Pompy ciepła i fotowoltaika rozwiązaniem dla szklarni
Naukowcy z uniwersytetu w Nottingham testowali przez rok system oparty na pompie ciepła zasilanej energią pochodzą z fotowoltaiki, który miał za zadanie utrzymać określoną temperaturę w szklarni. Wyniki eksperymentu okazały się zadowalające, jednak jak podkreślają badacze, wciąż jest nad czym pracować.
Celem projektu było określenie wydajności płytkiej geotermalnej pompy ciepła połączonej z systemem fotowoltaicznym dla procesu chłodzenia i ogrzewania szklarni o powierzchni 46,94 m2 i kubaturze 142,87 m3, zlokalizowanej w mieście Loughborough położonym około 160 km na północ od Londynu.
Doświadczenia z projektu zostały opisane w International Journal of Low-Carbon Technologies (IJLCT) – czasopismem o otwartym dostępie online – poświęconym zastosowaniu technologii do wyzwań związanych ze zmianami klimatu.
PV Magazine, który opisał ten projekt, wskazuje, że wykorzystany w Loughborough układ składał się z systemu fotowoltaicznego, zbiornika na wodę o pojemności 200 litrów, komercyjnej pompy ciepła o mocy grzewczej 5 kW, sezonowego gruntowego systemu magazynowania energii cieplnej (SSBTESS) zbudowanego z 24 pojedynczych pionowych wymienników ciepła (VHX) umieszczonych na głębokości 0,2 m oraz klimakonwektora wentylatorowego (FCU).
Pompa ciepła służyła jako bufor pomiędzy pętlą zbiorczą, samym SSBTESS i systemem klimakonwektora. Zastosowano również grube izolacje w celu zmniejszenia strat ciepła w glebie, a promieniującą podłogę pokryto betonem. W okresach wysokiej temperatury system pobierał ciepło ze szklarni i przenosił je do gruntu za pośrednictwem VHX, natomiast w okresach niskiej temperatury ciepło było odbierane ze zbiornika buforowego pompy przez rury obiegowe do klimakonwektora i powodowało wzrost temperatury wewnątrz szklarni.
Instalacja fotowoltaiczna, stanowiąca integralną część całego systemu, została posadowiona zarówno na dachu szklarni jak i na wszystkich ścianach bocznych. System na dachu był półprzezroczysty i umożliwiał dostęp światła słonecznego do wnętrza szklarni. Sumaryczna moc systemu na dachu wynosiła 7,67 kW i złożyły się na niego moduły fotowoltaiczne dostarczone przez chińsko-kanadyjskiego producenta Canadian Solar.
Z kolei sumaryczna moc nieprzezroczystych modułów zainstalowanych na elewacji szklarni wyniosła 2,8 kW. Moduły na elewację o sprawności 20 proc. dostarczył tajwański producent Polysolar Ltd. Inwertery i pozostałe urządzenia wchodzące w skład systemu dostarczył austriacki Fronius.
Jak czytamy w PV Magazine, końcowy wynik eksperymentu okazał się być zadowalający. W trakcie rocznego testu stwierdzono, że pompa ciepła zasilana energią pochodzącą z fotowoltaiki była w stanie utrzymywać temperaturę w szklarni na poziomie przekraczającym 16 stopni. Co ważne, taki wynik naukowcy zarejestrowali dla wszystkich miesięcy z wyjątkiem okresu zimowego.
Okazuje się, że grupa badaczy ma pomysł, jak doprowadzić do tego, aby system pracował wydajnie również w zimie. – Problem można rozwiązać, zmniejszając infiltrację powietrza i zmieniając procedurę chłodzenia – czytamy w PV Magazine.
Naukowcy dodali również, że w przyszłości ich celem będzie poprawa efektywności cieplnej systemu poprzez wstrzykiwanie do gleby nanocząstek na bazie węgla lub metalu, zwiększenie wilgotności gleby oraz dodanie roztworów PCM do wykopów. Te ostatnie były już testowane do chłodzenia modułów fotowoltaicznych będących częścią systemu PV zintegrowanego z budynkiem biurowym w Hiszpanii.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
