En innovativ hybridvärmepump som utvecklats av specialister från Shenyang Jianzhu University och Shanghai Jiao Tong University har visat sig kunna minska elberoendet i bostäder med upp till 75 % tack vare en kombination av sol- och vindkraft tillsammans med ett avancerat värmelagringssystem. Denna teknik, som presenterades i tidskriften Energy, utgör ett verkligt alternativ för att minska förbrukningen och optimera klimatiseringen i bostäder.
Prototypen integrerar solcellspaneler, vindturbiner och ett 40 kWh-batteri som samverkar för att driva två värmepumpar: en geotermisk och en aerotermisk. Denna struktur gör det möjligt för fastigheten att upprätthålla en konstant energibalans och minska användningen av elnätet även under perioder med hög efterfrågan. Dessutom är värmelagret med fasväxlingsmaterial avgörande för att bevara den värme som erhålls under perioder med högst förnybar energiproduktion.
Forskningen genomfördes i en lågenergibyggnad i Shenyang, ett område med extremt klimat som erbjuder idealiska förhållanden för att utvärdera krävande klimatiseringssystem. Införandet av 550 W-paneler och 3 kW-vindkraftverk gjorde det möjligt att registrera ett stabilt energiflöde under hela året, medan de algoritmer som teamet använde optimerade anläggningens prestanda under varje säsong.
Intelligent hantering
Kontrollen av anläggningen baserades på två optimeringssteg som justerade systemkonfigurationen och reglerade batteriladdningen. Tack vare denna hantering uppnådde forskarna en minskning på över 54 % av den jämna energikostnaden och en förbättring på 4 % av den totala prestandan jämfört med konventionella lösningar. Samordningen mellan förnybara energikällor, lagring och klimatisering gjorde det möjligt att minska trycket på nätet under månaderna med högst värmebehov.
Analysen bekräftade också att fortsatt användning av geotermisk pump inte orsakar någon betydande försämring av marken, eftersom den uppskattade temperaturvariationen under ett decennium endast är 0,42 grader Celsius. Denna balans förhindrar obalanser i undergrunden och garanterar att systemet fungerar under lång tid utan att dess stabilitet äventyras.
Den konfiguration som forskarna anser vara optimal omfattar 13,12 kW solenergi, två vindkraftverk, ett lagringsutrymme på 25,46 kWh och en geotermisk pump på 6,17 kW kopplad till en värmetank på 2,76 kvadratmeter. Denna kombination har visat sig ge mycket stora energibesparingar och fungera tillförlitligt i krävande klimatförhållanden.
