Sistemos projektavimas šiltnamiams, kuriuose veikia PV ir žemės šilumos siurblys

Yaşaro universiteto Turkijoje mokslininkai sukūrė šiltnamių projektavimo koncepciją, kuri remiasi PV kaip elektros energijos šaltiniu LED apšvietimui ir šilumos siurbliu, naudojamu šildymui ir vėsinimui.

“Iš pradžių sistemą sukūrėme 2017 m., o tuo metu sistemos atsipirkimo laikas buvo 5,7 metų,” tyrėjas Leventas Biliras pasakojo žurnalui pv.“Nesu tikras, ar šiandien atsipirkimo laikas yra trumpesnis nei 2017 m., nes energijos kainos auga.”

Hibridinė sistema buvo sumodeliuota darant prielaidą, kad 5 x 30 m šiltnamis, kurio plotas 150 m2, naudojant 66 į pietus nukreiptas saulės baterijas, kurių kiekvienos galia po 200 W, dengiančias 50 % šiltnamio' stogo, ir žemės šilumos siurblio, kuris yra tam tikras šilumos siurblys, kuris gali būti naudojamas tiek šildymui, tiek vėsinimui, įdiegimas. Pasirinkta vieta – Izmiro miestas vakarų Turkijoje, kur etaloninė temperatūra yra 25 laipsniai Celsijaus, o saulės spinduliuotė – 1367 W/m2.

Didžiausios masyvo efektyvumo vertės per metus buvo apskaičiuotos nuo 14,17% iki 16,14%, o stogo kampas buvo 38,4 laipsnio. Plokštės buvo dedamos ant stogo sukuriant tarpą tarp modulių eilių, kad tolygesnė saulės spinduliuotė pasiektų šiltnamio vidų, kuris pagamintas iš aliuminio rėmų ir dvigubo stiklo langų su 13 mm oro sluoksniu. Kai PV sistema pagamina daugiau energijos, nei reikia šiltnamiui, perteklius suleidžiamas į tinklą. Taip pat, kai jos produkcijos nepakanka, elektra imama iš tinklo.

Tyrėjų grupė įvertino bendrą siūlomo šiltnamio projekto našumą, atsižvelgdama į pomidorų, agurkų ir salotų auginimą, kuriems reikalinga skirtinga patalpų temperatūra – atitinkamai 28, 36 ir 24 laipsnių Celsijaus. Kadangi sistemų aušinimo apkrovos itin didelės, liepos ir rugpjūčio mėnesiais auginimas sustabdomas. Šiltnamis šildomas arba vėsinamas 24 valandas per parą šilumos siurbliu.

Mokslininkai apskaičiavo šildymo, vėsinimo ir apšvietimo apkrovą, taip pat mėnesio ir metų elektros poreikį, atsižvelgdami į šildymo ir vėsinimo našumo koeficientą (COP). Be to, jie apskaičiavo mėnesines ir metines kiekvieno pasėlio padengimo koeficiento vertes ir PV sistemos bei šilumos siurblio išlaidas, taip pat draudimo, eksploatavimo ir priežiūros išlaidas.

Jų analizė parodė, kad vasaros darbo mėnesiais, ty gegužę, birželį ir rugsėjį, PV sistema gali patenkinti elektros poreikį nuo 33,2 iki 67,2% aprėpties koeficiento diapazone, o tai paaiškinama tuo, kad galia reikalinga vėsinimo apkrovai patenkinti. visų kultūrų auginimas yra labai didelis.“Tačiau žiemos eksploatavimo mėnesiais aprėpties koeficientas yra didesnis,” tyrėjų komanda pabrėžė.“Pomidorų auginimo aprėpties koeficientas svyruoja nuo minimalaus 67,4 % gruodį iki didžiausio 522,3 % spalio mėn., o agurkų auginimo minimalus padengimo koeficientas yra 37,6 % gruodį, o didžiausias – 185,3 %. Spalio mėn.”

Surinktų duomenų ekonominė analizė parodė, kad pomidorų auginimo atsipirkimo laikas yra 7,2 metų, o agurkų ir salotų – atitinkamai 7,4 ir 7,0 metų.“Sistemos šiltnamio efektą sukeliančių dujų atsipirkimo laiko vertė buvo atitinkamai 5,7 metų ir 2,6 metų, atsižvelgiant į elektros energijos gamybą gamtinėmis dujomis ir anglimi.”

Žvelgdamas į ateitį, Biliras teigė, kad būsimas darbas turėtų apimti išsamesnę analizę ir apsvarstyti saugojimą kaip papildomą galimybę.“Galbūt būtų galima įtraukti įvairių rūšių atsinaujinančios energijos,” jis padarė išvadą.