الأداء الحراری لتخزین الطاقة الشمسیة فی بعض المواد الصلبة

جامع, جمال رشاد; طه, احمد توفیق; کشک, محمود حسن

doi:10.21608/mjae.2012.102624

الأداء الحراری لتخزین الطاقة الشمسیة فی بعض المواد الصلبة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

¹ أستاذ الهندسة الزراعیة المساعد - قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة - جامعة المنوفیة، مصر.

² مدرس الهندسة الزراعیة- قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة - جامعة المنوفیة، مصر.

³ مدرس مساعد - قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة - جامعة المنوفیة، مصر.

10.21608/mjae.2012.102624

المستخلص

أصبحت الاستفادة من الطاقة الشمسیة وتطبیقاتها فی المجالات الزراعیة المختلفة ذات أهمیة کبیرة. و واحدة من المشاکل الرئیسیة لاستخدام الطاقة الشمسیة هی توفر الشمس بکمیات کبیرة أثناء ساعات النهار وعدم توافرها أثناء ساعات اللیل. لذلک وجب البحث عن آلیة لتخزین الطاقة الشمسیة أثناء ساعات النهار وإعادة استخدامها أثناء اللیل. وبالتالی فإن الهدف الأساسی لهذا البحث الأساسیة دراسة کفاءة تخزین الطاقة الشمسیة فی المواد الصلبة المختلفة. تم إجراء الدراسة بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة المنوفیة.

شملت الدراسة الأتی :-

1- تصنیع ثلاث وحدات متشابهة للتخزین الطاقة الشمسیة باستخدام ثلاثة أنواع من الصخور.
2- لتخزین الطاقة الشمسیة أثناء النهار و إعادة استخدامها أثناء اللیل تم استخدام ثلاثة أنواع من الصخور وهى البازلت والرمل والزلط عند ثلاثة مستویات للسمک (20، 40، 60 سم).
3- دراسة کمیة الطاقة الشمسیة المخزنة لکل ساعة ، کمیة الطاقة الشمسیة المخزنة خلال الیوم لکل کجم من مادة التخزین ، الکفاءة الحراریة لتخزین الطاقة الشمسیة فی وحدات التخزین، خواص الهواء المار خلال وحدات التخزین المختلفة.
أهم النتائج المتحصل علیها:-
- کانت کمیة الحرارة المخزنة لکل ساعة فی البازلت عند سمک 60 سم اکبر منها فی سمک 40 و 20سم بمقدار 4.83 و15.8 % على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مغلقة أثناء ساعات النهار. و بمقدار 7.4 و 25.6 % على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مفتوحة أثناء ساعات النهار.
- کمیة الحرارة المخزنة لکل کجم من البازلت خلال الیوم کانت 23.29، 12.88 و 8.89 کیلوجول/ کجم عند سمک 20 ، 40، 60 سم على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مغقلة أثناء ساعات النهار. بینما کانت 5.53 ، 3.29 و 2.92 کیلوجول/ کجم عند سمک 20 ، 40، 60 سم على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مفتوحة أثناء ساعات النهار.
- کانت کمیة الحرارة المخزنة لکل ساعة فی الرمل عند سمک 60 سم اکبر منها فی سمک 40 و 20سم بمقدار 7.73 30.55 % على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مغلقة أثناء ساعات النهار. و بمقدار 13.41 و 32.21 % على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مفتوحة أثناء ساعات النهار.
- کمیة الحرارة المخزنة لکل کجم من الرمل خلال الیوم کانت 29.02 ، 16.73 و 12.31 کیلوجول/ کجم عند سمک 20 ، 40، 60 سم على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مغقلة أثناء ساعات النهار. بینما کانت 8.96 ، 5.58 و 4.36 کیلوجول/ کجم عند سمک 20 ، 40، 60 سم على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مفتوحة أثناء ساعات النهار.
- کانت کمیة الحرارة المخزنة لکل ساعة فی الزلط عند سمک 60 سم اکبر منها فی سمک 40 و 20سم بمقدار 7.9 و14.9 % على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مغلقة أثناء ساعات النهار. و بمقدار 18.28 و 23.46 % على الترتیب عندما تکون وحدات التخزین مفتوحة أثناء ساعات النهار.
- کمیة الحرارة المخزنة لکل کجم من الزلط خلال الیوم کانت 29.8 ، 15.43 و 11.06 کیلوجول/ کجم عند سمک 20 ، 40، 60 سم على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مغقلة أثناء ساعات النهار. بینما کانت 11.33، 8.0 و 4.65 کیلوجول/ کجم عند سمک 20 ، 40، 60 سم على الترتیب عندما کانت وحدات التخزین مفتوحة أثناء ساعات النهار.
- أعطى سمک 60 سم أعلى کفاءة فی تخزین الطاقة الشمسیة عند استخدام جمیع مواد التخزین.
-أعطى سمک 20 سم للبازلت فی وحدة التخزین عن باقی وحدات التخزین أعلى فرق فی درجات الحرارة الهواء بین درجة حرارة الدخول والخروج من الخزان .

الموضوعات الرئيسية

هندسة المنشآت الزراعیة

المراجع

Abdellatif, S. M., (1985) "Solar energy collection, storage and utilization in protected cropping". Ph. D. Wye College, University of London, UK.

Bal, M.L.; S. Satya.; and S.N. Naik., (2010) " Solar dryer with thermal energy storage systems for drying agricultural food products: A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14.; 2298–2314.

Dincer, I. and S. Dost., (1996) "A perspective on thermal energy storage systems for solar energy applications". International journal of energy research, vol. 20,547-557.

Dincer, I. and A. M. Rosen., (2010) thermal energy storage systems and applications, John Wiley & Sons, Ltd. United Kingdom.

Duansheng, C.; L. Buzhou.; N. Hemin.; Z. Haishan.; Z. Jiangou.; and T. Quan (1991) "Technology of the energy – saving sunlight greenhouses in China". The proceeding of International Symposium on Applied Technology of Greenhouse, pp:41-49.

Duffie, J. A. and Beckman, W. R., (2006) "Solar Engineering for Thermal Processes". 3^rd ed., pp. 907. John Wiley and Sons. New York: USA.

El-Kassaby, M. M.; and A. A. Ghoneim., (1993) "Comparison of measured and predicted performance of different heat storage systems". Renewable Energy;3(8):849–56.

El-Sebaii A.A .; S. Aboul-Enein.; M.R.I. Ramadan.; and E. El-Bialy., (2007)" Year round performance of double pass solar air heater with packed bed". Energy Conversion and Management 48 .; 990–1003.

Gil, A., M. Medrano., I. Martorell ., A. L. Zaro., P. Dolado., B. Zalba., and L. F. Cabeza (2010) "State of the art on high temperature thermal energy storage for power generation. Part 1—Concepts, materials and modellization" . Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 .; 31–55.

Hamdan, M. A., (1998) "Investigation of an inexpensive solar collector storage system". Energy Convers Manage;39(5–6):415–20.

Johnson, R. W.; (1992) "Analytical results for specific system. Passive solar buildings. The MIT Pres, Cambridge, Massachusets, London.

Karlekar, B. V.; and R. M. Desmond., (1982). "Engineering Heat Transfer". USA: West Publishing Company.

Mohamed M. A., G. R. Gamea and M. H. Keshek., (2010) "Drying characteristics of okra by different solar dryers". Misr J. Ag. Eng. Vol. 27( 1) :294 – 312.

Ozturk H. H.; and A. Bascetincelik., (2003) "Energy and exergy efficiency of a packed bed heat storage unit for greenhouse heating". Biosyst Eng;86(2):231–45.

Somerton., H.W., (1992) Thermal Properties and Temperature-Related Behavior of Rock/Fluid Systems. Elsevier Publishing Company.