تصميم النظام للبيوت المحمية بالاعتماد على المضخات الحرارية الكهروضوئية والمصدر الأرضي

طور العلماء في جامعة يسار في تركيا مفهومًا لتصميم البيوت الزجاجية بالاعتماد على الكهروضوئية كمصدر للكهرباء لإضاءة LED ومضخة حرارية تستخدم للتدفئة والتبريد.

“لقد طورنا النظام في الأصل في عام 2017 وفي ذلك الوقت كانت القيمة الزمنية للاسترداد للنظام 5.7 سنة ،” الباحث ليفينت بيلير قال لمجلة pv.“لست متأكدًا مما إذا كان وقت الاسترداد اليوم أقصر من عام 2017 ، لأن أسعار الطاقة آخذة في الازدياد.”

تم تصميم النظام الهجين بافتراض وجود صوبة زجاجية بمساحة 5 × 30 مترًا وبمساحة 150 مترًا مربعًا ، واستخدام 66 لوحًا شمسيًا جنوبًا بإنتاج 200 واط يغطي كل منها 50٪ من سقف الدفيئة&# 39 ؛ ونشر مضخة حرارية أرضية ، وهي نوع من المضخات الحرارية التي يمكن استخدامها للتدفئة والتبريد. الموقع المختار هو مدينة إزمير في غرب تركيا ، حيث تبلغ درجة الحرارة المرجعية 25 درجة مئوية والإشعاع الشمسي 1367 واط / م 2.

قدرت قيم كفاءة المصفوفة القصوى في سنة ما بين 14.17٪ و 16.14٪ ، بزاوية السقف 38.4 درجة. تم وضع الألواح على السطح عن طريق خلق فجوة بين صفوف الوحدة للسماح بوصول المزيد من الإشعاع الشمسي المنتظم إلى داخل الصوبة الزجاجية ، وهي مصنوعة من إطارات من الألومنيوم ونوافذ زجاجية مزدوجة بطبقة هوائية 13 مم. عندما ينتج النظام الكهروضوئي طاقة أكثر مما يحتاجه الدفيئة ، يتم حقن الفائض في الشبكة. وبالمثل ، عندما يكون إنتاجها غير كافٍ ، تؤخذ الكهرباء من الشبكة.

قام فريق البحث بتقييم الأداء العام لتصميم الدفيئة المقترح مع الأخذ في الاعتبار زراعة الطماطم والخيار والخس ، والتي تتطلب درجات حرارة داخلية مختلفة تبلغ 28 و 36 و 24 درجة مئوية على التوالي. نظرًا لارتفاع أحمال التبريد في الأنظمة ، تم إيقاف الزراعة في شهري يوليو وأغسطس. يتم تسخين الدفيئة أو تبريدها لمدة 24 ساعة / يوم بواسطة المضخة الحرارية.

قام العلماء بحساب حمولة التدفئة والتبريد والإضاءة ، وكذلك الطلب الشهري والسنوي على الكهرباء من خلال مراعاة قيم معامل الأداء (COP) في التدفئة والتبريد. علاوة على ذلك ، قاموا بحساب قيم نسبة التغطية الشهرية والسنوية لكل محصول وتكاليف النظام الكهروضوئي ومضخة الحرارة ، بالإضافة إلى تكاليف التأمين والتشغيل والصيانة.

أظهر تحليلهم أنه خلال أشهر التشغيل الصيفية ، وهي مايو ويونيو وسبتمبر ، فإن النظام الكهروضوئي قادر على تغطية الطلب على الكهرباء بنطاق تغطية بنسبة 33.2 إلى 67.2٪ ، وهو ما يفسره مع حقيقة الطاقة اللازمة لمواجهة حمل التبريد. لزراعة جميع المحاصيل عالية جدا.“ومع ذلك ، بالنسبة لأشهر التشغيل الشتوية ، توجد قيم أعلى لنسبة التغطية ،” أبرز فريق البحث.“تتراوح نسبة التغطية لزراعة الطماطم من 67.4٪ كحد أدنى في ديسمبر إلى 522.3٪ كحد أقصى في أكتوبر ، بينما بالنسبة لزراعة الخيار ، لوحظت نسبة تغطية دنيا تبلغ 37.6٪ في ديسمبر ونسبة تغطية قصوى تبلغ 185.3٪ في اكتوبر.”

أظهر التحليل الاقتصادي للبيانات التي تم جمعها أن وقت الاسترداد لزراعة البندورة هو 7.2 سنة ، في حين أن وقت الاسترداد لزراعة البندورة هو 7.4 و 7.0 سنوات على التوالي.“كانت القيمة الزمنية لاسترداد غازات الاحتباس الحراري للنظام 5.7 سنة و 2.6 سنة ، بناءً على الغاز الطبيعي وتوليد الكهرباء من الفحم ، على التوالي.”

واستشرافا للمستقبل ، قال بيلير إن العمل المستقبلي يجب أن يتضمن تحليلات أكثر تفصيلا والنظر في التخزين كخيار إضافي.“ربما يمكن دمج أنواع مختلفة من الطاقة المتجددة ،” هو اتمم.