Kerfishönnun fyrir gróðurhús sem treystir á PV og jarðhitadælu

Vísindamenn við Yaşar háskólann í Tyrklandi hafa þróað hönnunarhugmynd fyrir gróðurhús sem treysta á PV sem raforkugjafa fyrir LED lýsingu og varmadælu sem notuð er til hitunar og kælingar.

“Við þróuðum kerfið upphaflega árið 2017 og á þeim tíma var endurgreiðslutími kerfisins 5,7 ár,” Rannsóknarmaðurinn Levent Bilir sagði við tímaritið pv.“Ég er ekki viss um að endurgreiðslutíminn sé styttri í dag en 2017, þar sem orkuverð er að hækka.”

Hylkið á blendingskerfinu var gert ráð fyrir 5 x 30 m gróðurhúsi með 150 m2 yfirborði, notkun 66 sólarrafhlöðu í suðurátt með 200 W afköstum sem hver þekur 50% af þaki gróðurhússins' og útsetning jarðvarmadælu, sem er eins konar varmadæla sem hægt er að nota til bæði hitunar og kælingar. Valin staðsetning er borgin Izmir, í vesturhluta Tyrklands, þar sem viðmiðunarhiti er 25 gráður á Celsíus og sólargeislun er 1.367 W/m2.

Hámarksgildi fylkisnýtingar á ári voru áætluð á milli 14,17% og 16,14%, þar sem horn þaksins var 38,4 gráður. Spjöldin voru sett á þakið með því að búa til bil á milli mátaraða til að jafnari sólargeislun nái inn í gróðurhúsið sem er úr álkrömmum og tvöföldum glergluggum með 13 mm loftlagi. Þegar PV kerfið framleiðir meira afl en gróðurhúsið þarf, er afganginum dælt inn í ristina. Sömuleiðis, þegar framleiðsla þess er ekki nægjanleg, er rafmagn tekið af netinu.

Rannsóknarteymið metur heildarframmistöðu fyrirhugaðrar gróðurhúsahönnunar með hliðsjón af ræktun tómata, gúrku og salats, sem krefjast mismunandi hitastigs innandyra, 28, 36 og 24 gráður á Celsíus, í sömu röð. Þar sem kæliálag kerfanna er afar mikið er ræktun stöðvuð í júlí og ágúst. Gróðurhúsið er hitað eða kælt allan sólarhringinn með varmadælunni.

Vísindamennirnir reiknuðu út hitunar-, kælingu- og lýsingarálag, svo og mánaðarlega og árlega rafþörf með því að taka tillit til afköstunargilda (COP) í hitun og kælingu. Ennfremur reiknuðu þeir út mánaðarleg og árleg þekjuhlutfallsgildi fyrir hverja ræktun og kostnað vegna PV kerfisins og varmadælunnar, auk kostnaðar við tryggingar og rekstur og viðhald.

Greining þeirra leiddi í ljós að á sumarmánuðum, sem eru maí, júní og september, getur PV kerfið staðið undir raforkuþörf á bilinu 33,2 til 67,2% þekjuhlutfall, sem þeir útskýra með því afli sem þarf til að mæta kæliálagi því að ræktun allra ræktunar er mjög mikil.“Hins vegar, fyrir vetrarstarfsmánuðina, koma fram hærri þekjuhlutfallsgildi,” rannsóknarhópurinn lagði áherslu á.“Þekjuhlutfall tómataræktunar er á bilinu að lágmarki 67,4% í desember til að hámarki 522,3% í október, en í gúrkuræktun er lágmarksþekjuhlutfall 37,6% í desember og hámarksþekjuhlutfall 185,3% fyrir Október.”

Hagfræðileg greining á þeim gögnum sem safnað var sýndi að endurgreiðslutími tómataræktunar er 7,2 ár, en á gúrku og salati eru 7,4 ár og 7,0 ár í sömu röð.“Endurgreiðslutími gróðurhúsalofttegunda kerfisins var 5,7 ár og 2,6 ár, miðað við raforkuframleiðslu á jarðgasi og kolum.”

Þegar horft er fram á veginn sagði Bilir að framtíðarvinna ætti að fela í sér ítarlegri greiningar og íhuga geymslu sem viðbótarkost.“Kannski er hægt að nota mismunandi endurnýjanlega orkutegundir,” sagði hann að lokum.