AC vs. 太陽光発電と蓄電を備えた住宅用DC

スウェーデンのチャルマーズ工科大学の研究者らは、太陽光発電システムと蓄電池システムを備えた住宅用建物の交流（AC）配電システムと直流（DC）配電システムによるエネルギー節約の可能性を比較した。 特に、DC セットアップがエネルギー損失の低減につながるかどうかに注目しました。

研究者のパトリック・オルラス氏は、「この研究から得られた側面の一つは、平均して日射量が低い北欧の気候における直流分布による損失削減のモデルを提示できることである」と語った。PV雑誌。 「また、DC によるエネルギー節約を達成するための PV と蓄電池の効果とその必要性も証明されています。」

2 つのトポロジの毎日および季節ごとのパフォーマンスを分析するために、科学者らは、負荷使用量、太陽光発電、パワー エレクトロニクス コンバーター (PEC) の負荷に依存する効率特性、およびバッテリー ストレージの通年データ セットを使用しました。 彼らは、南向きの 3.6 kW 太陽光発電と蓄電設備を 45 度の傾斜角で設置した建物の AC 構成と DC 構成を検討しました。 彼らは、建物にはスペースがあり、地中熱ヒートポンプによる家庭用温水暖房が備わっていると想定していました。

「地中熱ヒートポンプ、換気、送水ポンプ、太陽光発電などの機器について個別の測定値が得られた」と科学者らは述べ、年間負荷需要が6,354kWhで、太陽光発電の発電量が3,113kWhであると指摘した。 「この調査は送電網接続された建物に対して実施されました。送電網相互作用には双方向 AC/DC コンバータが必要でした。」

この作業では、4 つの異なるシステム トポロジが考慮されました。AC - 負荷依存効率の 230 VAC、DC1 - 負荷依存効率の 380 VDC、DC2 - 固定コンバータ効率の 380 VDC、および DC3 - 負荷依存効率の 380 VDC および 20 VDC。

研究チームは「中央のDC/DCコンバータを介して小規模な負荷と照明に電力を供給するために、DC1とDC2に20VDCのサブ電圧レベルが追加された」と述べた。

彼らは、固定効率特性と負荷依存効率特性をモデル化すると、双方向コンバータの損失が大きく異なることを発見しました。 彼らはまた、DC トポロジが PV や蓄電池を含めなくてもエネルギー節約を達成できることも発見しました。

「一定効率アプローチ（DC2）を使用した系統接続コンバータの損失は、負荷依存効率（DC1）を実装した場合の損失よりも34パーセント低かった」と彼らは述べた。 「各システム (AC および DC1-3) のシステム効率値は、それぞれ 95.3、94.3、95.8、および 93.7 パーセントでした。」

同グループは、PV とバッテリー システムを含めなければ、DC セットアップは損失削減の観点から好ましい選択肢ではないと結論付けました。

「より科学的な文脈で言えば、バッテリーとパワーエレクトロニクスコンバーターの両方に一定の効率を使用することの誤りが浮き彫りになった」とオラス氏は結論づけた。 「また、PV 電力が負荷に直接または蓄電池を介して供給された場合に最も大幅な節約が得られました。建物内の DC 配電はニッチな用途であり、電力供給に関してキャッチ-22の状況に陥っていることは認めます。しかし、これに関しては、例えば、PV、バッテリー、EV カップリングを備えた内部 DC グリッドや、PV と負荷需要の間に良好な相関関係があるオフィスビルなど、いくつかの特定のケースが興味深い可能性があります。」

研究者らは、最近出版された「太陽光発電と蓄電池を備えた住宅建物における直流配電を使用したエネルギー損失の節約」で研究結果を発表しました。エネルギー.