Nový model vyvinutý vědci z Velké Británie a Španělska využívá údaje o počasí s vysokým časoprostorovým rozlišením a údaje z polních zkoušek tepelných čerpadel. Zjišťuje „významné regionální rozdíly“ ve srovnání s britským celostátním odhadem.
Výzkumníci z University of Oxford ve Spojeném království a ze španělské University of Sevilla vyvinuli novou metodu pro vytvoření vysokého časoprostorového rozlišení poptávky po tepelném čerpadle pro bydlení. Metoda je založena na datech o počasí s vysokým časoprostorovým rozlišením. A také na datech z terénních zkoušek tepelného čerpadla z akademické literatury.
„Ačkoli několik publikací modelovalo zatížení tepelného čerpadla, stávající modely buď přesně nezachycují hodinové vzorce využití tepelného čerpadla, nebo nepředstavují odchylky v poptávce po vytápění na nižší než národní úrovni,“ uvedli vědci. ,,Navíc žádná předchozí studie neanalyzovala důsledky těchto časoprostorových variací pro plánování hromadných energetických systémů pro celou oblast sítě.“
Akademici rozdělili Británii do 30 teplotních zón. A vzali v úvahu hodinový potenciál větrné a solární kapacity na pevnině. Poté se v každé zóně vypočte populací vážený průměr teplot půdy a vzduchu. Na základě těchto údajů a údajů z provozních zkoušek pak metoda vypočítává regionální požadavky na vytápění a koeficient výkonu (COP).
Následně využili PyPSA-Eur, otevřený model pro identifikaci datového souboru evropského energetického systému na úrovni přenosové sítě. Ten pokrývá celou oblast Entso-E. Metoda poskytuje výstup optimálního systému hromadného napájení potřebného pro splnění požadavků tepelného čerpadla, jakož i provozních nákladů a objemu odlehčení.
Model pro identifikaci vzorců hodinového využití tepelných čerpadel
Ve všech těchto krocích akademické skupiny použily model na Spojeném království jako celku, aby porovnaly multiregionální výsledky se zobecněným celostátním. Modely pro národní a regionální případy se validovaly na historických datech z roku 2019. A to s odchylkou 0,7 % v obou případech.
Výsledky srovnání mezi multiregionálními výsledky a zobecněnou celostátní poptávkou po tepelných čerpadlech se prezentovaly ve studii „Data-based, high space-temporal resolution požadavek heat pump for energy system planning“ publikované na Applied Energy. Vypočítaly se na pěti scénářích s ohledem na dvě osy rozšíření převodovky ve Spojeném království a snížení uhlíku. Čtyři scénáře byly na okrajích matice. Zatímco centrální scénář uvažoval o 15 % rozšíření převodovky a 90 % snížení uhlíku.
Podle výzkumníků národní teplotní model nadhodnocuje celkovou poptávku po vytápění v jižních oblastech Spojeného království až o 26 %. A zároveň podhodnocuje poptávku v severních oblastech až o 21 %. Ve špičce národní model nadhodnocuje potřebu elektrického vytápění v pobřežních oblastech až o 51 %. A ve vnitrozemí ji podhodnocuje až o 20 % ve srovnání s multiregionálním přístupem.
Modelování poptávky odhaluje regionální rozdíly
„V rámci centrálního scénáře vede použití prostorově jednotného profilu poptávky po vytápění k celkové absolutní chybě v prostorové alokaci výroby a skladování 15,1 GW (1,3 %) ve srovnání s modelem poptávky s vysokým rozlišením založeným na místních teplotách,“ uvádí dokument. ,,Tyto kapacitní rozdíly jsou prostorově soustředěny na několika místech a primárně odrážejí potřebu větší kapacity akumulátoru pro pokrytí regionálních topných špiček při použití požadavku na vytápění s vysokým časoprostorovým rozlišením.“
Kromě toho se podle centrálního scénáře provozní náklady zvýší o 5 % při provozu systému plánovaného s celostátní poptávkou po vytápění, aby se uspokojila reálná poptávka více regionů. Ve scénáři 0 % rozšíření převodovky a 99 % snížení uhlíku bude nárůst nákladů 323 %.
„Použití multiregionálních teplot k modelování poptávky po vytápění odhaluje významné regionální rozdíly v Británii, středně velké zemi s mírným klimatem, a mohlo by mít ještě podstatnější dopad ve větších zemích s proměnlivějším podnebím,“ uzavřeli vědci.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
