Kuidas kombineerida majapidamises kasutatavat fotogalvaanilist ja energiasalvestust optimaalse konfiguratsiooni saavutamiseks?

Lõuna-Korea ehitus- ja ehitustehnoloogia instituudi teadlased analüüsisid erinevaid töörežiime, et kombineerida Lõuna-Korea kortermajades elamuakusid rõdude fotogalvaaniliste moodulitega.

Kavandatavas konfiguratsioonis on aku kaasatud hübriidsüsteemi, kuid ainult laadimisliiniga ühendatud kodumasinate tühjendamiseks. Koorma toiteallikaks on rõdu fotogalvaanilised moodulid või akud ning järelejäänud elekter salvestatakse vajadusel salvestussüsteemi.

Uurimisrühm ütles, et kui aku on süsteemikontrolli olekus või aku (laadimise olek) on hädaolukorras, kasutage aku laadimiseks võrgutoidet.

Teadlased simuleerisid hübriidsüsteemi Lõuna-Koreas Gaoyangis asuvas näidishoones, mis sisaldas 2,016 kilovatt-tunnise liitiumraudfosfaadi aku prototüüpi, mille efektiivsus oli 93%. Süsteem sisaldab 1,2 kW võimsusega lõunapoolset rõdu fotogalvaanilist süsteemi, mis koosneb neljast järjestikku ühendatud 300 W moodulist, mille kasutegur on 18%. Kaldenurk on 70 kraadi, mis on sobitatud 260-vatise elektriventilaatoriga, mis esindab ühendatud koormust.

Teadlased arvutavad akude mälumahtu, võttes arvesse fotogalvaaniliste süsteemide võimsust ja kodumajapidamiste kogu elektritarbimist. Teadlased ütlevad, et aku energiasalvestussüsteemide töö põhiseaded on partii laadimise pinge 58,4 V, tühjenemise katkestuspinge 41 V ja laadimispinge 44 V.

Teadlane Ji YoungEum ütles: seda süsteemi saab selle väikese võimsuse tõttu kasutada kõikjal, mitte ainult Koreas.

Teadlased hindasid süsteemi jõudlust neljas töörežiimis. Nad uurisid konfiguratsiooni, milles fotogalvaaniline süsteem eelistab koormuse varustamist, laadides ainult akut fotogalvaanilise vooluga, ja süsteemi, mis varustab esmalt koormusele fotogalvaanilist voolu, laadides akut fotogalvaanilise ja võrgutoitega. Lisaks kaalusid nad ka disaini, kus fotogalvaaniliste toiteallikate abil laadimisel eelistatakse akusid, kasutades ainult fotogalvaanilisi toiteallikaid, ja süsteemi, kus akude laadimisel eelistatakse fotogalvaanilisi toiteallikaid ning seejärel kasutatakse laadimiseks fotogalvaanilisi ja võrgutoiteallikaid.

Eksperiment kestis umbes kolm kuud 21. augustist 2019 kuni 8. novembrini 2019. Teadlaste sõnul viidi katsed läbi laadimise ja tühjenemise tulemuste kontrollimiseks kõigil päevadel, välja arvatud vihmapäevadel ja instrumentide kontrollimise päevadel.

Nad leidsid, et esimeses režiimis oli umbes 92% aku mahust tühjaks ja umbes 91% koormusest akule. Samuti täheldasid nad, et aku pinge saavutas täieliku tühjenduspinge vahemiku 33 V, mistõttu akut ei kasutatud, kuna aku pinget ei suudetud hoida kuni järgmise fotogalvaanilise laadimiseni.

Nad ütlesid, et teises režiimis süstitakse fotogalvaanilist võimsust eelistatult koormusse ja kui pärast koormuse andmist fotogalvaanilist võimsust pole, on akut peaaegu võimatu laadida. Nad väidavad, et see muudab vajalikuks vältida akude tühjenemist, vähendades akude tühikäiguaega ja võrgutoite kasutamist.

Kolmas töörežiim tagab aku täieliku tühjenemise ning aku pinget hoitakse alles järgmisel päeval, kui fotogalvaaniline võimsus laaditakse ning seejärel koormusele ja võrku edastatakse. Neljandas konfiguratsioonis on suur tõenäosus, et aku ei saa võrgutoite laadimise tõttu täielikult tühjaks. Kui aku pinge jõuab täieliku tühjenemiskaitse pingeni, laaditakse akut elektrivõrgust.

Elamu akuenergia salvestamise süsteemide ja rõdude fotogalvaanika töörežiimid on leidnud kinnitust elamute (patarei energiasalvestussüsteemide) iga töörežiimi katsetega korterite üksikutes leibkondades. Tulemused näitavad, et (aku energiasalvestussüsteemide) neljast töörežiimist on sobivaim režiim neli. Selle lahenduse rakendamiseks korterites erinevates majapidamistes on siiski vaja mõningaid funktsioone.

Teadlased kirjeldasid oma tööd hiljuti ajakirjas Sustainable Development avaldatud artiklis BESSi ja rõdu fotogalvaanika töörežiimide kohta Korea kortermajades.