太陽の冷凍吸着

LESBAT：キャサリンHildbrand、オリビエCherbuinジュリアン市長。 プロジェクトリーダー：フィリップDIND

この記事の目的は、単に日射と風邪を可能にする太陽の冷却吸着の原理を導入することです。

ソーラー冷凍とは何ですか？

スイスのオートエコールディンジェニエールエデジェスティオンデュカントンデボー（HEIG-VD）の太陽エネルギーおよび建築物理学研究所1（LESBAT）は、XNUMX年以上にわたって再生可能エネルギーの分野で活躍してきました。

太陽の吸着式冷凍機の開発は、近年の研究を適用する主軸の一つです。

これらのシステムはもともと冷凍は、医療や食品の保存のために求められているサヘルの国の非電化地域で冷たい生産のために設計されていました。

国の小さな直列に建設可能である太陽収着クーラーを達成するために、我々は80デモプロトタイプ行った1999年における様々な研究チーム、様々な実験室プロトタイプの作品に基づいて発展途上。

私たちは、ワガドゥグー生態学センターとの技術移転により当社の開発を伴います。

この記事では、太陽の冷蔵庫吸着、建設的な発展とブルキナファソへの技術移転の例の動作原理を提示します。

この実験的開発のための資金は、主にGEBERTRÜFFOUNDATION（バーゼル-スイス）によって提供されました。

なぜ太陽冷凍？

医薬品や食品を保存するために、途上国のための代替とクリーンなソリューションを提供します。

太陽冷却は、以下の代替手段です。

• • また、寒い暑いに変換するが、その燃焼により高い温度を必要とする吸収冷凍（ない吸着）、

 

• • ポンプを含む熱力学冷凍冷媒回路によるベクトルは、発電機によって供給され、

 

• • 電気エネルギーの貯蔵の大きな問題を提起する電気太陽冷却（寿命が非常に短い電池など）

これらの3つのソリューションはいずれも、炭化水素を消費し（アフリカではまれで高価）、CO2を拒否するか、使用する技術（バッテリー、冷凍液など）を間接的に汚染するため、開発途上国のニーズを完全に満たしていません。

太陽熱エネルギーを直接冷気に変換する吸着による太陽空調は、そのような欠点を示さない。

吸着太陽熱冷凍はどのように機能しますか？

吸着は、気体と固体との間のバランスを打つときに起こる現象です。

ガス分子の濃度は、気相よりも固体の表面近くで常に高くなります。 したがって、どの固体でも、表面原子は、表面に垂直な、補償されていない引力の影響を受けます。 これらの力のバランスは、ガス分子の吸着によって部分的に回復します。

吸着を指すとき、それはしばしばトルクと呼ばれます。 このカップルは、吸着剤（固体）と吸着質（冷媒として機能する液体）で構成されています。

吸着剤として使用されるボディは、一般的に非常に大きな外面を持っているボディです。 我々は、活性アルミナ、活性炭、シリカゲルやゼオライトを挙げることができます。 吸着剤の選択は、ホットソース（コレクタ）で入手可能な蒸発器および温度で所望の温度に依存することになります。

カップルの他の部分（吸着質）は、XNUMXつの重要な条件を満たす必要があります。蒸発潜熱が高く、吸着しやすい小さな分子で構成されていることです。 これらの特性を有する流体は、特に水、アンモニア、メタノールおよび二酸化炭素である。 これらのXNUMXつの「物理的」条件に加えて、流体の性質とその危険性（可燃性、毒性など）を考慮に入れる必要があります。

私たちのアプリケーションを順次アクティブ石炭メタノールカップル、シリカゲル、水および水 - ゼオライトを使用しています。 これらの対の使用は最小限に吸着質の蒸気の通過を妨害する可能性が非凝縮性ガスの存在を減少させるために、平均真空レベル（10-3のミリバール）が必要です。 寒いだけ夜の間に生成されるため、サイクルは、断続的に動作します。

私たちの開発で設計通りの冷蔵庫には、4つの主要な要素が含まれています。

• • センサー-吸着器：太陽放射によって加熱される吸着剤を含む部分で、
    吸着質の脱着。

 

• • コンデンサー：この要素は、センサー-吸着器で脱着した吸着質蒸気を凝縮するために使用されます。

 

• • 冷凍室：この要素は、断熱室と液体および固体の吸着質を含む蒸発器からなる、冷蔵庫の有用な部分です。

 

• • 自律バルブ：ボディは、低圧力の高圧部分を分離します。 このボディ開発LESBATには電子（特許取得済み）を自動で行われないとされています。

動作サイクル

太陽冷蔵庫は吸着熱サイクルで動作します。 サイクル
以下で説明するように、1つの異なるフェーズに分けることができます。 また、この表では、クラウジウスクラペイロンの図に示されているサイクル（（-XNUMX / T）（温度）の関数としてのLn（P）（圧力））を示しています。

空調吸着の利点/欠点

短所：

• • タイムズ（少なくとも）高温と低温の生成との間12h生産（これはバッファ電池を非常に簡単に解けるかもしれません）

 

• • 「コールド」吸着サイクルを生成するには、コールドソース（夜間）が必要です

 

• • COP広く（1 / 10約）コンプレッサー冷凍機以下（ただし、太陽ソースは無制限quasiementあるので、それは本当に重要なのですか？）

利点：

• • 太陽以外のエネルギー源（または熱損失などの他の熱源）は必要ありません。

 

• • （シャッターを除く）可動部品は、メンテナンスが非常に簡単ではありません。

 

• • 水と同じくらい簡単な冷凍液の使用の可能性！

 

• • 電気ソーラー空調（機械的冷凍回路に供給する太陽光発電パネル）よりもわずかに高いCOPに相当し、欠点（バッテリーの摩耗と汚染、メンテナンスなど）が少なくなります。

経済学

この記事で説明したように構築された吸着ソーラー冷蔵庫の製造コストに関しては、数字を明確にすることは非常に困難です。

スイスまたはフランスで開発されたプロトタイプのコストは、ブルキナファソで国の資格のある労働力（目標）で年間数十部製造された冷蔵庫のコスト価格とは関係ありません。最初にターゲットにされます）。 ここまたはアフリカの自動化されたラインで年間数千部の大量生産が行われた場合、この価格はさらに下がるでしょう。

2002年にCEAS-BFがブルキナファソで実施した市場調査によると、年間300台以上の750リットル吸着ソーラー冷蔵庫が販売される可能性があり、これはNGO、病院、販売価格が000CFAフラン（約1€）を超えないことを条件とするブルキナベホテルおよび農業協同組合の

課題は2つあり：上記の販売価格を超えることなく生産する生産工芸で開始し、ペース後に市場の需要を満たすために。 現在の市場の状況と労働Burkinabeの価格は、私たちはCEASBFは、この課題に対応することができることを考えさせます。

まとめ

LESBAT内の吸着太陽冷凍の分野で実施された実験は、この技術に固有のすべての困難を理解することを可能にしました。

信用を傷つけるような失敗をせずにこれを広めるためには、その場で効果的なスキルを創造・強化することで、開発途上国への知識の伝達を支援することが不可欠です。 CEAS-BFとのコラボレーションの一環として行うこと。

性能を維持しながら、私たちの太陽の冷凍システムにおける建設的な変化は、建設的な簡素化を目的としました。 この目的が達成されます。 プロジェクトの結果は、小さな冷却器を開発することです。 これは、我々のシステムの都合技術的限界を考慮に入れて部屋の最適なサイズを定義します。

吸着太陽冷凍は、化石燃料の過剰消費によって引き起こされる環境問題に対する一連の解決策のXNUMXつです。

さらに、それは彼らに医薬品、ワクチンや食品の保全へのアクセスを与える、vied'un多くの人々、特にサヘル諸国の品質を向上させる必要があります。

詳細：
– LESBATサイト
– LESBATの記事を.pdf形式でダウンロードする
– 一般と動作原理
– ソーラーコレクターの最適化
– プレゼンテーションパネル太陽冷却：動作
– 太陽大気パネルのプレゼンテーション：アフリカのコラボレーション