട് നിയന്ത്രണം ചൂട് പമ്പിൻ്റെ പ്രവർത്തനം വർദ്ധിപ്പിച്ചതായി കണ്ടെത്തി,” ഗവേഷകനായ ശുഭം ബരാസ്‌കർ പിവി മാസികയോട് പറഞ്ഞു. “SG-റെഡി കൺട്രോൾ ചൂടുവെള്ളം തയ്യാറാക്കുന്നതിനായി വിതരണ താപനില 4.1 കെൽവിൻ വർദ്ധിപ്പിച്ചു, ഇത് സീസണൽ പെർഫോമൻസ് ഫാക്ടർ (SPF) 3.5 ൽ നിന്ന് 3.3 ആയി 5.7% കുറച്ചു. കൂടാതെ, സ്‌പേസ് ഹീറ്റിംഗ് മോഡിനായി സ്‌മാർട്ട് കൺട്രോൾ SPF 5.0 ൽ നിന്ന് 4.8 ആയി 4% കുറച്ചു.

SPF എന്നത് പ്രകടനത്തിൻ്റെ ഗുണകത്തിന് (COP) സമാനമായ ഒരു മൂല്യമാണ്, വ്യത്യാസം വ്യത്യസ്തമായ അതിർത്തി വ്യവസ്ഥകളോടെ ദീർഘകാലത്തേക്ക് കണക്കാക്കുന്നു.

ബരാസ്കറും അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ സഹപ്രവർത്തകരും അവരുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ വിശദീകരിച്ചു "ഫീൽഡ് മെഷർമെൻ്റ് ഡാറ്റയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക്-ബാറ്ററി ഹീറ്റ് പമ്പ് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ പ്രകടനത്തിൻ്റെയും പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെയും വിശകലനം,” എന്നതിൽ അടുത്തിടെ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്സോളാർ എനർജി അഡ്വാൻസസ്.പിവി-ഹീറ്റ് പമ്പ് സംവിധാനങ്ങളുടെ പ്രധാന നേട്ടം അവയുടെ കുറഞ്ഞ ഗ്രിഡ് ഉപഭോഗവും കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ചെലവും ഉൾക്കൊള്ളുന്നുവെന്ന് അവർ പറഞ്ഞു.

13.9 കിലോവാട്ട് ഗ്രൗണ്ട് സോഴ്സ് ഹീറ്റ് പമ്പ് ആണ് ഹീറ്റ് പമ്പ് സിസ്റ്റം ബഫർ സ്റ്റോറേജ് ഉപയോഗിച്ച് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഗാർഹിക ചൂടുവെള്ളം (ഡിഎച്ച്‌ഡബ്ല്യു) ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഇത് ഒരു സംഭരണ ​​ടാങ്കിനെയും ഒരു ശുദ്ധജല സ്റ്റേഷനെയും ആശ്രയിക്കുന്നു. രണ്ട് സ്റ്റോറേജ് യൂണിറ്റുകളിലും ഇലക്ട്രിക് ഓക്സിലറി ഹീറ്ററുകൾ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.

പിവി സംവിധാനം തെക്ക്-അധിഷ്ഠിതമാണ്, കൂടാതെ 30 ഡിഗ്രി ചെരിവ് കോണുമുണ്ട്. ഇതിന് 12.3 kW പവർ ഔട്ട്പുട്ടും 60 ചതുരശ്ര മീറ്റർ മൊഡ്യൂൾ ഏരിയയും ഉണ്ട്. ബാറ്ററി ഡിസി-കപ്പിൾഡ് ആണ്, കൂടാതെ 11.7 kWh ശേഷിയുമുണ്ട്. തിരഞ്ഞെടുത്ത വീടിന് 256 m2 ചൂടായ ലിവിംഗ് സ്പേസും 84.3 kWh/m²a വാർഷിക ഹീറ്റിംഗ് ഡിമാൻഡുമുണ്ട്.

"PV, ബാറ്ററി യൂണിറ്റുകളിൽ നിന്നുള്ള DC പവർ ഒരു ഇൻവെർട്ടർ വഴി AC ആയി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അത് പരമാവധി 12 kW എസി പവറും 95% യൂറോപ്യൻ കാര്യക്ഷമതയുമുള്ളതാണ്," ഗവേഷകർ വിശദീകരിച്ചു, SG-റെഡി കൺട്രോൾ സംവദിക്കാൻ കഴിയും. ഇലക്‌ട്രിസിറ്റി ഗ്രിഡ്, സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനം അതിനനുസരിച്ച് ക്രമീകരിക്കുക. "ഉയർന്ന ഗ്രിഡ് ലോഡിൻ്റെ കാലഘട്ടത്തിൽ, ഗ്രിഡ് ഓപ്പറേറ്റർക്ക് ഗ്രിഡ് സ്‌ട്രെയിൻ കുറയ്ക്കാൻ ഹീറ്റ് പമ്പ് ഓപ്പറേഷൻ ഓഫ് ചെയ്യാം അല്ലെങ്കിൽ വിപരീത സാഹചര്യത്തിൽ നിർബന്ധിത ഓണാക്കാനും കഴിയും."

നിർദ്ദിഷ്ട സിസ്റ്റം കോൺഫിഗറേഷൻ പ്രകാരം, ബാറ്ററിയിലേക്ക് മിച്ചം നൽകിക്കൊണ്ട്, വീടിൻ്റെ ലോഡുകൾക്ക് ആദ്യം പിവി പവർ ഉപയോഗിക്കണം. വീട്ടുകാർക്ക് വൈദ്യുതി ആവശ്യമില്ലെങ്കിൽ ബാറ്ററി പൂർണ്ണമായും ചാർജ് ചെയ്താൽ മാത്രമേ അധിക വൈദ്യുതി ഗ്രിഡിലേക്ക് കയറ്റുമതി ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. പിവി സംവിധാനത്തിനും ബാറ്ററിക്കും വീടിൻ്റെ ഊർജ ആവശ്യം നികത്താൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, വൈദ്യുതി ഗ്രിഡ് ഉപയോഗിക്കാം.

"ബാറ്ററി പൂർണ്ണമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ അല്ലെങ്കിൽ അതിൻ്റെ പരമാവധി പവറിൽ ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ SG-റെഡി മോഡ് സജീവമാകും, കൂടാതെ PV മിച്ചം ഇപ്പോഴും ലഭ്യമാണ്," അക്കാദമിക് വിദഗ്ധർ പറഞ്ഞു. “തിരിച്ച്, തൽക്ഷണ പിവി പവർ മൊത്തം കെട്ടിട ആവശ്യത്തേക്കാൾ കുറഞ്ഞത് 10 മിനിറ്റെങ്കിലും കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ ട്രിഗർ-ഓഫ് അവസ്ഥ പാലിക്കപ്പെടുന്നു.”

അവരുടെ വിശകലനം സ്വയം-ഉപഭോഗത്തിൻ്റെ അളവ്, സോളാർ ഫ്രാക്ഷൻ, ഹീറ്റ് പമ്പ് കാര്യക്ഷമത, ഹീറ്റ് പമ്പ് പ്രകടന കാര്യക്ഷമതയിൽ പിവി സിസ്റ്റത്തിൻ്റെയും ബാറ്ററിയുടെയും സ്വാധീനം എന്നിവ പരിഗണിച്ചു. 2022 ജനുവരി മുതൽ ഡിസംബർ വരെ ഉയർന്ന മിഴിവുള്ള 1 മിനിറ്റ് ഡാറ്റ അവർ ഉപയോഗിച്ചു, കൂടാതെ SG-റെഡി കൺട്രോൾ DHW-നുള്ള ഹീറ്റ് പമ്പ് വിതരണ താപനിലയിൽ 4.1 K വർദ്ധിപ്പിച്ചതായി കണ്ടെത്തി. വർഷത്തിൽ 42.9% എന്ന മൊത്തത്തിലുള്ള സ്വയം-ഉപഭോഗം ഈ സിസ്റ്റം കൈവരിച്ചിട്ടുണ്ടെന്നും ഇത് വീട്ടുടമകൾക്ക് സാമ്പത്തിക നേട്ടമായി മാറുമെന്നും അവർ കണ്ടെത്തി.

“[ഹീറ്റ് പമ്പിൻ്റെ] വൈദ്യുതി ആവശ്യം പിവി/ബാറ്ററി സംവിധാനത്തിലൂടെ 36%, ഗാർഹിക ചൂടുവെള്ള മോഡിൽ 51%, ബഹിരാകാശ ചൂടാക്കൽ മോഡിൽ 28% എന്നിങ്ങനെയാണ്,” ഗവേഷണ സംഘം വിശദീകരിച്ചു, ഉയർന്ന സിങ്കിൻ്റെ താപനില കുറയുന്നു. ഹീറ്റ് പമ്പ് കാര്യക്ഷമത DHW മോഡിൽ 5.7%, ബഹിരാകാശ ചൂടാക്കൽ മോഡിൽ 4.0%.

“സ്‌പേസ് ഹീറ്റിംഗിനായി, സ്‌മാർട്ട് നിയന്ത്രണത്തിൻ്റെ പ്രതികൂല ഫലവും കണ്ടെത്തി,” ബരാസ്‌കർ പറഞ്ഞു. "എസ്ജി-റെഡി നിയന്ത്രണം കാരണം, ഹീറ്റ് പമ്പ് താപനം സെറ്റ് പോയിൻ്റ് താപനില മുകളിൽ സ്പേസ് താപനം പ്രവർത്തിക്കുന്നു. കാരണം, സ്‌പേസ് ഹീറ്റിംഗിന് ചൂട് ആവശ്യമില്ലെങ്കിലും, നിയന്ത്രണം സ്റ്റോറേജ് സെറ്റ് താപനില വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഹീറ്റ് പമ്പ് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. അമിതമായ ഉയർന്ന സംഭരണ ​​താപനില ഉയർന്ന സംഭരണ ​​താപനഷ്ടത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാമെന്നതും പരിഗണിക്കേണ്ടതാണ്.

ഭാവിയിൽ വിവിധ സംവിധാനങ്ങളും നിയന്ത്രണ ആശയങ്ങളുമുള്ള അധിക പിവി/ഹീറ്റ് പമ്പ് കോമ്പിനേഷനുകൾ അന്വേഷിക്കുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പറഞ്ഞു.

“ഈ കണ്ടെത്തലുകൾ വ്യക്തിഗത മൂല്യനിർണ്ണയ സംവിധാനങ്ങൾക്ക് മാത്രമുള്ളതാണെന്നും കെട്ടിടത്തിൻ്റെയും ഊർജ്ജ സംവിധാനത്തിൻ്റെയും സവിശേഷതകളെ ആശ്രയിച്ച് വളരെയധികം വ്യത്യാസപ്പെടാമെന്നും ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്,” അവർ ഉപസംഹരിച്ചു.