طراحی سیستم برای گلخانه ها با تکیه بر PV و پمپ حرارتی منبع زمینی

دانشمندان دانشگاه یاشار ترکیه طرحی را برای گلخانه‌های متکی به PV به عنوان منبع برق برای روشنایی LED و پمپ حرارتی مورد استفاده برای گرمایش و سرمایش ایجاد کرده‌اند.

“ما در ابتدا سیستم را در سال 2017 توسعه دادیم و در آن زمان ارزش بازپرداخت سیستم 5.7 سال بود.” محقق Levent Bilir به مجله pv گفت.“من مطمئن نیستم که زمان بازپرداخت امروز کمتر از سال 2017 باشد، زیرا قیمت انرژی در حال افزایش است.”

سیستم هیبریدی با فرض یک گلخانه 5×30 متر با سطح 150 متر مربع، استفاده از 66 پنل خورشیدی جهت جنوب با خروجی 200 وات که هر کدام 50 درصد از سقف گلخانه's را پوشش می دهند، مدل سازی شد. و استقرار پمپ حرارتی منبع زمینی که نوعی پمپ حرارتی است که هم برای گرمایش و هم برای سرمایش قابل استفاده است. مکان انتخابی شهر ازمیر در غرب ترکیه است که دمای مرجع 25 درجه سانتیگراد و تابش خورشیدی 1367 W/m2 است.

حداکثر مقادیر راندمان آرایه در یک سال بین 14.17% تا 16.14% با زاویه سقف 38.4 درجه برآورد شد. پانل ها با ایجاد شکافی بین ردیف های مدول بر روی سقف قرار گرفتند تا تابش خورشیدی یکنواخت تری به داخل گلخانه برسد که از قاب های آلومینیومی و پنجره های دو شیشه ای با لایه هوای 13 میلی متری ساخته شده است. هنگامی که سیستم PV بیش از نیاز گلخانه برق تولید می کند، مازاد آن به شبکه تزریق می شود. به همین ترتیب، زمانی که خروجی آن کافی نباشد، برق از شبکه گرفته می شود.

تیم تحقیقاتی عملکرد کلی طرح پیشنهادی گلخانه را با توجه به کشت گوجه فرنگی، خیار و کاهو که به ترتیب به دمای داخلی 28، 36 و 24 درجه سانتیگراد نیاز دارند، ارزیابی کردند. از آنجایی که بارهای خنک کننده سیستم ها بسیار زیاد است، کشت در ماه های جولای و آگوست متوقف می شود. گلخانه 24 ساعت در روز توسط پمپ حرارتی گرم یا سرد می شود.

دانشمندان بار گرمایش، سرمایش و روشنایی و همچنین تقاضای برق ماهانه و سالانه را با در نظر گرفتن مقادیر ضریب عملکرد (COP) در گرمایش و سرمایش محاسبه کردند. علاوه بر این، آنها مقادیر نسبت پوشش ماهانه و سالانه را برای هر محصول و هزینه های سیستم PV و پمپ حرارتی، و همچنین هزینه های بیمه، بهره برداری و نگهداری را محاسبه کردند.

تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که در طول ماه های بهره برداری تابستان، یعنی اردیبهشت، ژوئن و سپتامبر، سیستم PV قادر است تقاضای برق را با نسبت پوشش 33.2 تا 67.2 درصد پوشش دهد، که آنها با توجه به توان مورد نیاز برای تامین بار خنک کننده توضیح می دهند. زیرا کشت همه محصولات بسیار زیاد است.“با این حال، برای ماه های عملیات زمستانی، مقادیر نسبت پوشش بالاتری مشاهده می شود.” تیم تحقیقاتی تاکید کرد.“نسبت پوشش برای کشت گوجه فرنگی از حداقل 67.4 درصد در آذر تا حداکثر 522.3 درصد در مهر متغیر است، در حالی که برای کشت خیار حداقل نسبت پوشش 37.6 درصد در دسامبر و حداکثر نسبت پوشش 185.3 درصد برای کشت مشاهده می شود. اکتبر.”

تجزیه و تحلیل اقتصادی داده‌های جمع‌آوری‌شده نشان داد که زمان بازپرداخت برای کشت گوجه‌فرنگی 7.2 سال است، در حالی که زمان بازپرداخت برای خیار و کاهو به ترتیب 7.4 و 7.0 سال است.“ارزش زمان بازپرداخت گاز گلخانه ای این سیستم به ترتیب 5.7 سال و 2.6 سال بر اساس تولید برق مبتنی بر گاز طبیعی و زغال سنگ بود.”

بیلیر گفت که کار آینده باید شامل تجزیه و تحلیل های دقیق تر باشد و ذخیره سازی را به عنوان یک گزینه اضافی در نظر بگیرد.“شاید بتوان انواع مختلفی از انرژی‌های تجدیدپذیر را به کار برد،” او نتیجه گرفت.