Výzkumníci v Číně vyvinuli optimalizovanou verzi algoritmu optimalizace velryb. Ta údajně identifikuje optimální poměr ploch střešních fotovoltaických systémů a solárních kolektorů používaných v kombinaci s tepelnými čerpadly se vzduchem. Prokázali, že instalační plocha fotovoltaických modulů a kolektorů ovlivňuje jak výkonovou, tak tepelnou stránku.
Výzkumníci vedení Shandong University v Číně použili algoritmus optimalizace velryb (WOA). Ten napodobuje sociální chování a techniku lovu keporkaků. Vědci také zkombinovali výrobu fotovoltaické energie s tepelnými čerpadly se vzduchovými zdroji s pomocí solárních tepelných kolektorů.
WOA se inspirovala zejména krmením pomocí bublinkové sítě. Což je komplexní kooperativní lovecká strategie sestávající z vysoce synchronizovaného souboru chování. To zahrnuje komunikaci a spolupráci, což vykazuje známky vysoké sociální inteligence. Zahrnuje tři operace pro simulaci hledání kořisti, obklíčení kořisti a chování keporkaků pomocí bublinkové sítě.
„Dvě optimalizační proměnné, Spv a Sth, jsou zapojeny do procesu optimalizačního vyhledávání a algoritmus optimalizace velryb má zjevné výhody, pokud jde o přesnost řešení a rychlost konvergence ve srovnání s meta-heuristickými algoritmy, jako je roj částic a genetické algoritmy,“ vysvětlili vědci s tím, že tento algoritmus také nabízí výhody menšího počtu nastavování parametrů. A bezesporu i lepší schopnosti hledání optimalizace.
Vědci vyvinuli optimalizovanou verzi WOA. Ta podle nich umožňuje maximalizaci výroby fotovoltaické energie pro sběr tepla a snižuje závislost na síti. Údajně má schopnost identifikovat optimální poměr ploch solárních energetických systémů potřebných pro konfiguraci systému. „Oblast instalace fotovoltaických modulů a kolektorů ovlivní nejen výkonovou, ale i tepelnou stránku,“ zdůraznili.
Algoritmus optimalizace velryb (WOA)
Pomocí softwaru PVsyst testovali navrhovaný přístup za předpokladu kombinace FV, solární tepelné energie a tepelných čerpadel ve výškové koleji v kampusu univerzity Shandong. Zjistili, že optimálním řešením by bylo nasazení střešního FV systému o výkonu 315 kW, solárních kolektorů s denním odběrem tepla 3502,72 MJ a vzduchového tepelného čerpadla jako pomocného zdroje tepla. ,,S optimálním poměrem může systém získat až 1 850 Kč za den provozu,“ uvedli akademici.
Analýza ukázala, že teplo poskytované tepelným čerpadlem a solárními kolektory má schopnost vyrovnat se spotřebě tepla budovy a že FV energie a elektřina ze sítě mohou pokrýt spotřebu energie budovy po celý den a zároveň pohánět tepelné čerpadlo.
S ohledem na současné tarify, které čínské úřady platí za přebytečnou energii vstřikovanou do sítě, akademici provedli ekonomickou analýzu navrhovaného systému. A zjistili, že poskytuje jasné výhody. „Počáteční investice je větší než u konvenčního systému, ale pozdější provozní náklady jsou výrazně nižší než u jednoduchého solárního systému ohřevu vody,“ uvedli.
Nový algoritmus představili ve studii „Výzkum a analýza spotřeby energie a úspor energie v budovách na základě fotovoltaické fototermální integrace“. Ta se publikovala ve vědeckých zprávách. „Výsledky příkladu ukazují, že střecha budovy má významné přínosy v ochraně životního prostředí a období obnovy investice. Zejména když se na střeše budovy instaloval fotovoltaický fototermický systém s optimálním plošným poměrem,“ uzavřeli.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
