AC مقابل. DC في المباني السكنية المجهزة بالطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين
Feb 05, 2023
قارن باحثون من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد إمكانات توفير الطاقة لأنظمة توزيع التيار المتناوب (AC) والتيار المباشر (DC) للمباني السكنية المجهزة بأنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية والبطارية. على وجه الخصوص ، نظروا في ما إذا كانت إعدادات التيار المستمر يمكن أن تؤدي إلى خسائر أقل في الطاقة.
قال الباحث باتريك أولاس: "أحد الجوانب المستمدة من العمل هو أنه يمكننا تقديم نموذج وفورات في الخسارة مع توزيع DC لمناخ الشمال مع - في المتوسط - إشعاع أقل".مجلة الكهروضوئية. "أيضًا ، التأثير - والضرورة المؤكدة - لتخزين الطاقة الكهروضوئية والبطارية لتحقيق وفورات في الطاقة باستخدام التيار المستمر."
لتحليلهم للأداء اليومي والموسمي للطوبولوجيتين ، استخدم العلماء مجموعة بيانات لمدة عام كامل لاستخدام الأحمال ، وتوليد الطاقة الكهروضوئية ، وخصائص الكفاءة المعتمدة على الحمل لمحولات الطاقة الإلكترونية (PECs) ، وتخزين البطارية. لقد أخذوا في الاعتبار تكوينات التيار المتردد والتيار المستمر لمبنى به 3.6 كيلو وات من الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين بزاوية ميل 45 درجة. افترضوا أن المبنى يحتوي على مساحة وتدفئة منزلية للمياه الساخنة عبر مضخة حرارية أرضية.
وقال العلماء "تم الحصول على قياسات فردية للأجهزة التالية: المضخة الحرارية الأرضية ، والتهوية ، ومضخات المياه ، وتوليد الطاقة الكهروضوئية" ، مشيرين إلى أن الطلب السنوي للحمل يبلغ 6354 كيلو واط ساعي ، مع توليد الطاقة الكهروضوئية 3113 كيلووات ساعة. "تم إجراء هذه الدراسة لمبنى مرتبط بالشبكة ؛ وهناك حاجة إلى محول تيار متردد / تيار مستمر ثنائي الاتجاه للتفاعل الشبكي."
اعتبر العمل أربعة طوبولوجيا مختلفة للنظام: تيار متردد - 230 فولت تيار متردد بكفاءة تعتمد على الحمل ، و DC1 - 380 فولت تيار مباشر مع كفاءة تعتمد على الحمل ، و DC2–380 فولت تيار مستمر بكفاءة محول ثابت ، و DC3-380 و 20 فولت تيار مباشر بكفاءة تعتمد على الحمل.
قال فريق البحث: "تمت إضافة مستوى جهد فرعي 20 VDC إلى DC1 و DC2 لتزويد الأحمال الأصغر والإضاءة من خلال محول DC / DC مركزي".
وجدوا أن خسائر المحول ثنائي الاتجاه تختلف اختلافًا كبيرًا عند تصميمها بخصائص كفاءة ثابتة تعتمد على الحمل. وجدوا أيضًا أن طوبولوجيا التيار المستمر يمكن أن تحقق وفورات في الطاقة حتى بدون تضمين PV أو تخزين البطارية.
وقالوا: "كانت خسائر المحول المرتبط بالشبكة باستخدام نهج الكفاءة الثابتة (DC2) أقل بنسبة 34 بالمائة من تلك في حالة تنفيذ الكفاءة المعتمدة على الحمل (DC1)". "كانت قيم كفاءة النظام للأنظمة المعنية (AC و DC1−3) 95.3 و 94.3 و 95.8 و 93.7 بالمائة على التوالي."
خلصت المجموعة إلى أن إعداد التيار المباشر لم يقدم خيارًا مناسبًا من حيث تقليل الخسارة دون تضمين نظام الطاقة الكهروضوئية والبطارية.
وخلص أولاس إلى أنه "في سياق أكثر علمية ، تم تسليط الضوء على الخطأ المتمثل في استخدام الكفاءات المستمرة لكل من البطارية ومحول الطاقة الإلكتروني". "أيضًا ، تم الحصول على أهم المدخرات عندما تم تغذية الأحمال بالطاقة الكهروضوئية مباشرةً أو عن طريق تخزين البطارية. أقر بأن توزيع التيار المباشر في المباني هو تطبيق مناسب ويتم اكتشافه في موقف -22 مثير للإعجاب فيما يتعلق بتزويد المنتجات والطلب. ومع ذلك ، قد تكون بعض الحالات الخاصة مثيرة للاهتمام لهذا ، على سبيل المثال شبكات DC الداخلية مع اقتران PV والبطارية والمركبات الكهربائية ومباني المكاتب مع وجود علاقة جيدة بين الطاقة الكهروضوئية والطلب على الحمل. "
قدم الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في "توفير الطاقة باستخدام التوزيع المباشر للتيار في مبنى سكني باستخدام الخلايا الشمسية الكهروضوئية وتخزين البطارية" ، والذي نُشر مؤخرًا فيالطاقات.