আবাসিক তাপ পাম্পগুলিকে পিভি, ব্যাটারি স্টোরেজের সাথে কীভাবে একত্রিত করবেন

ফ্রাউনহোফার আইএসই গবেষকরা গবেষণা করেছেন যে কীভাবে আবাসিক ছাদের পিভি সিস্টেমগুলিকে তাপ পাম্প এবং ব্যাটারি স্টোরেজের সাথে একত্রিত করা যেতে পারে।

তারা জার্মানির ফ্রেইবার্গে ১৯৬০ সালে নির্মিত একটি একক-পরিবারের বাড়িতে স্মার্ট-গ্রিড (SG) প্রস্তুত নিয়ন্ত্রণের উপর ভিত্তি করে একটি PV-তাপ পাম্প-ব্যাটারি সিস্টেমের কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করেছেন।

"এটা দেখা গেছে যে স্মার্ট কন্ট্রোল নির্ধারিত তাপমাত্রা বাড়িয়ে তাপ পাম্পের কার্যকারিতা বৃদ্ধি করেছে," গবেষক শুভম বারাসকর পিভি ম্যাগাজিনকে বলেন। "এসজি-রেডি কন্ট্রোল গরম জল প্রস্তুতির জন্য সরবরাহ তাপমাত্রা ৪.১ কেলভিন বৃদ্ধি করেছে, যা পরবর্তীতে মৌসুমী কর্মক্ষমতা ফ্যাক্টর (এসপিএফ) ৫.৭% হ্রাস করে ৩.৫ থেকে ৩.৩ করেছে। তদুপরি, স্থান গরম করার মোডের জন্য স্মার্ট কন্ট্রোল এসপিএফ ৪% হ্রাস করে ৫.০ থেকে ৪.৮ করেছে।"

SPF হল কর্মক্ষমতা সহগ (COP) এর অনুরূপ একটি মান, পার্থক্য হল এটি বিভিন্ন সীমানা অবস্থার সাথে দীর্ঘ সময় ধরে গণনা করা হয়।

বারাসকার এবং তার সহকর্মীরা তাদের গবেষণার ফলাফল ব্যাখ্যা করেছেন "ক্ষেত্র পরিমাপের তথ্যের উপর ভিত্তি করে একটি ফটোভোলটাইক-ব্যাটারি তাপ পাম্প সিস্টেমের কর্মক্ষমতা এবং পরিচালনার বিশ্লেষণ", যা সম্প্রতি প্রকাশিত হয়েছেসৌরশক্তির অগ্রগতি।তারা বলেন, পিভি-হিট পাম্প সিস্টেমের প্রধান সুবিধা হলো তাদের গ্রিড খরচ কমানো এবং বিদ্যুৎ খরচ কমানো।

তাপ পাম্প সিস্টেমটি একটি ১৩.৯ কিলোওয়াট গ্রাউন্ড-সোর্স তাপ পাম্প যা স্থান গরম করার জন্য একটি বাফার স্টোরেজ সহ ডিজাইন করা হয়েছে। এটি গার্হস্থ্য গরম জল (DHW) উৎপাদনের জন্য একটি স্টোরেজ ট্যাঙ্ক এবং একটি মিঠা পানির স্টেশনের উপরও নির্ভর করে। উভয় স্টোরেজ ইউনিটই বৈদ্যুতিক সহায়ক হিটার দিয়ে সজ্জিত।

পিভি সিস্টেমটি দক্ষিণমুখী এবং এর টিল্ট অ্যাঙ্গেল ৩০ ডিগ্রি। এর পাওয়ার আউটপুট ১২.৩ কিলোওয়াট এবং মডিউল এরিয়া ৬০ বর্গমিটার। ব্যাটারিটি ডিসি-কাপল্ড এবং এর ক্ষমতা ১১.৭ কিলোওয়াট ঘন্টা। নির্বাচিত বাড়িতে ২৫৬ বর্গমিটার উত্তপ্ত থাকার জায়গা এবং বার্ষিক গরম করার চাহিদা ৮৪.৩ কিলোওয়াট ঘন্টা/মিটার²এ।

"পিভি এবং ব্যাটারি ইউনিট থেকে ডিসি পাওয়ারকে একটি ইনভার্টারের মাধ্যমে এসিতে রূপান্তরিত করা হয় যার সর্বোচ্চ এসি পাওয়ার ১২ কিলোওয়াট এবং ইউরোপীয় দক্ষতা ৯৫%," গবেষকরা ব্যাখ্যা করেছেন, উল্লেখ করে যে এসজি-রেডি কন্ট্রোল বিদ্যুৎ গ্রিডের সাথে যোগাযোগ করতে এবং সিস্টেমের ক্রিয়াকলাপকে সামঞ্জস্য করতে সক্ষম। "উচ্চ গ্রিড লোডের সময়কালে, গ্রিড অপারেটর গ্রিডের চাপ কমাতে তাপ পাম্প অপারেশন বন্ধ করতে পারে অথবা বিপরীত ক্ষেত্রে জোরপূর্বক চালু করতে পারে।"

প্রস্তাবিত সিস্টেম কনফিগারেশনের অধীনে, প্রাথমিকভাবে বাড়ির লোডের জন্য PV বিদ্যুৎ ব্যবহার করতে হবে, অতিরিক্ত বিদ্যুৎ ব্যাটারিতে সরবরাহ করতে হবে। অতিরিক্ত বিদ্যুৎ কেবল তখনই গ্রিডে রপ্তানি করা যেতে পারে, যদি পরিবারের কোনও বিদ্যুতের প্রয়োজন না হয় এবং ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা থাকে। যদি PV সিস্টেম এবং ব্যাটারি উভয়ই বাড়ির শক্তির চাহিদা মেটাতে সক্ষম না হয়, তাহলে বিদ্যুৎ গ্রিড ব্যবহার করা যেতে পারে।

"ব্যাটারি সম্পূর্ণ চার্জ হলে অথবা সর্বোচ্চ শক্তিতে চার্জ হলে SG-Ready মোড সক্রিয় হয় এবং এখনও PV উদ্বৃত্ত থাকে," শিক্ষাবিদরা বলেছেন। "বিপরীতভাবে, ট্রিগার-অফ শর্ত পূরণ হয় যখন তাৎক্ষণিক PV শক্তি কমপক্ষে 10 মিনিটের জন্য মোট বিল্ডিং চাহিদার চেয়ে কম থাকে।"

তাদের বিশ্লেষণে স্ব-ব্যবহারের মাত্রা, সৌর ভগ্নাংশ, তাপ পাম্পের দক্ষতা এবং তাপ পাম্পের কর্মক্ষমতা দক্ষতার উপর পিভি সিস্টেম এবং ব্যাটারির প্রভাব বিবেচনা করা হয়েছে। তারা জানুয়ারী থেকে ডিসেম্বর ২০২২ পর্যন্ত উচ্চ-রেজোলিউশনের ১-মিনিটের ডেটা ব্যবহার করে দেখেছে যে SG-Ready নিয়ন্ত্রণ DHW-এর জন্য তাপ পাম্প সরবরাহের তাপমাত্রা ৪.১ K বৃদ্ধি করেছে। তারা আরও নিশ্চিত করেছে যে সিস্টেমটি বছরে ৪২.৯% সামগ্রিক স্ব-ব্যবহার অর্জন করেছে, যা বাড়ির মালিকদের জন্য আর্থিক সুবিধার মধ্যে অনুবাদ করে।

"[হিট পাম্পের] বিদ্যুতের চাহিদা পিভি/ব্যাটারি সিস্টেমের মাধ্যমে ৩৬%, গার্হস্থ্য গরম জল মোডে ৫১% এবং মহাকাশ গরম করার মোডে ২৮% পূরণ করা হয়েছিল," গবেষণা দল ব্যাখ্যা করে, আরও বলেছে যে উচ্চতর সিঙ্ক তাপমাত্রা ডিএইচডব্লিউ মোডে তাপ পাম্পের দক্ষতা ৫.৭% এবং মহাকাশ গরম করার মোডে ৪.০% হ্রাস করে।

"স্থান গরম করার ক্ষেত্রে, স্মার্ট নিয়ন্ত্রণের একটি নেতিবাচক প্রভাবও পাওয়া গেছে," বারাসকার বলেন। "SG-Ready নিয়ন্ত্রণের কারণে তাপ পাম্পটি তাপ সেট পয়েন্ট তাপমাত্রার উপরে স্থান গরম করার ক্ষেত্রে পরিচালিত হত। এর কারণ ছিল নিয়ন্ত্রণটি সম্ভবত স্টোরেজ সেট তাপমাত্রা বাড়িয়েছিল এবং তাপ পাম্প পরিচালনা করেছিল যদিও স্থান গরম করার জন্য তাপের প্রয়োজন ছিল না। এটিও বিবেচনা করা উচিত যে অতিরিক্ত উচ্চ সঞ্চয় তাপমাত্রা উচ্চতর সঞ্চয় তাপ ক্ষতির কারণ হতে পারে।"

বিজ্ঞানীরা বলেছেন যে তারা ভবিষ্যতে বিভিন্ন সিস্টেম এবং নিয়ন্ত্রণ ধারণার সাথে অতিরিক্ত পিভি/তাপ পাম্প সংমিশ্রণ তদন্ত করবেন।

"এটা অবশ্যই মনে রাখতে হবে যে এই ফলাফলগুলি পৃথক মূল্যায়ন করা সিস্টেমের জন্য নির্দিষ্ট এবং ভবন এবং শক্তি ব্যবস্থার নির্দিষ্টকরণের উপর নির্ভর করে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে," তারা উপসংহারে পৌঁছেছে।