Фотовольтаика для сохранения рыбы на борту
На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумулятор FIAMM 12FGH36
Исследователи из Египта разработали термоэлектрическую холодильную установку на солнечных батареях для сохранения рыбы. Она сочетает в себе фотоэлектрическую энергию, модули Пельтье и автоматизированный контроль температуры, что позволяет отказаться от традиционных методов с использованием льда. Прототип обеспечивает эффективное автономное охлаждение до 5 °C, проверенную производительность, низкие эксплуатационные расходы и быструю окупаемость — 0,15 года.
Исследователи из Египетского центра сельскохозяйственных исследований (Egyptian Agricultural Research Center, ARC) разработали прототип термоэлектрического охлаждения с использованием фотоэлектрических элементов для сохранения рыбы во время рыбалки.
«Сохранение рыбы, выловленной рыбаками, в прохладной среде с низкой температурой для поддержания ее качества и оптимального состояния — процесс, известный как заморозка рыбы 1-го сорта, — одна из важнейших задач, стоящих перед рыбаками», — заявили исследователи, отметив, что для сохранения качества рыбы на рыболовных судах традиционно используется лед, замедляющий рост бактерий.
Однако этот метод ограничен весом, объемом для хранения, стоимостью и требованиями к транспортировке льда. Чтобы продлить срок хранения, рыбаки часто добавляют в лед соль, хотя это может изменить естественный вкус рыбы. Традиционное охлаждение льдом также страдает от низкой скорости охлаждения, неравномерного распределения температуры и краткосрочной эффективности, в то время как промышленные холодильные системы являются дорогостоящими, энергоемкими и неэкологичными.
Предлагаемая холодильная установка на солнечных батареях (Solar-Powered Cooling Unit, SCU) состоит из изолированной фанерной холодильной камеры, оснащенной тремя перфорированными алюминиевыми полками для максимального удобства хранения рыбы и циркуляции воздуха.
В задней части камеры установлены четыре вентилятора постоянного тока, которые обеспечивают равномерную циркуляцию холодного воздуха и стабильные условия охлаждения, а изготовленный на заказ ребристо-трубчатый алюминиевый теплообменник поглощает тепло из камеры и передает его через циркулирующую воду. Охлаждение осуществляется с помощью трех модулей Пельтье TEC1-12706, установленных на водяном баке. Холодная сторона модулей охлаждает воду, а горячая сторона рассеивает тепло через алюминиевые радиаторы с принудительной конвекцией. Затем охлажденная вода непрерывно прокачивается через теплообменник для эффективного отвода тепла из накопительной камеры.
Система SCU питается от фотоэлектрической панели мощностью 300 Вт, подключенной к контроллеру заряда с функцией отслеживания точки максимальной мощности (Maximum Power Point Tracking, MPPT), и аккумулятора на 12 В и 100 Ач, что обеспечивает автономную работу модулей Пельтье, вентиляторов и водяного насоса. Солнечная панель ориентирована на юг под углом 31° для максимального поглощения солнечной энергии во время работы.
Автоматическая система управления с помощью термостатов и датчиков температуры поддерживает температуру в камере на уровне 5 °C, регулируя циркуляцию воды. Когда температура в камере превышает заданное значение, контроллер включает насос для циркуляции охлажденной воды через теплообменник и выключает его, когда температура достигает нужного значения.
Энергетическая эффективность установки солнечного охлаждения (УСО) оценивалась путем расчета общего энергопотребления, удельного энергопотребления на килограмм рыбы, эффективности охлаждения и общего коэффициента полезного действия (КПД), который учитывал работу модулей Пельтье, вентиляторов и водяного насоса. Результаты эксперимента были статистически подтверждены с помощью 10 000 симуляций методом Монте-Карло, которые учитывали как изменчивость окружающей среды, так и погрешность измерений приборов, для оценки вероятности соблюдения целевых условий охлаждения.
Если предположить, что типичный рыбак-кустарь вылавливает 3 кг рыбы в день в течение 240 рыболовных дней в году, анализ показал, что система SCU может сохранять около 720 кг рыбы в год. При стоимости производства примерно в 182 доллара и ежегодных затратах на обслуживание в размере 27,3 доллара срок окупаемости системы составляет всего 0,15 года.
«Результаты показывают, что термоэлектрический модуль обладает высоким потенциалом для совершенствования метода прямого охлаждения», — заключили ученые. «Однако дальнейшее внедрение этой системы охлаждения во многом зависит от открытия новых термоэлектрических материалов с более высокой эффективностью преобразования и разработки систем с более высокой эффективностью».
По мнению ученых, будущие исследования должны быть направлены на комплексную разработку и проверку предложенной системы охлаждения при различных сценариях эксплуатации, включая переменные тепловые нагрузки, разные виды рыб и сезонные условия, характерные как для летнего, так и для зимнего периода. Кроме того, рекомендуется провести систематическую сравнительную оценку с существующими технологиями охлаждения рыбы, чтобы оценить производительность, энергоэффективность и экономическую целесообразность.