AC vs. DC v stanovanjskih stavbah, opremljenih s solarno-plus-shranjevalnikom

Raziskovalci s tehnološke univerze Chalmers na Švedskem so primerjali potencial prihranka energije distribucijskih sistemov za izmenični (AC) in enosmerni (DC) tok za stanovanjske zgradbe, opremljene s PV in sistemi za shranjevanje baterij. Zlasti so preučili, ali lahko nastavitve enosmernega toka povzročijo manjše izgube energije.

"Eden od vidikov, ki izhaja iz dela, je, da bi lahko predstavili modelirane prihranke izgube z distribucijo enosmernega toka za nordijsko podnebje z – v povprečju – nižjo obsevanostjo," je povedal raziskovalec Patrik Ollaspv revija. "Prav tako učinek – in dokazana nujnost – PV in baterijskega shranjevanja za doseganje prihrankov energije z enosmernim tokom."

Za analizo dnevnega in sezonskega delovanja obeh topologij so znanstveniki uporabili celoletni nabor podatkov o uporabi obremenitve, generaciji PV, značilnostih učinkovitosti močnostnih elektronskih pretvornikov (PEC), odvisnih od obremenitve, in shranjevanju baterije. Upoštevali so konfiguracije AC in DC za stavbo z južno orientirano 3,6 kW solarno-plus-shranjevalno napravo pod kotom nagiba 45 stopinj. Predvidevali so, da ima stavba ogrevanje prostorov in sanitarne vode preko toplotne črpalke zemlja-voda.

"Posamezne meritve so bile pridobljene za naslednje naprave: toplotna črpalka zemlja-vir, prezračevanje, vodne črpalke in proizvodnja PV," so povedali znanstveniki in opozorili, da je letna zahteva po obremenitvi 6.354 kWh, pri čemer PV ustvari 3.113 kWh. "Ta študija je bila izvedena za zgradbo, vezano na omrežje; dvosmerni AC/DC pretvornik je bil potreben za interakcijo z omrežjem."

Delo je obravnavalo štiri različne sistemske topologije: AC—230 VAC z učinkovitostjo, odvisno od obremenitve, DC1—380 VDC z učinkovitostjo, odvisno od obremenitve, DC2—380 VDC z učinkovitostjo fiksnega pretvornika in DC3—380 in 20 VDC z učinkovitostjo, odvisno od obremenitve.

"Raven podnapetosti 20 VDC je bila dodana DC1 in DC2 za napajanje manjših bremen in razsvetljave prek osrednjega pretvornika DC/DC," je povedala raziskovalna skupina.

Ugotovili so, da se dvosmerne izgube pretvornika bistveno razlikujejo, če so modelirane s fiksnimi in od obremenitve odvisnimi karakteristikami učinkovitosti. Ugotovili so tudi, da bi topologija enosmernega toka lahko dosegla prihranek energije tudi brez vključitve PV ali baterijskega shranjevanja.

"Izgube omrežnega pretvornika, ki uporablja pristop s konstantno učinkovitostjo (DC2), so bile 34 odstotkov nižje od tistih v primeru izvajanja učinkovitosti, odvisne od obremenitve (DC1)," so povedali. "Vrednosti sistemske učinkovitosti zadevnih sistemov (AC in DC1−3) so bile 95,3, 94,3, 95,8 oziroma 93,7 odstotka."

Skupina je ugotovila, da nastavitev enosmernega toka ni predstavljala ugodne možnosti v smislu zmanjšanja izgub brez vključitve PV in baterijskega sistema.

"V bolj znanstvenem kontekstu je bila poudarjena napačna uporaba stalne učinkovitosti za baterijo in močnostni elektronski pretvornik," je zaključil Ollas. »Prav tako so bili največji prihranki doseženi, ko je bila fotonapetostna energija dovedena do bremen neposredno ali prek akumulatorskega pomnilnika. Zavedam se, da je distribucija enosmernega toka v stavbah nišna aplikacija in je ujeta v Catch-22 situacijo glede dobave izdelkov in povpraševanja. Vendar bi lahko bili nekateri posebni primeri zanimivi za to, na primer notranja omrežja DC s PV, baterijo in EV sklopko ter poslovne stavbe z dobro korelacijo med PV in povpraševanjem po obremenitvi."

Raziskovalci so predstavili svoje ugotovitve v "Prihranki izgube energije z uporabo distribucije enosmernega toka v stanovanjski zgradbi s sončno fotovoltaiko in baterijskim shranjevanjem", ki je bila nedavno objavljena vEnergije.