Φωτοβολταϊκά οροφής για προψύξη κατοικιών και επαγγελματικών κτιρίων
φωτοβολταϊκά οροφής, φωτοβολταϊκά, προψύξη, νέα τεχνολογία
Αυστραλοί ερευνητές ανέπτυξαν έναν τρόπο χρήσης φωτοβολταϊκών οροφής για τη λειτουργία κλιματιστικών για προψύξη κατοικιών και εμπορικών κτιρίων. Έχουν εντοπίσει διάφορους παράγοντες που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μείωση του ενεργειακού κόστους ενός κτιρίου.
Ερευνητές στην Αυστραλία εξέτασαν πώς η παραγωγή φωτοβολταϊκών οροφής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία κλιματιστικών (AC) για την προψύξη κατοικιών και εμπορικών κτιρίων.
Οι επιστήμονες όρισαν την προτεινόμενη λειτοργία ως «ηλιακή προψύξη». Υποτίθεται ότι προσφέρει οφέλη όσον αφορά τον μετριασμό της χαμηλής ελάχιστης ζήτησης στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, την ισοπέδωση του προφίλ καθαρής ζήτησης του δικτύου και τη μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας.
«Η προψύξη μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα είδη κτιρίων που διαθέτουν μονάδα AC. Η ηλιακή προψύξη σε κτίρια κατοικιών, εμπορικών και γραφείων έχει μελετηθεί στη βιβλιογραφία και έχει αποδειχθεί πρακτική», δήλωσε η ερευνήτρια Gloria Pignatta.
Οι επιστήμονες θεώρησαν τη θερμική μάζα των κτιρίων ως μια εικονική μπαταρία που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μετατοπίσει ή να μειώσει τη ζήτηση αιχμής που προκαλείται από συστήματα AC.
«Προψύξη σημαίνει φόρτιση της θερμικής μάζας του κτιρίου πριν από την έναρξη της ζήτησης αιχμής, μειώνοντας τη θερμοκρασία θερμικής μάζας και στη συνέχεια εκφορτώνοντας τη δροσιά κατά την περίοδο αιχμής», εξήγησαν οι επιστήμονες. “Αυτό γίνεται συνήθως μειώνοντας το σημείο ρύθμισης του θερμοστάτη λίγες ώρες πριν από την αναμενόμενη περίοδο αιχμής για να αναγκαστεί το AC να ενεργοποιηθεί.”
Η προψύξη μπορεί να πραγματοποιηθεί με τρεις μεθόδους ενεργοποίησης θερμικής μάζας: ενεργοποίηση επιφανείας, ενεργοποίηση εξαναγκασμένου αέρα και υδρονική ενεργοποίηση.
«Το αν η ενεργοποίηση της θερμικής μάζας έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του ενεργειακού κόστους εξαρτάται από τη στρατηγική ελέγχου AC που καθορίζει την τροχιά του σημείου ρύθμισης θερμοκρασίας ή το χρονοδιάγραμμα AC», είπαν οι ακαδημαϊκοί.
Εντόπισαν αρκετούς παράγοντες που θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μείωση του ενεργειακού κόστους. Περιλαμβάνουν τη μείωση της ισχύος αιχμής, η οποία είναι επωφελής για εμπορικά κτίρια και κτίρια γραφείων με συνιστώσα χρέωσης ζήτησης στους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας, και μετατόπιση της ζήτησης AC σε ώρες εκτός αιχμής με φθηνές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας. Άλλοι παράγοντες περιλαμβάνουν τη μείωση των απαιτήσεων μηχανικής ψύξης με τη χρήση νυχτερινού αερισμού και υψηλότερη απόδοση των μονάδων κλιματισμού καθώς λειτουργούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος.
Οι ερευνητές είπαν ότι η επαναψύξη μπορεί να είναι πιο ωφέλιμη εάν η πλεονάζουσα παραγωγή φωτοβολταϊκών κατά τη διάρκεια της ημέρας χρησιμοποιείται για την προψύξη του κτιρίου αντί για την εισαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το τιμολόγιο τροφοδοσίας που καταβάλλεται για την παραγωγή από φωτοβολταϊκά οροφής είναι χαμηλότερο από τις τιμές λιανικής ηλεκτρικής ενέργειας και οι μελλοντικές δομές τιμολογίων ενδέχεται να μην διαθέτουν στοιχείο FiT για εξαγωγή στο δίκτυο.
«Χρησιμοποιώντας την πλεονάζουσα παραγωγή φωτοβολταϊκών για ηλιακή προψύξη, τα νοικοκυριά χρησιμοποιούν φθηνή ή δωρεάν ηλεκτρική ενέργεια για την προψύξη του κτιρίου, κάτι που κατά συνέπεια μειώνει τις εισαγωγές τους από το δίκτυο κατά τις ώρες αιχμής, όταν τα τιμολόγια είναι ακριβά», είπε ο Pignatta. «Επιπλέον, η μείωση της εξαγωγής πλεονασματικών φωτοβολταϊκών στο δίκτυο αυξάνει τα επίπεδα ιδιοκατανάλωσης , μειώνοντας τη συμβολή των φωτοβολταϊκών στη ελάχιστη χαμηλή ζήτηση δικτύου και μειώνοντας τις λειτουργικές προκλήσεις για τη διαχείριση της ελάχιστης χαμηλής ζήτησης».
Αν και η προψύξη και η ηλιακή προψύξη μπορεί να είναι επωφελής για το δίκτυο, η πιθανή εξοικονόμηση κόστους και η μείωση της αιχμής ζήτησης AC δεν είναι απαραίτητα σημαντικές για όλα τα κτίρια, είπαν οι ερευνητές.
«Το δυναμικό της προψύξης και της ηλιακής προψύξης βασίζεται σε μια σειρά τεχνικών, οικονομικών και συμπεριφορικών παραγόντων όπως η ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου, τα υλικά κατασκευής του, η ονομαστική χωρητικότητα μονάδας AC, η ονομαστική χωρητικότητα του φωτοβολταϊκού συστήματος, οι κάτοικοι». Οι προσδοκίες θερμικής άνεσης και τα πρότυπα κατανάλωσης χρόνου χρήσης είναι μερικοί από τους παράγοντες που επηρεάζουν άμεσα τη δυνατότητα προψύξης/ηλιακής προψύξης ενός κτιρίου», ανέφεραν. «Ένα κενό στη βιβλιογραφία είναι η έλλειψη ενδελεχούς έρευνας στην ηλιακή προψύξη με χρήση πραγματικών οικιακών δεδομένων που παρακολουθούνται, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής φωτοβολταϊκών οροφής, της ζήτησης σε επίπεδο συσκευής και της θερμικής δυναμικής του κτιρίου. Τέτοιες μελέτες μπορούν να αποκαλύψουν τις πραγματικές δυνατότητες της ηλιακής προψύξης με μεγαλύτερη αξία από τις προσεγγίσεις που βασίζονται σε προσομοίωση».
« Αξίζει να αναφέρουμε ότι ο τομέας της ηλιακής προψύξης έχει τη δυνατότητα περαιτέρω έρευνας όσον αφορά την τεχνολογία ψύξης», κατέληξαν. « Οι αντλίες θερμότητας που συνδέονται με το δίκτυο ή οι αυτόνομες αντλίες θερμότητας , τα συστήματα προσρόφησης, απορρόφησης και ξηράνσεως που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια μπορούν να παρέχουν ψύξη για την προψύξη του κτιρίου».
