Vědci navrhli použít FV energii a systém HVAC řízený tepelným čerpadlem ve sklenících určených k pěstování rajčat v oblasti Středozemního moře. Zjistilo se, že systém má v jižním Španělsku dobu návratnosti pouze 2,9 roku.
Vědci z Turecka a Kataru simulovali růst rajčat ve skleníku vybaveném systémem vytápění, ventilace a klimatizace (HVAC) poháněným fotovoltaickými panely a vzduchovým tepelným čerpadlem.
Skupina vyvinula nový numerický simulační model, který může odpovídat za růst rostlin a odpařování.
„Udržet vnitřní prostředí skleníku a určit velikost systému HVAC je náročnější než u domů. A to kvůli složitosti struktury budovy skleníku a interakcím tepla/hmoty mezi produktem a vnitřním vzduchem,“ vysvětluje. ,,Papíry v literatuře, které simulují růst rostlin, neberou v úvahu růst rostlin a berou v úvahu pouze vnitřní prostředí.“
Akademici pro své modelování použili software MATLAB a TRNSYS. Navrhovaný systém se skládá z ventilátoru, dvou regulačních ventilů, topné spirály, chladicí spirály, zvlhčovače a odvlhčovače pro vytápění, chlazení a klimatizaci vnitřního vzduchu skleníku.
„Systém také zahrnuje tepelné čerpadlo pro pokrytí potřeby vytápění/chlazení. Ale i FV panely pro výrobu elektřiny potřebné pro tepelné čerpadlo,“ vysvětlili s tím, že ostatní části skleníku se napájely ze sítě. „V softwaru TRNSYS se použilo 450 kusů fotovoltaických modulů HSA72M10 MF-550 s výkonem 247,5 kWp-DC. A účinnost střídače se předpokládá 98 %.
Nový numerický simulační model pěstování rajčat v oblasti Středozemního moře
Model simuloval celý rok se třemi růstovými obdobími – leden–duben, květen–srpen a září–prosinec. Podle dostupné literatury se optimální teplota pro VZT systém nastavila v rozmezí 20 °C až 27 °C. A relativní vlhkost se nastavila na 40 % až 60 %. Model se simuloval pro práci ve čtyřech městech s vlastními ekologickými a ekonomickými pojmy. A to turecký Izmir, marocká Casablanca, tuniský Tunis a španělská Valencia.
Simulace ukázala, že systém Izmir spotřeboval za jeden rok 723 980 kWh elektřiny, z toho 376 030 kWh prostřednictvím FV. V Casablance byla celková spotřeba 690 550 kWh. Přičemž 416 820 kWh z toho bylo solárních; v Tunisu to bylo celkem 684 110 kWh a 417 960 FV; a ve Valencii byla spotřeba FV 379 780 kWh z 697 400 kWh.
Podle výpočtu výzkumníků byla doba návratnosti systému ve Valencii 2,9 roku a v Casablance 5,7 roku. V Tunisu to bylo 9,31 roku a v Izmiru 13,55 roku.
Výsledky simulace se porovnávaly s referenčním systémem bez systému HVAC. „Průměrné vnitřní teploty skleníku se systémem HVAC i bez něj jsou v Izmiru 32,8 °C a 23,5 °C. V Casablance je střední vnitřní teplota skleníku snížena z 34,6 °C na 23,6 °C. A to díky implementaci systému HVAC podporovaného FV tepelným čerpadlem,“ dodali. „Průměrné vnitřní teploty skleníku se systémem HVAC i bez něj jsou v Tunisu 34,2 °C a 23,5 °C. Implementace systému HVAC podporovaného FV tepelným čerpadlem do skleníku ve Valencii způsobuje snížení průměrné roční vnitřní teploty skleníku z 33,3 °C na 23,5 °C.
Vědci představili systém v článku „Integrovaný přechodný model v TRNSYS pro tepelné řízení procesu růstu rajčat ve skleníku se systémem HVAC podporovaným FV tepelným čerpadlem“, publikovaném v International Journal of Thermofluids. Napsali ji vědci z turecké univerzity Eylül a Yaşar University a také z katarské univerzity Hamad Bin Khalifa.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
