переменный ток против. ЦОД в жилых домах, оборудованных солнечными батареями

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции сравнили потенциал энергосбережения систем распределения переменного тока (AC) и постоянного тока (DC) для жилых зданий, оснащенных фотоэлектрическими системами и аккумуляторными батареями. В частности, они рассмотрели, могут ли установки постоянного тока привести к снижению потерь энергии.

«Один аспект, полученный в результате работы, заключается в том, что мы можем представить смоделированное снижение потерь с распределением постоянного тока для скандинавского климата с более низкой освещенностью в среднем», — сказал исследователь Патрик Оллас.журнал пв. «Кроме того, эффект — и доказанная необходимость — фотоэлектрических и аккумуляторных аккумуляторов для достижения экономии энергии с помощью постоянного тока».

Для анализа ежедневных и сезонных характеристик двух топологий ученые использовали набор данных за весь год об использовании нагрузки, выработке фотоэлектрических модулей, зависимых от нагрузки характеристиках эффективности силовых электронных преобразователей (PEC) и аккумуляторных батареях. Они рассмотрели конфигурации переменного и постоянного тока для здания с ориентированной на юг солнечной установкой мощностью 3,6 кВт и аккумулированием под углом 45 градусов. Они предположили, что в здании есть отопление помещений и горячей воды для бытовых нужд с помощью теплового насоса, работающего на земле.

«Индивидуальные измерения были получены для следующих устройств: теплового насоса с грунтовым источником, вентиляции, водяных насосов и фотоэлектрической генерации», — сказали ученые, отметив, что годовая потребность в нагрузке составляет 6 354 кВтч, а фотоэлектрическая энергия вырабатывает 3113 кВтч. «Это исследование было выполнено для здания, подключенного к сети; для взаимодействия с сетью требовался двунаправленный преобразователь переменного тока в постоянный».

В работе рассматривались четыре различные системные топологии: переменный ток — 230 В переменного тока с эффективностью, зависящей от нагрузки, постоянный ток 1 — 380 В постоянного тока с эффективностью, зависящей от нагрузки, постоянный ток 2 — 380 В постоянного тока с фиксированной эффективностью преобразователя и постоянный ток 3 — 380 и 20 В постоянного тока с эффективностью, зависящей от нагрузки.

«Уровень дополнительного напряжения 20 В постоянного тока был добавлен к DC1 и DC2 для питания меньших нагрузок и освещения через центральный преобразователь постоянного тока в постоянный», — сказали исследователи.

Они обнаружили, что потери двунаправленного преобразователя значительно различаются при моделировании с фиксированными и зависящими от нагрузки характеристиками эффективности. Они также обнаружили, что топология постоянного тока может обеспечить экономию энергии даже без включения фотоэлектрических или аккумуляторных накопителей.

«Потери сетевого преобразователя, использующего метод постоянного КПД (DC2), были на 34% ниже, чем потери в случае реализации КПД, зависящего от нагрузки (DC1)», — сказали они. «Значения эффективности соответствующих систем (AC и DC1-3) составляли 95,3, 94,3, 95,8 и 93,7 процента соответственно».

Группа пришла к выводу, что установка постоянного тока не является благоприятным вариантом с точки зрения снижения потерь без включения фотоэлектрической системы и аккумуляторной батареи.

«В более научном контексте была подчеркнута ошибочность использования постоянной эффективности как для батареи, так и для силового электронного преобразователя», — заключил Оллас. «Кроме того, наиболее значительная экономия была получена, когда фотоэлектрическая энергия подавалась на нагрузки напрямую или через аккумуляторную батарею. Я признаю, что распределение постоянного тока в зданиях является нишевым приложением и попадает в ситуацию Catch-22 с подачей электроэнергии. продукты и спрос. Однако для этого могут быть интересны некоторые частные случаи, например, внутренние сети постоянного тока с фотоэлектрической, аккумуляторной и электрической связью, а также офисные здания с хорошей корреляцией между фотоэлектрической и нагрузкой».

Исследователи представили свои результаты в статье «Экономия потерь энергии за счет распределения постоянного тока в жилом доме с использованием солнечных фотоэлектрических батарей и аккумуляторов», которая недавно была опубликована вэнергии.