Ученые из Швеции сравнили топологии переменного и постоянного тока в зданиях с фотоэлектрическим питанием, использующих аккумуляторные батареи. Они обнаружили, что системы распределения постоянного тока могут обеспечить экономию энергии в сочетании с системами «солнечная энергия плюс».
Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции сравнили потенциал энергосбережения систем распределения переменного и постоянного тока для жилых зданий, оборудованных фотоэлектрическими системами и системами хранения аккумуляторов. В частности, они рассмотрели, может ли установка постоянного тока привести к снижению потерь энергии.
“Одним из аспектов, вытекающих из работы, является то, что мы могли бы представить смоделированную экономию потерь при распределении постоянного тока для скандинавского климата с в среднем более низкой освещенностью”, — сказал исследователь Патрик Оллас pv magazine. “Кроме того, эффект – и доказанная необходимость – фотоэлектрических устройств и аккумуляторов для достижения экономии энергии при постоянном токе”.
Для анализа ежедневных и сезонных характеристик двух топологий ученые использовали набор данных за весь год об использовании нагрузки, генерации фотоэлектрических элементов, зависящих от нагрузки характеристиках эффективности силовых электронных преобразователей (PEC) и аккумуляторах. Они рассмотрели конфигурации переменного и постоянного тока для здания с ориентированной на юг установкой солнечной энергии плюс-аккумулирования мощностью 3,6 кВт под углом наклона 45 градусов. Они предположили, что в здании есть помещение и отопление горячей водой с помощью наземного теплового насоса.
“Были получены индивидуальные измерения для следующих приборов: наземный тепловой насос, вентиляция, водяные насосы и генерация фотоэлектрических элементов”, — сказали ученые, отметив, что годовая потребность в нагрузке составляет 6354 кВтч, при этом фотоэлектрические элементы вырабатывают 3113 кВтч. “Это исследование проводилось для здания, подключенного к сети; для взаимодействия с сетью требовался двунаправленный преобразователь переменного / постоянного тока”.
В работе рассматривались четыре различные топологии систем: AC—230 В переменного тока с эффективностью, зависящей от нагрузки, DC1-380 В постоянного тока с эффективностью, зависящей от нагрузки, DC2—380 В постоянного тока с фиксированной эффективностью преобразователя и DC3-380 и 20 В постоянного тока с эффективностью, зависящей от нагрузки.
“К вариантам с постоянным токам 1 и 2 была добавлена возможность питать маленькие нагрузки от напряжения DC 20 В через центральный преобразователь постоянного тока”, — сказала исследовательская группа.
Они обнаружили, что потери двунаправленного преобразователя значительно различаются при моделировании с использованием характеристик эффективности, зависящих от фиксированной нагрузки. Они также обнаружили, что топология постоянного тока может обеспечить экономию энергии даже без включения фотоэлектрической или аккумуляторной батареи.
“Потери сетевого преобразователя с использованием подхода с постоянной эффективностью (DC2) были на 34% ниже, чем в случае реализации эффективности, зависящей от нагрузки (DC1)”, — сказали они. “Значения эффективности соответствующих систем (AC и DC1−3) составили 95,3, 94,3, 95,8 и 93,7% соответственно”.
Группа пришла к выводу, что установка постоянного тока не является благоприятным вариантом с точки зрения снижения потерь без включения фотоэлектрической системы и аккумуляторной батареи.
“В более научном контексте была подчеркнута ошибка использования постоянной эффективности как для аккумулятора, так и для силового электронного преобразователя”, — заключил Оллас. “Кроме того, наиболее значительная экономия была получена, когда фотоэлектрическая энергия подавалась на нагрузку напрямую или через аккумуляторную батарею. Я признаю, что распределение постоянного тока в зданиях является нишевым приложением и находится в ситуации «Уловки-22» в отношении предложения продукции и спроса. Однако для этого могут быть интересны некоторые частные случаи, например, внутренние сети постоянного тока с подключением фотоэлектрических элементов, батарей и электромобилей, а также офисные здания с хорошей корреляцией между фотоэлектрическими элементами и потребностью в нагрузке ”.
Исследователи представили свои результаты в статье “Экономия потерь энергии при использовании распределения постоянного тока в жилом здании с солнечной фотоэлектрикой и аккумуляторами”, которая была недавно опубликована в Energies.
Прочитано 1485 раз(а)
0 комментариев