Επιστήμονας στην Τουρκία προσομοίωσε 8 υβριδικά συστήματα συλλογής ατμοσφαιρικού νερού που υποστηρίζονται από ηλιακά πάνελ και συνέκρινε τις επιδόσεις τους
Ένας ερευνητής από το Πανεπιστήμιο Tarsus της Τουρκίας διερεύνησε 8 διαφορετικές διαμορφώσεις υβριδικών συστημάτων συλλογής ατμοσφαιρικού νερού (AWH) που υποστηρίζονται από φωτοβολταϊκά.
Όλα θεωρήθηκαν ότι λειτουργούν με R1233zd(E), R1234yf και R600a, καθώς και ψυκτικά μέσα R32. Το απαιτούμενο μέγεθος φωτοβολταϊκού συστήματος ήταν μόλις 20 m2.
Τα συστήματα AWH εξάγουν υδρατμούς από τον αέρα και τους συμπυκνώνουν σε υγρό νερό, χρησιμοποιώντας τροχούς αποξήρανσης, εναλλάκτες θερμότητας και μονάδες ψύξης με συμπίεση ατμών (VCR).
«Η AWH είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία που επιτρέπει την εξαγωγή γλυκού νερού από τον ατμοσφαιρικό αέρα συλλέγοντας την ατμοσφαιρική υγρασία. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει μια βιώσιμη λύση ύδρευσης, ιδιαίτερα σε περιοχές που δεν διαθέτουν κεντρική υποδομή ύδρευσης ή περιορίζονται από γεωγραφικούς και υδρολογικούς περιορισμούς.
Τα περισσότερα συστήματα χρησιμοποιούν την αρχή εξάτμισης-συμπύκνωσης μέσω του βίντεο, ενώ ορισμένα ενσωματώνουν τροχούς αποξήρανσης για βελτιωμένη απόδοση», δήλωσε ο Kamil Neyfel Çerçi (συντάκτης της έρευνας).
Τα συστήματα
Στη διαμόρφωση 1, τα φωτοβολταϊκά πάνελ παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια σε έναν ηλεκτρικό θερμαντήρα ο οποίος θερμαίνει τον αέρα αναγέννησης που χρησιμοποιείται από τον τροχό αποξήρανσης. Ο τροχός αποξήρανσης αφαιρεί την υγρασία από τον αέρα διεργασίας και τη μεταφέρει στον αέρα αναγέννησης, ο οποίος υγραίνεται και στη συνέχεια κατευθύνεται μέσω του εξατμιστή, όπου ψύχεται κάτω από τη θερμοκρασία σημείου δρόσου, οδηγώντας σε συμπύκνωση και συλλογή νερού.
Στη διαμόρφωση 2, ένας εναλλάκτης θερμότητας τοποθετείται μεταξύ του τροχού αποξήρανσης και του εξατμιστή.
Στη διαμόρφωση 3, ένας δεύτερος τροχός αποξήρανσης ενσωματώνεται κατάντη του πρώτου τροχού αποξήρανσης.
Στη διαμόρφωση 4, ένας εναλλάκτης θερμότητας τοποθετείται μεταξύ του δεύτερου τροχού αποξήρανσης και του εξατμιστή.
Οι διαμορφώσεις 5-8 είναι παρόμοιες με τις 1-4, με την αλλαγή να είναι η τοποθέτηση του συμπυκνωτή της μονάδας βίντεο ανάντη του ηλεκτρικού θερμαντήρα. Αυτό γίνεται για καλύτερη αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας που αποβάλλεται από τον συμπυκνωτή.
Τα 8 συστήματα δοκιμάστηκαν με 3 φιλικά προς το περιβάλλον ψυκτικά μέσα, συγκεκριμένα R1233zd(E), R1234yf και R600a, καθώς και συμβατικό διφθορομεθάνιο (R32).
Όλα προσομοιώθηκαν στο πρόγραμμα Engineering Equation Solver (ESS), με μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες αναγέννησης και ρυθμούς ροής αέρα που κυμαίνονταν από 70 C έως 100 C και από 252 kg/h έως 360 kg/h, αντίστοιχα.
Για τον πρώτο γύρο δοκιμών, η θερμοκρασία περιβάλλοντος ορίστηκε στους 25 C, η σχετική υγρασία στο 75% και η ηλιακή ακτινοβολία στα 650 W/m².
Τα αποτελέσματα
«Μεταξύ των αναλυθέντων διατάξεων, η διαμόρφωση 8, που διαθέτει τροχούς ξηραντικού δύο σταδίων, εναλλάκτη θερμότητας και ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας, επέδειξε σταθερά ανώτερη απόδοση.
Πέτυχε τη χαμηλότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, τη μικρότερη απαιτούμενη επιφάνεια φωτοβολταϊκού πάνελ και την υψηλότερη απόδοση συλλογής νερού (WHE)», δήλωσε ο ερευνητής.
Πιο συγκεκριμένα, όταν η θερμοκρασία αναγέννησης ορίστηκε στους 70°C, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του συστήματος ήταν 2-2,2 W, ανάλογα με το ψυκτικό μέσο. Αυτό αντιστοιχούσε σε μια επιφάνεια φωτοβολταϊκής εγκατάστασης που κυμαινόταν από 20 m2 έως 23 m2, επίσης ανάλογα με το ψυκτικό μέσο. Όταν η θερμοκρασία αναγέννησης ορίστηκε στους 100°C, τα εύρη ήταν 4,2-4,4 W και 44-48 m2, αντίστοιχα. Η θερμοκρασία αναγέννησης στους 70°C ήταν μεταξύ 0,76 kg/kWh και 0,8 kg/kWh, και μεταξύ 0,4 kg/kWh και 0,42 kg/kWh στους 100°C.
Διερεύνηση συστήματος σε 4 κλιματικές ζώνες
Καθώς οι επιδόσεις του συστήματος 8 βρέθηκαν να είναι οι πιο αποτελεσματικές, αυτό το σύστημα διερευνήθηκε περαιτέρω σε 4 κλιματικές ζώνες:
- σε μέτριες (M) η εξωτερική θερμοκρασία ορίστηκε στους 22°C και η σχετική υγρασία στο 50%
- σε μέτριες και υγρές (M&H) ορίστηκαν στους 25°C και 75%.
- σε θερμές και μέτρια υγρές (W&MH) θερμοκρασίες ήταν 35°C και 70%
- σε θερμές και ξηρές (W&D) θερμοκρασίες ορίστηκαν στους 40°C και 27% αντίστοιχα.
www.worldenergynews.gr
