Zasnova sistema za rastlinjake, ki se zanašajo na PV in toplotno črpalko zemeljskega vira
Nov 15, 2021
Znanstveniki na Univerzi Yaşar v Turčiji so razvili koncept zasnove rastlinjakov, ki se zanašajo na PV kot vir električne energije za LED osvetlitev in toplotno črpalko, ki se uporablja za ogrevanje in hlajenje.
“Prvotno smo sistem razvili leta 2017 in takrat je bila vračilna vrednost sistema 5,7 leta,” je za pv magazin povedal raziskovalec Levent Bilir.“Nisem prepričan, ali je vračilo danes krajše kot v letu 2017, saj cene energije rastejo.”
Hibridni sistem je bil modeliran ob predpostavki rastlinjaka velikosti 5 x 30 m s površino 150 m2, z uporabo 66 južno usmerjenih sončnih kolektorjev z močjo 200 W vsaka, ki pokriva 50 % strehe rastlinjaka' in uvedbo zemeljske toplotne črpalke, ki je neke vrste toplotna črpalka, ki se lahko uporablja tako za ogrevanje kot hlajenje. Izbrana lokacija je mesto Izmir v zahodni Turčiji, kjer je referenčna temperatura 25 stopinj Celzija, sončno sevanje pa 1.367 W/m2.
Največje vrednosti izkoristka niza v enem letu so bile ocenjene med 14,17 % in 16,14 %, pri čemer je kot strehe znašal 38,4 stopinje. Plošče smo postavili na streho tako, da smo med vrsticami modulov ustvarili razmik, da bi bolj enakomerno sončno sevanje doseglo notranjost rastlinjaka, ki je izdelan iz aluminijastih okvirjev in dvojnih steklenih oken s 13 mm zračno plastjo. Ko PV sistem proizvede več energije, kot jo potrebuje rastlinjak, se presežek vbrizga v omrežje. Podobno se električna energija vzame iz omrežja, ko njegova moč ni zadostna.
Raziskovalna skupina je ocenila splošno učinkovitost predlagane zasnove rastlinjaka ob upoštevanju pridelave paradižnika, kumar in solate, ki zahtevajo različne notranje temperature 28, 36 oziroma 24 stopinj Celzija. Ker so hladilne obremenitve sistemov izredno velike, se pridelava julija in avgusta ustavi. Rastlinjak ogreva ali hladi 24 ur na dan s toplotno črpalko.
Znanstveniki so izračunali obremenitev ogrevanja, hlajenja in razsvetljave ter mesečno in letno porabo električne energije z upoštevanjem vrednosti koeficienta zmogljivosti (COP) pri ogrevanju in hlajenju. Poleg tega so izračunali mesečne in letne vrednosti koeficienta kritja za posamezen pridelek ter stroške za fotonapetostni sistem in toplotno črpalko ter stroške zavarovanja ter obratovanja in vzdrževanja.
Njihova analiza je pokazala, da je v poletnih mesecih delovanja, ki so maj, junij in september, PV sistem sposoben pokriti povpraševanje po električni energiji z razponom razmerja pokritosti od 33,2 do 67,2 %, kar pojasnjujejo z dejstvom, da je potrebna moč za pokrivanje hladilne obremenitve. za pridelavo vseh poljščin je zelo visoka.“Vendar pa za zimske obratovalne mesece naletimo na višje vrednosti razmerja pokritosti,” je poudarila raziskovalna skupina.“Stopnja pokritosti pri pridelavi paradižnika se giblje od najmanj 67,4 % decembra do največ 522,3 % oktobra, medtem ko je za pridelavo kumar najnižji količnik pokritosti 37,6 % v decembru in najvišji količnik pokritosti 185,3 % za oktober.”
Ekonomska analiza zbranih podatkov je pokazala, da je vračilo za pridelavo paradižnika 7,2 leta, kumare in solate pa 7,4 in 7,0 let.“Čas vračila toplogrednih plinov sistema je bil 5,7 leta oziroma 2,6 leta, na podlagi proizvodnje električne energije iz zemeljskega plina in premoga.”
V prihodnosti je Bilir dejal, da bi moralo prihodnje delo vključevati podrobnejše analize in razmisliti o skladiščenju kot dodatni možnosti.“Mogoče je mogoče vključiti različne vrste obnovljivih virov energije,” je sklenil.
