В Журнал по возобновляемой и устойчивой энергетике, опубликованном издательством AIP Publishing, исследователи из Китая и Соединенных Штатов описывают компьютерную имитационную модель, решающую проблему непостоянства солнечной энергии, добавляя биомассу в качестве другого возобновляемого источника энергии для продвижения надежного и доступного решения для отопления при одновременном снижении выбросов диоксида углерода.

"Мы демонстрируем, как эта гибридная система обеспечивает более чистое и энергоэффективное решение для отопления, чем ископаемое топливо, в домах на одну семью", - сказал соавтор Гаоян Хоу. "Система была бы удобна в сельских общинах, где на фермах имеется большое количество биомассы в виде сельскохозяйственных отходов, которые можно комбинировать с солнечной энергией, чтобы сократить разрыв между городским и сельским электричеством и помочь окружающей среде в этом процессе".

Предлагаемая гибридная система на солнечной энергии и биомассе основана на распределенной технологии нескольких поколений, которая объединяет фотоэлектрически-тепловые (PV /T) источники энергии и биомассу.

Биомасса производится из возобновляемых органических веществ, таких как кукурузная шелуха, скорлупа орехов, древесная масса, пищевые отходы и отходы животноводства. Фотоэлектрическая система, состоящая из фотоэлектрических панелей и тепловых коллекторов, представляет собой новую технологию, которая преобразует солнечную энергию как в тепло, так и в электричество с более высокой эффективностью преобразования энергии.

Исследования новых децентрализованных гибридных систем были сосредоточены на микрорайонах и коммерческих тепличных хозяйствах. Исследователи оценили свою систему, основываясь на потребностях в отоплении одноэтажного коттеджа с ноября по март на северо-западе Китая, где температура зимой может опускаться ниже минус 20 градусов по Цельсию (минус 4 градуса по Фаренгейту).

Из общего объема потребляемой энергии фотоэлектрический коллектор вырабатывал 52% электрической энергии и улавливал 8% доступной тепловой энергии. Биомасса вырабатывала оставшиеся 40% электроэнергии, необходимой для обогрева дома.

"В течение всего отопительного сезона солнечная энергия преобладает в энергоснабжении, а при необходимости для восполнения дефицита энергии включается выработка энергии из биомассы", - сказал соавтор исследования Лэй Сюй.

Они создали свою имитационную модель в TRNSYS (сокращение от transient system simulation tool), модульном программном обеспечении для тепловых систем, используемом для оценки производительности тепловых и электрических систем возобновляемой энергии.

Их моделирование гибридной системы состояло из фотоэлектрического коллектора, теплового насоса, накопительного бака с погружным спирально-трубчатым теплообменником, отклонителей потока и резервного электрического котла, среди других компонентов.

Исследователи разрабатывают модель солнечной системы на биомассе для удовлетворения потребностей в отоплении и охлаждении небольшого коммерческого здания и, в случае успеха, планируют разработать прототип для экспериментальных испытаний.