PV 및 지열 히트펌프에 의존하는 온실을 위한 시스템 설계
Nov 15, 2021
터키 Yaşar 대학의 과학자들은 LED 조명의 전원으로 PV를 사용하고 난방 및 냉방에 사용되는 열 펌프에 의존하는 온실 설계 개념을 개발했습니다.
“우리는 원래 2017년에 시스템을 개발했으며 시스템의 회수 시간 가치는 5.7년,” 연구원 Levent Bilir는 pv 잡지에 말했습니다.“에너지 가격이 상승하고 있기 때문에 투자 회수 기간이 2017년보다 짧은지 확실하지 않습니다.”
하이브리드 시스템은 표면이 150m2인 5 x 30m 온실, 각각 온실 지붕의 50%를 덮는 200W 출력의 66개의 남향 태양광 패널을 사용하는 것으로 가정하고 모델링되었습니다. 난방과 냉방이 모두 가능한 히트펌프의 일종인 지열 히트펌프를 도입했다. 선택한 위치는 기준 온도가 섭씨 25도이고 일사량이 1,367 W/m2인 터키 서부 이즈미르 시입니다.
연간 최대 어레이 효율 값은 14.17%에서 16.14% 사이로 추정되었으며 지붕의 각도는 38.4도입니다. 알루미늄 프레임과 13mm 공기층이 있는 이중 유리창으로 구성된 온실 내부에 보다 균일한 일사량이 도달할 수 있도록 모듈 열 사이에 간격을 만들어 패널을 지붕에 배치했습니다. PV 시스템이 온실에서 필요로 하는 것보다 더 많은 전력을 생산하면 잉여 전력이 그리드에 주입됩니다. 마찬가지로 출력이 충분하지 않으면 네트워크에서 전기를 가져옵니다.
연구팀은 각각 섭씨 28도, 36도, 24도의 서로 다른 실내 온도를 필요로 하는 토마토, 오이, 상추의 재배를 고려하여 제안된 온실 설계의 전반적인 성능을 평가했습니다. 시스템의 냉각 부하가 매우 높기 때문에 재배는 7월과 8월에 중단됩니다. 온실은 열 펌프에 의해 하루 24시간 가열되거나 냉각됩니다.
과학자들은 난방 및 냉방의 성능(COP) 값 계수를 고려하여 난방, 냉방 및 조명 부하와 월간 및 연간 전력 수요를 계산했습니다. 또한 각 작물에 대한 월별 및 연간 적용률 값과 PV 시스템 및 히트 펌프 비용, 보험 및 운영 및 유지 관리 비용을 계산했습니다.
그들의 분석에 따르면 5월, 6월, 9월의 하절기 운영 기간 동안 PV 시스템은 33.2~67.2%의 적용률 범위로 전력 수요를 충당할 수 있으며, 이는 냉방 부하를 충족시키는 데 필요한 전력이 필요하다는 사실로 설명됩니다. 모든 작물의 재배가 매우 높기 때문입니다.“그러나 동절기 작업의 경우 더 높은 커버리지 비율 값이 발생하며,” 연구팀은 강조했다.“토마토 재배의 피복률은 12월 최소 67.4%에서 10월 최대 522.3%, 오이 재배의 경우 12월 최소 피복률 37.6%, 최대 피복률 185.3%입니다. 십월.”
수집된 데이터를 경제적으로 분석한 결과 토마토 재배의 회수기간은 7.2년인 반면 오이와 상추의 회수기간은 각각 7.4년과 7.0년으로 나타났다.“이 시스템의 온실가스 회수기간 가치는 천연가스와 석탄발전을 기준으로 각각 5.7년과 2.6년이었다.”
앞으로 Bilir는 향후 작업에 더 자세한 분석이 포함되어야 하고 스토리지를 추가 옵션으로 고려해야 한다고 말했습니다.“다른 재생 가능 에너지 유형을 통합할 수 있습니다.” 그는 결론을 내렸다.