Scienziati cinesi hanno sviluppato un sistema di condizionamento dell’aria alimentato direttamente dal fotovoltaico che può accumulare energia solare attraverso l’immagazzinamento termico del ghiaccio e che potrebbe trovare applicazioni anche in ambito domestico.
Si tratta di una comune tecnologia di accumulo termico basata su apparecchiature di raffreddamento standard e un serbatoio di accumulo di energia che è in grado di immagazzinare capacità di raffrescamento e allo stesso tempo di spostare l’utilizzo dell’energia in ore notturne e non di punta.
“La novità di questo lavoro è che viene proposto un sistema di raffreddamento solare guidato direttamente dal fotovoltaico distribuito con la batteria di accumulo ricaricabile che viene sostituita completamente da ghiaccio a basso costo”, ha detto l’autore della ricerca Guoliang Li a PV Magazine.
A differenza di altri sistemi di solar cooling, spesso attuabili solo per impianti di taglia commerciale o industriale, questo sistema potrebbe adattarsi meglio anche ad impianti domestici o, comunque, di dimensioni minori.
“Abbiamo costruito e testato sul campo i condizionatori d’aria solari con diverse dimensioni di impianto fotovoltaico, con e senza controller MPPT e diversi tipi di compressori, per studiare sperimentalmente le caratteristiche di funzionamento del condizionamento dell’aria a vari irraggiamenti solari”, ha detto l’autore della ricerca, intitolata “Study on matching characteristics of photovoltaic disturbance and refrigeration compressor in solar photovoltaic direct-drive air conditioning system”, pubblicata su Renewable Energy.
I condizionatori d’aria azionati dal FV sono spesso dotati di batterie per l’immagazzinamento dell’energia e questo si traduce in minori prestazioni, alti investimenti iniziali e configurazioni complesse per le applicazioni pratiche, secondo il gruppo di ricerca della Yunnan Normal University e della Jiaxing University.
“Abbiamo esplorato nel nostro lavoro precedente l’immagazzinamento termico del ghiaccio per i condizionatori d’aria azionati dal fotovoltaico con batterie ridotte”, ha spiegato il ricercatore. “Questo ha dimostrato la fattibilità dell’accumulo termico del ghiaccio, con batterie usate solo come buffer e un’efficienza energetica media del sistema che potrebbe raggiungere il 7,65%”.
Il sistema studiato è caratterizzato da:
- impianto FV di 12-16 moduli monocristallini con una potenza di 190 Wp, montati con un’inclinazione di 30°;
- sistema di controllo basato su un inverter e un controller per l’inseguimento della massima potenza (MPPT)
- sistema di produzione del ghiaccio che comprende un compressore a velocità variabile con una gamma di frequenza di 360 Hz
- condensatore
- dispositivo di stoccaggio del liquido
- capillare
- evaporatore
- serbatoio di stoccaggio termico del ghiaccio
- separatore gas-liquido; una pompa a velocità variabile
- scambiatore di calore.
Le prestazioni del sistema sono state valutate considerandone l’efficienza operativa e la stabilità.
“Abbiamo trovato le relazioni di corrispondenza ottimali e i risultati sperimentali del sistema con compressore a velocità variabile e un controller MPPT hanno mostrato un’ottima capacità di fare ghiaccio e un funzionamento affidabile, nonché un aumento della potenza fotovoltaica disponibile”, ha dichiarato Li, notando che l’efficienza media dal fotovoltaico al compressore (PPE) e il coefficiente di prestazione (COP) dei sistemi sono stati migliorati riducendo il rapporto di potenza, che a sua volta ha ridotto il rapporto di stabilità operativa (OSR) del compressore.
Attraverso la loro analisi, i ricercatori hanno rilevato che l’uso di un controller MPPT ha migliorato il PPE del sistema dell’81,7% rispetto a quello del sistema senza MPPT, e che il compressore a velocità variabile era più flessibile e adatto al raffreddamento alimentato dal fotovoltaico.
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