الغرفة الباردة أحادية الكتلة التي تعمل بالطاقة الشمسية: التبريد خارج الشبكة للمناطق النائية والريفية

1. مقدمة

لا يزال الوصول إلى أماكن تخزين باردة موثوقة أحد أكثر الاختناقات المستمرة في سلسلة الإمدادات الغذائية العالمية. وفي مختلف أنحاء منطقة جنوب الصحراء الكبرى في أفريقيا، والشرق الأوسط، وأميركا اللاتينية، والمناطق الريفية في جنوب شرق آسيا، يخسر الملايين من المزارعين أصحاب الحيازات الصغيرة، وصيادي الأسماك، ومشغلي الأعمال الزراعية ما يصل إلى 40% من محصولهم قبل أن يصل إلى السوق ــ ليس بسبب نقص الطلب، بل لأن الشبكة الكهربائية ببساطة غير قادرة على دعم التبريد التقليدي.

في العديد من هذه المناطق، تكون شبكة الكهرباء إما غائبة، أو باهظة التكلفة، أو تعاني من تقلبات متكررة في الجهد وانقطاع التيار الكهربائي مما يجعل التشغيل القياسي للغرفة الباردة مستحيلاً. توفر مولدات الديزل حلاً جزئيًا، لكن تكاليف الوقود وأعباء الصيانة تؤدي بسرعة إلى تآكل الربحية.

هذا هو المكان الذي يؤدي فيه تقاطع تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) ووحدات التبريد أحادية الكتلة إلى إيجاد حل تحويلي. تجمع الغرفة الباردة أحادية الكتلة التي تعمل بالطاقة الشمسية بين التبريد المشحون مسبقًا والتوصيل والتشغيل مع مصفوفات الطاقة الشمسية خارج الشبكة لتوفير تخزين بارد متسق وبأسعار معقولة - في أي مكان تشرق فيه الشمس. تم تصميم الوحدات أحادية الكتلة من سلسلة Flandcold's FE، مع استهلاكها المنخفض للطاقة الرائد في الصناعة وتوافقها على مرحلة واحدة بجهد 220 فولت، خصيصًا لهذا السيناريو.

2. ما أهمية التخزين البارد خارج الشبكة: الفجوة العالمية في سلسلة التبريد

الأرقام مذهلة. وفقًا لمنظمة الأغذية والزراعة (الفاو)، يتم فقدان ما يقرب من 14% من الغذاء في العالم قبل أن يصل إلى متاجر التجزئة ، ويعد عدم كفاية البنية التحتية لسلسلة التبريد هو السبب الرئيسي في المناطق النامية. وفي أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، تتراوح خسائر ما بعد الحصاد بالنسبة للمنتجات القابلة للتلف من 30% إلى 50%. بالنسبة لصغار منتجي الألبان في شرق أفريقيا، يمكن أن تتجاوز معدلات تلف الحليب 20% خلال ساعات من الحلب عندما لا يتوفر تبريد.

وتمتد العواقب إلى ما هو أبعد من هدر الطعام:

• خسارة الدخل: يضطر المزارعون الذين لا يملكون مخزنًا باردًا إلى البيع فورًا بأسعار وقت الحصاد، مما يفقدهم علاوات الأسعار المتاحة خلال مواسم الذروة والتي تتراوح بين 30 إلى 60%.
• العجز التغذوي: تعاني المجتمعات في المناطق النائية من محدودية شديدة في إمكانية الحصول على المنتجات الطازجة ومنتجات الألبان والبروتين، مما يساهم في معدلات سوء التغذية التي لا تزال مرتفعة بشكل مستمر.
• الضعف الدوائي: تتطلب اللقاحات والأنسولين والأدوية الأخرى الحساسة للحرارة تخزينها في درجة حرارة تتراوح بين 2 و8 درجات مئوية، وغالباً ما تفتقر العيادات الريفية إلى وسائل تبريد يمكن الاعتماد عليها.
• استبعاد الصادرات: بدون شهادة سلسلة التبريد، يُمنع المنتجون في الدول النامية من الوصول إلى أسواق التصدير المتميزة التي تتطلب خدمات لوجستية يتم التحكم في درجة حرارتها.

غرف التبريد التقليدية المرتبطة بالشبكة ليست الحل لهذه المواقع. إن التكلفة الرأسمالية لتوسيع البنية التحتية للشبكة إلى القرى النائية غالبا ما تتجاوز 15 ألف دولار لكل كيلومتر، وحتى في حالة وجود الشبكة، فإن عدم استقرار الجهد يمكن أن يدمر محركات الضاغط في غضون أشهر. تتغلب الغرفة الباردة أحادية الكتلة التي تعمل بالطاقة الشمسية مباشرة على كل هذه القيود، فهي تولد الطاقة الخاصة بها، وتعمل بشكل مستقل عن الشبكة، ويمكن نشرها في أقل من 90 دقيقة.

3. ما مقدار الطاقة الشمسية التي تحتاجها الغرفة الباردة أحادية الكتلة؟

أحد استعلامات البحث الأكثر شيوعًا التي نسمعها هو: 'هل يمكن للغرفة الباردة أن تعمل بالطاقة الشمسية؟' الإجابة هي نعم بشكل لا لبس فيه - ومع سلسلة Flandcold's FE، أصبحت متطلبات الطاقة الشمسية أكثر قابلية للإدارة مما يتوقعه معظم المشغلين.

المقياس الرئيسي هو استهلاك الطاقة المقدر للوحدة. على عكس غرف التبريد التقليدية ذات النظام المنفصل والتي غالبًا ما تعمل بقدرة 3-5 كيلووات لكل حصان، تعمل سلسلة Flandcold FE بقدرة كهربائية أقل بكثير بفضل الضواغط اللولبية عالية الكفاءة وتصميم تدفق الهواء الأمثل. يستهلك الطراز بقوة 1 حصان 770 وات فقط ، أي أقل من الميكروويف المنزلي النموذجي.

[الصورة 3: رسم تخطيطي يوضح نظام كامل لغرفة التبريد الشمسية - المصفوفة الشمسية ← جهاز التحكم بالشحن MPPT ← بنك البطارية ← العاكس ← وحدة Flandcold FE أحادية الكتلة ← هيكل لوحة الغرفة الباردة المعزولة، مع أسهم تدفق الطاقة، رسم توضيحي تقني واضح]

4. لماذا تعتبر سلسلة Flandcold FE مثالية لتكامل الطاقة الشمسية

لا يتم إنشاء جميع غرف التبريد أحادية الكتلة بشكل متساوٍ عندما يتعلق الأمر بالتوافق مع الطاقة الشمسية. تتطلب العديد من الوحدات الصناعية طاقة ثلاثية الطور 380 فولت، الأمر الذي يتطلب محولات باهظة الثمن وعالية السعة وموازنة طورية معقدة. تم تصميم سلسلة Flandcold's FE بشكل متعمد مع وضع التطبيقات خارج الشبكة والشبكة الضعيفة في الاعتبار.

4.1 استهلاك طاقة منخفض للغاية

الرقم الرئيسي — 770 واط فقط للطراز FE-010M بقوة 1 حصان — يضع معيارًا جديدًا في الصناعة. يتم تحقيق هذه الكفاءة من خلال مزيج من تكنولوجيا الضاغط اللولبي العالي COP، وملفات المكثف كبيرة الحجم التي تعمل على تحسين رفض الحرارة حتى في الظروف المحيطة التي تبلغ 40 درجة مئوية، وصمامات التمدد الإلكترونية الدقيقة التي تطابق تدفق غاز التبريد مع الحمل الفعلي في الوقت الفعلي. عند 1.5 حصان (1100 واط) و2 حصان (1970 واط)، تحافظ سلسلة FE على ميزة الكفاءة هذه عبر المجموعة.

4.2 220 فولت التوافق على مرحلة واحدة

جميع موديلات سلسلة FE من 1HP إلى 3HP متوفرة بتكوين أحادي الطور 220 فولت/50 هرتز . وهذه ميزة حاسمة لتطبيقات الطاقة الشمسية لأن العاكسات أحادية الطور أرخص بكثير، ومتاحة على نطاق أوسع، وأسهل في التركيب من نظيراتها ثلاثية الطور. يمكن لمحول الطاقة الشمسية القياسي خارج الشبكة بقدرة 5 كيلو وات - المتوفر بسهولة من الشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم - تشغيل الطرز بقدرة 1 حصان، و1.5 حصان، و2 حصان بشكل مريح.

4.3 التسامح مع الجهد على نطاق واسع

يمكن أن تواجه محولات الطاقة الشمسية، وخاصة نماذج الميزانية الشائعة في الأسواق النامية، تقلبات في الجهد بنسبة ±15% أو أكثر. تم تصميم الضاغط وإلكترونيات التحكم من سلسلة FE لتحمل هذه التقلبات دون التعثر أو التلف، مما يضمن التشغيل دون انقطاع حتى عندما ينخفض ​​جهد البطارية تحت الحمل الثقيل أو يرتفع خلال ساعات ذروة ضوء الشمس.

4.4 سائل التبريد المشحون مسبقًا والنشر السريع

تأتي سلسلة FE مزودة بسائل تبريد R507A مشحون مسبقًا من المصنع (1.5 كجم لـ 1 حصان، 1.8 كجم لـ 1.5 حصان، 2.3 كجم لـ 2 حصان؛ R507A/R448A لـ 3 حصان). لا يلزم التعامل مع مادة التبريد في الموقع، أو ضخ الفراغ، أو اللحام بالنحاس. بالإضافة إلى التصميم المتكامل للكتلة الواحدة، يمكن تركيب الغرفة الباردة بأكملها - الوحدة والألواح ونظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية - وتشغيلها في أقل من 90 دقيقة بواسطة فريق مكون من شخصين. بالنسبة لعمليات النشر عن بعد حيث لا يتوفر فنيون متخصصون، فإن بساطة التوصيل والتشغيل هذه لا تقدر بثمن.

5. تطبيقات الحالة: المزارع، قرى الصيد، الإغاثة في حالات الكوارث، معسكرات التعدين

5.1 التعاونيات الزراعية (شرق أفريقيا)

قامت تعاونية للمانجو والأفوكادو في ريف كينيا بتركيب جهاز FE-030M مزود بمصفوفة طاقة شمسية بقدرة 7.2 كيلووات في الساعة وبطارية ليثيوم بقدرة 20 كيلووات في الساعة. يتيح تكوين المبرد الذي يتراوح بين 30 إلى 45 مترًا مكعبًا للتعاونية الاحتفاظ بالمحاصيل لمدة تتراوح بين 7 و14 يومًا، مما يمكنهم من التفاوض على أسعار أفضل مع مشتري التصدير. أدى التبريد المسبق بعد الحصاد مباشرة إلى تقليل تدهور حرارة الحقل، وأبلغت التعاونية عن زيادة بنسبة 35% في صافي الإيرادات خلال الموسم الأول.

5.2 مجتمعات الصيد (جنوب شرق آسيا)

في جزر مالوكو النائية في إندونيسيا، تخدم غرفة التجميد التي تعمل بالطاقة الشمسية FE-020M (16-22 مترًا مكعبًا عند -20 درجة مئوية) مجتمعًا مكونًا من 120 عائلة تعمل بالصيد الحرفي. في السابق، كان يجب بيع صيد اليوم خلال 6 ساعات أو تمليحه للحفظ. أما الآن، فيتم تجميد التونة الطازجة الممتازة وتجميعها لشحنها أسبوعيًا إلى شركات التصنيع في سورابايا، مما يزيد سعر الكيلوجرام الواحد الذي يتلقاه الصيادون ثلاث مرات.

5.3 الإغاثة في حالات الكوارث والخدمات اللوجستية الإنسانية

في أعقاب إعصار إيداي في موزمبيق، كان التخزين البارد المؤقت هو الأصل اللوجستي الأكثر طلبًا من قبل وكالات الإغاثة. تم نشر حاوية FE-015M مع مجموعة شمسية قابلة للطي بقدرة 3.6 كيلووات في غضون 48 ساعة، مما يوفر 10-15 مترًا مكعبًا من التخزين المبرد للقاحات والأدوية والمساعدات الغذائية القابلة للتلف. عملت الوحدة بشكل متواصل لمدة 6 أسابيع دون توصيل شبكة واحدة أو مولد كهربائي.

5.4 معسكرات التعدين والبناء عن بعد

في منطقة بيلبارا بغرب أستراليا وصحراء أتاكاما في تشيلي، تعتمد معسكرات التعدين على وحدات سلسلة Flandcold FE للحفاظ على الإمدادات الغذائية لأطقم مكونة من 50 إلى 200 عامل. يلغي إعداد FE-020M الذي يعمل بالطاقة الشمسية الحاجة إلى توصيل الشاحنات المبردة يوميًا، والتي يمكن أن تكلف أكثر من 2000 دولار أمريكي لكل رحلة في المناطق النائية. تعمل الوحدات بشكل موثوق في درجات حرارة محيطة تصل إلى 40 درجة مئوية، مع نظام إزالة الجليد بالغاز الساخن الاختياري الذي يحافظ على الكفاءة في البيئات المتربة.

6. لمحة سريعة عن المواصفات الفنية

7. لماذا تختار شركة Flandcold للتخزين البارد خارج الشبكة؟