در این مقاله درباره برق خورشیدی می‌خوانید: فناوری فتوولتائیک برای سیستم‌های تبرید تراکم بخار؛ جزئیات این موضوع برای فعالان صنعت برق خورشیدی در ادامه آمده است.

فناوری خورشیدی برای سیستم‌های تبرید تراکم بخار
دانشمندان چینی موفق به توسعه یک سیستم تبرید مبتنی بر سلول‌های خورشیدی (خورشیدی) با محرک مستقیم برای خنک‌کاری دستگاه‌های الکترونیکی شده‌اند [تصویر پنل‌های خورشیدی روی پشت‌بام]. این سیستم پیشنهادی تاکنون سطوح پایین اگزرژی را ارائه کرده است، در عین حال هزینه‌های آن به مراتب پایین‌تر از فناوری‌های مرسوم تبرید تراکم بخار می‌باشد.

سیستم خنک‌کننده مستقیم با سلول‌های خورشیدی برای خنک‌کاری مؤثر دستگاه‌های الکترونیکی با توان حرارتی بالا

پژوهشگران دانشگاه فناوری هِبِی در چین، یک سیستم تبرید مستقیم با سلول‌های خورشیدی (خورشیدی) را برای خنک‌کاری دستگاه‌های الکترونیکی با توان حرارتی بالا و مصرف انرژی پایین طراحی کرده‌اند.
سرپرست این تحقیق، آقای شیائوهوئی یو، به مجله‌ی pv می‌گوید: «این سیستم پیشنهادی، تولید برق از سلول‌های خورشیدی را با خنک‌کاری مستقیم و تبرید تراکم بخار (VCR) ادغام می‌کند. ترکیب میکرو-تبخیرکننده و روش خنک‌کاری مستقیم می‌تواند به بازده تبادل حرارتی خوبی دست یابد.»
این سیستم از دو زیرمجموعه تشکیل شده است: یک واحد خورشیدی شامل باتری و کنترل‌کننده‌ی ردیابی بیشترین توان (MPPT)؛ و یک واحد VCR شامل کمپرسور دورانی DC، کندانسور خنک‌شونده با هوای باله‌ها، شیر انبساط الکترونیکی، تبخیرکننده‌ی خنک‌کننده‌ی مستقیم تعبیه‌شده و یک خشک‌کننده.

در پیکربندی سیستم پیشنهادی، کمپرسور دورانی DC، مبرد را به گاز با دما و فشار بالا متراکم می‌کند که سپس برای دفع گرما به کندانسور خنک‌شونده با هوای باله‌ها منتقل می‌شود. محققان توضیح دادند: «مبرد از طریق شیر انبساط الکترونیکی به حالت جریان دو فازی گاز-مایع با دمای پایین و فشار پایین در می‌آید و در نهایت برای جذب گرما از دستگاه‌های الکترونیکی به تبخیرکننده‌ی خنک‌کننده‌ی مستقیم تعبیه‌شده می‌رود.»

واحد خورشیدی، کمپرسور DC را تامین انرژی می‌کند و از دستگاه MPPT برای کنترل شارژ و دشارژ باتری‌ها استفاده می‌شود.
این دانشمندان تأکید کردند که توان گرمایشی و سرعت کمپرسور سیستم تأثیر زیادی بر عملکرد اگزرژی زیرمجموعه VCR دارد که به گفته‌ی آنها ارتباط نزدیکی با شدت تابش خورشیدی دارد. اگزرژی حداکثر کاری است که می‌تواند توسط جریان انرژی در هنگام رسیدن به تعادل با محیط مرجع تولید شود.

این گروه عملکرد اگزرژی و اقتصادی سیستم را تحت شرایط عملیاتی مختلف آزمایش کردند و دریافتند که ضریب عملکرد آن زمانی که توان گرمایشی و سرعت کمپرسور به ترتیب 400 وات و 4350 دور در دقیقه باشد، به 8.5 می‌رسد.با توجه به شدت متوسط تابش خورشیدی 776.5 وات بر متر مربع، سلول‌های خورشیدی سیستم ارائه شده با 7 ساعت کارکرد، 1.81 کیلووات ساعت برق تولید می‌کنند، در حالی که 24.9 درصد از برق در زیرسامانه VCR مصرف می‌شود. [تصویر یک سلول خورشیدی]
محققان در این باره افزودند: «باقی‌مانده‌ی برق ذخیره شده و می‌تواند این زیرسامانه را برای 5.3 ساعت بدون تابش خورشیدی به طور مداوم تامین کند.»

دانشگاهیان عملکرد اگزرژی واحد خورشیدی و کمپرسور را ناکافی توصیف کردند. آنها اضافه کردند: «سلول‌های خورشیدی با 1059.4 وات بیشترین تخریب اگزرژی را دارند که 91 درصد از کل تخریب اگزرژی سیستم را تشکیل می‌دهد. کمپرسور با داشتن دومین تخریب بزرگ اگزرژی به 86.3 وات می‌رسد و 7.4 درصد از کل تخریب اگزرژی را تشکیل می‌دهد.» همچنین اشاره کردند که افزایش سرعت کمپرسور از 4350 به 6500 دور در دقیقه منجر به دو برابر شدن تخریب اگزرژی خود کمپرسور می‌شود.
با این حال، تحلیل اقتصادی آنها نشان داد که این سیستم نسبت به سیستم‌های VCR متداول 79.5 درصد ارزان‌تر است و زمان بازگشت سرمایه آن حدود 2.2 سال می‌باشد.

یو گفت: «در حال حاضر، تبخیرکننده میکروکانال خنک‌کننده مستقیم تعبیه‌شده در حال آزمایش برای عملکرد بلندمدت در نیمکت تست ما است. کار ما می‌تواند راهنمای توسعه و کاربرد آینده این سیستم باشد. علاوه بر این، می‌تواند توسعه و کاربرد سیستم تبرید تراکم بخار با محرک مستقیم سلول‌های خورشیدی برای گرمایش، سرمایش و آب گرم خانگی را ترویج کند.»

این سیستم در مقاله‌ای با عنوان «ارزیابی انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست‌محیطی سیستم تبرید تراکم بخار با محرک مستقیم سلول‌های خورشیدی برای خنک‌کاری دستگاه‌های الکترونیکی» که اخیراً در مجله‌ی Renewable Energy منتشر شده است، شرح داده شده است.

چشم‌انداز تلفیق سرمایش تراکمی با برق خورشیدی

ادغام چرخه‌های تراکم بخار با برق خورشیدی راهکاری نوین برای مهار حرارت در ادوات الکترونیکی پرمصرف با کمترین اتلاف اگزرژی است. بهره‌گیری از توان مستقیم پنل خورشیدی علاوه بر بهبود پایداری حرارتی، نیاز به تجهیزات جانبی تبدیل توان را به میزان قابل توجهی تعدیل می‌کند.