Co można uzyskać dzięki wynalazkowi
Wynalazek dotyczy ekologicznej suszarni biomasy roślinnej, całkowicie uniezależnionej od dostaw energii z zewnątrz. Urządzenie powstało w wyniku połączenia dwóch technik solarnych: baterii ogniw fotowoltaicznych (wytwarzającej energię elektryczną) i powietrznego kolektora słonecznego (wytwarzającego podgrzane powietrze), przy zastosowaniu parabolicznego lustra - koncentratora odbitego promieniowania słonecznego oraz wentylatora. Dzięki proponowanej modyfikacji uzyskuje się tzw. efekt synergii, gdyż z jednej strony poprawiona zostaje wydajność ogniw fotowoltaicznych, co wpływa na zwiększenie ilości produkowanej przez nie energii elektrycznej, a z drugiej strony, podgrzane powietrze odpadowe zostaje zagospodarowane do suszarnictwa biomasy, np. do suszenia energetycznych zrębek opałowych. Urządzenie wykorzystuje do pracy tylko i wyłącznie niewyczerpalną energię słoneczną. Dzięki zastosowaniu akumulatora energii elektrycznej oraz grzałki elektrycznej, możliwa jest praca urządzenia w warunkach zachmurzenia, lub nawet w nocy.
Istota wynalazku
Koncepcja wynalazku zakłada zniwelowanie negatywnej cechy ogniw fotowoltaicznych (dalej ogniw PV), jaką jest spadek ich wydajności, w wyniku nagrzewania. Z badań autorów wynika, że szczególnie w miesiącach letnich, gdy ogniwa PV podczas pracy osiągają temperaturę ok. 65 stopni C, produkują do 15% mniej energii, niż to wynika z ich parametrów znamionowych. Sposobem na ograniczenie tego negatywnego zjawiska, a tym samym na zwiększenie uzyskiwanej przez ogniwa PV mocy maksymalnej, jest ich chłodzenie strumieniem powietrza. Powstałe w ten sposób ciepło odpadowe - podgrzane powietrze, można wykorzystać w suszarnictwie biomasy.
Istotę wynalazku stanowi urządzenie składające się z elementów takich jak: hybrydowy układ PV/T (z ang. photovoltaik/thermal hybrid), poprzeczny wentylator z silnikiem prądu stałego, grzałka elektryczna, paraboliczny koncentrator odbitego promieniowania słonecznego oraz suszarka komorowo - sitowa, połączona z układem PV/T za pomocą kanału wentylacyjnego. Układ PV/T powstał poprzez umiejscowienie w obudowie panelu fotowoltaicznego aluminiowej płyty - absorbera. Przezroczysta powłoka oddziela absorber od otoczenia. W ten sposób przestrzeń w obudowie została podzielona na dwa kanały: górny, pomiędzy tylną ścianą ogniw PV, a absorberem oraz dolny, pomiędzy absorberem, a przezroczystą powłoką. Z kolei, poniżej układu PV/T, znajduje się paraboliczny koncentrator - lustro. Skondensowane, odbite od koncentratora promieniowanie słoneczne pada na absorber, tym samym nagrzewając go. Wentylator, umiejscowiony na krótszym boku obudowy panelu fotowoltaicznego, wtłacza chłodne powietrze do układu PV/T, które następnie nagrzewa się odbierając ciepło zarówno od ogniw PV jak i absorbera. W efekcie na wyjściu układu uzyskuje się podgrzane powietrze o obniżonej zawartości wilgotności. Ponadto, w układ wstawiona jest elektryczna grzałka, załączana w momencie, gdy oczekiwana na wyjściu temperatura powietrza zacznie się obniżać. Zarówno silnik wentylatora, jak i grzałka, są zasilane z akumulatora energii, który z kolei jest ładowany energią pochodzącą z ogniw PV. Podgrzane powietrze, które opuszcza układ PV/T, za pośrednictwem izolowanego termicznie kanału, jest transportowane do suszarki komorowo - sitowej i tam wykorzystane do suszenia biomasy. Wartością dodaną jest wzrost wydajności ogniw PV, dzięki ich schłodzeniu, a co za tym idzie, zwiększona ilość możliwej do wyprodukowania przez nie energii elektrycznej. Z badań przeprowadzonych przez autorów wynika, że tą nadwyżką energii, w znacznym stopniu można zaspokoić potrzeby energetyczne odpowiednio dobranego wentylatora.
Potencjał komercjalizacji
Wynalazek znajduje zastosowanie w technice suszarnictwa biomasy, a także konfekcjonowania płodów rolnych. Docelowym miejscem zastosowania urządzenia są producenci zrębek biomasy na cele energetyczne, tartaki, ekologiczne przedsiębiorstwa rolno-spożywcze, przedsiębiorstwa przetwórstwa owocowo-warzywnego oraz indywidualne gospodarstwa rolne, gdzie występuje zapotrzebowanie na niskotemperaturowe źródło ciepła w postaci podgrzanego powietrza.
