AC Vs. DC di Bangunan Hunian Dilengkapi Dengan Solar-plus-storage

Peneliti dari Chalmers University of Technology di Swedia telah membandingkan potensi penghematan energi dari sistem distribusi arus bolak-balik (AC) dan arus searah (DC) untuk bangunan tempat tinggal yang dilengkapi dengan sistem penyimpanan PV dan baterai. Secara khusus, mereka melihat apakah pengaturan DC dapat menyebabkan kehilangan energi yang lebih rendah.

“Salah satu aspek yang diperoleh dari pekerjaan ini adalah bahwa kami dapat menyajikan penghematan kerugian yang dimodelkan dengan distribusi DC untuk iklim Nordik dengan – rata-rata – radiasi yang lebih rendah,” kata peneliti Patrik Ollas kepadamajalah pv. "Juga, efek – dan kebutuhan yang terbukti – dari PV dan penyimpanan baterai untuk mencapai penghematan energi dengan DC."

Untuk analisis mereka tentang kinerja harian dan musiman dari dua topologi, para ilmuwan menggunakan kumpulan data penggunaan beban setahun penuh, pembangkitan PV, karakteristik efisiensi yang bergantung pada beban dari konverter elektronik daya (PEC), dan penyimpanan baterai. Mereka mempertimbangkan konfigurasi AC dan DC untuk bangunan dengan instalasi penyimpanan plus tenaga surya 3,6 kW berorientasi selatan pada sudut kemiringan 45 derajat. Mereka menganggap bangunan itu memiliki ruang dan pemanas air panas rumah tangga melalui pompa panas sumber tanah.

"Pengukuran individu diperoleh untuk peralatan berikut: pompa panas sumber tanah, ventilasi, pompa air, dan pembangkit PV," kata para ilmuwan, mencatat bahwa permintaan beban tahunan adalah 6.354 kWh, dengan pembangkit PV 3.113 kWh. "Studi ini dilakukan untuk bangunan yang terikat jaringan; konverter AC/DC dua arah diperlukan untuk interaksi jaringan."

Pekerjaan tersebut mempertimbangkan empat topologi sistem yang berbeda: AC—230 VAC dengan efisiensi yang bergantung pada beban, DC1—380 VDC dengan efisiensi yang bergantung pada beban, DC2—380 VDC dengan efisiensi konverter tetap, dan DC3—380 dan 20 VDC dengan efisiensi yang bergantung pada beban.

"Tingkat sub-tegangan 20 VDC ditambahkan ke DC1 dan DC2 untuk memasok beban dan penerangan yang lebih kecil melalui konverter DC/DC pusat," kata tim peneliti.

Mereka menemukan bahwa kerugian konverter dua arah berbeda secara signifikan ketika dimodelkan dengan karakteristik efisiensi yang tetap dan bergantung pada beban. Mereka juga menemukan bahwa topologi DC dapat mencapai penghematan energi bahkan tanpa dimasukkannya PV atau penyimpanan baterai.

“Kehilangan konverter grid-tied yang menggunakan pendekatan efisiensi konstan (DC2) adalah 34 persen lebih rendah daripada kasus yang menerapkan efisiensi yang bergantung pada beban (DC1),” kata mereka. "Nilai efisiensi sistem dari masing-masing sistem (AC dan DC1−3) masing-masing adalah 95,3, 94,3, 95,8, dan 93,7 persen ."

Kelompok tersebut menyimpulkan bahwa pengaturan DC tidak menghadirkan opsi yang menguntungkan dalam hal pengurangan kerugian tanpa menyertakan sistem PV dan baterai.

"Dalam konteks yang lebih ilmiah, kekeliruan dalam menggunakan efisiensi konstan untuk baterai dan konverter daya elektronik disoroti," Ollas menyimpulkan. "Selain itu, penghematan paling signifikan diperoleh saat daya PV dialirkan ke beban secara langsung atau melalui penyimpanan baterai. Saya mengakui bahwa distribusi DC di gedung adalah aplikasi khusus dan terjebak dalam situasi-22 Catch terkait pasokan produk dan permintaan. Namun, beberapa kasus tertentu mungkin menarik untuk ini, misalnya jaringan DC internal dengan kopling PV, baterai dan EV dan gedung perkantoran dengan korelasi yang baik antara PV dan permintaan beban."

Para peneliti mempresentasikan temuan mereka dalam "Energy Loss Savings Using Direct Current Distribution in a Residential Building with Solar Photovoltaic and Battery Storage," yang baru-baru ini dipublikasikan diEnergi.