Solar PV coupled with heat pump and thermal batteries/pl

▼Grupa badawcza ds. technologii zrównoważonego rozwoju (FAST) na Western University

Poszukiwani! Studenci, którzy chcą stworzyć rozproszoną przyszłość dzięki drukowi 3D z otwartym kodem źródłowym zasilanemu energią słoneczną i recyklingowi. Skontaktuj się z dr. Joshuą Pearce'em – aplikuj tutaj
Strona główna · Projekty i publikacje · Metody · Przeglądy literatury · Ludzie · Sponsorzy · Aktualności · Wolne oprogramowanie · Twitter/X · YouTube · LinkedIn · Github · Dla dzieci!

▼Ta strona jest przeglądem literatury . Możesz ją edytować i dodawać źródła oraz podsumowania.

Niniejszy dokument stanowi przegląd literatury dotyczący projektu obejmującego panele fotowoltaiczne, pompy ciepła i akumulatory termiczne, mającego na celu zamodelowanie domu pod kątem lepszej wydajności pod względem efektywności, kosztów energii i ochrony środowiska. Połączenie paneli fotowoltaicznych z pompami ciepła pozwoli obniżyć rachunki za prąd, a akumulatory termiczne, pełniące funkcję magazynów energii, zwiększą ogólną wydajność systemu. Projekt koncentruje się na zrównoważonym rozwoju, redukcji śladu węglowego i strat energii oraz obniżeniu taryf za energię elektryczną.

Niniejszy przegląd literatury opiera się na następujących artykułach przeglądowych:

• Pearce JM, Sommerfeldt N. Ekonomia systemów fotowoltaicznych podłączonych do sieci elektroenergetycznej i pomp ciepła: przykład klimatu północnego w USA i Kanadzie. Energies. 2021 5 lutego;14(4):834. DOI: https://doi.org/10.3390/en14040834
• Lazzarin R. Pompy ciepła i energia słoneczna: przegląd z pewnymi spostrzeżeniami na przyszłość. International Journal of Refrigeration. 1 sierpnia 2020;116:146-60. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.03.031
• Mohanraj M, Belyayev Y, Jayaraj S, Kaltayev A. Badania i rozwój w zakresie systemów pomp ciepła ze sprężarką wspomaganą energią słoneczną – kompleksowy przegląd (część A: Modelowanie i modyfikacje). Renewable and sustainable energy reviews. 2018 mar 1;83:90-123. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.022
• Mohanraj M, Belyayev Y, Jayaraj S, Kaltayev A. Badania i rozwój w zakresie systemów pomp ciepła ze sprężarką wspomaganą energią słoneczną – kompleksowy przegląd (część B: Zastosowania). Renewable and Sustainable Energy Reviews. 1 marca 2018;83:124-55. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.086
• Poppi S, Sommerfeldt N, Bales C, Madani H, Lundqvist P. Techniczno-ekonomiczny przegląd systemów solarnych pomp ciepła do zastosowań w ogrzewaniu budynków mieszkalnych. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 1 stycznia 2018;81:22-32. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.07.041
• Simko T, Luther MB, Li HX, Horan P. Zastosowanie fotowoltaiki słonecznej w technologiach pomp ciepła i magazynowania energii w domach australijskich. Energies. 2021 2 września;14(17):5480. DOI: https://doi.org/10.3390/en14175480

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.111284

Abstrakcyjny

W niniejszym badaniu analizuje się techniczno-ekonomiczne cechy zrównoważonej elektryfikacji ogrzewania w odległych, wiejskich osiedlach w chłodniejszym regionie, pozbawionym dostaw gazu ziemnego. Celem badania jest dekarbonizacja sektora grzewczego i pilna potrzeba zastąpienia propanu w regionie Upper Midwest w USA. W niniejszym badaniu modelowanie budynków przeprowadzono w czterech etapach. Na każdym etapie elektryfikacji przeprowadzono parametryczną analizę wielkości ogniw fotowoltaicznych (PV), a całkowity koszt cyklu życia, udział energii odnawialnej i emisję gazów cieplarnianych (GHG) obliczono na podstawie głównego źródła energii elektrycznej dla każdego typu budynku. Badanie obejmuje również wielowymiarowe badania wrażliwości, testy warunków skrajnych i optymalne kosztowo rozwiązania.

Streszczenie

• Połączenie instalacji fotowoltaicznej z pompami ciepła może obniżyć emisję gazów cieplarnianych w budynkach mieszkalnych o 50%, a nawet o 90%.  
• Elektryfikacja jest uważana za najbardziej odpowiednie i ekonomiczne rozwiązanie mające na celu dekarbonizację w regionach zimnych.

https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.09.044

Abstrakcyjny

W niniejszym badaniu przeprowadzono modelowanie matematyczne i symulacje komputerowe, w których wykorzystano platformę TRNSYS do modelowania systemu gruntowej pompy ciepła wspomaganej energią słoneczną opartego na technologii PVT oraz do przeprowadzenia testów wrażliwości. Informacje eksperymentalne wykorzystano do walidacji unikalnego, bardzo płytkiego pola odwiertu, podczas gdy dla kolektorów PVT zastosowano model przejściowy, który został eksperymentalnie potwierdzony, a dla modelu pompy ciepła platforma symulacyjna połączyła dane o wydajności producenta z kreatywnym podejściem. Do obliczenia obciążenia grzewczego przyjęto dom jednorodzinny z zapotrzebowaniem na ciepłą wodę użytkową, a dane pogodowe z Birmingham, West Midlands, Wielka Brytania. Do oceny wyników symulacji wykorzystano roczną metrykę produktywności właściwej. Wpływ zmienności parametrycznej na efektywność energetyczną systemu można było szczegółowo wyjaśnić za pomocą proponowanego podejścia do oceny. Analiza wrażliwości została przeprowadzona w oparciu o sześć parametrów.

Abstrakcyjny

Niniejsze badanie obejmuje wydajność pompy ciepła wspomaganej energią słoneczną, łączącej moduły fotowoltaiczne (PV/T). Model został opracowany w programie MATLAB z wykorzystaniem rzeczywistych komponentów, aby precyzyjnie prognozować wydajność pompy ciepła SAHP w funkcji czynników projektowych, takich jak liczba modułów PV/T i warunki otoczenia, tj. natężenie promieniowania słonecznego i temperatura otoczenia. Dodatkowo, w połączeniu z modelem, zastosowano narzędzie optymalizacyjne do zmiany natężenia przepływu wody krążącej przez panele PV/T w celu maksymalizacji współczynnika wydajności (COP).

https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911101003

Abstrakcyjny

Celem niniejszych badań jest analiza hybrydowych systemów grzewczych do zastosowania w nowo wyremontowanych domach, które obejmują powietrzną pompę ciepła, zasobnik ciepła oraz system fotowoltaiczny (PV). Dzięki zastosowaniu dynamicznych symulacji systemowych w programie TRNSYS dla wyremontowanego domu jednorodzinnego, możliwe jest określenie potencjału redukcji zużycia energii przez pompę ciepła z sieci poprzez ukierunkowaną pracę sprężarki z regulacją prędkości obrotowej zasilanej energią elektryczną z instalacji PV. Zakłada się, że istniejący system ogrzewania grzejnikowego pozostanie na swoim miejscu, a w związku z tym wymagane będą stosunkowo wysokie temperatury zasilania.

https://doi.org/10.1016/j.esr.2021.100666

Abstrakcyjny

Aby precyzyjnie określić kluczowe czynniki ekonomiczne wpływające na rentowność i przedstawić rekomendacje polityczne, niniejsze badanie oferuje parametryczną analizę technoekonomiczną systemów PV + HP. Modele efektywności typu „czarna skrzynka” dla HP i PV są symulowane z godzinnymi krokami czasowymi, a zapotrzebowanie z generatora Building Mimic Generator jest wykorzystywane do modelowania studium przypadku w Wiedniu. Modele techniczne w różnych narzędziach symulacyjnych są łączone z kompleksowym modelem ekonomicznym, tworząc kompleksowy model systemu. W rezultacie możliwa jest ocena efektywności kosztowej rozwiązań w całym cyklu życia, z uwzględnieniem dotacji i kosztów kapitałowych gazu ziemnego. Wyniki pokazują, że zarówno gruntowe, jak i powietrzne pompy ciepła są obecnie opłacalne finansowo z PV w ramach obecnych programów. Redukcja emisji dwutlenku węgla może również zostać osiągnięta nawet o 50% w przypadku domów wielorodzinnych dzięki zastosowaniu pomp ciepła.

https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.08.087

Abstrakcyjny

W niniejszym badaniu obecność inteligentnej sieci energetycznej inteligentnie zwiększa produkcję energii elektrycznej przez ogniwa fotowoltaiczne poprzez monitorowanie mas termicznych. Model symulowano za pomocą TRNSYS dla napędzanej elektrycznie gruntowej pompy ciepła połączonej z ogniwami fotowoltaicznymi (PV), systemami budynku aktywowanymi termicznie oraz zbiornikami wody (TES) w budynkach jednorodzinnych. Analizowano różne strategie sterowania i optymalizacji systemu. Wyniki wskazują na redukcję rachunków za prąd.

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.04.080

Abstrakcyjny

Symulacyjne studium przypadku nowego domu jednorodzinnego w Szwecji przeprowadzono z wykorzystaniem systemu TRNSYS 17, który obejmuje pompę ciepła na powietrze wywiewane i panel fotowoltaiczny. W niniejszym badaniu przeanalizowano strategie sterowania operacyjnego systemem grzewczym oraz „inteligentne” wykorzystanie magazynowania energii. Celem opracowania algorytmów sterowania opartych na regułach, które można łatwo zintegrować z nowoczesnymi sterownikami pomp ciepła, było zmniejszenie końcowego zużycia energii i zwiększenie zużycia własnego poprzez wykorzystanie magazynowania ciepła w budynku, zasobnika ciepłej wody użytkowej i magazynowania energii elektrycznej. Wykorzystano również dane prognozowane dotyczące krótkoterminowych warunków pogodowych i cen energii elektrycznej. Grzejnik elektryczny służy jako rezerwowe źródło ogrzewania i ogrzewania, co znacząco wpływa na bilans energetyczny systemu. Wszystkie wyniki porównano z wynikami dla tego systemu, który posłużył jako przypadek bazowy wraz z oddzielnym systemem fotowoltaicznym.

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114220

Abstrakcyjny

W niniejszym badaniu wykorzystano model open-source dla pomp ciepła podłączonych do instalacji fotowoltaicznej (PV) do optymalizacji zarówno z zasilaniem elektrycznym, jak i bez niego oraz magazynowaniem ciepła, a ich wydajność porównano z trzema różnymi typami domów jednorodzinnych. Ponadto, w oparciu o wydajność cieplną instalacji PV i PC, obliczono kompromisy między korzyściami dla prosumentów a wpływem na sieć energetyczną.

https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.527

• Wpływ modernizacji systemu fotowoltaicznego/termicznego (PV/T) na bazie nanopłynu srebrno-wodnego za pomocą akumulatora termicznego PCM do zastosowań mieszkaniowych.
• Zarządzanie popytem za pomocą pomp ciepła, magazynowania energii cieplnej i magazynowania akumulatorowego w celu zwiększenia lokalnego zużycia własnego i kompatybilności systemów fotowoltaicznych z siecią.
• Porównanie pomp ciepła zasilanych gazem ziemnym i pomp ciepła zasilanych energią elektryczną z konwencjonalnymi systemami ogrzewania budynków.

• Fotowoltaika
• Energia słoneczna
• Konwersja energii słonecznej
• Oprogramowanie fotowoltaiczne
• Projektowanie instalacji fotowoltaicznych

• Baterie termiczne
• Pompy ciepła