Fiamm FG 20721

Южнокорейские исследователи в течение трех лет демонстрировали работу небольшой солнечной сезонной накопительной системы, интегрированной с тепловыми насосами для отопления теплиц. Средняя эффективность системы аккумулирования тепловой энергии составила 55,1 %, а средний коэффициент полезного действия теплового насоса с двумя источниками — 4,1.

Теплица, в которой была установлена и протестирована система солнечного сезонного аккумулирования тепла и теплового насоса.

Исследовательская группа из Корейского института энергетических исследований (KIER) в Южной Корее построила и продемонстрировала небольшую солнечную систему сезонного аккумулирования тепловой энергии, интегрированную с тепловыми насосами для обогрева теплиц. Исследователи в течение трех лет изучали работу системы в двухсекционной теплице, где выращивали апельсины сорта «Декопон» на площади 2090 м² и апельсины сорта «Сетока» на площади 1760 м².

«В этой статье представлены результаты трехлетнего анализа эффективности системы отопления теплицы, разработанной для снижения затрат на отопление за счет использования солнечной энергии и теплового насоса, — рассказал автор исследования Кён Хо Ли. — В отличие от традиционных крупномасштабных сезонных аккумулирующих тепловых баков, в этом исследовании использовался небольшой бак, подходящий для теплиц, который был установлен в машинном отделении теплицы для снижения тепловых потерь».

Ли рассказал, что часть солнечного тепла, накопленного летом, использовалась в качестве источника тепла для теплового насоса, чтобы повысить его эффективность. Исследователи также установили заглубленный теплообменник для обеспечения стабильного источника тепла.

Чтобы разместить оборудование, исследователи снесли 114 м² существующей теплицы и построили компактное техническое помещение. На его крыше они установили 96 м² вакуумных трубчатых солнечных коллекторов и 108 м² плоских коллекторов. Система также включала в себя сезонный накопительный бак объемом 350 м³, буферный бак объемом 100 м³, тепловой насос с двумя источниками тепла мощностью 45 RT, два тепловых насоса с воздушным источником тепла мощностью 45 RT, трубопроводы, циркуляционные насосы и контрольно-измерительное оборудование, установленное внутри или под зданием.

В отопительный сезон система подавала солнечное тепло непосредственно в буферный бак. В периоды, когда потребность в отоплении отсутствовала, тепло накапливалось в сезонном накопительном баке. Высокотемпературную воду из сезонного резервуара можно перелить в буферный резервуар для прямого нагрева, а вода с температурой от 10 до 35 °C может служить источником тепла для теплового насоса с двумя источниками.

Система также могла направлять избыточное тепло в систему наземного аккумулирования тепла, состоящую из U-образных труб, установленных вертикально на глубине 5 метров, и трех ярусов горизонтальных труб, установленных на глубине 2 метров. Буферный резервуар получал тепло от солнечных коллекторов, сезонного аккумулирующего резервуара и тепловых насосов, а затем распределял его по теплицам с помощью 25 фанкойлов мощностью 10 000 ккал/ч и 30 фанкойлов мощностью 20 000 ккал/ч.

Исследователи наблюдали за системой с апреля 2022 года по май 2025 года, охватив три годовых цикла. В первый год годовая солнечная радиация составила 1958,3 кВт·ч/м², во второй — 1744,1 кВт·ч/м², в третий — 1817,2 кВт·ч/м².

В декабре первого года исследователи зафиксировали среднемесячные минимальные и максимальные температуры: 1,7 °C и 26,7 °C соответственно. Соответствующие значения составили 3,1 °C и 27,5 °C в ноябре второго года и 2 °C и 29 °C в январе третьего года.

«Система солнечных коллекторов продемонстрировала среднегодовую эффективность выработки тепловой энергии на уровне 31,8 %. Несмотря на то, что сезонный резервуар для хранения тепловой энергии небольшой емкости имел такие недостатки, как высокая удельная стоимость на единицу объема и более низкая эффективность по сравнению с резервуарами большой емкости, оптимизированная конфигурация клапанов и улучшенная конструкция изоляции позволили достичь среднегодовой эффективности хранения тепловой энергии на уровне 55,1 %», — сообщили исследователи.

«Эффективность выработки тепла многоисточниковым тепловым насосом, использующим сезонный источник тепла в накопительном баке, повышалась по мере увеличения температуры источника воды, при этом среднегодовой коэффициент полезного действия (КПД) составлял 4,1», — добавили они. «Когда многоисточниковый тепловой насос не работал, использовался тепловой насос с источником в воздухе, который обеспечивал среднегодовой КПД 3,9. Тепловые аккумуляторы, расположенные в неглубоких слоях грунта, демонстрировали низкую эффективность хранения в долгосрочной перспективе из-за быстрой потери тепла из-за плохих грунтовых условий». Однако накопительный резервуар продемонстрировал способность стабилизировать температуру источника теплового насоса, способствуя поддержанию стабильной производительности даже в периоды пикового потребления тепла».

Исследователи представили свои выводы в статье «Долгосрочная тепловая эффективность системы теплового насоса с небольшим солнечным сезонным накопительным баком для нагрева воды в теплице», опубликованной в журнале Applied Thermal Engineering.

Купить АКБ FIAMM 12 FLB 400 P

Китайские исследователи предложили проект модернизации традиционных домов на западном плато Сычуань с почти нулевым энергопотреблением, сочетающий в себе фотоэлектрическую систему на крыше и тепловой насос с воздушным источником тепла. Система может обеспечить зимнее отопление при площади фотоэлектрических панелей 61 м² и окупиться примерно за 14 лет.

Традиционные жилища в тибетском автономном округе Гардзе-Тибет в Китае

Исследовательская группа из Китая предложила стратегию модернизации традиционных жилищ на западном плато Сычуань с почти нулевым энергопотреблением, сочетающую фотоэлектрическую систему на крыше с тепловым насосом.

По словам исследователей, большая высота над уровнем моря, низкие температуры окружающей среды и интенсивное солнечное излучение делают этот регион подходящим для такого подхода, в то время как традиционные дома здесь обычно потребляют много энергии и не обеспечивают достаточный тепловой комфорт в зимний отопительный сезон.

«Эти здания являются воплощением исторических и культурных ценностей и представляют собой важный компонент сельского архитектурного наследия, — заявили ученые. — В большинстве этих домов используются каменно-деревянные конструкции с толстыми стенами, но недостаточной теплоизоляцией, что приводит к ухудшению микроклимата в помещениях зимой». Отопление обычно обеспечивается за счет сжигания дров или угля, что не только демонстрирует низкую энергоэффективность, но и вызывает загрязнение воздуха и оказывает негативное воздействие на окружающую среду ”.

В качестве объекта исследования ученые выбрали традиционное жилище в деревне Чжибо, Маерканг. Трехэтажный дом из камня и дерева имеет общую площадь около 399 м², высоту 9,6 метра, стены толщиной 400 мм и крышу, покрытую шифером. Отношение площади окон к площади стен составляет 11 % на южном фасаде и 8 % на западном.

В Маерканге преобладает высокогорный континентальный муссонный климат с продолжительными холодными зимами и более чем 120 морозными днями в году. Средняя температура января колеблется от -6 °C до -3 °C, а ночью может опускаться ниже -10 °C. В этом районе более 2000 солнечных часов в году и около 3700 МДж/м² солнечной радиации.

Исследователи воссоздали здание, выбранное для исследования, в программах AutoCAD и SketchUp, а затем импортировали 3D-модель в Sware, чтобы смоделировать тепловую среду внутри здания и потребность в отоплении. Они установили целевую температуру внутри здания на уровне 16 °C в отопительный сезон, а кратность воздухообмена — на уровне 0,5. Затем они провели почасовое моделирование, чтобы рассчитать годовое энергопотребление и зимние тепловые нагрузки.

Ученые пересчитали рассчитанную тепловую нагрузку в количество электроэнергии, необходимое для настенного низкотемпературного теплового насоса. Они исходили из того, что сезонный коэффициент полезного действия (КПД) составляет 2,54, а тепловой насос способен подавать воду температурой выше 45 °C при температуре окружающей среды -15 °C.

Затем они ввели рассчитанную потребность в электроэнергии в программу PVsyst, чтобы оптимизировать ориентацию, угол наклона и размер фотоэлектрической панели. Предлагаемая система включает в себя 61 м² двусторонних солнечных модулей с гетеропереходом (HJT) и двойным остеклением мощностью 745 Вт.

Моделирование показало, что общая потребность в отоплении за зимний отопительный сезон составляет 15 670,9 кВт·ч, что соответствует потреблению электроэнергии в размере 6162,2 кВт·ч для теплового насоса.

Исследователи выяснили, что угол наклона в 40 градусов оптимален для достижения нулевого энергопотребления при отоплении. Они определили, что оптимальная площадь для установки солнечных панелей на крыше составляет 61 м², что эквивалентно 15,2 % от общей площади крыши здания. «При использовании 210-миллиметровых двусторонних модулей с гетеропереходом (HJT) и коэффициентом преобразования до 24 % требуется площадь всего 61 м²». Это составляет всего 95,2 % от общей доступной площади крыши, что свидетельствует о том, что практически нулевое энергопотребление может быть достигнуто без чрезмерных изменений в традиционной конструкции здания», — подчеркнули они.

«Общая стоимость предлагаемой системы (включая модули и установку) составляет примерно 29 800 юаней (4437 долларов США), что составляет всего 19,2% годового располагаемого дохода местного сельского домохозяйства, — добавили исследователи. — При сроке окупаемости инвестиций примерно в 14 лет (исходя из местных цен на электроэнергию в размере 0,52 юаня за кВт·ч и ежегодной экономии в размере 3624 юаней) эта схема оказывается финансово доступной для жителей».

Статья «Инновационное фотоэлектрическое отопление традиционных этнических жилищ с целью перехода к почти нулевому энергопотреблению на Тибетском нагорье» была опубликована в журнале Case Studies in Thermal Engineering. В исследовании приняли участие ученые из Юго-Западного университета национальностей Китая, Сычуаньского университета и Университета Тунцзи. «Результаты этого исследования содержат полезные методологические рекомендации и предварительные проектные решения для внедрения отопления с практически нулевым энергопотреблением в аналогичных сельских районах. Однако прежде чем применять их повсеместно, необходимо внести коррективы с учетом особенностей конкретного объекта и провести дополнительную проверку», — заключили ученые.

Купить аккумулятор FIAMM FG 20201

Китайская компания Micronewton поставила университетской лаборатории систему с испытательным стендом для теплообменника «вода-воздух», на котором можно сравнивать работу тепловых насосов с воздушными, водяными и грунтовыми источниками энергии. Экспериментальная платформа объединяет солнечную генерацию и хранение тепловой энергии.

Экспериментальная платформа состоит из контура циркуляции хладагента, многокомпонентного испарителя, конденсаторного блока, регулируемых модулей электрического нагрева, измерительных приборов и человеко-машинной панели управления.

Китайский производитель образовательного и исследовательского лабораторного оборудования Micronewton Technology Development поставил многоисточниковую энергетическую лабораторную систему в неназванное научно-исследовательское учреждение в Китае. Система предназначена для обучения на университетском уровне и проведения исследований в области тепловых насосов, солнечной энергии и аккумулирования тепла.

В центре установки находится экспериментальная платформа для тепловых насосов R306 Water-to-Air Heat Exchangers Apparatus, которая позволяет пользователям переключаться между режимами работы с источником воздуха, воды и имитацией источника тепла в грунте на одном испытательном стенде.

Система работает по парокомпрессионному холодильному циклу и использует в качестве хладагента 1,1,1,2-тетрафторэтан (R134a). Номинальная мощность компрессора составляет 276 Вт, а заявленная холодопроизводительность системы — 304,8 Вт.

Испытательный стенд включает в себя ребристо-трубчатый испаритель для работы с воздушным источником тепла, пластинчатый теплообменник для работы с водяным источником тепла и имитатор почвенного источника тепла с регулируемым электрическим нагревом.

Имитатор водяного источника тепла оснащен регулируемым нагревателем мощностью от 0 до 2000 Вт, а имитатор почвенного источника тепла — регулируемой мощностью до 1200 Вт. Эти компоненты позволяют исследователям изменять температуру на стороне источника и оценивать ее влияние на работу теплового насоса.

Платформа измеряет давление, температуру и расход хладагента, а также температуру и расход воды и энергопотребление компрессора. По словам производителя, эти измерения можно использовать для определения коэффициента полезного действия (КПД), анализа степени сжатия и сравнения производительности теплового насоса при различных температурах испарения и конденсации.

Площадь теплообмена при конденсации в системе R306 составляет 0,47 м². Площади теплопередачи со стороны источника составляют 4,5 м² для воздуха, 0,47 м² для воды и 1,8 м² для имитации источника тепла в грунте. Максимальная заявленная температура воды на выходе составляет 75 °C.

Оборудование предназначено в первую очередь для университетских учебных программ и энергетических исследований, а не для отопления коммерческих зданий. Однако более масштабная лабораторная установка не ограничивается испытательным стендом для тепловых насосов. По словам представителей MicroNewton, установка включает в себя солнечные панели, теплоаккумуляторы с фазовым переходом, изолированные накопители горячей воды, дополнительные теплообменники, циркуляционные насосы и централизованную систему сбора данных и управления.

Такая конфигурация позволяет исследователям изучать взаимодействие между солнечной генерацией, тепловыми насосами, теплоаккумуляторами и энергопотреблением. Эксперименты могут включать в себя отопление с помощью теплового насоса и солнечной энергии, а также совместную работу тепловых насосов и теплоаккумуляторов.

Аккумулятор FIAMM 12FGH50

Исследователи утверждают, что интегрированные в автомобиль фотоэлектрические системы могут принести больше пользы, сохраняя аккумуляторы электромобилей, а не увеличивая запас хода. В их обзоре также содержится призыв к разработке динамических стандартов тестирования для автомобильной промышленности, учитывающих затенение в реальных условиях, движение автомобиля и кривизну модулей.

Концепт Vision Iconic от Mercedes-Benz. Оснащен тонкопленочной «солнечной краской»

Исследовательская группа из Эксетерского университета в Великобритании провела обзор литературы по интегрированным в транспортное средство фотоэлектрическим системам (VIPV) и пришла к выводу, что их основной ценностью является сохранение заряда аккумулятора, а не увеличение запаса хода.

VIPV, не путать с vehicle-added PV (VAPV), предполагает интеграцию фотоэлектрических материалов непосредственно в кузов автомобиля. VAPV, напротив, предполагает установку обычных фотоэлектрических модулей на существующие поверхности автомобиля.

“В обзоре также утверждается, что отрасли нужен динамичный стандарт, ориентированный на автомобильную промышленность, который позволил бы лучше определять идеальные типы и конфигурации элементов питания и правильно оценивать зарядные нагрузки”, - сказал автор-корреспондент Генри Беттс. «Существующие рейтинги пассивной безопасности, основанные на испытаниях в статичных условиях на ровной поверхности, не отражают того, что происходит на движущемся автомобиле на поворотах».

Беттс добавил, что «следующий шаг» его команды — внести свой вклад в разработку надлежащего динамического стандарта для оценки пассивной безопасности при движении по неровной поверхности, чтобы рейтинги лучше отражали реальные условия вождения».

Обзор литературы, подготовленный командой, включал исследования, опубликованные в период с 2015 по 2026 год. Изначально исследователи выявили 1050 записей, затем с помощью фильтра технической терминологии сократили их число примерно до 450 и в итоге отобрали 93 рецензируемые статьи, обзоры и материалы конференций.

Отбор был сосредоточен на применении систем динамического затенения в наземных пассажирских и легких коммерческих транспортных средствах, в частности на исследованиях, посвященных затенению в городских условиях и динамическому освещению, при этом не рассматривались морские, аэрокосмические, спутниковые, беспилотные системы и системы для солнечных навесов.

Исследователи проанализировали литературу по фотоэлектрическим системам для транспортных средств в трех областях: фотоэлектрические материалы и интеграция в транспортные средства, электрическая архитектура и реальные эксплуатационные характеристики. Они сравнили кристаллический кремний, кремний-на-изоляторе, технологии на основе соединений III-V и перовскита с кремнием с точки зрения эффективности, стоимости, веса, гибкости и долговечности, а также изучили потери, вызванные изогнутыми поверхностями и самозатенением.

Они также проанализировали, как быстро меняющиеся тени в городской среде влияют на отслеживание точки максимальной мощности (Maximum Power Point Tracking, MPPT) и соединение модулей, и обнаружили, что традиционные алгоритмы MPPT могут не справляться с колебаниями освещенности до 100 Гц.

«Удивительно, насколько плохо стандартные алгоритмы отслеживания справляются с ездой по городу: эффективность падает примерно до 65 % в условиях рассеянной тени от деревьев, потому что электроника не успевает за частотой изменений освещенности», — сказал Беттс.

Исследователи также сравнили крупномасштабные прогнозы с полевыми данными, которые показывают, что здания и растительность могут снизить интенсивность вредного ультрафиолетового излучения более чем на 50 %, а модули, установленные сбоку, обычно получают значительно меньше излучения, чем те, что установлены на крыше.

«Меня особенно поразил летний парадокс, — сказал Беттс. — Лето традиционно считается лучшим временем для выработки солнечной энергии. Тем не менее из-за того, что в это время деревья полностью покрыты листвой, потери из-за затенения фактически сводят на нет большую часть этого сезонного преимущества».

В обзоре делается вывод, что самая большая ценность системы VIPV может заключаться не в увеличении запаса хода, а в снижении частоты зарядки от сети и замедлении деградации аккумулятора за счет непрерывной зарядки малым током. Однако общая польза для углеродного баланса зависит от местного солнечного излучения, затенения, срока службы транспортного средства и углеродоемкости электросети.

«Пристальное внимание отрасли к пиковой мощности (Wp) в стандартных условиях испытаний (STC) неоправданно, поскольку фотоэлектрические системы с вертикальным расположением панелей работают в условиях трехмерного солнечного излучения, которое невозможно оценить с помощью STC, — заключили исследователи. — Поэтому автор утверждает, что для правильной оценки подходящих фотоэлектрических материалов необходимо разработать динамические условия испытаний, учитывающие высокочастотное затенение, вибрации и кривизну модулей».

Статья «Парадокс городского затенения: почему фотоэлектрические системы, интегрированные в транспортные средства, должны перейти от увеличения запаса хода к защите активов» была опубликована в Energy 360.

Аккумуляторы FIAMM FG/FGH

Китайские исследователи предложили использовать тепловые насосы с воздушным источником тепла и тепловым аккумулятором, чтобы перенести потребление электроэнергии на периоды вне пиковой нагрузки и снизить стоимость системы. Такая система сокращает первоначальные инвестиции на 29,7%, годовое потребление электроэнергии — на 21,9 МВт·ч, а выбросы углекислого газа — на 8,8% по сравнению с традиционными аналогами.

Схема системы

Исследовательская группа из Хэбэйского технологического университета в Китае предложила использовать тепловой насос с воздушным источником (ASHP) в сочетании с накопителем тепловой энергии для зданий, чтобы сократить первоначальные и эксплуатационные расходы, повысить энергоэффективность и снизить выбросы углекислого газа.

Предлагаемая система накапливает тепловую энергию в периоды действия непиковых тарифов на электроэнергию и использует ее, когда спрос и цены выше, тем самым смещая пиковые нагрузки и снижая эксплуатационные расходы. По словам исследователей, такая интегрированная конфигурация также снижает требуемую мощность теплового насоса, уменьшая первоначальные инвестиции при сохранении высокой эффективности отопления и охлаждения.

«В этом исследовании предлагается инновационная система аккумулирования энергии с тепловым насосом на основе воздуха (ASHPCES) на базе реверсивных тепловых насосов типа «воздух-воздух», которые могут переключаться между режимами отопления и охлаждения для обеспечения терморегуляции внутри зданий, — заявили исследователи. — Система, оснащенная стратифицированным теплоаккумулятором, который может работать как в режиме аккумулирования тепла, так и в режиме аккумулирования холода, накапливает энергию в ночное время, когда она дешевле, и обеспечивает отопление или охлаждение зданий в рабочее время, когда она дороже».

Система состоит из реверсивных тепловых насосов «воздух-вода», стратифицированного резервуара для хранения воды, циркуляционных насосов, регулирующих клапанов и фанкойлов. Исследователи подобрали конфигурацию в соответствии с максимальной совокупной суточной потребностью в отоплении или охлаждении, которая может быть удовлетворена в течение восьмичасового периода непикового тарифа.

Они разработали систему для шестиэтажного офисного здания высотой 21,6 м в Тяньцзине с кондиционируемой площадью 10 030 м².

В системе ASHPCES используются шесть специализированных агрегатов ASHP, каждый из которых имеет номинальную тепловую мощность 146 кВт и холодопроизводительность 130 кВт. В режиме обогрева каждому агрегату требуется 37 кВт электроэнергии, а в режиме охлаждения — 41 кВт. Тепловые насосы используют хладагент R410A и работают при температуре окружающей среды от -25 °C до 45 °C, подавая воду с температурой 45 °C для отопления и 5 °C для охлаждения.

Тепловые насосы подключены к стратифицированному резервуару для хранения воды объемом 1010 м³, который состоит из четырех вертикальных тепловых слоев и изолирован слоем пенопласта толщиной 100 мм. Исследователи смоделировали систему для офисных зданий в регионе с холодным климатом на севере Китая и сравнили ее эффективность с обычной системой ASHP без аккумулирования тепла.

Исходная система состояла из тепловых насосов, циркуляционных насосов и фанкойлов, которые работали непрерывно с 08:00 до 18:00, обеспечивая отопление и охлаждение в режиме реального времени. В отличие от предложенной конфигурации, она была рассчитана на максимальную мгновенную нагрузку здания, для чего требовалось 11 тепловых насосов.

Моделирование показало, что предложенная система работала на полную мощность с 23:00 до 07:00 в периоды низких тарифов, накапливая горячую воду зимой и охлажденную воду летом в зависимости от прогнозируемого спроса на следующий день. В часы, когда в здании находятся люди, с 08:00 до 18:00, здание снабжалось в основном из накопительного бака, а тепловые насосы включались только в периоды промежуточных тарифов, если требовалась дополнительная энергия. Система была спроектирована с учетом пиковых почасовых нагрузок в 831,44 кВт для отопления и 1307,46 кВт для охлаждения.

«По сравнению с традиционной системой ASHP, система ASHPCES в сочетании с ценообразованием по принципу «пиковое-промежуточное» может значительно снизить годовые эксплуатационные расходы на электроэнергию и повысить экономическую эффективность», — отмечают исследователи. «Годовые эксплуатационные расходы снижаются на 51,4 %, динамический срок окупаемости составляет примерно 3,57 года, а стоимость жизненного цикла снижается на 38,37 %».

По сравнению с традиционной системой, конфигурация с накопителем снизила годовое потребление электроэнергии на 21,9 МВт·ч и выбросы углекислого газа на 8,8 %, что эквивалентно примерно 17,6 метрическим тоннам CO₂ в год. Годовое потребление электроэнергии снизилось до 248,1 МВт·ч с примерно 270 МВт·ч в базовой системе.

Использование теплоаккумулятора также позволило сократить количество тепловых насосов с 11 до 6, уменьшив первоначальные инвестиции на 29,7 % — с 3,43 млн юаней (510 208 долларов США) до 2,41 млн юаней. Кроме того, это позволило сократить годовое время работы теплового насоса на 43,6 %.

«Эта конструкция не только в полной мере использует тарифы в зависимости от времени суток для снижения эксплуатационных расходов, но и уменьшает мощность теплового насоса, не ориентируясь на пиковую нагрузку, тем самым сокращая первоначальные инвестиции», — заключили исследователи.

Исследование представлено в статье «Технико-экономические показатели воздушного теплового насоса и накопителя тепловой энергии с учетом тарифов на электроэнергию в зависимости от времени суток», опубликованной в журнале Cleaner Energy Systems.

Купить аккумулятор trojan

Solar Group представила Fibro+ — упрощенную систему крепления фотоэлектрических модулей на фиброцементных крышах, разработанную для сокращения количества компонентов и этапов монтажа. Компания утверждает, что система позволяет сократить время монтажа до 30%, а трудозатраты — до 25%, при этом обеспечивая прочность конструкции и 12-летнюю гарантию.

На выставке Intersolar South America 2026 бразильский производитель систем крепления солнечных панелей Solar Group представил Fibro+ — запатентованное решение для установки фотоэлектрических модулей на фиброцементные крыши.

По данным Solar Group, система, разработанная в партнерстве с бразильским производителем инверторов WEG, может сократить время установки до 30%, а трудозатраты — до 25%. Компания заявила, что продукт сочетает в себе прочность конструкции и долговечность с упрощенным процессом установки.

Новый продукт предназначен для крыш из фиброцемента, где системы крепления должны соответствовать геометрии и структурным характеристикам кровельного материала.

Прочность конструкции

На выставке Intersolar компания Solar Group демонстрирует прочность конструкции, предлагая посетителям походить и попрыгать по конструкции, собранной с помощью Fibro+. Демонстрация призвана показать устойчивость системы крепления под нагрузкой.

В Solar Group заявили, что Fibro+ рассчитан на то, чтобы выдерживать нагрузки во время установки и эксплуатации. Согласно материалам, предоставленным компанией, на продукт распространяется 12-летняя гарантия.

Меньше компонентов, быстрее монтаж

По словам производителя, Fibro+ требует меньше компонентов и этапов монтажа, чем традиционные решения для крепления фиброцементных крыш. Упрощенная конструкция призвана сократить время монтажа и связанные с ним трудозатраты, а потенциальный рост производительности становится более заметным в проектах с большим количеством модулей.

Новый продукт представляет собой короткий алюминиевый мини-профиль, который устанавливается на гребень гофрированного кровельного листа и крепится к несущей конструкции под ним. В зависимости от типа крыши несущая конструкция может быть деревянной, стальной или бетонной. Мини-рейка крепится механически с помощью шурупов, а лента из этиленпропилендиенового мономера и уплотнительные элементы защищают проходы от проникновения воды. Затем фотоэлектрические модули крепятся непосредственно к мини-рейкам с помощью стандартных зажимов.

По словам производителя, такая конструкция позволяет отказаться от подвесных болтов или шпилек и сплошных алюминиевых направляющих, которые обычно используются в традиционных системах. Таким образом, мини-направляющая служит одновременно креплением для крыши и монтажным интерфейсом для модулей, при этом нагрузка от модулей передается через направляющие и крепления на несущие элементы крыши.

Fibro+ расширяет ассортимент монтажных конструкций Solar Group для фотоэлектрических систем, устанавливаемых на крышах, плоских кровлях и на земле. Компания поставляет продукцию для жилых, коммерческих и промышленных объектов, а также для крупных солнечных электростанций.

Аккумуляторная батарея TROJAN J305G-AC

Международная исследовательская группа разработала оптимизированную конструкцию полупрозрачной фотоэлектрической теплицы, которая увеличивает выработку солнечной энергии за счет стратегического размещения фотоэлектрических панелей на крышах и стенах, обращенных на юг. Благодаря усовершенствованному алгоритму оптимизации конструкция увеличила годовую выработку энергии на 20,1% и превзошла традиционные конструкции теплиц по этому показателю на 56,86%.

Предлагаемый проект

Исследовательская группа под руководством ученых из Катарского университета предложила новый проект полупрозрачной фотоэлектрической теплицы (STPV). Исследователи оптимизировали геометрию теплицы, чтобы увеличить выработку электроэнергии, сохранив при этом такие ограничения, как общая площадь пола и площадь покрытия STPV.

«В этом исследовании представлена новая конструкция теплицы, ориентированная на максимальное улавливание солнечной энергии на южных участках и поверхностях стен. Она специально разработана с учетом климатических условий Катара, — сообщили исследователи. — Новая конструкция была оценена и сравнена с распространенными конфигурациями теплиц при сохранении таких ограничений, как одинаковая общая площадь и площадь фотоэлектрических систем. Это гарантирует, что предложенная конструкция эффективно оптимизирует прием солнечной энергии без ущерба для занимаемой площади».

Ученые оценили энергоэффективность пяти типов теплиц: с равными пролетами, с неравными пролетами, арочных, с модифицированной аркой и предложенной ими конструкции, в которой большая часть площади STPV приходится на обращенные на юг участки крыши и вертикальные стены.

Они смоделировали все пять конфигураций, используя одинаковые двусторонние полупрозрачные фотоэлектрические модули p-типа мощностью 280 Вт с двойным остеклением. Площадь каждой теплицы составляла 24 м², а эффективная установленная площадь STPV — 71 м².

Исследователи оценили четыре традиционные конструкции теплиц с фиксированной неоптимизированной геометрией и сравнили их эффективность с предложенной конфигурацией. Затем они оптимизировали новую конструкцию с помощью усовершенствованного алгоритма оптимизации на основе среднеквадратичного отклонения (IMVMO) — метаэвристического метода оптимизации.

Алгоритм варьировал длину, ширину, максимальную высоту теплицы, а также углы наклона крыши и стен с целью максимизации годовой выработки электроэнергии.

Дополнительные конструкции

«В этом исследовании мы усовершенствовали алгоритм оптимизации среднеквадратичного отображения (mean-variance mapping optimization, MVMO), разработав его улучшенную версию (IMVMO)», — пояснили исследователи. «В усовершенствованном алгоритме предусмотрены механизмы, позволяющие избежать преждевременной сходимости и попадания в локальные оптимумы, что является распространенным ограничением многих метаэвристических методов. Это усовершенствование делает IMVMO более надежным и эффективным в решении сложных задач оптимизации, обеспечивая превосходную производительность при оптимизации конструкций теплиц».

С точки зрения общей выработки энергии предложенная конструкция неизменно превосходит четыре традиционные конфигурации теплиц с теми же размерами. По сравнению с теплицей типа «виноградник» она обеспечивает прирост энергии на 56,86 %. Прирост по сравнению с теплицами с равными пролетами и теплицами с модифицированными арками составил 25,14 % и 24,60 % соответственно, а по сравнению с теплицами с неравными пролетами — 6,03 %.

По словам исследователей, стены сыграли важную роль в выработке электроэнергии в соответствии с новым проектом, обеспечив выработку 7518,3 кВт·ч по сравнению с 5493,5 кВт·ч, выработанными на крыше. Неоптимизированная конфигурация имела размеры 6 м в длину и 4 м в ширину, максимальную высоту 3 м и угол наклона крыши 50 градусов. После оптимизации размеры изменились на 4 м на 6 м, максимальная высота составила 2,5 м, а угол наклона крыши — 26 градусов. Оптимизированная геометрия увеличила годовую выработку энергии на 20,1%.

«Этот подход к оптимизации подчеркивает важность стратегического выбора параметров для создания энергоэффективных теплиц, — заключили исследователи. — В целом это исследование демонстрирует возможность оптимизации конструкции для значительного повышения энергоэффективности теплиц и предлагает практические рекомендации по интеграции возобновляемых источников энергии в современное сельское хозяйство».

Исследователи представили свои выводы в статье «Оптимизация полупрозрачной теплицы с фотоэлектрическими элементами: новая конструкция для более эффективного сбора солнечной энергии», опубликованной в Energy Reports. В исследовательскую группу вошли ученые из Катарского университета, Университета BRAC в Бангладеш и Шанхайского морского университета в Китае.

Аккумуляторная батарея TROJAN 31XHS

Корейские исследователи разработали химический адсорбционный тепловой насос мощностью 10 кВт, который использует отработанное тепло с температурой около 40 °C для охлаждения зданий, заводов и центров обработки данных. Прототип оснащен высокоэффективным адсорбционным слоем, электрохимическим компрессором без движущихся частей и аммиаком в качестве природного хладагента.

Прототип системы теплового насоса | Изображение: Корейский институт машиностроения и материалов (KIMM)

Исследователи из Корейского института машиностроения и материалов (KIMM) разработали прототип химического адсорбционного теплового насоса для охлаждения коммерческих зданий, фабрик и центров обработки данных.

Химический адсорбционный тепловой насос — это система с тепловым приводом, которая использует обратимое притяжение между твердым адсорбентом и парами хладагента для передачи тепла и получения тепла или холода с минимальным механическим сжатием. Вместо компрессора с электрическим приводом, как в обычном тепловом насосе, он подает тепло — например, отработанное промышленное тепло — на адсорбент, в результате чего хладагент, ранее удерживаемый на его поверхности, высвобождается.

Затем хладагент конденсируется, отдавая тепло, после чего испаряется при низком давлении и поглощает тепло из охлаждаемого помещения или технологического процесса. На этапе адсорбции пар возвращается на твердый адсорбент, и цикл повторяется. Поскольку основным источником энергии является тепло, химические адсорбционные тепловые насосы могут преобразовывать неиспользуемое низкотемпературное отработанное тепло в полезное охлаждение или обогрев, потребляя при этом относительно мало электроэнергии.

Вся система в основном работает на отработанном тепле, а электричество требуется только для вспомогательного оборудования, такого как насосы, клапаны и системы управления.

По словам создателей, система мощностью 10 кВт может обеспечивать охлаждение с использованием отработанного тепла при температуре около 40 °C, что значительно ниже температуры 70 °C и выше, которая обычно требуется для традиционных систем адсорбционного охлаждения.

По их словам, основой системы является адсорбционный слой, который удерживает и высвобождает хладагент, а также эффективно передает тепло между адсорбентом и внешним источником тепла. По имеющимся данным, удельная мощность охлаждения (УМО) составила 346,5 Вт/кг, что, по словам команды, более чем в два раза превышает показатели аналогичных международных технологий и является «лучшим в мире уровнем производительности».

«Разработанная система включает в себя электрохимический компрессор без механических движущихся частей, — пояснили исследователи. — По сравнению с обычными механическими компрессорами, он снижает энергопотребление, практически не создавая шума и вибрации, что делает его подходящим для использования в больницах, школах, жилых районах и других местах, чувствительных к уровню шума».

«Кроме того, в системе используется аммиак, природный хладагент, что позволяет соблюдать международные нормы по использованию хладагентов и обеспечивает экологически безопасное решение для отопления и охлаждения», — подчеркнули они.

купить аккумулятор TROJAN T105

Итальянские исследователи разработали реверсивный тепловой насос с батареей Карно, который накапливает избыточную солнечную энергию в жилых домах в виде тепла и при необходимости преобразует ее обратно в электричество. Моделирование показало, что оптимизация скорости расширителя батареи Карно может повысить эффективность преобразования до 35%, при этом система сможет удовлетворять суточную потребность домохозяйства в электроэнергии.

Испытательные стенды органического цикла Ренкина

Исследователи из Университета Аквилы в Италии разработали обратимую батарею Карно (R-CB), объединяющую тепловой насос (ТН) и установки на основе органического цикла Ренкина (Organic Rankine Cycle, ORC).

Их концепция основана на взаимодополняющей работе обеих систем: реверсивный тепловой насос может обеспечивать отопление или охлаждение в зависимости от сезонного спроса, а система ORC позволяет рекуперировать и преобразовывать низкопотенциальную тепловую энергию в электричество.

ORC — это термодинамический процесс, при котором электричество вырабатывается с помощью органического рабочего тела с низкой температурой кипения для преобразования низкотемпературных источников тепла в механическую работу, которая затем преобразуется в электрическую энергию. По сравнению с традиционным циклом Ренкина, этот метод лучше подходит для рекуперации низко- и среднетемпературного тепла, поскольку рабочие тела могут эффективно испаряться при относительно низких температурах, что позволяет эффективно преобразовывать энергию из таких источников, как промышленные выбросы, геотермальная энергия или солнечные тепловые системы.

Батареи Карно - это системы, которые накапливают электроэнергию в виде тепла с использованием таких носителей, как вода или расплавленные соли, и при необходимости преобразуют накопленное тепло обратно в электричество. К этой категории относятся системы жидкостно–воздушного аккумулирования энергии (LAES) и системы накачанного аккумулирования тепловой энергии (PTES) на основе Brayton или Rankine. Сюда также входят аккумуляторы Ламма-Хонигманна — технология на основе сорбции, которая может заряжаться и разряжаться как с помощью тепла, так и с помощью электричества, а также системы, сочетающие резистивный нагрев с силовыми циклами.

Эти технологии хранения энергии могут применяться в самых разных сферах энергосистем, включая энергетический арбитраж, вспомогательные услуги и сглаживание пиковых нагрузок. В зависимости от технологии и конфигурации системы аккумуляторы Карно также могут способствовать межотраслевому взаимодействию за счет использования промышленных отходов тепла или подачи полезного тепла наряду с электричеством.

«Система называется обратимой, потому что тепловой насос и система обратного осмоса используют одни и те же компоненты, но работают с ними по-разному, — рассказал ведущий автор исследования Фабио Фатигати. — В режиме теплового насоса на этапе зарядки два теплообменника работают как конденсатор и испаритель соответственно». В режиме ORC на этапе разрядки их функции меняются на противоположные, и они работают как испаритель и конденсатор».

Во время работы теплового насоса, соответствующей этапу зарядки, избыточная электроэнергия от фотоэлектрических элементов питает компрессор, который приводит в движение рабочую жидкость, совершая обратный термодинамический цикл. Тепловой насос извлекает тепловую энергию из низкотемпературного источника и передает ее в высокотемпературную накопительную среду, обычно это вода под давлением в резервуаре. Таким образом, избыточная электроэнергия от фотоэлектрических элементов преобразуется в тепловую энергию и сохраняется в резервуаре.

«Когда требуется электроэнергия, накопленная тепловая энергия используется для приведения системы в действие в режиме ORC, что фактически меняет направление работы теплового насоса, — объяснил Фатигати. — На этом этапе разрядки вращающаяся машина работает как детандер, а не как компрессор. Рабочая жидкость расширяется в машине, вырабатывая электроэнергию, которая может питать нагрузку, когда выработка солнечной энергии недоступна или недостаточна».

Схема теплового насоса реверсивной батареи Карно.

Система была разработана для использования в качестве рабочего тела R1233zd(E) и реверсивной винтовой машины Bitzer OSK5361-K, работающей как компрессор в режиме высокого давления и как детандер в режиме низкого давления. Тепловой насос обеспечивает тепловую мощность от 4 до 31 кВт при мощности компрессора от 1,6 до 5,1 кВт. Он работает при температуре источника тепла от 50 до 90 °C и температуре теплоотвода от 60 до 110 °C с температурным подъемом от 10 до 25 К.

Тепловой насос достигает максимального коэффициента полезного действия (КПД) 9,5 при температурном напоре около 15 К. Во время разрядки горячая вода из бака с горячей водой под давлением поступает в реверсивный тепловой насос, меняя местами функции основных теплообменников и объемного расширителя. В режиме реверсивного теплового насоса система получает от 24 до 67 кВт тепловой энергии, а реверсивный винтовой компрессор вырабатывает от 0,3 до 3,7 кВт электроэнергии. Рекуперативный теплообменник используется в обоих режимах работы для рекуперации внутреннего тепла и предварительного нагрева рабочего тела, что повышает общую эффективность цикла.

Секции теплового насоса и системы аккумулирования тепловой энергии имеют собственные системы управления. В режиме работы теплового насоса избыточная электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими панелями после удовлетворения нагрузки, используется для питания компрессора и зарядки системы аккумулирования тепловой энергии. Контроллер теплового насоса регулирует крутящий момент компрессора в зависимости от избыточной электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями, и заданной скорости вращения компрессора. Во время разрядки система аккумулирования тепловой энергии работает за счет тепла, поступающего из бака с горячей водой, температура воды в котором постепенно снижается со 110 °C до 70 °C. Таким образом, регулятор ORC обеспечивает постоянный перегрев на входе в детандер на 10 °C — это условие считается благоприятным для эффективности детандера.

По словам исследовательской группы, разработанная стратегия управления обеспечивает стабильную зарядку с высоким напряжением и разрядку с низким напряжением, несмотря на колебания избыточной мощности фотоэлектрических систем и температуры резервуара.

«Мы проверили модель, сравнив теоретические прогнозы с экспериментальными данными, найденными в литературе», — сказал Фатигати, отметив, что в ходе оценки рассматривалась обратимая батарея с высоким напряжением и низким напряжением, работающая по циклу Карно, в сочетании с жилой фотоэлектрической системой площадью 60 м² в центральной Италии. Анализ был сосредоточен на январских днях, когда избыточная фотоэлектрическая энергия вырабатывалась в основном в период с 06:00 до 15:00 и использовалась для зарядки накопительного водонагревателя. Были протестированы баки объемом 8000, 12 000 и 16 000 литров, при этом был выбран бак объемом 8000 литров, поскольку он нагревался до целевой температуры 100 °C.

Анализ показал, что при разрядке аккумулятора увеличение расхода горячей воды с 20 до 30 литров в минуту увеличило запас избыточной электроэнергии с 2 до 4 кВт·ч, при этом эффективность цикла увеличилась с 22% до 26%, а эксергетическая эффективность — с 16,4% до 19,8%. Дальнейшая оптимизация показала, что снижение скорости расширителя ORC замедляет разряд аккумулятора и увеличивает время его работы. При 1000 оборотах в минуту система накапливала около 5 кВт⋅ч за девять часов работы и могла покрыть всю электрическую нагрузку. При такой скорости эффективность ОРС приближалась к 7%, а эффективность преобразования энергии в обоих направлениях достигала 35%, а эксергетическая эффективность — 26%.

«Производительность системы повышается при снижении скорости экспандера, — пояснил Фатигати. — В частности, снижение скорости экспандера с 1900 об/мин в базовом варианте до 1000 об/мин позволяет реверсивной батарее Карно, интегрированной с системой накопления энергии, полностью удовлетворять суточную потребность в электроэнергии, при этом в конце периода разрядки остается 1,5 кВт⋅ч остаточной энергии». Снижение скорости экспандера с 2000 до 1000 оборотов в минуту также примерно удваивает эффективность работы в обоих направлениях и эксергетическую эффективность.

«В качестве дальнейшего развития мы оцениваем влияние установки фотоэлектрических панелей и конфигурации системы на общую производительность, а также расширяем анализ на весь год», — заключил он. «Благодаря высокой точности и надежности модели мы можем проводить детальный динамический анализ и оценивать потенциальные улучшения отдельных компонентов системы».

Система была представлена в статье «Оптимизация на основе моделирования обратимого теплового насоса с органическим циклом Ренкина и батареей Карно для жилых помещений», опубликованной в журнале Energy Conversion and Management.

АКБ challenger купить

Исследователи из Индии разработали водородную систему PVT с использованием инжекции воздушных пузырьков для повышения эффективности охлаждения, тепловой и электрической эффективности, а также производства водорода. При испытаниях на открытом воздухе в штате Тамилнад система показала пиковую тепловую эффективность 45,5 % и производительность водорода 15,5 мл/мин.

Система PVTH

Исследовательская группа из Индии разработала новую фотоэлектрическую тепловую (ФЭТ) систему получения водорода, в которой для повышения производительности используется инжекция воздушных пузырьков. Исследователи также стремились изолировать влияние инжекции воздушных пузырьков на ФЭТ-охлаждение, чтобы оценить его вклад независимо от процесса получения водорода. Система была экспериментально протестирована на крыше здания в Тирученгода, штат Тамилнад, на юге Индии, в реальных условиях. Полученные результаты дают представление о потенциале инжекции воздушных пузырьков как метода охлаждения систем PVT, одновременно способствующего производству водорода.

«Многие исследователи использовали различные методы охлаждения, в том числе воздушное, жидкостное и с использованием материалов с фазовым переходом, но не изучали влияние пузырьков воздуха на эффективность фотоэлектрических систем и выход водорода», — заявили авторы исследования. «Результаты этого исследования будут полезны как развитым, так и развивающимся странам, учитывая загрязнение окружающей среды и потребности в энергии».

Новую систему PVT-water с инжекцией пузырьков воздуха сравнили с тремя другими конфигурациями: обычной фотоэлектрической системой, системой PVT-air и системой PVT-water. Обычная фотоэлектрическая система работала без теплового коллектора, в то время как в системах с PVT-воздухом и PVT-водой для отвода тепла с задней стороны модуля использовались воздух и вода соответственно. В новой конфигурации в циркулирующую воду подавались пузырьки воздуха с массовым расходом 0,006, 0,008 и 0,011 кг/с для улучшения теплопередачи.

Во всех четырех экспериментальных установках использовался поликристаллический фотоэлектрический модуль мощностью 20 Вт, состоящий из 36 элементов, с площадью поверхности 0,303 м² и коэффициентом преобразования 16,5%. К задней части модуля был прикреплен спиральный коллектор площадью 0,213 м². Система также включала в себя 10-литровый горизонтальный цилиндрический резервуар для воды радиусом 100 мм и высотой 350 мм, а также электролизер Гофмана с платиновыми электродами.

Эксперименты на открытом воздухе проводились в течение семи летних дней подряд. Измерения проводились ежедневно с 08:00 до 16:00. Исследователи отслеживали солнечную радиацию, температуру окружающей среды, скорость ветра, температуру поверхности фотоэлектрических модулей, температуру на входе и выходе охлаждающей жидкости, скорость воздушного и водяного потоков, электрическую мощность и выработку водорода. Для анализа использовались средние значения за семь дней.

Система PVT-вода-воздух была протестирована при массовом расходе подаваемого воздуха 0,006, 0,008 и 0,011 кг/с и сравнена с традиционными конфигурациями PV, PVT-воздух и PVT-вода. Системы также тестировались при постоянной интенсивности излучения 600 Вт/м² и температуре окружающей среды 26 °C.

Исследователи сообщили, что конфигурации с промежуточным теплоносителем, особенно с использованием воды в качестве теплоносителя, значительно повышают тепловую эффективность. Система с промежуточным теплоносителем и подачей воды при расходе воздуха 0,011 кг/с достигла пиковой тепловой эффективности около 45,5 % по сравнению с примерно 30 % для системы с промежуточным теплоносителем и подачей воздуха.

Система с промежуточным теплоносителем и подачей воды с инжекцией воздуха также показала самый высокий электрический КПД. При скорости подачи воздуха 0,011 кг/с максимальный электрический КПД составил около 11,1 % по сравнению с 8,1 % у обычной фотоэлектрической системы.

Согласно результатам, система PVT-water с подачей воздуха обеспечила самую высокую скорость производства водорода — около 15,5 мл/мин при скорости подачи воздуха 0,011 кг/с. Для сравнения: максимальная скорость производства водорода у обычной фотоэлектрической системы составляет 8,3 мл/мин.

При той же конфигурации максимальная эффективность электролизера составила примерно 15,5 % по сравнению с 8,3 % для обычной фотоэлектрической системы.

По словам исследователей, необходимо провести дополнительную работу, чтобы определить оптимальную скорость подачи воздуха при различных условиях эксплуатации и конфигурациях системы. Они также призвали к разработке усовершенствованных алгоритмов управления для интегрированных систем фотоэлектрических электролизеров, чтобы оптимизировать управление энергопотреблением и производство водорода.

Результаты исследования были представлены в статье «Экспериментальное исследование влияния подачи пузырьков воздуха на производительность системы получения водорода на основе фотоэлектрических и тепловых солнечных коллекторов», опубликованной в журнале Case Studies in Thermal Engineering. В исследовании приняли участие ученые из Технологического колледжа имени К. С. Рангасами в Индии и Института науки и технологий SRM.