Πατέντα με φωτοβολταϊκά για ψυχρή αποθήκευση

Επιστήμονες από το Yunnan Normal University της Κίνας ερεύνησαν την απόδοση της ψυχρής αποθήκευσης που βασίζεται σε φωτοβολταϊκά και σε μια δεξαμενή θερμικής αποθήκευσης πάγου. Σε αυτά τα συστήματα, το νερό παγώνει κατά τη διάρκεια της ημέρας και χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της νύχτας για την ψύξη του υγρού μεταφοράς θερμότητας, το οποίο ψύχει περαιτέρω τα προϊόντα.

 «Αυτή η μελέτη συνδυάζει την ηλιακή φωτοβολταϊκή ψυχρή αποθήκευση με την τεχνολογία αποθήκευσης θερμικής ενέργειας αλλαγής φάσης (CTES), εστιάζοντας σε πειραματικές έρευνες αποθήκευσης και απελευθέρωσης πάγου υπό τις διακυμάνσεις της φωτοβολταϊκής ισχύος», σύμφωνα με τους ερευνητές.

Οι ερευνητές δοκίμασαν το σύστημα ψυχρής αποθήκευσης με ενέργεια φωτοβολταϊκών στην πόλη Kunming, στην επαρχία Yunnan, στην Κίνα. Η ηλεκτρική ενέργεια καταναλώθηκε τόσο από το δίκτυο όσο και από μια φωτοβολταϊκή γεννήτρια ισχύος 5,4 kW. Η ψυχρή δεξαμενή χωρούσε 700 kg-800 kg. «Υπήρχαν 32 χάλκινα πηνία στη δεξαμενή, τα οποία χωρίστηκαν σε δύο ομάδες: 16 για αποθήκευση κρύου και 16 για απελευθέρωση κρύου», πρόσθεσε η ακαδημαϊκή ομάδα. «Το Διφθοροχλωρομεθάνιο θα μπορούσε να ρέει μέσα από τα πηνία για αποθήκευση κρύου, απορροφώντας θερμότητα από το νερό, προκαλώντας σταδιακά τη δημιουργία πάγου στην επιφάνεια της δέσμης του πηνίου. Η άλλη ομάδα ήταν για την απελευθέρωση κρύου, όπου ένα διάλυμα αιθυλενογλυκόλης 50%-75% έρεε μέσα από τα πηνία, απορροφώντας θερμότητα από τον πάγο.
 
Τον Δεκέμβριο του 2021, οι επιστήμονες λειτούργησαν το σύστημα χωρίς φορτίο για πέντε ημέρες, ενώ τον επόμενο Απρίλιο το δοκίμασαν για έξι ημέρες με ένα φορτίο πράσινα σταφύλια. Το τελευταίο ξεκίνησε με μια ημέρα προ ψύξης και στη συνέχεια άρχισε η συσσώρευση σταφυλιών τη δεύτερη μέρα, από 414,6 kg σε 1.250 kg. Η αποθήκευση του πάγου γινόταν για εννέα ώρες κατά τη διάρκεια της ημέρας – από τις 8:40 έως τις 17:40 – ενώ τις υπόλοιπες 15 ώρες, έλιωνε και ψύχθηκε το υγρό μεταφοράς.

 «Όταν η ηλιακή τεχνολογία συνδυάστηκε με την τεχνολογία CTES, μπορεί να επιτευχθεί μείωση 30,20% στο ετήσιο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας»,  σύμφωνα με όσα έδειξαν τα αποτελέσματα. «Η ικανότητα ψύξης μειώθηκε κατά 7,15% σε σύγκριση με τη χρήση μόνο της τεχνολογίας CTES».

Επιπλέον, η μέση ημερήσια χωρητικότητα αποθήκευσης πάγου υπό φορτίο μειώθηκε κατά 22,06% σε σύγκριση με το σενάριο χωρίς φορτίο. Η ψυκτική ικανότητα αυξήθηκε κατά μέσο όρο 45,774% την ημέρα. Η υποψύξη -ένα φαινόμενο όπου μια ουσία ψύχεται κάτω από το κανονικό σημείο πήξης της χωρίς να παγώσει- ήταν λιγότερο από 3 C στη δεξαμενή αποθήκευσης πάγου.

Τα αποτελέσματά τους παρουσιάστηκαν στο « Έρευνα για τα χαρακτηριστικά ψυχρής αποθήκευσης του φωτοβολταϊκού ψυχρού αποθήκευσης πάγου », που δημοσιεύτηκε στο Energy and Built Environment.