Devrim Niteliğindeki Hibrit Isı Pompası: Maliyetleri Yüzde 55 Azaltıyor
Ev enerji sistemi için kapsamlı bir paket
Bu sistem, termal ve elektrik enerjisini bir araya getirerek konutlardaki enerji kullanımını optimize etmektedir. İlkbaharda yer altı soğutması, yazın soğutma, sonbaharda yer altı ısıtması ve kışın ısıtma sağlamaktadır. Araştırmacılar, ısı pompasının verimliliğini artırmak için gelişmiş yazılım araçları kullanarak bir enerji yönetim stratejisi geliştirdiklerini belirtmektedir.
Projede, Shenyang’daki düşük enerji tüketimli konut binası (LERB) temel alınarak çalışılmıştır. Kış aylarında soğuk ve yaz aylarında sıcak olan bölge, sistemin enerji performansını test etmek için ideal koşullar sunmaktaydı. İki katlı ve 334,8 metrekare büyüklüğündeki yapının, güneş panelleri için yaklaşık 130 metrekarelik kullanılabilir çatısı bulunmaktadır. Yıllık ortalama güneş ışınımı, metre kare başına 0 ila 0,3 kWh arasında değişmektedir.
Sistem, 550 W’lık fotovoltaik (PV) modüller ve 3 kW’lık rüzgar türbinleri ile desteklenmektedir. Enerji depolamak için 40 kWh kapasiteli bir batarya ve faz değiştiren malzemelerle donatılmış bir su tankı kullanılmıştır. Sistem, yer kaynaklı (GSHP) ve hava kaynaklı ısı pompalarını (ASHP) içermektedir.
Büyük Kazanımlar
Verimliliği artırmak için iki aşamalı bir optimizasyon süreci uygulanmıştır. İlk aşamada, NSGA-II algoritması ile en iyi sistem konfigürasyonu belirlenmiştir. İkinci aşamada, parçacık sürü optimizasyonu ile batarya şarj seviyeleri haftalık olarak yönetilmiştir. Böylece sistem, mevsime göre yenilenebilir enerji üretimi, ısıtma talebi ve batarya depolamasını otomatik olarak dengeleme imkanı bulmuştur.
Araştırmacılar, sistemin performansını dört farklı konfigürasyonda test etmiştir. Basit bir sistemden başlayarak etkileşim stratejisi, ASHP, iki aşamalı optimizasyon, PV ve son olarak rüzgar enerjisi eklenerek değerlendirmeler yapılmıştır.
Sonuçlar, optimize edilmiş hibrit sistemin enerji maliyetini en az yüzde 54,7 oranında düşürdüğünü ve genel performansını yüzde 4 artırdığını göstermiştir. Sistem bağımsızlık faktörüyle yani şebekeye olan bağımlılık %75 azalmıştır. 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 içermektedir.
Kaynakça
https://interestingengineering.com/energy/chinas-new-hybrid-heat-pump-slashes-energy-costs-by-55-and-grid-reliance-by-75
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544225046882
