光伏制冰技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為傳統(tǒng)制冷方法提供了一種環(huán)保、節(jié)能的解決方案。通過將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，驅(qū)動制冷設(shè)備運行，實現(xiàn)對農(nóng)作物的冷藏保鮮。這一技術(shù)不僅減少了對化石燃料的依賴，降低了溫室氣體排放，還提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，延長了農(nóng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。光伏制冰系統(tǒng)還可以與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能管理，進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。
一、光伏制冰概述
光伏制冰是一種利用太陽能光伏發(fā)電來驅(qū)動制冰過程的技術(shù)，它結(jié)合了太陽能光伏技術(shù)和制冰技術(shù)，是一種較為環(huán)保、節(jié)能的制冰方式。
（一）工作原理
- 太陽能發(fā)電
- 首先通過光伏電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。光伏電池板通常安裝在陽光充足的地方，如建筑物屋頂、空曠的地面等，以便最大程度地捕捉太陽能。例如在應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)中，太陽能光伏板將太陽能轉(zhuǎn)換為電力資源。
- 電能的處理與存儲（部分系統(tǒng)有此環(huán)節(jié)）
- 在一些光伏制冰系統(tǒng)中，會對產(chǎn)生的電能進(jìn)行處理。比如通過控制器對電能進(jìn)行管理，將電能傳輸?shù)叫铍娧b置（如蓄電池）進(jìn)行存儲。在分布式光伏獨立供能制冰系統(tǒng)中，為了彌補(bǔ)太陽能間歇性的缺點，采用蓄電池調(diào)節(jié)電路波動，可穩(wěn)定供能系統(tǒng)輸出特性并延長制冰系統(tǒng)工作時間。
- 制冰過程
- 驅(qū)動制冷設(shè)備：電能被用來驅(qū)動制冷機(jī)或者制冰系統(tǒng)中的其他關(guān)鍵部件。在應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)中，逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供給制冷機(jī)工作。
- 冰漿制備（部分系統(tǒng)）：像應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)采用真空冰漿制備技術(shù)，通過噴霧裝置在真空罐內(nèi)形成冰晶顆粒，進(jìn)而制成冰漿。噴霧裝置由供水管和多個均勻設(shè)置于供水管上且面向下噴淋的霧化噴嘴構(gòu)成，真空罐內(nèi)的結(jié)構(gòu)和運行方式有助于實現(xiàn)制冰率可控等優(yōu)點。
（二）系統(tǒng)構(gòu)成
- 光伏組件
- 這是整個系統(tǒng)的能量來源，常見的有單晶硅、多晶硅等類型的光伏電池板，負(fù)責(zé)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
- 控制系統(tǒng)
- 包括控制器等部件，用于管理電能的傳輸、分配以及整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。例如在分布式光伏獨立供能制冰系統(tǒng)中，控制器要確保分布式能源系統(tǒng)的輸出功率、電壓和電流值與制冰系統(tǒng)匹配較好，并且在一些系統(tǒng)中還要控制壓縮機(jī)等設(shè)備的啟動順序等。
- 制冷或制冰部件
- 如制冷機(jī)、制冰蒸發(fā)器等。在不同的光伏制冰系統(tǒng)中，制冷或制冰部件的具體形式和工作原理會有所不同。在分布式光伏獨立供能制冰系統(tǒng)中有壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷凝器、節(jié)流閥和制冰系統(tǒng)蒸發(fā)器等組成部分，并且為了提高效率對壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，如采用多個小型壓縮機(jī)并聯(lián)的方式。
- 蓄電裝置（部分系統(tǒng)有）
- 由多個蓄電池串聯(lián)而成，用于存儲電能，在太陽能不足（如陰天或夜晚）時為制冰系統(tǒng)提供電力。例如在應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)中的蓄電裝置由多個通過導(dǎo)線依次串聯(lián)的蓄電池構(gòu)成。
二、光伏制冰的優(yōu)勢
- 節(jié)能
- 利用太陽能這種清潔能源，減少了對傳統(tǒng)化石能源的依賴，從而節(jié)省了常規(guī)能源的消耗。在應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)奶源廠奶源電制冷系統(tǒng)而言，充分利用太陽能資源，減輕對電網(wǎng)供電的依賴，達(dá)到節(jié)能的目的。
- 環(huán)保
- 由于使用太陽能發(fā)電，減少了碳氧化物、硫化物等污染物的排放。如應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)，在減少常規(guī)電力依賴的同時，也減少了碳、硫氧化物等的排放，具有環(huán)境效益。
- 成本效益（在特定地區(qū)）
- 在炎熱地區(qū)，將光伏技術(shù)用于制冷需求最具成本效益。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)光伏在此類應(yīng)用中具有最大的潛力，尤其是在炎熱的氣候中。
- 制冰系統(tǒng)性能優(yōu)勢（部分系統(tǒng)）
- 在一些采用特殊制冰技術(shù)的光伏制冰系統(tǒng)中，具有制冰率可控、噪音低等優(yōu)點。例如應(yīng)用于奶源廠的太陽能光伏制冰系統(tǒng)采用真空冰漿制備技術(shù)，能很好的彌補(bǔ)其他制冰方式的不足，系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的噪音小，制冰率可控，冰晶顆粒小不易發(fā)生冰堵現(xiàn)象等。
三、光伏制冰的應(yīng)用場景
- 食品保鮮與儲存
- 在農(nóng)產(chǎn)品、食品的保鮮冷凍領(lǐng)域，對冰的需求量較大，光伏制冰系統(tǒng)可以滿足這一需求，同時保證食品在儲存過程中的品質(zhì)。
- 醫(yī)藥和疫苗保存
- 對于需要低溫保存的醫(yī)藥和疫苗，光伏制冰可以提供穩(wěn)定的冷源，確保其有效性。因為太陽能電池板通常用于滿足壓縮制冷的能源需求，這對于疫苗保存至關(guān)重要。
- 工業(yè)冷卻
- 在一些工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要冷卻環(huán)節(jié)，光伏制冰系統(tǒng)可以提供冷卻所需的冷能。
- 建筑空調(diào)制冷（間接應(yīng)用）
- 通過冰蓄冷系統(tǒng)，將光伏制冰產(chǎn)生的冷能儲存起來，然后為建筑物中的空調(diào)或制冷系統(tǒng)提供制冷服務(wù)，實現(xiàn)建筑的節(jié)能制冷。
光伏制冰系統(tǒng)成本分析
光伏制冰技術(shù)最新研究
光伏制冰在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
光伏制冰系統(tǒng)的維護(hù)要點
