Pompa ciepła, PV, magazyn energii. Sprawdzono autokonsumpcję połączenia

Naukowcy z Włoch postanowili sprawdzić, na ile opłacalny jest montaż w ramach jednego współzależnego systemu pompy ciepła, fotowoltaiki oraz magazynów energii cieplnej i elektrycznej. Wyniki testów wykazały bardzo wysoki wzrost autokonsumpcji energii.

Magazynowanie energii cieplnej i elektrycznej odgrywa zasadniczą rolę w maksymalizacji zużycia własnego energii z fotowoltaiki, zmniejszeniu różnicy pomiędzy okresami niskiego i wysokiego zapotrzebowania na energię oraz poprawie elastyczności systemu elektrycznego. Włoscy badacze z Uniwersytetu w Katanii postanowili sprawdzić, jak bardzo może się zwiększyć autokonsumpcja energii z domowego systemu PV po rozpoczęciu współpracy z systemem magazynowania energii i ciepła.

Nawet 80 proc. konsumpcji własnej

Naukowcy przeprowadzili symulację systemu składającego się z ww. elementów za pomocą oprogramowania TRNSYS. Analizy przeprowadzono dla budynku jednorodzinnego wyposażonego w: instalację fotowoltaiczną o mocy 4,8 kWp (moduły o mocy 300 Wp każdy i sprawności 18,4 proc.), pompę ciepła o maksymalnej mocy cieplnej 9,5 kW (emiterem ciepła w przypadku omawianego budynku była instalacja podłogowa), magazyn energii elektrycznej w wariantach o pojemności 5, 10 i 15 kWh oraz magazyn energii cieplnej w postaci zbiornika o pojemności 1000/1500/2000/2500/3000 litrów.

REKLAMA

Podczas analizy pod uwagę wzięto m.in. intensywność promieniowania słonecznego, zużycie energii w budynku oraz ceny energii elektrycznej.

Na potrzeby badania przeprowadzono testy różnych konfiguracji systemowych. Na przykład w konfiguracji, w której jako magazyn zastosowano wyłącznie zasobnik wody o pojemności 1500 litrów (magazynowano energię cieplną), udało się zwiększyć autokonsumpcję energii o około 10 proc.

REKLAMA

Zastąpienie magazynu energii cieplnej baterią magazynującą energię elektryczną daje jeszcze lepsze efekty – zwiększenie autokonsumpcji o ponad 70 proc. (przy magazynie o pojemności 15 kWh). Warto dodać, że badacze zauważyli, że dalsze zwiększanie pojemności magazynu energii nie miałoby sensu, co jest ważne przy optymalnym doborze pojemności baterii dla własnego systemu. Jak tłumaczą, powszechnie panuje trend przewymiarowania magazynów energii elektrycznej. To zaś prowadzi do obniżenia wydajności całego systemu i pociąga za sobą dodatkowe, niepotrzebne koszty. Jak wyliczają, przewymiarowanie magazynu energii elektrycznej o 10 kWh może pociągać za sobą bezsensowny koszt w wysokości nawet 10 tys. dolarów.

W innej opcji wykazano, że system w konfiguracji z zasobnikiem cieplnym o pojemności 1000 litrów i magazynem energii elektrycznej o pojemności 5 kWh pozwoliłby na osiągnięcie autokonsumpcji na poziomie 80 proc.

PVT i stacje ładowania EV czekają w kolejce na testy

W przyszłości w ramach rozwinięcia zakresu badawczego naukowcy z Włoch chcą zbadać wydajność energetyczną systemów, w których pracują moduły PVT (z ang. Photovoltaic Thermal) produkujące zarówno energię elektryczną, jak i ciepłą wodę użytkową. Co więcej, w planach są również analizy dotyczące optymalizacji wykorzystania stacji ładowania pojazdów elektrycznych pod kątem wymiany energii z siecią.

Wyniki dotychczasowej pracy naukowcy przedstawili w artykule: „Improvement of energy self-sufficiency in residential buildings by using solar-assisted heat pumps and thermal and electrical storage” (Poprawa samowystarczalności energetycznej budynków mieszkalnych poprzez zastosowanie pomp ciepła wspomaganych energią słoneczną oraz magazynów ciepła i energii elektrycznej) opublikowanym w czasopiśmie „Sustainable Energy Technologies and Assessments”.