Sistēmas dizains siltumnīcām, kas balstās uz PV un zemes siltumsūkni

Zinātnieki Yaşar Universitātē Turcijā ir izstrādājuši siltumnīcu dizaina koncepciju, kas balstās uz PV kā elektroenerģijas avotu LED apgaismojumam un siltumsūkni, ko izmanto apkurei un dzesēšanai.

“Sistēmu sākotnēji izstrādājām 2017. gadā, un tajā laikā sistēmas atmaksāšanās laika vērtība bija 5,7 gadi,” pētnieks Levents Bilirs pastāstīja žurnālam pv.“Es neesmu pārliecināts, vai atmaksāšanās laiks šodien ir īsāks par 2017. gadu, jo enerģijas cenas pieaug.”

Hibrīdsistēma tika modelēta, pieņemot, ka siltumnīca ir 5 x 30 m ar platību 150 m2, izmantojot 66 uz dienvidiem vērstus saules paneļus ar 200 W jaudu, katrs nosedzot 50% no siltumnīcas's jumta, un zemes siltumsūkņa izvietošana, kas ir sava veida siltumsūknis, ko var izmantot gan apkurei, gan dzesēšanai. Izvēlētā vieta ir Izmiras pilsēta Turcijas rietumos, kur atsauces temperatūra ir 25 grādi pēc Celsija un saules starojums ir 1367 W/m2.

Maksimālās masīva efektivitātes vērtības gadā tika lēstas no 14,17% līdz 16,14%, un jumta leņķis bija 38,4 grādi. Paneļi tika novietoti uz jumta, izveidojot atstarpi starp moduļu rindām, lai vienmērīgāks saules starojums nonāktu siltumnīcas iekšpusē, kas veidota no alumīnija rāmjiem un dubultstikla logiem ar 13 mm gaisa slāni. Kad PV sistēma saražo vairāk enerģijas, nekā nepieciešams siltumnīcai, pārpalikums tiek ievadīts tīklā. Tāpat, ja tā jauda nav pietiekama, elektroenerģiju ņem no tīkla.

Pētnieku grupa novērtēja ierosinātās siltumnīcas projekta vispārējo veiktspēju, ņemot vērā tomātu, gurķu un salātu audzēšanu, kam nepieciešama atšķirīga iekštelpu temperatūra attiecīgi 28, 36 un 24 grādi pēc Celsija. Tā kā sistēmu dzesēšanas slodzes ir ārkārtīgi lielas, audzēšana tiek pārtraukta jūlijā un augustā. Siltumnīcu apsilda vai atdzesē 24 h/dienā ar siltumsūkni.

Zinātnieki aprēķināja apkures, dzesēšanas un apgaismojuma slodzi, kā arī ikmēneša un gada elektroenerģijas pieprasījumu, ņemot vērā veiktspējas koeficientu (COP) apkurē un dzesēšanā. Turklāt viņi aprēķināja ikmēneša un gada seguma koeficienta vērtības katrai kultūrai un PV sistēmas un siltumsūkņa izmaksas, kā arī apdrošināšanas, ekspluatācijas un apkopes izmaksas.

Viņu veiktā analīze parādīja, ka vasaras darbības mēnešos, kas ir maijs, jūnijs un septembris, PV sistēma spēj segt elektroenerģijas pieprasījumu ar pārklājuma koeficienta diapazonu no 33,2 līdz 67,2%, ko viņi skaidro ar dzesēšanas slodzes nodrošināšanai nepieciešamo jaudu. visu kultūru audzēšanai ir ļoti augsta.“Tomēr ziemas darbības mēnešos tiek novērotas augstākas pārklājuma koeficienta vērtības,” pētnieku grupa uzsvēra.“Tomātu audzēšanas pārklājuma koeficients svārstās no minimālā 67,4% decembrī līdz maksimālajam 522,3% oktobrī, savukārt gurķu audzēšanai minimālais pārklājuma koeficients ir 37,6% decembrī un maksimālais pārklājuma koeficients ir 185,3% oktobris.”

Savākto datu ekonomiskā analīze parādīja, ka tomātu audzēšanas atmaksāšanās laiks ir 7,2 gadi, bet gurķu un salātu audzēšanai attiecīgi 7,4 un 7,0 gadi.“Sistēmas siltumnīcefekta gāzu atmaksāšanās laika vērtība bija attiecīgi 5,7 gadi un 2,6 gadi, pamatojoties uz attiecīgi dabasgāzes un ogļu elektroenerģijas ražošanu.”

Raugoties uz nākotni, Bilirs teica, ka turpmākajā darbā jāiekļauj detalizētāka analīze un jāapsver uzglabāšana kā papildu iespēja.“Varbūt var iekļaut dažādus atjaunojamās enerģijas veidus,” viņš secināja.