เอซีกับ DC ในอาคารที่อยู่อาศัยพร้อมกับที่เก็บพลังงานแสงอาทิตย์บวก
Feb 05, 2023
นักวิจัยจาก Chalmers University of Technology ในสวีเดนได้เปรียบเทียบศักยภาพการประหยัดพลังงานของระบบจำหน่ายไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และกระแสตรง (DC) สำหรับอาคารพักอาศัยที่ติดตั้งระบบจัดเก็บ PV และแบตเตอรี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาพิจารณาว่าการตั้งค่า DC อาจนำไปสู่การสูญเสียพลังงานที่ลดลงหรือไม่
นักวิจัย Patrik Ollas กล่าวว่า "แง่มุมหนึ่งที่ได้จากงานนี้ก็คือ เราสามารถนำเสนอแบบจำลองการประหยัดการสูญเสียด้วยการกระจาย DC สำหรับสภาพอากาศแบบนอร์ดิก โดยโดยเฉลี่ยแล้วจะมีการฉายรังสีต่ำกว่า" นักวิจัย Patrik Ollas กล่าวนิตยสารพีวี. "นอกจากนี้ ผล – และความจำเป็นที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว – ของ PV และที่เก็บแบตเตอรี่เพื่อการประหยัดพลังงานด้วย DC"
สำหรับการวิเคราะห์ประสิทธิภาพรายวันและตามฤดูกาลของโทโพโลยีทั้งสอง นักวิทยาศาสตร์ใช้ชุดข้อมูลทั้งปีของการใช้งานโหลด, การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์, ลักษณะประสิทธิภาพที่ขึ้นกับโหลดของ Power Electronic Converters (PECs) และที่เก็บแบตเตอรี่ พวกเขาพิจารณาการกำหนดค่า AC และ DC สำหรับอาคารที่มีการติดตั้งแผงโซลาร์พลัสขนาด 3.6 กิโลวัตต์ทางทิศใต้ที่มุมเอียง 45 องศา พวกเขาสันนิษฐานว่าอาคารมีที่ว่างและเครื่องทำน้ำร้อนในบ้านผ่านปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดิน
"การวัดค่าแต่ละรายการสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่อไปนี้: ปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดิน การระบายอากาศ ปั๊มน้ำ และการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์" นักวิทยาศาสตร์กล่าว โดยสังเกตว่าความต้องการโหลดต่อปีอยู่ที่ 6,354 กิโลวัตต์ชั่วโมง โดยเซลล์แสงอาทิตย์สร้างได้ 3,113 กิโลวัตต์ชั่วโมง "การศึกษานี้ดำเนินการสำหรับอาคารที่เชื่อมต่อกับกริด จำเป็นต้องมีตัวแปลง AC/DC แบบสองทิศทางสำหรับการโต้ตอบกับกริด"
งานนี้พิจารณาโทโพโลยีระบบที่แตกต่างกันสี่แบบ: AC—230 VAC พร้อมประสิทธิภาพที่ขึ้นกับโหลด, DC1—380 VDC พร้อมประสิทธิภาพที่ขึ้นกับโหลด, DC2—380 VDC พร้อมประสิทธิภาพคอนเวอร์เตอร์คงที่ และ DC3—380 และ 20 VDC พร้อมประสิทธิภาพที่ขึ้นกับโหลด
"มีการเพิ่มระดับแรงดันย่อย 20 VDC ให้กับ DC1 และ DC2 เพื่อจ่ายโหลดและแสงสว่างที่มีขนาดเล็กลงผ่านตัวแปลง DC/DC ส่วนกลาง" ทีมวิจัยกล่าว
พวกเขาพบว่าการสูญเสียคอนเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางแตกต่างกันอย่างมากเมื่อจำลองด้วยลักษณะประสิทธิภาพคงที่และขึ้นอยู่กับโหลด พวกเขายังพบว่าโทโพโลยี DC สามารถประหยัดพลังงานได้แม้ว่าจะไม่รวม PV หรือที่เก็บแบตเตอรี่ก็ตาม
"การสูญเสียของคอนเวอร์เตอร์ที่ผูกกับกริดโดยใช้วิธีประสิทธิภาพคงที่ (DC2) นั้นต่ำกว่าในกรณีที่ใช้ประสิทธิภาพที่ขึ้นกับโหลด (DC1)" ถึง 34 เปอร์เซ็นต์" พวกเขากล่าว "ค่าประสิทธิภาพของระบบของแต่ละระบบ (AC และ DC1−3) คือ 95.3, 94.3, 95.8 และ 93.7 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ"
กลุ่มสรุปว่าการตั้งค่า DC ไม่ได้นำเสนอตัวเลือกที่ดีในแง่ของการลดการสูญเสียโดยไม่รวมระบบ PV และแบตเตอรี่
"ในบริบททางวิทยาศาสตร์มากขึ้น ความผิดพลาดของการใช้ประสิทธิภาพคงที่สำหรับทั้งแบตเตอรี่และตัวแปลงไฟฟ้ากำลังถูกเน้นย้ำ" Ollas กล่าวสรุป "นอกจากนี้ ประหยัดได้มากที่สุดเมื่อป้อนพลังงาน PV ไปยังโหลดโดยตรงหรือผ่านที่เก็บแบตเตอรี่ ฉันรับทราบว่าการจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงในอาคารเป็นแอปพลิเคชันเฉพาะกลุ่มและอยู่ในสถานการณ์ Catch-22 เกี่ยวกับการจัดหา ผลิตภัณฑ์และความต้องการ อย่างไรก็ตาม บางกรณีอาจน่าสนใจสำหรับเรื่องนี้ เช่น โครงข่ายไฟฟ้ากระแสตรงภายในที่มีข้อต่อ PV, แบตเตอรี่ และ EV และอาคารสำนักงานที่มีความสัมพันธ์ที่ดีระหว่าง PV และความต้องการโหลด"
นักวิจัยได้นำเสนอการค้นพบของพวกเขาใน "การประหยัดการสูญเสียพลังงานโดยใช้การกระจายกระแสตรงในอาคารที่อยู่อาศัยด้วยเซลล์แสงอาทิตย์และที่เก็บแบตเตอรี่" ซึ่งเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในพลังงาน.
