AC Vs. DC u stambenim zgradama opremljenim solarnim plus skladištima

Istraživači sa Tehnološkog univerziteta Chalmers u Švedskoj uporedili su potencijal uštede energije distributivnih sistema naizmenične struje (AC) i jednosmerne struje (DC) za stambene zgrade opremljene PV i baterijskim sistemima za skladištenje. Posebno su razmatrali da li DC postavke mogu dovesti do nižih gubitaka energije.

"Jedan aspekt koji proizlazi iz rada je da bismo mogli predstaviti modelirane uštede na gubitku sa DC distribucijom za nordijsku klimu sa – u prosjeku – nižim zračenjem,” rekao je istraživač Patrik Ollaspv magazin. „Također, efekat – i dokazana neophodnost – PV-a i skladištenja baterija za postizanje uštede energije sa DC-om.”

Za svoju analizu dnevnih i sezonskih performansi dvije topologije, naučnici su koristili cjelogodišnji skup podataka o korištenju opterećenja, PV generiranju, karakteristikama efikasnosti energetskih elektronskih pretvarača (PEC) zavisnim od opterećenja i skladištenju baterija. Razmotrili su AC i DC konfiguracije za zgradu sa južno orijentiranom instalacijom solarne plus akumulacije snage 3,6 kW pod uglom nagiba od 45 stepeni. Pretpostavili su da zgrada ima prostor i grijanje potrošne tople vode putem toplotne pumpe iz zemlje.

"Pojedinačna mjerenja su dobijena za sljedeće uređaje: toplotnu pumpu iz zemlje, ventilaciju, pumpe za vodu i PV proizvodnju", rekli su naučnici, napominjući da je godišnja potražnja za opterećenjem 6.354 kWh, a PV proizvodi 3.113 kWh. "Ova studija je izvedena za zgradu vezanu za mrežu; dvosmjerni AC/DC pretvarač je bio potreban za mrežnu interakciju."

Rad je razmatrao četiri različite sistemske topologije: AC—230 VAC sa efikasnošću zavisnom od opterećenja, DC1—380 VDC sa efikasnošću zavisnom od opterećenja, DC2—380 VDC sa fiksnom efikasnošću pretvarača i DC3—380 i 20 VDC sa efikasnošću zavisnom od opterećenja.

"Podnaponski nivo od 20 VDC je dodat na DC1 i DC2 za napajanje manjih opterećenja i rasvjete kroz centralni DC/DC pretvarač", rekao je istraživački tim.

Otkrili su da se gubici dvosmjernog pretvarača značajno razlikuju kada se modeliraju s fiksnim karakteristikama efikasnosti koje ovise o opterećenju. Također su otkrili da DC topologija može postići uštedu energije čak i bez uključivanja PV-a ili baterije.

"Gubici mrežnog pretvarača koji koristi pristup konstantne efikasnosti (DC2) bili su 34 posto niži od onih u slučaju implementacije efikasnosti zavisne od opterećenja (DC1)", rekli su. "Vrijednosti sistemske efikasnosti odgovarajućih sistema (AC i DC1−3) bile su 95,3, 94,3, 95,8 i 93,7 posto, respektivno."

Grupa je zaključila da DC postavka ne predstavlja povoljnu opciju u smislu smanjenja gubitaka bez uključivanja PV i baterijskog sistema.

„U više naučnom kontekstu, naglašena je pogrešna upotreba konstantne efikasnosti i za bateriju i za energetski elektronski pretvarač“, zaključio je Ollas. "Takođe, najveće uštede su postignute kada se fotonaponska energija dovodi do opterećenja direktno ili preko skladišta baterija. Priznajem da je distribucija jednosmjerne struje u zgradama niša primjena i da je uhvaćena u Catch-22 situaciji u pogledu napajanja proizvoda i potražnje. Međutim, neki posebni slučajevi bi mogli biti zanimljivi za ovo, na primjer interne DC mreže s PV, baterija i EV spojnica i poslovne zgrade s dobrom korelacijom između PV i potražnje opterećenja."

Istraživači su predstavili svoja otkrića u knjizi "Ušteda u gubitku energije korištenjem distribucije istosmjerne struje u stambenoj zgradi sa solarnim fotonaponskim i baterijskim skladištem", koja je nedavno objavljena uEnergije.