Energy Consumption Evaluation of Air Cooled Chiller With Cold Storage System Powered by Photovoltaic (PV) Modules

Abstract

Renewable energy becomes an appealing technology that used in many applications in our life. Environmentally it reduces the CO2 emissions and enhance the systems sustainability. This research study the beneficial of using PV-system with thermal storage tank (TST) to power an air cooled chiller, associated with three different scenarios. The simulation methodology is adopted in this research to study the various scenarios of the combination of the utility, PV-system, thermal storage tank and air cooled chiller. The scenarios are based on the annual simulation building library of the TRNSYS simulation software. The three scenarios investigated in this study include supplying an air cooled chiller using PV-system with the grid, PV-systems with grid and TST and finally fully supplying the system by PV-system and TST . The first scenario gives a reduction in energy consumption from the grid by 81%, and the CO2 emissions by 72%, in addition the payback period equal to 9 years with 4,350$ total profit along the project life cycle. The second scenario saves 75.6% of the utility energy consumption and decrease the CO2 emissions by 68%, moreover the payback period becomes 12.4 years with 3,202$ total profit. The final scenario, chiller is 100% supplied from the extended PV-system size and TST volume, which leads to the best reduction in the amount of CO2 emissions by 89.5%, furthermore the payback period equal to 12.5 years with 4,206$ total profit. اصبحت الطاقة المتجدد تكنولوجيا جذابة يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات في حياتنا العملية. من ناحية بيئية تساهم الطاقة المتجددة في تقليل انبعاث غاز ثاني اكسيد الكربون باإلضافة الى تحسين استدامة االنظمة المستخدمة معها . هذا البحث يدرس الفائدة من استخدام نظام االلواح الكهروضوئية مضافا له خزان للطاقة الحرارية بهدف تزويد المبرد الذي يتم تبريده عن طريق الهواء بالطاقة الكهربائية وذلك من خالل ثالثة سيناريوهات مختلفة. استراتيجية المحاكة تم اعتمادها في هذا البحث بهدف دراسة السيناريوهات الثالثة من خالل الربط بين شبكة الكهرباء الرئيسية ، نظام االلواح الكهروضوئية ، خزان الطاقة الحرارية باإلضافة الى المبرد المراد تغطية الحمل الكهربائي له. هذه االستراتيجية تم تنفيذها باستخدام برنامج المحاكاة TRNSYS. السيناريوهات الثالثة التي تم استخدامها في هذه الدراسة تتمثل في تغذية المبرد باستخدام نظام االلواح الكهروضوئية والشبكة الرئيسية ، االلواح الكهروضوئية والشبكة الرئيسية باإلضافة الى استخدام خزان للطاقة الحرارية و اخيرا تزويد المبرد بالطاقة الكهربائية بشكل كامل باستخدام االلواح الكهروضوئية وخزان الطاقة الحرارية فقط. السيناريو االول يعطي تقليل في استهالك الطاقة الكهربائية من خالل الشبكة الرئيسية بنسبة 18% و ايضا تقليل في انبعاث غاز ثاني اكسيد الكربون بنسبة 27% ، باإلضافة الى ان فترة االسترداد لهذا السيناريو تساوي 9 سنوات مع 053,4 دوالر كفائدة الستخدام هذا السيناريو خالل فترة المشروع. السيناريو الثاني يخفض 2,.7% من الطاقة المستهلكة من الشبكة باإلضافة الى تقيل انبعاث غاز ثاني اكسيد الكربون بنسبة 71% وفي هذا السيناريو فترة االسترداد تساوي 87.0 سنة مع 35747 دوالر قيمة الفائدة من استخدام النظام. السيناريو االخير يعمل على تغطية الطاقة الكهربائية للمبرد بشكل كامل من خالل زيادة عدد الخاليا الكهروضوئية وحجم الخزان الحراري ، وهذا من شانه ان يقودنا الى افضل تقليل في انتاج غاز ثاني اكسيد الكربون بنسبة ,.19% ، باإلضافة الى فترة استرداد تساوي ,.87 سنة مع 05747 دوالر كفائدة الستخدام هذا السيناريو .