Ägyptisches Agrarforschungszentrum entwickelt photovoltaisches Kühlgerät – 720 kg Fisch pro Jahr haltbar gemacht

de.wedoany.com-Bericht: Wissenschaftler des ägyptischen Agrarforschungszentrums (ARC) haben einen Prototyp eines photovoltaisch betriebenen thermoelektrischen Kühlsystems entwickelt, das fangfrischen Fisch auf Fischerbooten kühl hält. Basierend auf der Annahme, dass ein typischer handwerklicher Fischer durchschnittlich 3 kg Fisch pro Tag fängt und 240 Tage pro Jahr arbeitet, kann das Gerät jährlich etwa 720 kg Fisch frisch halten.

Das Forschungsteam betont, dass die Aufrechterhaltung der Fischqualität durch niedrige Temperaturen und die Erhaltung des optimalen Zustands ein wichtiger Aspekt für Fischer ist, der in der Branche als qualitativ hochwertige Fischverarbeitung bezeichnet wird. Derzeit basiert die Kühlung auf Fischerbooten hauptsächlich auf Eis, das die Haltbarkeit durch Verlangsamung des Bakterienwachstums verlängert. Eis unterliegt jedoch Einschränkungen durch Gewicht, Lagerraum, Kosten und Betriebsbedingungen und weist Nachteile wie langsame Abkühlung, ungleichmäßige Temperaturverteilung und kurze Haltbarkeitsdauer auf. Die Zugabe von Salz zum Eis kann zwar die Haltbarkeit verlängern, könnte jedoch den natürlichen Geschmack des Fisches verändern. Industrielle Kühlsysteme ermöglichen eine präzise Temperaturregelung, sind jedoch in Anschaffung und Betrieb teuer, energieintensiv und weniger umweltfreundlich.

Diese solarbetriebene Kühleinheit (SCU) besteht aus einer Kühlkammer aus isoliertem Sperrholz und drei perforierten Aluminiumregalen, um mehr Fisch aufzunehmen und die Luftzirkulation zu gewährleisten. Im hinteren Teil der Kühlkammer sind vier Gleichstromventilatoren installiert, die eine gleichmäßige Kaltluftzirkulation fördern. Ein maßgefertigter Aluminium-Rippenrohr-Wärmetauscher absorbiert die Wärme im Innenraum, die anschließend durch zirkulierendes Wasser abgeführt wird. Die Kühlung erfolgt durch drei thermoelektrische Peltier-Module TEC1-12706, die auf einem Wassertank montiert sind; die Kaltseite senkt die Wassertemperatur, während die Heißseite durch einen Aluminiumkühlkörper mit erzwungener Luftkühlung gekühlt wird. Das Kühlwasser wird anschließend kontinuierlich in den Wärmetauscher gepumpt, um Wärme aus dem Lagerraum zu entziehen.

Die Stromversorgung des Systems erfolgt über ein 300-W-Photovoltaikmodul, einen MPPT-Laderegler (Maximum Power Point Tracking) und eine 12-V-100-Ah-Batterie und kann netzunabhängig betrieben werden. Das Photovoltaikmodul ist nach Süden um 31° geneigt, um die Solarenergiegewinnung zu erhöhen. Ein automatisches Steuerungssystem reguliert den Wasserfluss über einen Thermostat und Temperatursensoren und hält die Kühlkammertemperatur bei 5 °C. Wenn die Innentemperatur den Sollwert überschreitet, wird die Wasserpumpe aktiviert und stoppt automatisch, sobald die Temperatur wiederhergestellt ist.

Die Energieeffizienzbewertung umfasst den Gesamtenergieverbrauch, den spezifischen Energieverbrauch pro Kilogramm Fisch, die Kühleffizienz und den Gesamtleistungskoeffizienten (COP), wobei der COP den Stromverbrauch der Peltier-Module, Ventilatoren und Wasserpumpen vollständig berücksichtigt. Die experimentellen Ergebnisse wurden durch 10.000 Monte-Carlo-Simulationen statistisch validiert, die Umweltvariabilität und instrumentelle Messunsicherheiten einbeziehen, um die Wahrscheinlichkeit zu schätzen, mit der das System die angestrebten Kühlbedingungen erreicht. Basierend auf der Annahme eines täglichen Fangs von 3 kg und 240 Arbeitstagen pro Jahr beträgt die jährliche Frischhaltemenge der SCU etwa 720 kg; bei geschätzten Herstellungskosten von etwa 182 US-Dollar und jährlichen Wartungskosten von 27,3 US-Dollar beträgt die Amortisationszeit etwa 0,15 Jahre.

Das Forschungsteam kommt zu dem Schluss, dass thermoelektrische Module ein Anwendungspotenzial zur Verbesserung der direkten Kühlung besitzen, die weitere Umsetzung dieser Technologie jedoch von neuen thermoelektrischen Materialien mit höherer Umwandlungseffizienz sowie der Entwicklung effizienterer Systeme abhängt. Als nächster Schritt ist geplant, die SCU unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu validieren, einschließlich variabler Wärmelasten, verschiedener Fischarten sowie Winter- und Sommerbedingungen, und sie hinsichtlich Leistung, Energieeffizienz und wirtschaftlicher Machbarkeit mit bestehenden Fischkühltechnologien zu vergleichen.