Tým výzkumníků z Purdue University rekonstruuje dům z 20. let 20. století tak, aby fungoval zcela na stejnosměrný proud.
Zatímco většina domácností běží na střídavý proud (AC), protože to je to, co pochází z rozvodů ze sítě, vědci z Purdue University se rozhodli přepnout dům na veškerý stejnosměrný proud (DC).
Proč? Na konci 19. století měl Thomas Edison sen o elektrické infrastruktuře založené na stejnosměrném proudu, ale tento sen ztratil systém střídavého proudu George Westinghouse. V posledních letech by však obnovitelné zdroje energie vyrábějící stejnosměrnou energii zefektivnily domácnost, pokud by se elektřina nemusela převádět na střídavou.
„Chtěli jsme vzít normální dům a kompletně ho vybavit stejnosměrnými spotřebiči a stejnosměrnou architekturou,“ řekl Eckhard Groll, vedoucí strojního inženýrství William E. a Florence E. Perry a člen Purdue’s Center for High Performance Buildings. ,,Pokud je mi známo, žádný jiný existující projekt neprováděl experimentální demonstraci zlepšení spotřeby energie pomocí stejnosměrného napájení v obytném prostředí tak intenzivně jako my.“
Přeměna (rekonstrukce) domova
Projekt přeměny domova West Lafayette v Indianě z 20. let minulého století na dům DC Nanogrid začal v roce 2017 pod Grollovým vedením. První roky se vynaložily na renovaci a modernizaci infrastruktury a přidali izolaci a nová okna. Proto aby se zvýšila energetická účinnost domu.
Společnost Rectify Solar poskytla kompletní instalaci solárních panelů na střechu, zatímco průmysloví partneři dodali nová zařízení a systémy HVAC. Střešní solární systém přináší čistě elektrický dům na nulu. Opravte nainstalované panely Panasonic 330 s roční produkcí 14,3 MWh, invertory od CE+T America a lithium-železitý fosfátový bateriový systém POM Cube 20 kwh s trvalým výkonem 12,5 kW.
„Rozsáhlá distribuce stejnosměrného proudu přes dům ve 21. století je skutečně neprobádané území,“ řekl Jonathan Ore, Ph.D. Purdue pro rok 2020. Absolvent, který sloužil jako vedoucí výzkumník projektu. „Nemůžete jen tak zajít do železářství a koupit stejnosměrné jističe nebo jiné kritické distribuční systémy.“ Tuto infrastrukturu museli vytvořit od nuly.
Výzkumníci z Purdue ve spolupráci s Rectify Solar vyvinuli a společně vlastní patentovaný distribuční systém. Ten umožňuje domu integrovat stejnosměrné napájení ze solárních panelů, větrných turbín nebo bateriových úložišť se střídavým napájením z místního rozvodu.
Nano-síťové domácnosti
„Vytvoření centra zátěže 380 V DC se stalo rozhodně náročnou a obohacující zkušeností,“ řekl Phil Teague, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti Rectify LLC. „Jako inspiraci jsme použili biomimikry a nervová spojení mozku a přidali jsme chytré technologie a kontrolní mechanismy. Přechod na DC může zjednodušit domy, budovy a rozvodnou nano-síť jako celek. Tento projekt mi pomohl uvědomit si, že DC není jen budoucnost, ale vždy byla.“
„Dům se stejnosměrným proudem se může potenciálně po krátkou dobu udržet tím, že si vyrobí vlastní obnovitelnou energii. A odpojí se od sítě pomocí energie uložené na místě,“ řekl Ore. ,,To v konečném důsledku minimalizuje zatížení vnější sítě v případě nouze. Události, jako je texaská bouře, jsou dokonalými ilustracemi toho, jak může DC dům prospět jednotlivcům i komunitě.“
Studenti postgraduálního studia žijí v domově na plný úvazek, aby mohli monitorovat pohodlí a použitelnost domova DC. Do každé místnosti nainstalovali senzory. Ty zjišťují, zda jsou přítomni lidé, takže systém HVAC vytápí nebo chladí pouze ty části domu, které se používají.
„To nám dává příležitost provádět jak špičkový výzkum příležitostí k úsporám energie. A tak pozorovat jeho potenciální výhody ve skutečně reálném světě, spíše než se spoléhat na simulace,“ řekl Groll.
Obrovský zájem
,,Bylo opravdu úžasné vidět o to zájem,“ řekl Ore. „Tento projekt nano-síťě jsme začali jen jako důkaz konceptu. Ale jak naše země zažívá stále více problémů se sítí, společnosti se aktivně snaží integrovat naši práci. Lidé se o to zajímají ze všech stran: z elektrické, tepelné, automatizační a řídící. Toto se jeví jako perfektní testovací prostředí pro experimentování s těmito technologiemi.“
Inovátoři Purdue spolupracovali s Úřadem pro komercializaci technologií Purdue Research Foundation na patentování této technologie. Výzkumníci hledají OEM partnery, aby pokračovali ve vývoji své technologie a uvedli ji na trh.
Výsledkem tohoto projektu nano-síťě je, že Phil Teague má příští měsíc hovořit na RE+ v Anaheimu o tomto projektu na témata „DC is the Future, It Always Was“ a „DC Microgrid Design-Build Lessons Learned“.
Zdroj: pv-magazine, Vapol