التكييف باستخدام الطاقة الشمسية

توجد المكيّفات في 75% من منازل الولايات المتحدة الأمريكية، وتستهلك قرابة 6% من الطاقة المنتجة في البلاد الأمر الذي يؤدي إلى إطلاق 117 مليون طن متري (وهي واحدة قياس الوزن تعادل 1000 كغ (1)) من ثاني أكسيد الكربون CO2 في الهواء سنويًّا، من هنا جاءت الحاجة الماسّة إلى ترشيد استهلاك الطاقة في هذا القطاع، فهل يمكننا تبريد بيوتنا باستخدام طاقة الشمس الحارة ؟!!(2).

قد يبدو السؤال صادمًا بعض الشيء، لكن في الحقيقة الأمر ممكن ببساطة.

قبل شرح آلية الاستفادة من الطّاقة الشّمسية في عملية التكييف دعونا نلقي نظرة على آلية عمل المكيّف: 

تنتقل الحرارة من الهواء الموجود في داخل الغرفة إلى سائل التّبريد الموجود في أنابيب المبخّر؛ الأمر الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سائل التّبريد وتبخّره، ومن ثم يدخل هذا البخار إلى الضّاغط الذي يرفع ضغطه ودرجة حرارته مرة أخرى، يدخل البخار ذو درجة الحرارة العالية إلى المكثّف الخارجي الذي يعمل مبادلًا حراريًّا ينقل الحرارة من البخار إلى الهواء الخارجي (ذي درجة الحرارة المنخفضة نسبيًّا)؛ فيحدث تكاثف لهذا البخار داخل المكثّف ويتحول إلى سائل، ومن ثم يدخل إلى صمام التمدد الذي يخفف من ضغطه قبل دخوله مرة ثانية إلى المبخّر الموجود داخل الغرفة وتتكرر هذه العملية(3). 

مما سبق نلاحظ أنّ الضّاغط هو العنصر الرّئيسي الذي يستهلك الطّاقة في دارة المكيّف، ويُزوَّد عادةً بهذه الطّاقة عن طريق ربطه مع شبكة الكهرباء المنزلية، فإذا استبدلنا بشبكة الكهرباء المنزلية ألواحًا كهروضوئية PV (تحول الطاقة المخزّنة في ضوء الشّمس مباشرة إلى طاقة كهربائية) بصفتها مصدرًا بديلًا للطاقة فإننا قادرون على تكييف المنزل باستخدام طاقة الشّمس بسهولة(3,4). 

آلية العمل:

تستقبل الألواح الكهروضوئية PV الطّاقة الشّمسية وتحوّلها إلى كهرباء ومن ثم يُتحكَّم بكمية الطّاقة الكهربائية بواسطة متحكّم شحن لتُخزَّن بعدها هذه الطّاقة ضمن بطاريات أو تُستخدَم مباشرةً في الضّاغط، وبما أنّ الضّاغط يعمل بالتيار المتناوب AC فلا بدّ من تحويل التيار المستمر DC القادم من الألواح الكهروضوئية PV إلى تيار متناوب AC وذلك باستخدام محوّل للتيار الكهربائي(4).

تزداد حاجتنا للتكييف في الأيام المشمسة وهذا ما يميّز هذه الطريقة الموفرّة للطاقة، فما رأيكم بها؟ وهل لديكم اقتراحات أخرى يمكن استخدامها لتوفير استهلاك الطاقة في أنظمة تكييف الهواء؟

المصادر: