Найкращі методи проектування фотоелектричних теплових насосів

Міжнародна команда дослідників провела широкий огляд моделей, які використовуються для визначення найкращих практик проектування та моделювання системи PV теплового насоса (HP) у різних конфігураціях і визначені ключові показники продуктивності для виробництва електроенергії та загальна вартість життєвого циклу.

«Теплові насоси — це складні системи, які потребують не менш складних моделей для точного моделювання», — підкреслили вчені. "Більшість систем HP на сонячних батареях мають складну конструкцію та принципи роботи, які відповідають конкретним середовищам або структурам. Тому їх відповідна продуктивність змінюється залежно від граничних умов і характерних параметрів.

Зокрема, у дослідницькій роботі досліджується все моделювання фотоелектричних ТНЗ у різних країнах, типи програмного забезпечення, що використовується для моделювання та валідації систем, і їхні стратегії керування, а також деталі найкращих практик та економічні та політичні наслідки заміни пропанового опалення тепловими насосами.

Ця стаття також містить серію інструментів для виконання техніко-економічного аналізу фотоелектричного теплового насоса. Він описує моделювання та граничні умови для кожного компонента системи, а також альтернативи та мотиви для їх невикористання залежно від типу системи.

Запропонована методологія об’єднує п’ять різних моделей у кількох комп’ютерних програмах в один аналітичний інструмент, який, як повідомляється, створює точні ключові показники для технічного, економічного аналізу та аналізу впливу на клімат.

«Використовувався Microsoft Excel, але міг бути оброблений у LibreOffice Calc», — зазначають учені. Метою цього огляду є не висвітлення чи рекомендація якоїсь конкретної моделі чи інструменту, а радше обговорення кількох моделей для кожного компонента загальної моделі збірки. Як показано в попередніх оглядах, існує декілька програмних засобів, які можуть виконувати моделювання одночасно, а саме TRNSYS, Polysun, EnergyPlus або IDA ICE».

Науковці прийшли до висновку, що фотоелектричні теплові насоси вже забезпечують очевидні економічні та екологічні переваги, а накопичення електричної та теплової енергії може ще більше посилити це. Однак основною перешкодою для їх впровадження залишаються високі початкові витрати.

За словами команди, інструменти моделювання з відкритим кодом, такі як SAM, EnergyPlus і OCHER, надають широкий доступ до високоякісних симуляцій, щоб допомогти споживачам і політикам приймати обґрунтовані рішення.

«По-друге, щоб гарантувати, що ці майбутні моделі будуть максимально точними, спонсори досліджень і уряди повинні заохочувати відкриті дані та обмін, щоб спростити перевірку майбутніх моделей і забезпечити надійне та надійне середовище моделювання», — підсумовують вони. Крім того, відкрита розробка апаратного забезпечення різних компонентів системи може додатково знизити капітальні витрати та допомогти прискорити необхідне масштабування, щоб дозволити технології повністю розкрити свій потенціал».

Їхні висновки були опубліковані в статті під назвою «Найкращий досвід техніко-економічних методів аналізу сонячних фотоелектричних теплових насосів у холодному кліматі" у журналі Energy and Buildings. Дослідницька група складалася з науковців із Університету Західної Канади та Королівського технологічного інституту у Швеції.