AC Vs. DC в житлових будинках, обладнаних Solar-plus-storage

Дослідники з Технологічного університету Чалмерса у Швеції порівняли потенціал енергозбереження систем розподілу змінного (AC) і постійного струму (DC) для житлових будинків, обладнаних фотоелектричними системами та системами зберігання акумуляторів. Зокрема, вони розглянули, чи можуть установки постійного струму призвести до менших втрат енергії.

«Одним із аспектів, отриманих у результаті роботи, є те, що ми можемо представити змодельовану економію втрат за допомогою розподілу постійного струму для північного клімату з – у середньому – нижчим освітленням», – сказав дослідник Патрік Оллас.pv журнал. «Крім того, ефект — і доведена необхідність — фотоелектричних і акумуляторних накопичувачів для досягнення економії енергії за допомогою постійного струму».

Для аналізу щоденної та сезонної продуктивності двох топологій вчені використали набір даних за весь рік щодо використання навантаження, генерації фотоелектричної енергії, залежних від навантаження характеристик ефективності силових електронних перетворювачів (PEC) і зберігання акумулятора. Вони розглянули конфігурації змінного та постійного струму для будівлі з орієнтованою на південь установкою 3,6 кВт із сонячною енергією плюс накопичувач під кутом нахилу 45 градусів. Вони припустили, що в будівлі було нагрівання приміщень і гарячої води за допомогою ґрунтового теплового насоса.

«Індивідуальні вимірювання були отримані для наступних приладів: тепловий насос із землею, вентиляція, водяні насоси та генерація фотоелектричної енергії», — сказали вчені, зазначивши, що річна потреба в навантаженні становить 6354 кВт-год, при цьому фотоелектричні генерують 3113 кВт-год. «Це дослідження проводилося для будівлі, пов’язаної з мережею; для взаємодії з мережею потрібен був двонаправлений перетворювач змінного/постійного струму».

У роботі розглядалися чотири різні топології системи: змінний струм — 230 В змінного струму з ефективністю, що залежить від навантаження, DC1 — 380 В постійного струму з ефективністю, що залежить від навантаження, DC2 — 380 В постійного струму з фіксованою ефективністю перетворювача та DC3 — 380 і 20 В постійного струму з ефективністю, що залежить від навантаження.

«Рівень зниженої напруги 20 В постійного струму був доданий до DC1 і DC2 для забезпечення менших навантажень і освітлення через центральний перетворювач DC/DC», — сказала дослідницька група.

Вони виявили, що втрати двонаправленого перетворювача суттєво відрізняються при моделюванні з фіксованими та залежними від навантаження характеристиками ефективності. Вони також виявили, що топологія постійного струму може досягти економії енергії навіть без включення фотоелектричної системи або накопичення акумуляторів.

«Втрати прив’язаного до мережі перетворювача з використанням підходу постійної ефективності (DC2) були на 34 відсотки нижчими, ніж у випадку реалізації ефективності, що залежить від навантаження (DC1)», — сказали вони. «Значення ефективності відповідних систем (AC і DC1−3) становили 95,3, 94,3, 95,8 і 93,7 відсотка відповідно».

Група прийшла до висновку, що установка постійного струму не представляє сприятливого варіанту з точки зору зменшення втрат без включення фотоелектричної та акумуляторної системи.

«У більш науковому контексті було підкреслено помилковість використання постійної ефективності як для батареї, так і для електронного перетворювача живлення», — підсумував Оллас. «Крім того, найбільш суттєву економію було досягнуто, коли фотоелектрична енергія подавалась до навантажень безпосередньо або через акумуляторну батарею. Я визнаю, що розподіл постійного струму в будівлях є нішевим додатком і потрапив у ситуацію Catch-22 щодо постачання електроенергії. продукти та попит. Однак деякі окремі випадки можуть бути цікавими для цього, наприклад, внутрішні електромережі постійного струму з PV, батареєю та EV, а також офісні будівлі з хорошою кореляцією між PV та попитом на навантаження».

Дослідники представили свої висновки в статті «Збереження втрат енергії за допомогою розподілу постійного струму в житловому будинку з сонячними фотоелектричними та акумуляторними системами зберігання», яка нещодавно була опублікована вЕнергії.