چگونه فتوولتائیک خانگی و ذخیره انرژی را برای پیکربندی بهینه ترکیب کنیم؟

دانشمندان مؤسسه مهندسی عمران و فناوری ساختمان کره جنوبی حالت‌های مختلف عملکرد را برای ترکیب باتری‌های مسکونی با ماژول‌های فتوولتائیک بالکن در ساختمان‌های آپارتمانی کره جنوبی تجزیه و تحلیل کردند.

در پیکربندی پیشنهادی، باتری در سیستم هیبریدی گنجانده شده است، اما فقط برای تخلیه به لوازم خانگی متصل به خط بار. بار توسط ماژول های فتوولتائیک بالکن یا باتری ها تغذیه می شود و الکتریسیته باقی مانده در صورت نیاز در سیستم ذخیره سازی ذخیره می شود.

تیم تحقیقاتی گفت که زمانی که باتری در وضعیت چک سیستم قرار دارد یا سطح باتری (حالت شارژ) در حالت اضطراری است، از برق شبکه برای شارژ باتری استفاده کنید.

محققان این سیستم هیبریدی را در یک ساختمان نمایشی در گائویانگ، کره جنوبی شبیه سازی کردند که شامل نمونه اولیه باتری فسفات آهن لیتیوم 2.016 کیلووات ساعتی با بازده 93 درصدی بود. این سیستم شامل یک سیستم فتوولتائیک بالکن 1.2 کیلوواتی است که رو به جنوب است، متشکل از چهار ماژول 300 وات متصل به صورت سری، با بازده 18%. زاویه شیب 70 درجه است که با یک فن برقی 260 وات که نشان دهنده بار متصل است مطابقت دارد.

محققان ظرفیت ذخیره سازی باتری ها را با در نظر گرفتن ظرفیت سیستم های فتوولتائیک و کل برق مصرفی خانوارها محاسبه می کنند. محققان می گویند که تنظیمات اولیه برای عملکرد سیستم های ذخیره انرژی باتری ولتاژ شارژ دسته ای 58.4 ولت، ولتاژ قطع تخلیه 41 ولت و ولتاژ شارژ 44 ولت است.

محقق Ji YoungEum گفت: این سیستم به دلیل ظرفیت کمی که دارد در همه جا و نه فقط در کره قابل استفاده است.

محققان عملکرد سیستم را در چهار حالت عملیاتی ارزیابی کردند. آنها پیکربندی را مطالعه کردند که در آن سیستم فتوولتائیک تامین بار را در اولویت قرار می دهد، فقط باتری را با برق فتوولتائیک شارژ می کند، و سیستمی که ابتدا برق فتوولتائیک را برای بار تامین می کند، باتری را با برق فتوولتائیک و شبکه شارژ می کند. علاوه بر این، آنها همچنین طرحی را در نظر گرفتند که در آن باتری ها برای شارژ با استفاده از منابع برق فتوولتائیک، تنها با استفاده از منابع برق فتوولتائیک اولویت بندی می شوند، و سیستمی که در آن منابع برق فتوولتائیک برای شارژ باتری ها در اولویت قرار می گیرند و سپس از منابع برق فتوولتائیک و شبکه برای شارژ استفاده می شود.

این آزمایش از 21 آگوست 2019 تا 8 نوامبر 2019 حدود سه ماه به طول انجامید. دانشمندان گفتند برای بررسی نتایج شارژ و دشارژ، آزمایش‌هایی در همه روزها به جز روزهای بارانی و روزهای بازرسی ابزار انجام شد.

آنها دریافتند که در حالت اول، تقریباً 92٪ از ظرفیت باتری تخلیه شده و تقریباً 91٪ از بار به باتری عرضه می شود. آنها همچنین مشاهده کردند که ولتاژ باتری به محدوده ولتاژ تخلیه کامل 33 ولت رسیده است، بنابراین از باتری استفاده نمی شود زیرا ولتاژ باتری تا شارژ بعدی فتوولتائیک حفظ نمی شود.

آنها گفتند که در حالت دوم، برق فتوولتائیک ترجیحا به بار تزریق می شود و اگر پس از تامین بار، برق فتوولتائیک باقی نماند، شارژ باتری تقریبا غیرممکن است. آنها ادعا می کنند که این امر باعث می شود با کاهش زمان بیکاری باتری ها و استفاده از برق شبکه، از تخلیه باتری جلوگیری شود.

حالت سوم کار تخلیه کامل باتری را تضمین می کند و ولتاژ باتری تا روز بعد که برق فتوولتائیک شارژ شده و سپس به بار و شبکه منتقل می شود حفظ نمی شود. در پیکربندی چهارم، به دلیل شارژ شدن برق شبکه، احتمال زیادی وجود دارد که باتری به طور کامل تخلیه نشود. هنگامی که ولتاژ باتری به ولتاژ حفاظتی تخلیه کامل می رسد، باتری توسط شبکه برق شارژ می شود.

حالت‌های عملکرد سیستم‌های ذخیره انرژی باتری‌های مسکونی و فتوولتائیک‌های بالکن از طریق آزمایش‌هایی بر روی هر حالت عملیاتی مسکونی (سیستم‌های ذخیره انرژی باتری) در خانواده‌های جداگانه آپارتمان‌ها تأیید شده‌اند. نتایج نشان می دهد که حالت چهار مناسب ترین حالت در بین چهار حالت عملکرد (سیستم های ذخیره انرژی باتری) است. با این حال، برای اعمال این راه حل برای خانوارهای مختلف در آپارتمان ها، هنوز به برخی عملکردها نیاز است.

محققان کار خود را در مقاله‌ای که اخیراً در مجله توسعه پایدار در مورد حالت‌های عملکرد BESS و فتوولتائیک بالکن در ساختمان‌های آپارتمانی کره‌ای منتشر شده است، شرح دادند.