Kaip derinti buitinę fotoelektrą ir energijos kaupimą, kad būtų optimali konfigūracija?

Pietų Korėjos civilinės inžinerijos ir pastatų technologijos instituto mokslininkai išanalizavo skirtingus darbo režimus, siekdami sujungti gyvenamųjų namų baterijas su balkonų fotovoltiniais moduliais Pietų Korėjos daugiabučiuose namuose.

Siūlomoje konfigūracijoje akumuliatorius įtrauktas į hibridinę sistemą, tačiau skirtas tik iškrauti buitiniams prietaisams, prijungtiems prie apkrovos linijos. Krovinys maitinamas balkono fotovoltiniais moduliais arba baterijomis, o likusi elektros energija prireikus kaupiama akumuliacinėje sistemoje.

Tyrėjų komanda teigė, kad kai akumuliatorius yra sistemos patikrinimo būsenoje arba akumuliatoriaus (įkrovimo būsenos) lygis yra avarinės būsenos, akumuliatoriui įkrauti naudokite tinklo maitinimą.

Tyrėjai imitavo hibridinę sistemą demonstraciniame pastate Gaojange, Pietų Korėjoje, kuriame buvo prototipas 2,016 kilovatvalandžių ličio geležies fosfato akumuliatorius, kurio efektyvumas siekė 93%. Sistema apima 1,2 kW galios balkono fotovoltinę sistemą, nukreiptą į pietus, susidedančią iš keturių nuosekliai sujungtų 300 W modulių, kurių efektyvumas yra 18%. Pasvirimo kampas yra 70 laipsnių, suderintas su 260 vatų elektriniu ventiliatoriumi, atspindinčiu prijungtą apkrovą.

Mokslininkai baterijų talpą apskaičiuoja atsižvelgdami į fotovoltinių sistemų talpą ir bendrą namų ūkių elektros suvartojimą. Mokslininkai teigia, kad pagrindiniai akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemų veikimo nustatymai yra 58,4 V paketinio įkrovimo įtampa, 41 V iškrovimo ribinė įtampa ir 44 V įkrovimo įtampa.

Tyrėjas Ji YoungEum sakė: Šią sistemą galima naudoti bet kur, ne tik Korėjoje, nes jos talpa nedidelė.

Mokslininkai įvertino sistemos veikimą keturiais darbo režimais. Jie ištyrė konfigūraciją, kurioje fotovoltinė sistema teikia pirmenybę apkrovos tiekimui, tik įkrauna akumuliatorių fotovoltiniu maitinimu, ir sistemą, kuri pirmiausia tiekia fotovoltinę energiją į apkrovą, įkrauna akumuliatorių fotovoltiniu ir tinklo maitinimu. Be to, jie taip pat svarstė konstrukciją, kurioje pirmenybė teikiama baterijoms įkraunant naudojant fotovoltinius energijos šaltinius, naudojant tik fotovoltinius energijos šaltinius, ir sistemą, kurioje pirmenybė teikiama fotovoltiniams energijos šaltiniams įkraunant baterijas, o tada įkraunant būtų naudojami fotovoltiniai ir tinklo maitinimo šaltiniai.

Eksperimentas truko apie tris mėnesius nuo 2019 m. rugpjūčio 21 d. iki 2019 m. lapkričio 8 d. Mokslininkai teigė, kad norint patikrinti įkrovimo ir iškrovimo rezultatus, eksperimentai buvo atliekami visomis dienomis, išskyrus lietingas ir instrumentų apžiūros dienas.

Jie nustatė, kad pirmuoju režimu išsikrovė maždaug 92% akumuliatoriaus talpos ir maždaug 91% apkrovos buvo tiekiama į akumuliatorių. Jie taip pat pastebėjo, kad akumuliatoriaus įtampa pasiekė visą 33 V iškrovimo įtampos diapazoną, todėl akumuliatorius nebuvo naudojamas, nes akumuliatoriaus įtampos nepavyko išlaikyti iki kito fotovoltinio įkrovimo.

Jie teigė, kad antruoju režimu fotovoltinė galia pirmenybė teikiama į apkrovą, o jei po apkrovos nelieka fotovoltinės galios, akumuliatoriaus įkrauti beveik neįmanoma. Jie teigia, kad dėl to būtina užkirsti kelią akumuliatoriaus išsikrovimui, sumažinant baterijų tuščiosios eigos laiką ir tinklo energijos naudojimą.

Trečiasis darbo režimas užtikrina visišką akumuliatoriaus išsikrovimą, o akumuliatoriaus įtampa išlaikoma tik kitą dieną, kai fotovoltinė energija įkraunama ir tada perduodama į apkrovą ir tinklą. Ketvirtoje konfigūracijoje yra didelė tikimybė, kad akumuliatorius nebus visiškai išsikrovęs dėl tinklo galios įkrovimo. Kai akumuliatoriaus įtampa pasiekia visą apsaugos nuo išsikrovimo įtampą, akumuliatorius įkraunamas iš elektros tinklo.

Gyvenamųjų namų baterijų energijos kaupimo sistemų ir balkonų fotoelektros veikimo režimai buvo patvirtinti atliekant eksperimentus su kiekvienu gyvenamųjų namų (baterijų energijos kaupimo sistemų) veikimo režimu individualiuose butų namų ūkiuose. Rezultatai rodo, kad iš keturių (baterijų energijos kaupimo sistemų) veikimo režimų tinkamiausias yra ketvirtasis režimas. Tačiau tam, kad šis sprendimas būtų pritaikytas įvairiems namų ūkiams butuose, dar reikia tam tikrų funkcijų.

Tyrėjai aprašė savo darbą neseniai žurnale Sustainable Development paskelbtame straipsnyje apie BESS ir balkonų fotoelektros veikimo režimus Korėjos daugiabučiuose namuose.