A synchronized multi-staged thermal energy storage system for sustainable hydroponic greenhouses
Notice bibliographique
Résumé
This study develops and evaluates an innovative integrated solar-powered system which is integrated with a novel three-level synchronized latent heat storage system to provide a sustainable and continuous supply of electricity, freshwater, and heat for greenhouse applications, particularly focusing on arid regions like Doha, Qatar. This latent heat storage system offers better management and lower exergy destruction compared to the conventional heat storage systems. The system centers around parabolic trough solar collectors (PTCs). While power generation is achieved via an organic Rankine cycle (ORC) using toluene as the working fluid, freshwater is produced using a multi-stage flash (MSF) desalination unit. A key innovation is the incorporation of a cascaded thermal energy storage (TES) system with phase change materials. The present TES system features three modules operating at distinct temperature levels which are high: 200–225 °C for power generation, medium: 150–175 °C for desalination, and low: 80–90 °C for greenhouse thermal management, enabling synchronized energy storage and discharge to compensate for solar intermittency and meet varying demands. Thermodynamic performance is assessed using energy and exergy analyses. The results indicate that system outputs (electricity, heat, and freshwater) scale linearly with the PTC area, demonstrating predictable performance and modularity. For example, a 10,000 m 2 PTC area can yield approximately 77 m 3 of freshwater daily. The overall system maintains stable energy (19.4 %) and exergy (12.5 %) efficiencies across tested scales, though the difference highlights potential for optimization by minimizing thermodynamic irreversibilities. The TES system offered in this study enhances exergy efficiencies by 3.62 %. The integrated TES is crucial for extending operational hours, ensuring consistent resource production beyond direct solar availability. This integrated approach offers a robust solution for enhancing resource and food security and sustainability in arid environments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».