مركز البحوث الزراعية المصري يطوّر جهاز تبريد يعمل بالطاقة الشمسية لحفظ 720 كجم من الأسماك سنويًا

أخبار ar.wedoany.com، طوّر باحثون في مركز البحوث الزراعية المصري (ARC) نموذجًا أوليًا لنظام تبريد كهروحراري يعمل بالطاقة الشمسية، مخصصًا للحفاظ على الأسماك الطازجة في درجات حرارة منخفضة على متن قوارب الصيد. ووفقًا لسيناريو تقديري يستند إلى متوسط صيد يومي يبلغ 3 كجم للصياد الحرفي، ومدة عمل تبلغ 240 يومًا سنويًا، يمكن لهذا الجهاز حفظ حوالي 720 كجم من الأسماك سنويًا.

وأوضح فريق البحث أن الحفاظ على جودة الأسماك وإبقاءها في أفضل حالة عبر درجات حرارة منخفضة يُعد مرحلة حاسمة يواجهها الصيادون، ويُعرف هذا الإجراء في القطاع باسم "المناولة المثلى للأسماك". ويعتمد حفظ الأسماك حاليًا على الثلج بشكل أساسي، لإطالة فترة الصلاحية عبر إبطاء نمو البكتيريا، إلا أن الثلج يواجه قيودًا تتعلق بالوزن ومساحة التخزين والتكلفة وظروف التشغيل، كما يعاني من بطء التبريد وعدم انتظام توزيع درجات الحرارة وقصر مدة الحفظ؛ ومع أن إضافة الملح إلى الثلج قد تطيل فترة الحفظ، فإنها قد تغيّر النكهة الطبيعية للأسماك. أما أنظمة التبريد الصناعية فتوفر تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة، لكنها مرتفعة التكلفة في الشراء والتشغيل، وتستهلك طاقة كبيرة، وتتميز ببصمة بيئية غير مواتية.

تتكون وحدة التبريد الشمسية (SCU) من حجرة تبريد مصنوعة من الخشب الرقائقي المعزول، وثلاثة أرفف من الألومنيوم المثقّب، لاستيعاب كمية أكبر من الأسماك مع ضمان دوران الهواء. وتحتوي الحجرة الخلفية على 4 مراوح تعمل بالتيار المستمر لتدوير الهواء البارد بشكل متجانس؛ ويمتص مبادل حراري مخصص من الألومنيوم ذو الأنابيب ذات الزعانف الحرارة من داخل الحجرة، وتُطرد عبر مياه دائرية. ويتم التبريد بواسطة ثلاث وحدات كهروحرارية من نوع Peltier TEC1-12706، مثبتة على خزان مياه، حيث يعمل الجانب البارد على خفض درجة حرارة الماء، بينما يُبرَّد الجانب الساخن عبر مبدد حراري من الألومنيوم بتبريد هوائي قسري، وتُضخ المياه المبردة باستمرار إلى المبادل الحراري لاستخلاص الحرارة من حجرة التخزين.

يعمل النظام بالطاقة الشمسية عبر لوح كهروضوئي بقدرة 300 واط، ومنظم شحن بتقنية تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)، وبطارية 12 فولت 100 أمبير/ساعة، ما يتيح التشغيل خارج الشبكة؛ ويُوجَّه اللوح الكهروضوئي نحو الجنوب بزاوية ميل 31 درجة لزيادة التحصيل الشمسي. وينظّم نظام التحكم الآلي دورة المياه عبر منظم حرارة ومستشعرات حرارة، محافظًا على درجة حرارة حجرة التبريد عند 5 درجات مئوية؛ حيث تُشغَّل المضخة عند تجاوز درجة الحرارة الداخلية للقيمة المضبوطة، وتتوقف تلقائيًا بعد عودة درجة الحرارة إلى مستواها الطبيعي.

يشمل تقييم كفاءة الطاقة إجمالي استهلاك الطاقة، والاستهلاك النوعي للطاقة لكل كيلوجرام من الأسماك، وكفاءة التبريد، ومعامل الأداء الكلي (COP)، الذي يحتسب استهلاك الطاقة لوحدات Peltier والمراوح والمضخة بالكامل. وخضعت النتائج التجريبية لتحقق إحصائي عبر 10,000 محاكاة بطريقة مونت كارلو، مع مراعاة التباين البيئي وعدم اليقين في القياسات الآلية، لتقدير احتمالية وصول النظام إلى ظروف التبريد المستهدفة. ووفقًا لافتراضات تشغيل الصياد بمتوسط 3 كجم يوميًا و240 يوم عمل سنويًا، تبلغ السعة السنوية للحفظ لوحدة SCU حوالي 720 كجم؛ وباحتساب تكلفة تصنيع تبلغ نحو 182 دولارًا أمريكيًا وتكلفة صيانة سنوية تبلغ 27.3 دولارًا أمريكيًا، تُقدَّر فترة استرداد الاستثمار بنحو 0.15 سنة.

وخلص فريق البحث إلى أن الوحدات الكهروحرارية تنطوي على إمكانات تطبيقية لتحسين طرق التبريد المباشر، إلا أن الاعتماد العملي لهذه التقنية مستقبلًا يظل مرهونًا بتوفر مواد كهروحرارية جديدة ذات كفاءة تحويل أعلى، وتطوير أنظمة أكثر كفاءة. وتشمل الخطط المقبلة اختبار وحدة SCU في ظروف تشغيل متعددة، تشمل أحمالًا حرارية متغيرة، وأنواعًا مختلفة من الأسماك، وظروف تشغيل في فصلي الشتاء والصيف، إلى جانب إجراء مقارنات مع تقنيات تبريد الأسماك الحالية من حيث الأداء وكفاءة الطاقة والجدوى الاقتصادية.