Roman GłogulskiUm novo estudo realizado pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar (Fraunhofer ISE) na Alemanha mostrou que a combinação de sistemas de painéis fotovoltaicos (PV) com baterias e bombas de calor pode melhorar a eficiência das bombas de calor e reduzir a dependência de energia elétrica da rede.
Pesquisadores do Fraunhofer ISE analisaram o desempenho de um sistema PV-bomba de calor-bateria com controle inteligente conectado à rede em uma casa unifamiliar construída em 1960 em Freiburg, Alemanha. Os resultados mostraram que o controle inteligente aumentou a temperatura de fornecimento da bomba de calor para água quente em 4,1 °C, o que por sua vez reduziu o fator de desempenho sazonal (SPF) em 5,7%, passando de 3,5 para 3,3. Além disso, no modo de aquecimento do ambiente, o controle inteligente reduziu o SPF em 4%, de 5,0 para 4,8.
Os pesquisadores destacaram que a principal vantagem dos sistemas PV-bomba de calor é a capacidade de reduzir o consumo de energia elétrica da rede e diminuir os custos de eletricidade. O sistema de bomba de calor utilizado no estudo foi uma bomba de calor fonte, com potência de 13,9 kW, projetada com um tanque de buffer para aquecimento do ambiente. Também utilizava um tanque de água quente doméstica e uma estação de água para produção de água quente. Ambos os tanques estavam equipados com aquecedores auxiliares elétricos.
O sistema de painéis fotovoltaicos estava orientado para o sul, com um ângulo de inclinação de 30 graus. Possuía capacidade de 12,3 kW e uma área de módulo de 60 metros quadrados. A bateria estava conectada ao painel DC e tinha capacidade de 11,7 kWh. A casa selecionada tinha uma área aquecida de 256 m² e uma demanda de calor anual de 84,3 kWh/m²a.
Os pesquisadores do Fraunhofer ISE também destacaram que o controle conectado à rede tem a capacidade de interagir com a rede elétrica e ajustar a operação do sistema de acordo. “Durante períodos de alta carga da rede, o operador da rede pode desligar a bomba de calor para reduzir a carga da rede ou realizar uma conexão forçada com a rede em outros casos”, explicaram os pesquisadores.
Na configuração proposta do sistema, a energia fotovoltaica precisa ser inicialmente utilizada para alimentar os eletrodomésticos, e qualquer excesso de energia é armazenado na bateria. O excesso de energia só pode ser exportado para a rede quando não é necessário pela residência e a bateria está totalmente carregada. Se tanto o sistema fotovoltaico quanto a bateria não conseguirem suprir a demanda de energia da residência, a energia da rede pode ser utilizada.
O estudo levou em consideração os níveis de autoconsumo, fração de energia solar, eficiência da bomba de calor e o impacto do sistema de PV e bateria no desempenho da bomba de calor. Foram utilizados dados de alta resolução por minuto de janeiro a dezembro de 2022, e foi constatado que o controle inteligente aumentou a temperatura de fornecimento da bomba de calor para água quente em 4,1 °C. Também foi constatado que o sistema alcançou um nível geral de autoconsumo de 42,9% ao longo do ano, resultando em benefícios financeiros para os proprietários.
Os pesquisadores enfatizam que seu estudo foi realizado para sistemas específicos e pode variar dependendo das especificações do edifício e do sistema de energia. No futuro, eles continuarão pesquisando várias combinações de sistemas PV-bomba de calor com diferentes conceitos de controle.
FAQ (Perguntas Frequentes)
1. Como a combinação de sistemas PV-bomba de calor-bateria reduz a dependência de energia elétrica da rede?
A combinação desses sistemas permite a utilização da energia solar fotovoltaica para alimentar os eletrodomésticos e armazenar o excesso de energia em baterias. Isso reduz a necessidade de utilizar energia elétrica proveniente da rede.
2. Qual é a vantagem dos sistemas PV-bomba de calor?
A principal vantagem é a redução do consumo de energia elétrica da rede e dos custos de eletricidade.
3. Como é feito o controle do sistema conectado à rede?
O controle conectado à rede permite interagir com a rede elétrica e ajustar a operação do sistema de acordo com a demanda e a carga da rede. Isso pode incluir desligar a bomba de calor durante períodos de alta carga ou realizar uma conexão forçada com a rede em certas situações.
4. O sistema PV-bomba de calor-bateria é adequado para todas as construções?</strong
Nem todas as construções possuem as mesmas especificações e demandas de energia. Portanto, é importante considerar as características do edifício e do sistema de energia ao implementar esse tipo de sistema.
Fonte: Fraunhofer ISE, Emiliano Bellini, Solar Energy Advances, pv-magazine.com
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