AC vs. DC asuinrakennuksissa, joissa on aurinko-plus-varasto

Ruotsalaisen Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat vertailleet vaihto- ja tasavirtajakelujärjestelmien energiansäästömahdollisuuksia asuinrakennuksissa, joissa on aurinkosähkö- ja akkuvarastojärjestelmät. Erityisesti he tarkastelivat, voisivatko DC-asetukset vähentää energiahäviöitä.

"Yksi työstä johdettu näkökohta on, että voisimme esittää mallinnettuja tappiosäästöjä DC-jakaumalla pohjoismaiseen ilmastoon, jossa on keskimäärin pienempi säteilyteho", tutkija Patrik Ollas kertoi.pv-lehti. "Lisäksi aurinkosähkön ja akun varastoinnin vaikutus – ja todistettu välttämättömyys – energiansäästön saavuttamiseksi DC:llä."

Kahden topologian päivittäisen ja kausittaisen suorituskyvyn analysointiin tutkijat käyttivät koko vuoden datajoukkoa kuorman käytöstä, aurinkosähkön tuotannosta, tehoelektronisten muuntimien (PEC) kuormituksesta riippuvaisista tehokkuusominaisuuksista ja akun varastoinnista. He harkitsivat AC- ja DC-kokoonpanoja rakennukselle, jossa on etelään suunnattu 3,6 kW aurinko-plus-varastolaitteisto 45 asteen kallistuskulmassa. He olettivat, että rakennuksessa oli tila- ja käyttövesilämmitys maalämpöpumpulla.

"Yksittäiset mittaukset saatiin seuraaville laitteille: maalämpöpumppu, ilmanvaihto, vesipumput ja aurinkosähkön tuotanto", tutkijat sanoivat ja totesivat, että vuotuinen kuormitustarve on 6 354 kWh ja aurinkoenergia tuottaa 3 113 kWh. "Tämä tutkimus tehtiin verkkoon sidottulle rakennukselle; kaksisuuntainen AC/DC-muunnin tarvittiin verkkovuorovaikutukseen."

Työssä tarkasteltiin neljää erilaista järjestelmätopologiaa: AC—230 VAC kuormituksesta riippuvaisella hyötysuhteella, DC1—380 VDC kuormituksesta riippuvalla hyötysuhteella, DC2—380 VDC kiinteällä muuntimen hyötysuhteella ja DC3—380 ja 20 VDC kuormitusriippuvaisella hyötysuhteella.

"DC1:een ja DC2:een lisättiin 20 VDC:n alijännitetaso syöttämään pienempiä kuormia ja valaistusta keskitetyn DC/DC-muuntimen kautta", sanoi tutkimusryhmä.

He havaitsivat, että kaksisuuntaisen muuntimen häviöt eroavat merkittävästi, kun ne mallinnetaan kiinteillä ja kuormituksesta riippuvilla tehokkuusominaisuuksilla. He havaitsivat myös, että DC-topologia voi saavuttaa energiansäästöjä jopa ilman aurinkosähkö- tai akkuvarastointia.

"Vakiotehokkuuslähestymistapaa (DC2) käyttävän verkkoon kytketyn muuntimen häviöt olivat 34 prosenttia pienemmät kuin kuormituksesta riippuvaisen tehokkuuden (DC1) tapauksessa", he sanoivat. "Kyseisten järjestelmien (AC ja DC1-3) järjestelmän tehokkuusarvot olivat 95,3, 94,3, 95,8 ja 93,7 prosenttia."

Ryhmä päätteli, että DC-asetus ei ollut edullinen vaihtoehto häviön vähentämisen kannalta ilman aurinkosähkö- ja akkujärjestelmän sisällyttämistä.

"Tieteellisemmässä yhteydessä korostettiin virheellistä käyttää jatkuvaa tehokkuutta sekä akun että tehoelektronisen muuntimen osalta", Ollas totesi. "Myös merkittävimmät säästöt saavutettiin, kun aurinkosähköä syötettiin kuormille suoraan tai akkuvaraston kautta. Ymmärrän, että DC-jakelu rakennuksissa on kapean luokan sovellus ja jää Catch{0}} -tilanteeseen koskien sähköntoimitusta. Tuotteita ja kysyntää. Jotkut erityistapaukset voivat kuitenkin olla mielenkiintoisia tämän kannalta, esimerkiksi sisäiset tasavirtaverkot aurinkosähkö-, akku- ja sähkökytkennällä sekä toimistorakennukset, joissa aurinkosähkön ja kuormituksen kysynnän välillä on hyvä korrelaatio."

Tutkijat esittelivät havaintonsa artikkelissa "Energiahäviön säästöjä käyttämällä tasavirtaa asuinrakennuksessa, jossa on aurinkosähkö ja akkuvarasto", joka julkaistiin äskettäinEnergiat.