Египетский исследовательский центр сельского хозяйства разработал фотоэлектрическое холодильное устройство для сохранения 720 кг рыбы в год

Репортаж от Wedoany，Специалисты Египетского исследовательского центра сельского хозяйства (ARC) разработали прототип термоэлектрического холодильного устройства с фотоэлектрическим питанием для поддержания низкой температуры свежевыловленной рыбы на рыболовных судах. Исходя из сценария, при котором типичный рыбак-кустарь вылавливает в среднем 3 кг рыбы в день и работает 240 дней в году, данное устройство позволяет сохранять около 720 кг рыбы в год.

Исследовательская группа отмечает, что поддержание качества рыбы в оптимальном состоянии с помощью низких температур является важным этапом для рыбаков, который в отрасли называют обработкой качественной рыбы. В настоящее время основным методом сохранения рыбы на судах является использование льда, который замедляет рост бактерий и продлевает срок хранения, однако лёд имеет ограничения по весу, объёму хранения, стоимости и условиям эксплуатации, а также такие недостатки, как медленное охлаждение, неравномерное распределение температуры и короткий срок сохранения; добавление соли в лёд может продлить срок хранения, но способно изменить естественный вкус рыбы. Промышленные холодильные системы обеспечивают точный контроль температуры, однако их стоимость приобретения и эксплуатации высока, они энергозатратны и менее экологичны.

Данный солнечный холодильный блок (SCU) состоит из изолированной камеры из фанеры и трёх перфорированных алюминиевых полок для размещения большего количества рыбы и обеспечения циркуляции воздуха. В задней части камеры установлены четыре вентилятора постоянного тока, обеспечивающие равномерную циркуляцию холодного воздуха; специально изготовленный алюминиевый оребрённый трубчатый теплообменник поглощает тепло из камеры, которое затем отводится циркулирующей водой. Охлаждение обеспечивается тремя термоэлектрическими модулями Peltier TEC1-12706, установленными на резервуаре с водой: холодная сторона снижает температуру воды, а горячая сторона охлаждается принудительным воздушным потоком с помощью алюминиевого радиатора; охлаждённая вода затем непрерывно подаётся насосом в теплообменник, извлекая тепло из камеры хранения.

Электроснабжение системы осуществляется с помощью солнечной панели мощностью 300 Вт, контроллера заряда MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) и аккумуляторной батареи 12 В 100 А·ч, что позволяет работать автономно; солнечная панель наклонена на 31° к югу для увеличения сбора солнечной энергии. Автоматическая система управления регулирует циркуляцию воды с помощью термостата и датчиков температуры, поддерживая температуру в камере хранения на уровне 5 °C; при превышении заданного значения температуры внутри камеры включается водяной насос, а после восстановления температуры автоматически останавливается.

Оценка энергоэффективности охватывает общее энергопотребление, удельное энергопотребление на килограмм рыбы, холодопроизводительность и общий коэффициент производительности (COP), при этом COP учитывает потребление электроэнергии модулями Peltier, вентиляторами и насосом. Результаты экспериментов были статистически проверены с помощью 10 000 моделирований по методу Монте-Карло с учётом изменчивости окружающей среды и неопределённости инструментальных измерений для оценки вероятности достижения системой целевых условий охлаждения. Исходя из расчётного сценария работы рыбака с уловом 3 кг в день и 240 рабочих дней в году, годовой объём сохранения SCU составляет около 720 кг; при расчётной стоимости изготовления около 182 долларов США и годовых затратах на техническое обслуживание в размере 27,3 доллара США срок окупаемости составляет около 0,15 года.

Исследовательская группа резюмирует, что термоэлектрические модули обладают потенциалом для применения в совершенствовании методов прямого охлаждения, однако дальнейшее внедрение данной технологии зависит от новых термоэлектрических материалов с более высокой эффективностью преобразования и разработки более эффективных систем. Следующим этапом планируется проверка SCU в различных условиях эксплуатации, включая переменные тепловые нагрузки, различные виды рыбы, а также зимние и летние режимы работы, и сравнение с существующими технологиями охлаждения рыбы по производительности, энергоэффективности и экономической целесообразности.