У той час як більшість будинків працюють від змінного струму (AC), тому що це те, що надходить від інженерних мереж з мережі, дослідники з Університету Пердью вирішили переключити будинок на постійний струм (DC).
Чому? Ще наприкінці 1800-х Томас Едісон мріяв про електричну інфраструктуру на основі постійного струму, але ця мрія програла системі змінного струму Джорджа Вестінгауза. Однак останніми роками, коли відновлювані джерела енергії генерують енергію постійного струму, будинок став би більш ефективним, якби електрику не потрібно було перетворювати на змінний струм.
"Ми хотіли взяти звичайний будинок і повністю модернізувати його за допомогою пристроїв постійного струму та архітектури постійного струму", - сказав Екхард Гролл, керівник відділу машинобудування William E. and Florence E. Perry та член Центру високопродуктивних будівель Purdue. «Наскільки мені відомо, в жодному іншому існуючому проекті не проводилася експериментальна демонстрація покращення енергоспоживання з використанням постійного струму у житлових приміщеннях так широко, як у нашому».
Проєкт із перетворення будинку 1920-х років у Західному Лафайєті,
штат Індіана, на будинок DC Nanogrid House розпочався у 2017 році під керівництвом Грола. Перші роки було витрачено на ремонт та модернізацію інфраструктури, додали теплоізоляцію та встановили нові вікна для підвищення енергоефективності будинку.
Компанія Rectify Solar забезпечила повне встановлення сонячних панелей на даху, а партнери по галузі поставили нові прилади та системи опалення, вентиляції та кондиціювання повітря. Сонячна система на даху робить повністю електричний будинок нульовим. Компанія Rectify встановила панелі Panasonic 330 з річною продуктивністю 14,3 МВтг, інвертори від CE+T America та літій-залізо-фосфатну акумуляторну систему POM Cube потужністю 20 кВтг з постійною потужністю 12,5 кВт.
"Великий розподіл потужності постійного струму через будинок в 21 столітті - це дійсно незвідана територія", - сказав Джонатан Оре, доктор філософії Purdue 2020 року, випускник, який був провідним дослідником проєкту. «Ви не можете просто піти до господарського магазину та купити автоматичні вимикачі постійного струму чи інші важливі розподільчі системи.
Нам довелося створювати цю інфраструктуру з нуля».
Дослідники Purdue у співпраці з Rectify Solar розробили та спільно володіють запатентованою системою розподілу, яка дозволяє дому інтегрувати живлення постійного струму від сонячних панелей, вітряних турбін або акумуляторних батарей із живленням змінного струму від місцевої комунальної служби.
"Створення центру навантаження 380 В постійного струму було, безумовно, складним і корисним досвідом", - сказав Філ Тіг, співзасновник і генеральний директор Rectify LLC. «Як натхнення ми використали біомімікрію та нейронні зв'язки мозку, а також додали інтелектуальні технології та механізми контролю. Перехід на постійний струм може спростити будинки, будівлі та мережу загалом. Цей проєкт допоміг мені зрозуміти, що DC – це не лише майбутнє, це завжди було”.
"Будинок постійного струму потенційно може підтримувати себе протягом коротких періодів часу, виробляючи власну відновлювану енергію та відключаючись від мережі за допомогою накопиченої на місці енергії", - сказав Оре. Це зрештою зводить до мінімуму навантаження на зовнішню мережу у разі надзвичайної ситуації.
Такі події, як техаський шторм, є чудовою ілюстрацією того, як будинок округу Колумбія може принести користь окремим людям та суспільству».
Щоб стежити за комфортом та зручністю використання будинку в окрузі Колумбія, аспіранти постійно мешкають у будинку. Вони встановили датчики в кожній кімнаті, щоб визначити, чи присутні люди, щоб система HVAC обігрівала або охолоджувала ті частини будинку, які використовуються.
"Це дає нам можливість проводити як передові дослідження можливостей енергозбереження, так і спостерігати за його потенційними перевагами в дійсно реальних умовах, а не просто покладатися на моделювання", - сказав Гролл.
"Було дійсно дивно бачити інтерес до цього", - сказав Оре. «Ми розпочали цей проєкт просто як доказ концепції. Але в міру того, як наша країна має все більше проблем з мережею, компанії активно прагнуть інтегрувати нашу роботу. Людей це цікавить з усіх боків: з електричного боку, з теплового боку, з погляду автоматизації та управління. Це ідеальний випробувальний стенд для експериментів із цими технологіями».
Новатори Purdue працювали з Управлінням комерціалізації технологій Purdue Research Foundation, щоб запатентувати цю технологію. Дослідники шукають OEM-партнерів для продовження розробки своєї технології та виведення її на ринок.
У результаті цього проєкту Філ Тіг розповість на RE+ в Анахаймі наступного місяця про цей проєкт на теми «DC – це майбутнє, воно завжди було» та «Вилучені уроки проєктування та складання DC Microgrid».
Джерело: pv-magazine.com
