Güneş enerjisinin çakıl deposunda depolanması ve plastik tünel tipi bir seranın ısıtılması amacıyla kullanılması konusunda bir çalışma

Abstract

Bu çalışmada, güneş enerjisinin toprakaltı bir çakıl taşı deposunda depolanması ve plastik tünel tipi bir seranın ısıtılmasında kullanılması amaçlanmış ve böyle bir sistemin ekonomikliği incelenmiştir. Denemeler 5x3 m (15 m2) boyutlarında biri kontrol amaçlı olmak üzere iki adet plastik tünel tipi serada yürütülmüştür. Enerji depolama ortamı olarak, sera içerisindeki toprakta açılan 3x0.75x1.25 m (uzunlukxgenişlikxyükseklik) boyutlarında iki adet kanala yerleştirilen, ortalama çapı 3.21 cm ve yaklaşık ağırlığı 8 ton olan çakıl taşlan kullanılmıştır. Kanal çevresi 50 mm kalınlığında cam yünü ile yalıtılmış ve kanalların üzeri toprak ile kapatılmıştır. Deneme süresince, enerji depolama sistemi içerisinden sera iç ortam havasını dolaştırmak üzere 1 100 m3/h debilİ radyal bir fan kullanılmıştır. Fan, minimum ve maksimum çalışma şartlarını belirleyen iki adet termostat tarafından kontrol edilmiştir. Seranın ısıtılmasında, gün boyunca çakıl taşı deposunda enerji depolanmış ve gece boyunca, depolanan enerji iç ortama geri verilmiştir. Aynı sistemin aşın sıcaklık yükselmesinin önlenmesi amacıyla kullanılması durumunda ise, gün boyu çakıl taşı deposunda depolanan enerji, gece daha soğuk dış ortam havası kullanılarak sera dışına boşaltılmıştır. Denemelere Ekim 2000'de başlanılmış ve Mayıs 2001*de bitirilmiştir. Deneme süresince sera içerisinde herhangi bir ürün yetiştirilmemiş ve sera havalandırma pencereleri, sera iç ortamında aşırı yoğuşma olmadığı sürece açılmamıştır. Araştırma sonuçlarına göre; seranın ısıtılmasında, deneme düzeninin her iki sera iç ortam sıcaklıkları arasında yaklaşık 10 °C'lik bir fark sağlayabildiği ve açık bir gününardından gelen kapalı bir günün sonunda bile sera İç ortam sıcaklığının dış ortam sıcaklığından daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Dolayısı ile sistem tararından depolanan enerjinin bir kısmı 24 saatten fazla bir süre depoda tutulabilmiştir. Sistemin, yüksek güneş ışınımı ve dış ortam sıcaklığında daha etkin çalıştığı gözlenmiştir. 140 mmSS basınç düşmesine sahip mevcut fanın gereksinimden daha büyük olduğu görülmüş ve aynı hava debisi ve daha düşük basınç düşmeli bir fanın mevcut olan ile değiştirilmesi durumunda güç tüketiminin daha düşük olacağı ve dolayısı ile bu sistemin ekonomikliğinin daha da artacağı söylenebilir. Ayrıca sistemin ortalama enerji depolama verimi yaklaşık %34, enerji geri kazanım verimi ise %80'nin üzerinde bulunmuştur. Matematiksel modelleme yoluyla hesaplanan değerler ile ölçülen değerler arasında büyük bir uyum olduğu belirlenmiştir. Bu tür bir enerji depolama sisteminin soğuk havalarda, seralarda oluşabilecek donu engelleyebileceği ve diğer ısıtma sistemlerine (LPG'li ve Mazotlu) göre daha ekonomik olduğu belirlenmiştir. Sistemin seralarda sıcaklık yükselmesinin önlenmesi amacıyla kullanılması durumunda ise, deney serasında kontrol serasına kıyasla 14 °C'ye kadar daha düşük iç ortam sıcaklıkları sağlandığı belirlenmiştir. Sıcaklık farkının, güneş radyasyonu ve dış ortam sıcaklığının artması İle arttığı görülmüştür. Nispi nem, deney serasında gün boyu yaklaşık % 40'm altına düşmemiş ve her zaman kontrol serası nispi neminden daha yüksek olmuştur. Bu uygulamada çakıl taşı depolama sisteminin güneş enerjisi depolama verimi % 38 olarak hesaplanmış ve sistemin seralarda aşın sıcaklık yükselmelerini önleme uygulamaları için önemli bir potansiyele sahip olduğu görülmüştür.