Çinli araştırmacılar, rüzgar ve güneş enerjisiyle çalışan yeni bir rüzgar-güneş destekli hibrit ısı pompası geliştirerek evlerde enerji verimliliğini ciddi ölçüde artırdı. Çalışma, hem termal hem de elektrik depolama yapılarının aynı çatı altında optimize edildiği ve dört mevsim boyunca enerji akışını yöneten bir mevsimsel etkileşim modeli üzerine kuruluyor. Aktarılanlara göre yeni ısı pompası elektrik faturalarını yüzde 55’e varan oranda düşürme potansiyeli sunuyor. Sistem, şebekeye olan bağımlılığı ise yüzde 75 oranında azaltabiliyor.
Ev enerji sistemi için komple paket
Sistem, termal ve elektrik enerjisi depolamayı bir araya getirerek konutlarda enerji kullanımını optimize ediyor. İlkbaharda yer altından ön soğutma, yazın soğutma, sonbaharda yer altından ön ısıtma ve kışın ısıtma sağlıyor. Araştırmacılar, ısı pompasının performansını artırmak için TRNSYS ve SketchUp gibi gelişmiş yazılım araçlarıyla optimize edilmiş bir enerji yönetim stratejisi geliştirdiklerini belirtiyor.
Projede, Shenyang’daki düşük enerjili konut binası (LERB) temel alındı. Bölgenin kışları oldukça soğuk, yazları ise sıcak olduğundan sistemin enerji performansını test etmek için ideal koşullar sunuyordu. İki katlı ve 334,8 metrekarelik bu yapının, güneş panelleri için kullanılabilir yaklaşık 130 metrekarelik çatısı bulunuyordu. Yıllık saatlik güneş ışınımı, metre kare başına 0 ila 0,3 kWh arasında değişiyordu.
Sistem, 550 W’lık fotovoltaik (PV) modüller ve 3 kW’lık rüzgar türbinleri ile desteklendi. Enerji depolama için 40 kWh kapasiteli bir batarya ve faz değiştiren malzemelerle donatılmış bir su tankı kullanıldı. Sistemde ayrıca yer kaynaklı (GSHP) ve hava kaynaklı ısı pompaları (ASHP) yer alıyor.
Kazanımları büyük
Verimliliği artırmak için iki aşamalı optimizasyon süreci uygulandı. İlk aşamada, NSGA-II algoritması ile ideal sistem konfigürasyonu belirlendi. İkinci aşamada ise parçacık sürü optimizasyonu ile batarya şarj seviyeleri haftalık olarak yönetildi. Böylece sistem, mevsime göre yenilenebilir enerji üretimi, ısıtma talebi ve batarya depolamasını otomatik olarak dengeleyebildi.
Araştırmacılar, sistemin performansını dört farklı konfigürasyonda test etti. Basit sistemden başlayarak etkileşim stratejisi, ASHP, iki aşamalı optimizasyon, PV ve son olarak rüzgar üretimi eklenerek değerlendirme yapıldı.
Sonuçlar, optimize edilmiş hibrit sistemin enerji maliyetini en az yüzde 54,7 oranında düşürdüğünü ve genel performansı yüzde 4 artırdığını gösterdi. Sistem bağımsızlık faktörü yani şebekeye olan bağımlılık ise yüzde 75 azaldı. Optimum hibrit sistem konfigürasyonu, 13,12 kW’lık güneş kapasitesi, iki rüzgâr türbini, 25,46 kWh batarya depolama, 6,17 kW’lık yer kaynaklı ısı pompası ve 2,76 metrekarelik su tankı içeriyordu.
kaynak: donanimhaber.com