Solar koeling adsorptie

LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Cherbuin Julien Mayor. Projectleider: Philippe Dind

Het doel van dit artikel is om het principe van zonne-koeling adsorptie die eenvoudig mogelijk maakt voor de koude met zonnestraling te introduceren.

Wat is zonnekoeling?

Het laboratorium voor zonne-energie en bouwfysica1 (LESBAT) van de Haute Ecole d'Ingénieurs et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) in Zwitserland is al meer dan twee decennia actief op het gebied van hernieuwbare energiebronnen.

De ontwikkeling van zonne adsorptie koelkast is een van de hoofdassen toegepast onderzoek in de afgelopen jaren.

Deze systemen werden oorspronkelijk ontworpen voor koude productie in de niet-geëlektrificeerde gebieden van de landen van de Sahel, waar koeling wordt gevraagd voor de opslag van medische en voedingsproducten.

Gebaseerd op werk van diverse onderzoeksteams in 80 jaar 1999 we een demonstratie prototype hebben gemaakt, en diverse laboratorium prototypes aan een zonne-sorptiekoeler waarvan de bouw haalbaar is in kleine series in het land te bereiken ontwikkelen.

We vergezelden onze ontwikkeling door overdracht van technologie met de Ouagadougou Ecologische Center.

In dit artikel presenteren we het werkingsprincipe van zonne-koelkasten adsorptie, voorbeelden van constructieve ontwikkelingen en technologieoverdracht naar Burkina Faso.

De financiering voor deze experimentele ontwikkeling werd voornamelijk verstrekt door de GEBERT RÜF FOUNDATION (Bazel - Zwitserland).

Waarom zonnekoeling?

Een alternatieve en schone oplossing voor ontwikkelingslanden om medicijnen en voedsel op te slaan.

Zonnekoeling is een alternatief voor het volgende:

• • Absorptiekoeling (geen adsorptie), die ook transformeert in de koude warme maar vereist hogere temperaturen waarvan de verbranding,

 

• • de vector door een thermodynamische koeling koelcircuit inclusief de pomp wordt aangedreven door een generator,

 

• • elektro-zonnekoeling die een groot probleem vormt bij de opslag van elektrische energie (batterijen met een zeer korte levensduur, enz.)

Geen van deze 3 oplossingen beantwoordt perfect aan de behoeften van ontwikkelingslanden omdat ze koolwaterstoffen verbruiken (zeldzaam en duur in Afrika) en CO2 verwerpen of indirect de gebruikte technologieën vervuilen (batterijen, koelvloeistoffen, enz.).

Zonne-airconditioning door adsorptie met behulp van de directe omzetting van thermische zonne-energie in koude heeft dergelijke nadelen niet.

Hoe werkt adsorptie zonnekoeling?

Adsorptie is het verschijnsel dat optreedt wanneer het vinden van een balans tussen een gas en een vaste stof.

De concentratie van gasmoleculen is altijd hoger nabij het oppervlak van de vaste stof dan in de gasfase. In elke vaste stof zijn de oppervlakte-atomen dus onderhevig aan niet-gecompenseerde aantrekkende krachten, loodrecht op het oppervlak. Het evenwicht van deze krachten wordt gedeeltelijk hersteld door de adsorptie van gasmoleculen.

Het wordt vaak koppel genoemd wanneer het naar adsorptie verwijst. Het koppel is samengesteld uit een adsorbens (vast) en een adsorbaat (vloeistof die als koelmiddel fungeert).

Het lichaam gebruikt als adsorbentia algemeen lichaam met een zeer groot uitwendig oppervlak hebben. We kunnen geactiveerd alumina, actieve kool, silica gels en zeolieten citeren. De keuze van het adsorptiemiddel zal afhangen van de gewenste temperatuur in de verdamper en temperatuur verkrijgbaar bij de warmtebron (collector).

Het andere deel van het koppel (het adsorbaat) moet aan twee essentiële voorwaarden voldoen: een hoge latente verdampingswarmte hebben en bestaan ​​uit kleine moleculen die gemakkelijk adsorbeerbaar zijn. De vloeistoffen met deze eigenschappen zijn in het bijzonder water, ammoniak, methanol en kooldioxide. Naast deze twee ″ fysieke ″ omstandigheden moet rekening worden gehouden met de aard van de vloeistof en met de gevaarlijkheid (ontvlambaarheid, toxiciteit enz.).

Onze toepassingen zijn achtereenvolgens gebruik gemaakt van de actieve kool-methanol koppels, silicagel-water en water-zeoliet. Het gebruik van deze paren vereist een gemiddelde vacuümniveau (-10 3 mbar) te beperken tot een minimum de aanwezigheid van noncondensable gassen die de doorgang van de dampen adsorbaat kunnen belemmeren. De cyclus werkt intermitterend, omdat het alleen koud wordt geproduceerd tijdens de nacht.

Koelkasten zoals ontworpen in onze ontwikkelingen zijn vier belangrijke elementen:

• • De adsorber-sensor: deel dat het adsorbens bevat dat wordt verwarmd door zonnestraling, met als effect
    desorptie van het adsorbaat.

 

• • De condensor: dit element wordt gebruikt om de in de sensor-adsorber gedesorbeerde adsorbaatdampen te condenseren.

 

• • De koelkamer: dit element is het nuttige deel van de koelkast, bestaande uit de geïsoleerde kamer en de verdamper die het adsorbaat in vloeibare en vaste vorm bevat.

 

• • Autonome valve: orgaan van het hogedruk gedeelte van de lagedruk scheiden. Dit lichaam ontwikkelde LESBAT is automatisch en heeft geen elektronische (gepatenteerd).

Operating Cycle

De zonne-koelkast werkt op een adsorptie warmte-cyclus. cyclus
kan worden onderverdeeld in vier verschillende fasen, zoals hieronder wordt uitgelegd. We geven in deze tabel ook de cyclus weer die wordt weergegeven in het diagram van Clausius-Clapeyron (Ln (P) (druk) als functie van (-1 / T) (temperatuur)).

Voordelen / Nadelen van airconditioning adsorptie

nadelen:

• • Times (minstens) 12h productie tussen warme en koude productie (dit kan vrij gemakkelijk oplosbaar door bufferbatterijen zijn)

 

• • Een koude bron nodig hebben ('s nachts) om de "koude" adsorptiecyclus te produceren

 

• • COP op grote schaal (1 / 10 ongeveer) onder de compressor koelmachines (maar is het echt belangrijk, omdat de zonne-bron is quasiement onbeperkt?)

Avantages:

• • Er is geen andere energiebron nodig dan de zon (of een andere warmtebron, zoals warmteverlies).

 

• • Geen bewegende delen (met uitzondering van de sluiter), het onderhoud is veel gemakkelijker.

 

• • Mogelijkheid om koelvloeistoffen te gebruiken zo simpel als water!

 

• • COP-equivalent om iets hoger te zien dan elektro-zonne-airconditioning (fotovoltaïsche panelen die een mechanisch koelcircuit voeden), de nadelen minder (slijtage en vervuiling van batterijen, onderhoud, enz.)!

economie

Wat betreft de fabricagekosten van een adsorptiekoelkast op zonne-energie die is geconstrueerd zoals beschreven in dit artikel, is het erg moeilijk om cijfers te verwoorden.

De kosten van een in Zwitserland of Frankrijk ontwikkeld prototype hebben niets te maken met de kostprijs van een koelkast die in Burkina Faso enkele tientallen exemplaren per jaar maakt met de geschoolde arbeidskrachten van het land (doel eerst gericht). Deze prijs zou des te meer dalen bij massaproductie tot duizenden exemplaren per jaar in een geautomatiseerde lijn hier of in Afrika.

Een marktstudie uitgevoerd in Burkina Faso in 2002 door CEAS-BF toonde aan dat meer dan honderd 300 liter adsorptiekoelkasten op zonne-energie per jaar verkocht konden worden en dit gedurende drie jaar bij ngo's, ziekenhuizen, van hotels en landbouwcoöperaties in Burkinabé op voorwaarde dat de verkoopprijs niet hoger is dan 750 CFA-frank (ongeveer 000 €).

De uitdaging is tweeledig: aan de vraag van de markt na de productie start in een ambacht te ontmoeten en tempo te produceren zonder overschrijding van de hierboven genoemde verkoopprijs. De huidige marktomstandigheden en de prijs van de arbeid Burkinese ons denken dat de CEASBF in staat is om deze uitdaging aan.

Conclusie

De experimenten die zijn uitgevoerd op het gebied van adsorptie-zonnekoeling binnen LESBAT hebben het mogelijk gemaakt om alle moeilijkheden te begrijpen die inherent zijn aan deze techniek.

Om ervoor te zorgen dat het zich verspreidt zonder fouten te maken die het in diskrediet kunnen brengen, is het essentieel om de overdracht van kennis naar ontwikkelingslanden te ondersteunen door ter plaatse effectieve vaardigheden te creëren of te versterken, zoals we hebben geprobeerd te doen in het kader van onze samenwerking met de CEAS-BF.

Constructieve veranderingen in ons zonnestelsel koelkast systemen gericht constructieve vereenvoudiging met behoud van prestaties. Dit doel wordt bereikt. Het resultaat van het project is om kleine koelers te ontwikkelen. Dit zal de optimale grootte van de ruimte, rekening houdend met de technologische beperkingen van ons systeem te definiëren.

Adsorptie-zonnekoeling is een van de vele oplossingen voor de milieuproblemen die worden veroorzaakt door ons overmatig verbruik van fossiele brandstoffen.

Bovendien moet de kwaliteit van de vied'un veel mensen, vooral de Sahel-landen te verbeteren, waardoor ze toegang hebben tot het behoud van de medicijnen, vaccins en voedsel.

Meer informatie gebruiksaanwijzing:
- LESBAT Site
- Download het LESBAT-artikel in .pdf-indeling
- Algemene en werkingsprincipe
- Optimalisatie van de zonnecollector
- presentatie zonnepaneel koeling: Bedrijfsresultaat
- presentatie van de lucht zonnepaneel: Afrikaanse samenwerking