Tropikal koşullar altında düşük SKY sürdürülebilir soğutma için güneş termal ve fotovoltaik entegre buhar emme soğutma sistemlerinin deneysel karşılaştırmalı analizi

Neden daha temiz soğutma önemli

Gıdaların taze kalması ve ilaçların güvenliğinin sağlanması, özellikle Hindistan gibi sıcak ve hızla büyüyen ülkelerde giderek daha fazla buzdolapları ve soğuk odalara bağlı. Ancak günümüzdeki çoğu soğutma sistemi elektrik tüketen kompresörlerle çalışıyor ve atmosferde ısının tutulmasına neden olan gazlar kullanıyor. Bu çalışma farklı bir yaklaşımı inceliyor: çoğunlukla elektriğe değil ısıya dayanan ve düşük küresel ısınma potansiyeline sahip akışkanlar kullanan, güneş enerjisiyle çalışan soğutucular; böylece soğutmanın yaygınlaştırılması iklimi daha fazla kötüleştirmeden mümkün olabilir.

Aynı soğuk kutuya giden iki güneş yolu

Araştırmacılar, sıradan elektrikli kompresörün yerine ısı kaynaklı kimyasal bir döngü kullanan buhar emme soğutma adı verilen bir teknolojiye odaklandı. Kuvvetli bir motorun soğutucu akışkanı sıkıştırması yerine, dış kaynaklı ısı bir sıvı–buhar çiftini buharlaşma ve emilim döngüsüne sürerek soğutma üretir. Ana girdi düşük sıcaklıklı ısı olduğundan, bu sistemler güneş enerjisi veya motorlardan gelen atık ısı gibi yenilenebilir kaynaklarla çalıştırılabilir ve birçok geleneksel buzdolabına kıyasla çevre dostu akışkanlarla kullanılabilir.

Güneşle çalışan deney sistemlerinin kurulması

Böyle bir sistemi gerçek tropikal koşullarda en iyi nasıl çalıştıracağını görmek için ekip, aynı küçük emme buzdolabı etrafında iki versiyon inşa etti; her ikisinde de amonyak–su karışımı kullanıldı. İlk versiyonda, düzlemsel bir güneş termal kolektör suyu ısıttı; su daha sonra jeneratörün etrafına sarılmış bakır bir ısı eşanjöründen geçerek soğutma döngüsünü sürdürmek için gereken ısıyı sağladı. İkinci versiyonda ise mütevazı bir 100 watt’lık güneş paneli bir şarj kontrol cihazı aracılığıyla bir bataryayı besledi; batarya aynı jeneratör içinde basit bir elektrikli ısıtıcıyı çalıştırdı. Soğutma ünitesini özdeş tutarak deney, bu tür bir soğutma için güneşin enerjisini ısı olarak mı yoksa elektrik olarak mı toplamanın daha iyi olduğu sorusunu izole etti.

Sistemlerin tropikal güneşteki performansı

Güney Hindistan’da açık gökyüzü koşulları altında, güneş termal kolektör suyu yaklaşık 90 °C’ye kadar ısıttı; bu, emme döngüsünü başlatmak ve sürdürmek için yeterliydi. Bu düzlemsel kolektör gün boyunca ortalama yaklaşık %35 termal verim elde etti. Buzdolabına bağlandığında, depo odasını yaklaşık dört buçuk saat içinde yaklaşık 12 °C’ye kadar soğuttu—kırsal soğuk odalardaki birçok meyve, sebze ve diğer bozulabilir ürünler için uygun. Güneş-termal ve buzdolabı birleşik düzenek, soğutma çıktısının enerji girdisine oranı olarak ölçülen performans katsayısı olarak 0,14’e ulaştı; geleneksel standartlara göre mütevazı olsa da büyük ölçüde ücretsiz güneş ışığından sağlandı.

Güneşten ısı ile elektriğin karşılaştırılması

Fotovoltaik beslemeli versiyon aynı güneş ışığını elektrik üretmek için kullandı. Güneş panelleri termal kolektörlere göre geçen bulutlar ve küçük gölgelerden daha fazla etkilendiğinden, öğleden sonra boyunca çıkışları daha fazla dalgalandı. Yine de, haddinden büyük 100 watt panel ve batarya, tepe güneş saatlerinde jeneratör sıcaklığını çoğunlukla 80–89 °C arasında tuttu. Bu sistem, odanın sıcaklığını sadece üç saatin biraz üzerinde yaklaşık 9 °C’ye kadar daha fazla düşürdü ve benzer bir performans derecesi sağladı; performans katsayısı 0,12 ve en kararlı döneminde genel elektrik dönüşüm verimliliği yaklaşık %9 idi.

Maliyet, uygulanabilirlik ve kırsal etki

Ekip ekipman maliyeti, güvenilirlik ve bakım kolaylığını hesaba kattığında, basit güneş termal seçeneği öne çıktı. Düzlemsel kolektörle çalışan birim daha ucuz inşa edilebilir, mekanik olarak daha basit ve kısa gölgeleme dönemlerine karşı daha az hassastı. Ancak güneş battıktan sonra soğutmanın devam etmesi için iyi yalıtılmış bir sıcak su depolama tankına ihtiyaç duyuyor. Buna karşın fotovoltaik versiyon, bulutlu dönemleri ve gece çalışmasını batarya depolama ile düzeltebilir, ancak daha fazla elektronik, daha yüksek ilk maliyet ve daha uzmanlaşmış bakım gerektirir. Bununla birlikte iki yaklaşım da kırsal şebekeden uzakta hasatları korumak için önemli olan 9–12 °C aralığını teknik olarak koruyabildiğini kanıtladı.

Geleceğin soğutması için ne anlama geliyor

Bir genel okuyucu için çıkarılacak ders, buzdolaplarının fosil yakıtlı santrallere veya iklime zarar veren gazlara bağımlı olmak zorunda olmadığıdır. Bu çalışma, küçük, güneşle çalışan emme sistemlerinin mütevazı donanım ve düşük etkili çalışma akışkanları kullanarak sıcak, kırsal bölgelerde işe yarar soğuk depolama sağlayabileceğini gösteriyor. Güneş termal kolektörler bütçe kısıtlı ve güneşin güçlü olduğu yerlerde maliyet-etkin ve dayanıklı bir seçenek sunarken, güneş panelleri güvenilir elektrik veya batarya yedeklemesi daha önemli olduğunda esneklik sağlar. Sistem tasarımında ve alternatif soğutucu karışımlarında daha fazla iyileştirme ile bu tür güneşle çalışan emme soğutucular iklim-dostu soğuk zincirlerin temel taşlarından biri olabilir ve çiftçilerin, kliniklerin ve hanehalklarının gezegeni ısıtmadan serin kalmasına yardımcı olabilir.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: güneşle soğutma, emici soğutma, kırsal soğuk depolama, düşük GWP soğutucular, yenilenebilir enerji