Dizajn sistema za staklenike koji se oslanjaju na PV i toplotnu pumpu iz zemlje

Naučnici sa Univerziteta Yaşar u Turskoj razvili su koncept dizajna staklenika koji se oslanja na PV kao izvor električne energije za LED rasvjetu i toplotnu pumpu koja se koristi za grijanje i hlađenje.

“Sistem smo prvobitno razvili 2017. godine i tada je vremenska vrednost sistema bila 5,7 godina,” rekao je istraživač Levent Bilir za pv magazin.“Nisam siguran da li je vrijeme povrata danas kraće od 2017. godine, jer cijene energije rastu.”

Hibridni sistem je modeliran uz pretpostavku da je staklenik veličine 5 x 30 m površine 150 m2, koristeći 66 južno orijentiranih solarnih panela sa snagom od 200 W svaki koji pokrivaju 50% krova staklenika' i uvođenje toplotne pumpe iz zemlje, koja je vrsta toplotne pumpe koja se može koristiti i za grijanje i za hlađenje. Odabrana lokacija je grad Izmir, u zapadnoj Turskoj, gdje je referentna temperatura 25 stepeni Celzijusa, a sunčevo zračenje 1.367 W/m2.

Maksimalne vrijednosti efikasnosti niza u godini procijenjene su između 14,17% i 16,14%, pri čemu je ugao nagiba krova 38,4 stepeni. Paneli su postavljeni na krov tako što su napravljeni razmak između redova modula kako bi ravnomjernije sunčevo zračenje dospjelo u unutrašnjost staklenika, koji je izrađen od aluminijskih okvira i dvostrukih staklenih prozora sa zračnim slojem od 13 mm. Kada PV sistem proizvodi više energije nego što je potrebno stakleniku, višak se ubrizgava u mrežu. Isto tako, kada njegov izlaz nije dovoljan, električna energija se uzima iz mreže.

Istraživački tim je procijenio ukupne performanse predloženog dizajna staklenika s obzirom na uzgoj paradajza, krastavca i zelene salate, koji zahtijevaju različite unutrašnje temperature od 28, 36, odnosno 24 stepena Celzijusa. Kako su rashladna opterećenja sistema izuzetno velika, uzgoj se prekida u julu i avgustu. Plastenik se grije ili hladi 24 h/dan pomoću toplotne pumpe.

Naučnici su izračunali opterećenje grijanja, hlađenja i rasvjete, kao i mjesečnu i godišnju potrošnju električne energije uzimajući u obzir vrijednosti koeficijenta performansi (COP) u grijanju i hlađenju. Nadalje, izračunali su mjesečne i godišnje vrijednosti koeficijenta pokrivenosti za svaki usev i troškove za fotonaponski sistem i toplotnu pumpu, kao i troškove osiguranja i rada i održavanja.

Njihova analiza je pokazala da je tokom ljetnih mjeseci rada, a to su maj, juni i septembar, fotonaponski sistem u stanju pokriti potražnju za električnom energijom sa rasponom pokrivenosti od 33,2 do 67,2%, što objašnjavaju činjenicom da je potrebna snaga za podmirivanje rashladnog opterećenja. za uzgoj svih useva je veoma visoka.“Međutim, za zimske radne mjesece, nailaze se na veće vrijednosti omjera pokrivenosti,” istakao je istraživački tim.“Koeficijent pokrivenosti uzgojem paradajza kreće se od minimalnih 67,4% u decembru do maksimalno 522,3% u oktobru, dok je za uzgoj krastavca minimalna pokrivenost od 37,6% u decembru, a maksimalna pokrivenost od 185,3% za oktobar.”

Ekonomskom analizom prikupljenih podataka utvrđeno je da je rok povrata za uzgoj paradajza 7,2 godine, dok je za krastavce i salatu 7,4 i 7,0 godina, respektivno.“Vrijednost vremena povrata gasova staklene bašte za sistem je bila 5,7 godina, odnosno 2,6 godina, na osnovu proizvodnje električne energije iz prirodnog gasa i uglja.”

Gledajući naprijed, Bilir je rekao da bi budući rad trebao uključivati ​​detaljnije analize i razmotriti skladištenje kao dodatnu opciju.“Možda se mogu ugraditi različite vrste obnovljive energije,” zaključio je.