AC Vs. DC בבנייני מגורים מצוידים באחסון סולארי פלוס
Feb 05, 2023
חוקרים מאוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה בשבדיה השוו את פוטנציאל החיסכון באנרגיה של מערכות הפצה של זרם חילופין (AC) וזרם ישר (DC) עבור בנייני מגורים המצוידים במערכות PV ואחסון סוללות. בפרט, הם בדקו האם הגדרות DC יכולות להוביל לאובדן אנרגיה נמוך יותר.
"היבט אחד שנגזר מהעבודה הוא שנוכל להציג חיסכון בהפסד במודל עם התפלגות DC עבור אקלים נורדי עם - בממוצע - קרינה נמוכה יותר", אמר החוקר פטריק אולאסמגזין pv. "כמו כן, ההשפעה - וההכרח המוכחת - של אחסון PV וסוללות להשגת חיסכון באנרגיה עם DC."
לצורך הניתוח שלהם של הביצועים היומיומיים והעונתיים של שתי הטופולוגיות, המדענים השתמשו במערך נתונים לשנה שלמה של שימוש בעומס, ייצור PV, מאפייני יעילות תלויי עומס של ממירי כוח אלקטרוניים (PEC) ואחסון סוללות. הם שקלו תצורות AC ו-DC עבור בניין עם מתקן 3.6 קילוואט סולארי פלוס אחסון בכיוון דרום בזווית הטיה של 45 מעלות. הם הניחו שבבניין יש שטח וחימום מים חמים ביתיים באמצעות משאבת חום מקורית.
"התקבלו מדידות בודדות עבור המכשירים הבאים: משאבת חום מקורית, אוורור, משאבות מים וייצור PV", אמרו המדענים, וציינו שדרישת העומס השנתית היא 6,354 קוט"ש, כאשר PV מייצר 3,113 קוט"ש. "מחקר זה בוצע עבור בניין קשור לרשת; היה צורך בממיר AC/DC דו-כיווני לאינטראקציה עם הרשת".
העבודה שקלה ארבע טופולוגיות מערכת שונות: AC—230 VAC עם יעילות תלוית עומס, DC1—380 VDC עם יעילות תלוית עומס, DC2—380 VDC עם יעילות ממיר קבועה, ו-DC3—380 ו-20 VDC עם יעילות תלוית עומס.
"רמת מתח משנה של 20 VDC נוספה ל-DC1 ו-DC2 כדי לספק את העומסים הקטנים יותר ואת התאורה דרך ממיר DC/DC מרכזי", אמר צוות המחקר.
הם מצאו כי הפסדי הממיר הדו-כיווני שונים באופן משמעותי כאשר הם מדגמנים עם מאפייני יעילות קבועים ותלויי עומס. הם גם מצאו שטופולוגיית DC יכולה להשיג חיסכון באנרגיה גם ללא הכללת PV או אחסון סוללה.
"ההפסדים של הממיר הקשור לרשת בגישה של יעילות קבועה (DC2) היו נמוכים ב-34 אחוזים מאלו במקרה של יישום יעילות תלוית עומס (DC1)", אמרו. "ערכי יעילות המערכת של המערכות המתאימות (AC ו-DC1−3) היו 95.3, 94.3, 95.8 ו-93.7 אחוזים, בהתאמה."
הקבוצה הגיעה למסקנה שמערכת ה-DC לא הציגה אופציה חיובית במונחים של הפחתת אובדן ללא הכללת מערכת PV וסוללות.
"בהקשר מדעי יותר, הודגש השגוי של שימוש ביעילות קבועה הן עבור הסוללה והן עבור ממיר הכוח האלקטרוני", סיכם אולאס. "כמו כן, החיסכון המשמעותי ביותר הושג כאשר כוח PV הוזן לעומסים ישירות או דרך אחסון הסוללה. אני מכיר בכך שחלוקת DC בבניינים היא יישום נישה ונקלע למצב של Catch-22 בנוגע לאספקה של מוצרים וביקוש. עם זאת, כמה מקרים מסוימים יכולים להיות מעניינים עבור זה, למשל רשתות DC פנימיות עם צימוד PV, סוללה ו-EV ובנייני משרדים עם מתאם טוב בין PV לביקוש לעומס."
החוקרים הציגו את ממצאיהם ב"חיסכון בהפסדי אנרגיה באמצעות הפצת זרם ישיר בבניין מגורים עם סוללות פוטו-וולטאיות ואחסון סוללות", שפורסם לאחרונה ב-אנרגיות.
