Các nhà khoa học tại Viện Xây dựng và Công nghệ Xây dựng Hàn Quốc đã phân tích các phương thức hoạt động khác nhau để kết hợp pin dân dụng với mô-đun PV ban công trong các tòa nhà chung cư ở Hàn Quốc.
Trong cấu hình được đề xuất, pin được bao gồm trong hệ thống hybrid, nhưng chỉ để xả điện cho thiết bị gia đình được kết nối với đường dây tải. Tải được cung cấp bởi các mô-đun PV ban công hoặc nguồn pin, với nguồn điện dư được lưu trữ trong hệ thống lưu trữ khi cần thiết.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Pin được sạc bằng nguồn điện lưới khi pin đang ở chế độ kiểm tra hệ thống hoặc mức (trạng thái sạc) của pin ở mức khẩn cấp.

Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng hệ thống hybrid trong một ngôi nhà trình diễn ở thành phố Goyang của Hàn Quốc, với pin LiFePO4 nguyên mẫu 2.016 kWh với hiệu suất 93%. Hệ thống bao gồm một hệ thống PV ban công 1,2 kW hướng nam, được xây dựng với bốn mô-đun 300 W được kết nối nối tiếp, với hiệu suất 18%. Góc nghiêng là 70 độ, được ghép nối với một quạt điện 260 W đại diện cho tải kết nối.

Các nhà nghiên cứu đã tính toán khả năng lưu trữ của pin bằng cách xem xét công suất của hệ thống PV và tổng điện năng tiêu thụ của hộ gia đình. Các học giả cho biết các cài đặt cơ bản cho hoạt động của hệ thống lưu trữ năng lượng pin được đặt thành điện áp sạc lớn của pin là 58,4 V, với điện áp cắt xả pin là 41 V và điện áp sạc lại của pin là 44 V.

Nhà nghiên cứu Ji-Young Eum chia sẻ : “Hệ thống này có thể được sử dụng ở bất cứ đâu, không chỉ ở Hàn Quốc, vì dung lượng nhỏ của nó”.

Các nhà nghiên cứu đã đánh giá hiệu suất của hệ thống theo bốn chế độ hoạt động. Họ đã xem xét một cấu hình trong đó hệ thống PV ưu tiên cung cấp cho tải và chỉ sạc pin bằng nguồn PV, cũng như một hệ thống cung cấp nguồn PV cho tải trước và sạc pin bằng PV và nguồn điện lưới. Ngoài ra, họ đã xem xét một thiết kế trong đó pin được ưu tiên sạc bằng nguồn điện PV và chỉ nguồn điện PV được cung cấp, cùng với một hệ thống ưu tiên sạc pin bằng nguồn điện PV, sau đó là điện PV và điện lưới.

 Các nhà khoa học cho biết: “Thử nghiệm kéo dài khoảng ba tháng từ ngày 21 tháng 8 năm 2019 đến ngày 8 tháng 11 năm 2019. Để kiểm tra kết quả sạc và xả, thử nghiệm được tiến hành vào tất cả các ngày trừ những ngày mưa và những ngày mà thiết bị được kiểm tra”.

Ở chế độ đầu tiên, khoảng 92% dung lượng pin đã được xả và khoảng 91% tải được cung cấp cho pin, họ phát hiện ra. Họ cũng quan sát thấy rằng điện áp của pin đạt đến toàn bộ dải điện áp xả là 33 V và kết quả là pin không được sử dụng, vì điện áp của pin không thể duy trì cho đến lần sạc PV tiếp theo.

Theo chế độ thứ hai, trong đó điện PV được đưa vào tải với mức độ ưu tiên, hầu như không thể sạc pin nếu không còn điện PV sau khi tải được cung cấp, họ nói. Họ tuyên bố rằng điều này làm cho việc ngăn chặn sự phóng điện của pin bằng cách giảm thời gian nhàn rỗi và việc sử dụng điện lưới là cần thiết.

Chế độ vận hành thứ ba đảm bảo rằng pin đã được xả hoàn toàn và điện áp của pin không được duy trì cho đến khi sạc điện PV vào ngày hôm sau, khi đó điện PV được chuyển tải đến phụ tải và lưới điện. Ở cấu hình thứ tư, pin có khả năng không được xả hết do đang sạc nguồn điện lưới. Và khi điện áp của ắc quy đạt đến mức điện áp bảo vệ xả hết, ắc quy đã được sạc bằng nguồn điện lưới.

Các nhà nghiên cứu cho hay: “Các chế độ hoạt động của hệ thống lưu trữ năng lượng pin dân dụng… với PV ban công đã được xác nhận ở các hộ gia đình riêng lẻ của các căn hộ chung cư thông qua các thí nghiệm đối với từng chế độ hoạt động của khu dân cư (hệ thống lưu trữ năng lượng pin). Kết quả cho thấy rằng chế độ bốn là thích hợp nhất trong số bốn chế độ hoạt động của (hệ thống lưu trữ năng lượng pin). Tuy nhiên, một số chức năng vẫn buộc phải áp dụng phương án này đối với các hộ gia đình riêng lẻ của các căn hộ chung cư ”.