Experimentell jämförande analys av soltermiska och fotovoltaiska integrerade ångabsorptionskylsystem för låg-GWP hållbar nedkylning under tropiska förhållanden

Varför renare kylning spelar roll

Att hålla mat färsk och mediciner säkra blir alltmer beroende av kylskåp och kylrum, särskilt i varma, snabbväxande länder som Indien. Men de flesta av dagens kylsystem drivs av energikrävande kompressorer och använder gaser som fångar värme i atmosfären. Denna studie utforskar en annan väg: kylsystem som drivs av solen och i huvudsak använder värme snarare än elektricitet samt låga–växthuseffektvätskor, vilket erbjuder ett sätt att utöka kylkapaciteten utan att förvärra klimatförändringarna.

Två solvägar till samma kylbox

Forskarna fokuserade på en teknik kallad ångabsorptionskylning, som ersätter den vanliga elektriska kompressorn med en värmedriven kemisk krets. Istället för en kraftfull motor som pressar ett köldmedium, driver värme från en extern källa ett vätske–ångpar genom en cykel av förångning och absorption för att skapa kyla. Eftersom huvudingången är lågtemperaturvärme kan dessa system drivas av förnybara källor som solenergi eller spillvärme från motorer, och de kan fungera med miljövänligare vätskor än många konventionella kylskåp.

Bygga soldrivna testsystem

För att se hur man bäst driver ett sådant system i verkliga tropiska förhållanden byggde teamet två versioner kring samma lilla absorptionskylskåp som använde en ammoniak–vattenblandning. I den första versionen värmde en platt-solfångare vatten, som sedan passerade genom en kopparvärmeväxlare lindad runt kylskåpets generator och tillförde den värme som behövdes för att driva kylcykeln. I den andra versionen levererade en blygsam 100-watts solpanel elektricitet via en laddningsregulator till ett batteri, som sedan gav ström till en enkel elektrisk värmare inuti samma generator. Genom att hålla kylaggregatet identiskt isolerade experimentet frågan: är det bättre att skörda solen som värme eller som el för denna typ av kylning?

Hur systemen presterade i tropisk sol

Under klar himmel i södra Indien värmde den soltermiska kollektorn vattnet till nästan 90 °C, tillräckligt för att starta och upprätthålla absorptionscykeln. Denna plana kollektorn uppnådde en genomsnittlig termisk verkningsgrad på cirka 35 procent över dagen. Kopplat till kylskåpet kylde den förvaringskammaren till omkring 12 °C efter ungefär fyra och en halv timme—lämpligt för många frukter, grönsaker och andra lättfördärvliga varor i landsbygds-kylrum. Den kombinerade soltermiska-och-kyluppsättningen nådde en prestandakoeficient (ett mått på kyleffekt delat med energitillförsel) på 0,14, blygsamt enligt konventionella mått men uppnått till stor del från fritt tillgängligt solljus.

Jämförelse mellan värme och el från solen

Den fotovoltaiska versionen använde samma solljus för att skapa elektricitet istället. Eftersom solpaneler är mer känsliga för passerande moln och små skuggor än termiska kollektorers, varierade deras effekt mer under eftermiddagen. Ändå höll den överdimensionerade 100-wattspanelen och batteriet generatortemperaturen mestadels mellan 80 och 89 °C under högsoll timmar. Detta system kylde kammaren något mer, till omkring 9 °C på strax över tre timmar, och levererade en liknande prestationssiffra, med en prestandakoeficient på 0,12 och en total elektrisk omvandlingseffektivitet runt 9 procent under sin mest stabila period.

Kostnad, praktikalitet och påverkan på landsbygden

När teamet tog hänsyn till utrustningskostnad, tillförlitlighet och underhållsvänlighet framstod det enkla soltermiska alternativet som fördelaktigt. Den platta kollektordrivna enheten var billigare att bygga, mekaniskt enklare och mindre sårbar för kortvarig skuggning. Den kräver dock en välisolerad varmvattenbehållare för att hålla kylan efter solnedgång. Den fotovoltaiska versionen kan däremot jämna ut molniga perioder och nattdrift med batterilagring, men kräver mer elektronik, högre initialkostnad och mer specialiserat underhåll. Båda angreppssätten visade sig dock tekniskt kapabla att hålla intervallet 9–12 °C som är viktigt för att skydda skördar i off-grid-byar.

Vad detta betyder för framtidens kylning

För en lekmann är slutsatsen att kylskåp inte behöver bero på fossildrivna kraftverk eller klimatpåverkande gaser. Denna studie visar att små, soldrivna absorptionssystem kan ge användbar kylförvaring i varma, landsbygdsregioner med blygsam hårdvara och lågpåverkande arbetsvätskor. Soltermiska kollektorerm erbjuder ett kostnadseffektivt, robust val där budgeten är stram och solen är stark, medan solpaneler ger flexibilitet när pålitlig elektricitet eller batteribackup är viktigare. Med vidare förbättringar i systemdesign och alternativa köldmedieblandningar skulle sådana soldrivna absorptionskylare kunna bli en hörnsten i klimatvänliga kylkedjor och hjälpa bönder, kliniker och hushåll att hålla kyla utan att värma upp planeten.

Citering: Selvaraj, D.A., Nadimuthu, L.P.R., Victor, K. et al. Experimental comparative analysis of solar thermal and photovoltaic integrated vapor absorption refrigeration systems for low-GWP sustainable cooling under tropical conditions. Sci Rep 16, 11709 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47817-8

Nyckelord: solkyla, absorptionskylning, kylförvaring på landsbygden, kylmedel med låg GWP, förnybar energi