Pre-chłodzenie i pre-ogrzewanie z nadwyżek PV
Badacze z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (UNSW) zbadali zastosowanie nadwyżkowej energii słonecznej z domowych instalacji fotowoltaicznych do wstępnego chłodzenia i ogrzewania budynków mieszkalnych – metody znanej jako Solar Pre-Cooling and Pre-Heating (SPCaH). Technika ta polega na wykorzystaniu systemów klimatyzacji z funkcją pompy ciepła do konwersji nadmiaru energii elektrycznej w energię cieplną, która następnie jest akumulowana w masie termicznej budynku.
Realne dane z 450 gospodarstw domowych
W przeciwieństwie do wcześniejszych analiz opartych na modelach teoretycznych, badanie UNSW uwzględnia rzeczywiste dane z 450 domów zlokalizowanych w czterech australijskich miastach: Adelajdzie, Brisbane, Melbourne i Sydney. Dzięki temu możliwe było dokładne odwzorowanie rzeczywistych profili zużycia i generacji energii.
Badania objęły dziewięć typów budynków, różniących się klasą energetyczną (2-, 6- i 8-gwiazdkowe według systemu NatHERS) oraz ciężarem konstrukcji (lekka, średnia, ciężka). dla wszystkich typu opracowano model dynamiczny (ATDM), bazujący na godzinowych danych o temperaturze wewnętrznej, zapotrzebowaniu na klimatyzację, promieniowaniu słonecznym i temperaturze zewnętrznej.
Symulacje wykazały, iż SPCaH pozwala na znaczące złagodzenie efektu „duck curve”, czyli obniżenia zapotrzebowania na energię w ciągu dnia i gwałtownego wzrostu wieczorem.
Najlepsze efekty osiągane są latem, kiedy klimatyzacja ma największe znaczenie, zwłaszcza w 6-gwiazdkowych lekkich budynkach w Brisbane. Z kolei zimą potencjał SPCaH jest ograniczony krótkim dniem i niską produkcją PV, choć i wtedy niektóre domy osiągają korzystne rezultaty.
Zastosowanie SPCaH skutkuje istotną poprawą autokonsumpcji energii – w Adelaide w czasie lata choćby o 20 kWh dziennie dla budynków ciężkich. Budynki 2-gwiazdkowe osiągały najniższy poziom poprawy niezależnie od sezonu i lokalizacji.
Redukcja emisji CO2 – choćby o 30% sezonowo
Zastosowanie SPCaH pozwala znacząco zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych. W budynkach 6-gwiazdkowych z ciężką konstrukcją w Brisbane, roczna redukcja emisji może przekraczać 600 kg CO2. Sezonowo, wiosną i latem, możliwe są redukcje sięgające choćby 30% całkowitych emisji gospodarstw domowych – szczególnie w 8-gwiazdkowych lekkich budynkach w Adelaide i Brisbane.
Praktyczne wnioski i przyszłość SPCaH
Według naukowców SPCaH może nie tylko pomóc ograniczyć emisje, ale również obniżyć rachunki za energię i zwiększyć stabilność systemu elektroenergetycznego. W przyszłości metoda ta może być rozszerzona na inne sektory, takie jak inteligentne ładowanie pojazdów elektrycznych czy produkcja zielonego wodoru.
