AC Vs. CC dans les bâtiments résidentiels équipés de stockage solaire plus

Des chercheurs de l'Université de technologie de Chalmers en Suède ont comparé le potentiel d'économies d'énergie des systèmes de distribution de courant alternatif (CA) et de courant continu (CC) pour les bâtiments résidentiels équipés de systèmes de stockage PV et de batteries. En particulier, ils ont examiné si les configurations à courant continu pouvaient réduire les pertes d'énergie.

"Un aspect dérivé du travail est que nous pourrions présenter des économies de pertes modélisées avec une distribution DC pour un climat nordique avec - en moyenne - un éclairement plus faible", a déclaré le chercheur Patrik Ollas.magazine pv. "En outre, l'effet - et la nécessité avérée - du PV et du stockage sur batterie pour réaliser des économies d'énergie avec le courant continu."

Pour leur analyse des performances quotidiennes et saisonnières des deux topologies, les scientifiques ont utilisé un ensemble de données sur l'utilisation de la charge, la génération PV, les caractéristiques d'efficacité dépendant de la charge des convertisseurs électroniques de puissance (PEC) et le stockage des batteries. Ils ont pris en compte les configurations AC et DC pour un bâtiment avec une installation solaire plus stockage de 3,6 kW orientée au sud à un angle d'inclinaison de 45 degrés. Ils ont supposé que le bâtiment disposait d'un chauffage des locaux et de l'eau chaude domestique via une pompe à chaleur géothermique.

« Des mesures individuelles ont été obtenues pour les appareils suivants : pompe à chaleur géothermique, ventilation, pompes à eau et génération PV », ont déclaré les scientifiques, notant que la demande de charge annuelle est de 6 354 kWh, le PV générant 3 113 kWh. "Cette étude a été réalisée pour un bâtiment relié au réseau ; un convertisseur AC/DC bidirectionnel était nécessaire pour l'interaction avec le réseau."

Le travail a pris en compte quatre topologies de système différentes : AC—230 VAC avec efficacité dépendant de la charge, DC1—380 VDC avec efficacité dépendant de la charge, DC2—380 VDC avec efficacité de convertisseur fixe et DC3—380 et 20 VDC avec efficacité dépendant de la charge.

"Un niveau de sous-tension de 20 VDC a été ajouté à DC1 et DC2 pour alimenter les plus petites charges et l'éclairage via un convertisseur DC/DC central", a déclaré l'équipe de recherche.

Ils ont constaté que les pertes du convertisseur bidirectionnel diffèrent considérablement lorsqu'elles sont modélisées avec des caractéristiques d'efficacité fixes et dépendantes de la charge. Ils ont également constaté que la topologie DC pouvait permettre des économies d'énergie même sans l'inclusion de PV ou de stockage sur batterie.

"Les pertes du convertisseur lié au réseau utilisant une approche à efficacité constante (DC2) étaient inférieures de 34 % à celles du cas mettant en œuvre une efficacité dépendante de la charge (DC1)", ont-ils déclaré. "Les valeurs d'efficacité du système des systèmes respectifs (AC et DC1−3) étaient de 95,3, 94,3, 95,8 et 93,7%, respectivement."

Le groupe a conclu que la configuration DC ne présentait pas une option favorable en termes de réduction des pertes sans l'inclusion d'un système PV et de batterie.

"Dans un contexte plus scientifique, l'erreur d'utiliser des rendements constants à la fois pour la batterie et le convertisseur électronique de puissance a été mise en évidence", a conclu Ollas. "De plus, les économies les plus importantes ont été obtenues lorsque l'énergie PV était fournie aux charges directement ou via le stockage de la batterie. Je reconnais que la distribution CC dans les bâtiments est une application de niche et est prise dans une situation de blocage-22 concernant l'approvisionnement en produits et la demande. Cependant, certains cas particuliers pourraient être intéressants pour cela, par exemple les réseaux CC internes avec couplage PV, batterie et VE et les immeubles de bureaux avec une bonne corrélation entre le PV et la demande de charge.

Les chercheurs ont présenté leurs conclusions dans "Energy Loss Savings Using Direct Current Distribution in a Residential Building with Solar Photovoltaic and Battery Storage", qui a récemment été publié dansÉnergies.