استفاده از مازاد برق خورشیدی برای پیش‌سرمایش و پیش‌گرمایش خانه‌ها

دانشمندانی در استرالیا نشان داده‌اند که چگونه می‌توان از مازاد برق تولیدی توسط سامانه‌های خورشیدی برای پیش‌سرمایش و پیش‌گرمایش ساختمان‌های مسکونی در این کشور بهره برد. تحلیل‌های آن‌ها حاکی از آن است که فصل تابستان بیشترین پتانسیل را برای کاهش تقاضای سیستم‌های تهویه مطبوع دارد.

جزئیات تحقیق:

پژوهشگران دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) در استرالیا، چگونگی استفاده از مازاد برق خورشیدی تولید شده توسط تاسیسات خورشیدی (PV) پشت‌بامی برای پیش‌سرمایش و پیش‌گرمایش خورشیدی (SPCaH) در ساختمان‌های مسکونی را مورد بررسی قرار داده‌اند.

گلوریا پیناتا، نویسنده اصلی این تحقیق، در مصاحبه با نشریه pv magazine گفت: “SPCaH با کاهش تقاضای بعدی برای تهویه مطبوع یا گرمایش، به استفاده کارآمدتر از انرژی ما کمک می‌کند. برخلاف بسیاری از مطالعات که بر مدل‌های نظری تکیه دارند، این تحقیق از داده‌های واقعی 450 خانوار استرالیایی استفاده می‌کند. با انجام این کار، تصویری واقعی از میزان انرژی قابل صرفه‌جویی و میزان کاهش انتشار کربن در زندگی روزمره در زمینه استرالیا ارائه می‌دهد.”

مکانیسم عملکرد SPCaH:

گروه تحقیقاتی توضیح داد که SPCaH بر اساس استفاده از سیستم‌های تهویه مطبوع (AC) با چرخه معکوس برای تبدیل مازاد برق خورشیدی به انرژی حرارتی استوار است. این انرژی حرارتی سپس به جرم حرارتی ساختمان منتقل می‌شود. در فصل گرما، این جرم حرارتی از قبل خنک شده و در فصل سرما از قبل گرم می‌شود. محققان تاکید کردند: “این رویکرد تقاضای سرمایش یا گرمایش را در اواخر بعد از ظهر و اوایل شب کاهش می‌دهد.”

مدل‌سازی و شبیه‌سازی:

دانشمندان مصالح ساختمانی مورد استفاده در ساختمان‌های مورد تجزیه و تحلیل را بر اساس وزن به سه دسته سبک، متوسط و سنگین تقسیم کردند. سپس عملکرد حرارتی نه نوع ساختمان مختلف را در شهرهای آدلاید، بریزبن، ملبورن و سیدنی شبیه‌سازی کردند. آن‌ها همچنین یک مدل دینامیک حرارتی تجمیعی (ATDM) بر اساس داده‌های ساعتی دمای داخلی، تقاضای AC، تابش خورشیدی و دمای بیرون توسعه دادند.

نتایج شبیه‌سازی:

نتایج شبیه‌سازی نشان داد که SPCaH در مقایسه با فصول بهار و پاییز، به کاهش بیشتر تقاضای AC در طول تابستان و زمستان کمک می‌کند. بالاترین میزان کاهش حداکثر تقاضا برای یک ساختمان در بریزبن گزارش شده است.

محققان تاکید کردند: “در طول فصول بهار و تابستان، پیاده‌سازی SPCaH ساختمان‌ها را قادر می‌سازد تا به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به میزان تقریبی 30 درصد از کل انتشار در فصول مربوطه دست یابند. با این حال، در فصل پاییز، تأثیر SPCaH بر کاهش انتشار در تمام مکان‌ها و انواع ساختمان‌ها حداقل است.”

انتشار یافته‌ها:

یافته‌های این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان “کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای از ساختمان‌های مسکونی استرالیا از طریق پیش‌سرمایش و پیش‌گرمایش خورشیدی” که در مجله Energy and Buildings منتشر شده است، قابل دسترسی است.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو

استفاده بهینه از برق خورشیدی تولید شده توسط پنل‌های پشت‌بامی می‌تواند نقش مهمی در کاهش هزینه‌های انرژی و بهبود پایداری شبکه برق داشته باشد. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که تنظیم هوشمند دما با استفاده از انرژی مازاد، کارایی سیستم‌های تهویه مطبوع را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

در اقلیم‌های مختلف، مصالح ساختمانی نقش کلیدی در حفظ انرژی حرارتی دارند. به کارگیری راهکارهای پیش‌سرمایش و پیش‌گرمایش با کمک برق خورشیدی به ساختمان‌ها اجازه می‌دهد تا انرژی پاک را به صورت حرارت یا برودت در سازه خود ذخیره کرده و در ساعات بعدی روز بدون نیاز به مصرف بیشتر استفاده کنند.

این تحقیقات چشم‌انداز روشنی برای آینده مدیریت انرژی در بخش مسکونی ترسیم می‌کند. تلفیق سیستم‌های تولید برق خورشیدی با فناوری‌های کنترل حرارت داخلی ساختمان، گامی رو به جلو در جهت کاهش انتشار کربن و حرکت به سوی زندگی پایدارتر در مناطق مختلف جغرافیایی به شمار می‌رود.

مزایای استفاده از مازاد برق خورشیدی در ساختمان‌ها

بهره‌گیری هوشمندانه از مازاد برق خورشیدی راهکاری موثر برای افزایش بهره‌وری انرژی در منازل است. این روش با ذخیره انرژی حرارتی در جرم ساختمان، نیاز به سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی را در زمان‌های اوج مصرف به حداقل می‌رساند.