Прямой путь к декарбонизации: системы постоянного тока в больнице Адденбрука
Прямое питание от солнечных панелей: опыт внедрения DC-микросетей в больнице Адденбрук
В Великобритании компания Arriba Technologies реализовала серию из трех проектов по модернизации систем HVAC на территории больницы Адденбрук в Кембридже. Инициатива направлена на снижение углеродного следа учреждения до нуля к 2045 году и демонстрирует эффективность интеграции тепловых насосов, возобновляемой генерации и архитектуры микросетей постоянного тока (DC).
Первый этап работ включал замену компрессоров с фиксированной скоростью на оборудование с частотным регулированием. Система была подключена к локальной солнечной фотоэлектрической установке через DC-интерфейс и дополнена аккумуляторными батареями. По словам генерального директора Arriba Стива Коннолли, интеграция переменных компрессоров напрямую с солнечными панелями оказалась технически сложной задачей, однако система успешно работает уже шесть лет, обеспечивая охлаждение объекта.
Второй проект расширил концепцию за счет применения теплового насоса-чиллера, способного одновременно производить отопление и охлаждение. Это устройство также интегрировано с солнечными батареями и накопителями энергии. Третий, наиболее масштабный этап, реализован на новом крыле больницы: там установлено 10 чиллеров-тепловых насосов общей мощностью около 750 кВт. Из-за бюджетных ограничений аккумуляторы на этом объекте не устанавливались, но инфраструктура предусматривает их добавление в будущем. Проект получил награду за инновации на церемонии Heat Pump Association Awards в 2024 году.
Ключевая техническая особенность решений Arriba — отказ от традиционного преобразования переменного тока (AC) из сети в постоянный (DC) внутри каждого агрегата. В стандартных схемах это приводит к потерям энергии. В системе Адденбрука солнечная генерация постоянного тока подается на оборудование через DC-DC преобразователи, что минимизирует потери и повышает КПД. Управление мощностью реализовано на уровне самого оборудования: встроенные контроллеры в реальном времени балансируют потребление между солнечными панелями и общей электросетью, мгновенно реагируя на изменение облачности или тепловой нагрузки.
Архитектура DC-распределения встроена непосредственно в холодильные установки, а не вынесена в отдельное зданиевую микросеть. Это обусловлено тем, что HVAC-системы потребляют большую часть электроэнергии в медицинских учреждениях. Использование тепловых насосов, способных перераспределять тепло внутри здания (используя отработанное тепло от охлаждения для отопления), в сочетании с прямым питанием от ВИЭ, позволяет создать более автономную и эффективную инфраструктуру, снижающую нагрузку на центральные сети.