بررسی رفتار دینامیکی نیروگاه دودکش خورشیدی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری فارس به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، امیر عارفیان دانش آموخته دکترای مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی) دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «مدلسازی تحلیلی و تجربی رفتار دینامیکی نیروگاه دودکش خورشیدی با سامانه انباره گرمایی» گفت: افزایش روزافزون نیاز به انرژی الکتریکی در سطح ملی و بین المللی از یک سو و محدودیت‌ها و مخاطرات تولید توان الکتریکی از فناوری‌های سنتی سوخت‌های فسیلی از سوی دیگر، توسعه استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و در رأس آنها انرژی خورشیدی و بادی را الزام‌آور ساخته است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

وی افزود: فناوری نیروگاهی دودکش خورشیدی (Solar Chimney Power Plant) یکی از فناوری‌های امیدبخش و قابل اعتماد از توان گرمایی خورشیدی (Solar thermal power) است. در این نیروگاه، بخشی از انرژی حرارتی تابش خورشید که به سطوح جمع‌کننده یا گلخانه خورشیدی رسیده است، به هوای درون آن داده شده و با کاهش چگالی هوا نسبت به هوای محیط پیرامون، نیروی شناوری ایجاد می‌شود. تأثیر این نیروی شناوری در امتداد دودکش که در مرکز جمع‌کننده قرار دارد منجر به ایجاد جریان جابجایی طبیعی و بالارونده می‌شود. بخشی از انرژی جنبشی جریان هوای بالارونده در مجموعه توربین هوایی و مولد نصب شده در پایه دودکش به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. 
عارفیان گفت: نیروگاه دودکش خورشیدی در پیکربندی پایه و شناخته شده آن دارای فناوری سطح بالایی نبوده و تمامی زیرسامانه‌ها و اجزای آن قابلیت بومی‌سازی و ساخت داخل را دارا می‌باشد.
وی با بیان اینکه با اجرای این پژوهش و بکارگیری نتایج آن در خصوص استفاده از انباره‌های گرمایی طبیعی و مصنوعی برای این نوع نیروگاه، علاوه بر عواید فنی و زیست محیطی، هزینه تراز شده انرژی (LCOE) بطور محسوس کاهش می یابد، خاطر نشان کرد پژوهش حاضر گام مهمی در راستای تجاری‌سازی و استفاده بزرگ مقیاس از این فناوری برداشته است. 
وی افزود: هزینه تراز شده انرژی در نیروگاه دودکش خورشیدی بهینه شده با راهکاری‌های مورد بحث در این پژوهش، در رقابت با سایر فناوری‌های تولید توان رایج نظیر واحدهای توربین گاز در پیکربندی سیکل ساده و سیکل ترکیبی است. 
عارفیان افزود: این در حالی است که هزینه تراز شده انرژی در پیکربندی پایه و معمول این فناوری حداقل سه برابر فناوری‌های رایج است. علاوه بر توجیه‌پذیری فنی و اقتصادی، راهکار استفاده از انباره گرمایی خاک مرطوب منتج از فعالیت‌های این پژوهش، در مقایسه با انباره گرمایی آبی که مورد توجه طیف وسیعی از پژوهشگران پیشین بوده است، نوآوری ممتاز و منحصربفردی را برای توسعه استفاده از انباره‌های گرمایی چه در سطح طراحی، چه در سطح تأمین مواد و تجهیزات و چه در سطح اجرا در بزرگ مقیاس به همراه داشته است.
به گفته دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ارزیابی کیفی و کمی حضور و عملکرد انواع انباره‌های گرمایی در نیروگاه دودکش خورشیدی، تعریف و ارزیابی کمی و کیفی پارامتر جدید «شاخص کیفیت تولید توان (Quality factor of Power Generation)» در نیروگاه دودکش خورشیدی و مقایسه آن با سایر فناوری‌های تولید توان، تدوین کمی منحنی‌های مشخصه عملکرد نیروگاه برای اولین بار و تحلیل ظرفیت ذخیره‌سازی و عمق نفوذ حرارت در انباره گرمایی از جمله فعالیت‌های این پژوهش است که به ارتقای مرزهای دانشی در زمینه این فناوری منجر شده است. 
وی ادامه داد: کاهش نوسانات و وقفه‌های تولید توان و اجابت طیف وسیعی از سناریوهای تقاضای بار در شبکه‌های محلی و سراسری تولید توان الکتریکی، مهم‌ترین ویژگی بهبوده یافته منتج از پژوهش حاضر برای نیروگاه دودکش خورشیدی بوده است. 
عارفیان گفت: اجرای پژوهش حاضر مبتنی بر مدلسازی نیمه-تحلیلی رفتار دینامیکی و در بستر زمان نیروگاه دودکش خورشیدی بوده است. در این مدلسازی با توسعه روابط حاکم بر سامانه از جمله پایستگی جرم، تکانه و انرژی ارتباط بین ورودی‌ها شامل توابع زمانی تابش خورشید، دمای محیطی، باد عرضی و همچنین پارامترهای ثابت هندسی و خواص مواد با خروجی‌های سامانه شامل اختلاف دمای ایجاد شده در جمع‌کننده خورشیدی، سرعت هوای بالارونده و توان خروجی از توربین-مولد برقرار شده است. دستگاه معادلات دیفرانسیل-جبری (DAE) کاملاً غیر خطی و جفت شده منتج از این مدلسازی با 251 معادله-251 مجهول حل شده است.

عارفیان افزود: همچنین به منظور اعتبارسنجی نتایج مدلسازی نیمه-تحلیلی، یک پایلوت کوچک مقیاس از نیروگاه دودکش خورشیدی (با ارتفاع دودکش 8 متر و شعاع جمع‌کننده 4 متر) ساخته شده و پس از تجهیز به ابزار اندازه‌گیری شامل تابش سنج، دما سنج، سرعت سنج و غیره در شرایط محیط واقعی مورد آزمون قرار گرفته است. داده‌های تجربی پایلوت نیروگاه دودکش خورشیدی امیرکبیر علاوه بر اعتبارسنجی نتایج مدلسازی نظری، به منظور ارزیابی عملی راهکارهای بهبود عملکرد و همچنین تدوین بانک اطلاعات عملکرد تجربی نمونه پایلوت این نیروگاه مورد استفاده قرار گرفته است. 

این محقق با اشاره به کاربرد پروژه گفت: کاربرد اصلی  این پروژه در صنعت نیروگاهی (متوسط مقیاس و بزرگ مقیاس) و نیروگاه‌های انرژی‌های تجدیرپذیر است.
وی افزود: با اینحال سامانه دودکش خورشیدی و انباره‌های گرمایی در مقیاس کوچک قابل کاربرد در صنعت تأسیسات و تهویه مطبوع خانگی، تجاری و صنعتی هستند. همچنین از این فناوری می‌توان در صنایع غذایی و بطور خاص خشک‌کن های خورشیدی غیرفعال (Passive) استفاده نمود.
وی با اشاره به ویژگی‌های طرح گفت: نیروگاه دودکش خورشیدی به عنوان یکی از جدیدترین فناوری‌های انرژی خورشیدی، می تواند مناسب‌ترین گزینه برای رقابت با نیروگاه‌های تولید توان رایج از نظر اقتصادی و صیانت از محیط زیست در عدم مصرف آب و عدم تولید آلاینده باشد.
عارفیان تاکید کرد: بر این اساس و با توجه به پتانسیل بالقوه کشور ایران از نظر اقلیم، تابش خورشیدی و اراضی مناسب و در دسترس، سیاست‏های بالادستی کشور و همچنین رویکرد جهانی نسبت به تولید توان در منطقه غرب آسیا و و شمال آفریقا، در پژوهش حاضر به مطالعه و بهبود رفتار زمانی این نوع نیروگاه پرداخته شده است.
پایلوت‌های آزمایشگاهی کوچک مقیاس از پیکربندی پایه نیروگاه دودکش خورشیدی در سطح جهان و در داخل کشور و با اهداف از پیش تعیین شده مختلف، طراحی، ساخته و به اجرا رسیده است. با اینحال پایلوت نیروگاه دودکش خورشیدی ثابت دانشگاه صنعتی امیرکبیر از حیث مقیاس و پارامترهای مورد مطالعه و بهبود عملکرد جایگاه ویژه دارد. همچنین پایلوت یکپارچه نیروگاه دودکش خورشیدی شناور امیرکبیر برای اولین بار در سطح جهان طراحی، اجرا و به بهره‌برداری رسیده و طرح مذکور با شماره اختراع 81592 در اداره کل مالکیت صنعتی سازمان ثبت اسناد و املاک کشور به ثبت رسیده است. لازم به ذکر است اولین نیروگاه متوسط مقیاس بهره‌برداری شده از این فناوری مربوط به مانزانارس اسپانیا بوده که در دهه 1980 میلادی به مدت هشت سال مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین در حال حاضر یک نیروگاه متوسط مقیاس 200 کیلوواتی در ووهای چین مورد بهره‌برداری قرار دارد. نیروگاه‌های تجاری بزرگ مقیاس در کشورهایی نظیر ایالات متحده، چین، استرالیا، آفریقای جنوبی و غیره در دست طراحی و برنامه‌ریزی جهت احداث می‌باشند.
وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: این فناوری دارای مزیت‌های مطلق و نسبی فناوری است توسعه و بکارگیری آن را در مقایسه با سایر نیروگاه‌های سنتی فسیلی و حتی نیروگاه‌های تجدیدپذیر را ممتاز می‌سازد.
وی با بیان اینکه هزینه زمین و محل احداث این نوع نیروگاه‌ها کمینه و یا رایگان است، گفت: سوخت این نیروگاه رایگان بوده و در اغلب نقاط جهان در دسترس است. همچنین این نیروگاه نیازمند هیچگونه آب مصرفی در چرخه اصلی یا به عنوان سیال خنک‌کاری نبوده و در مقایسه با نیروگاه‌های تجدیدپذیر و خورشیدی دیگر نیز مزیت نسبی دارد. این موضوع با توجه به تشدید بحران آبی در منطقه غرب و جنوب غرب آسیا حائز اهمیت است. 
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: از جنبه اقتصادی هزینه تراز شده انرژی در پیکربندی بهینه این نوع نیروگاه‌ها از سایر نیروگاه‌های تجدیدپذیر کمتر بوده و با سایر فناوری‌های سنتی فسیلی رقابت می‌کند.
عارفیان گفت: کشور ایران به عنوان یکی از غنی‌ترین کشورها از حیث تابش خورشید و با توجه به خاص بودن اقلیم و ناهمواری‌های سرزمینی به عنوان یکی از قطب‌های مستعد توسعه و بهره‌برداری از این نوع نیروگاه‌ها امکان‌سنجی شده است. 
وی با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: نیروگاه‌های متوسط مقیاس و بزرگ مقیاس دودکش خورشیدی اعم از ثابت، شناور و یا شیب‌دار (ساخته شده بر روی ناهمواری‌های آفتاب‌گیر سرزمینی)، سامانه‌های تهویه طبیعی ساختمانی‌های مسکونی، تجاری و صنعتی، سامانه‌های خشک‌کن خورشیدی کوچک مقیاس و متوسط مقیاس صنعتی از کاربردهای این پروژه هستند.
گفتنی است هدایت و راهنمایی این پژوهش توسط جناب آقای دکتر رضا حسینی ابرده، استاد و عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شده است.

انتهای پیام/

منبع: فارس

کلیدواژه: دانشگاه امیرکبیر محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیروگاه دودکش خورشیدی نوع نیروگاه تولید توان بهره برداری متوسط مقیاس بزرگ مقیاس نیروگاه ها پژوهش حاضر جمع کننده

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.farsnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فارس» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۳۸۵۲۷۲۶ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

احداث نیروگاه‌های خورشیدی در شهرک‌های صنعتی آذربایجان‌غربی مشکل کمبود برق را حل می‌کند

فرزین عباسی در گفت‌وگو با خبرنگار حوزه استان‌های خبرگزاری تقریب، با اشاره به اینکه در سال گذشته 55 قرارداد پیمانکاری به مبلغ 240 میلیارد تومان در حوزه معاونت فنی شرکت شهرک‌های صنعتی آذربایجان‌غربی منعقد شد اظهار داشت: این در حالی بود که این قراردادهای پیمانکاری از شمال تا جنوب استان را شامل می‌شد.

وی تصریح کرد: بر این اساس، در هر کدام از شهرک‌های صنعتی آذربایجان‌غربی که مشکل زیرساختی داشتند، پروژه پیمانکاری منعقد شده و عملیات اجرایی در آنجا آغاز شده است.

معاون فنی شرکت شهرک‌های صنعتی آذربایجان‌غربی گفت: همچنین در قسمت اسناد ثبتی در سال گذشته، حدود 400 هکتار اسناد تک برگی تفکیک‌شده در شهرک‌های صنعتی ارومیه، چهاربرج، اشنویه، ماکو و ناحیه صنعتی کریم آباد صادر شد.

وی بیان کرد: از سوی دیگر اسناد 6 دانگ ناحیه صنعتی نالوس صادر شد و اقدامات صدور اسناد 6 دانگ پلدشت نیز پس از چندین سال آغاز شده و هم اکنون در حال صدور سند است.

عباسی از تصویب دو ناحیه صنعتی در سال گذشته خبر داد و گفت: در این راستا ناحیه صنعتی سیمینه بوکان به مساحت 50 هکتار و ناحیه صنعتی شهید سلیمانی ارومیه به مساحت 23 هکتار به تصویب رسیده و امسال عملیات اجرایی آنها آغاز می‌شود.

وی ادامه داد: از سوی دیگر در پایان سال گذشته برای ایجاد دو ناحیه صنعتی لاجان پیرانشهر پیمانکار انتخاب شد و ناحیه صنعتی قره ضیاءالدین۲ در مرحله تهیه اسناد و برآورد است.

معاون فنی شرکت شهرک‌های صنعتی آذربایجان‌غربی در ادامه با اشاره به صدور بیش از 30 مجوز ساخت و ساز در سال گذشته گفت: علاوه بر آن در این مدت 23 پایان کار برای واحد‌های صنعتی و خدماتی صادر شده است.

وی با اشاره به اینکه آغاز عملیات اجرایی تصفیه‌خانه شاهین دژ جزو مصوبات سفر استاندار آذربایجان‌غربی در سال گذشته بود اظهار داشت: این پروژه با اعتباری بالغ بر 45 میلیارد تومان و ظرفیت 400 مترمکعب در روز آغاز شد.

عباسی گفت: مدول دوم شهرک صنعتی مهاباد نیز که در سال 1401آغاز شده بود در اواخر سال گذشته با ظرفیت 900 مترمکعب در روز و با اعتبار 22میلیارد تومان به بهره برداری رسید.

وی افزود: هم اکنون نیز تصویه خانه فاز دو ارومیه با اعتبار 35 میلیارد تومان و با پیشرفت فیزیکی 50 درصدی در حال انجام است.

معاون فنی شرکت شهرک‌های صنعتی آذربایجان‌غربی با اشاره به تفاهم‌نامه سه جانبه با شرکت برق منطقه‌ای، شرکت شهرک‌های صنعتی استان و استانداری گفت: این تفاهم‌نامه در راستای احداث پست شهرک صنعتی فاز سه بوده که 60 درصد پیشرفت فیزیکی دارد.

وی در ادامه گفت: امسال در صورتی که مجوز حفاری چاه آب ناحیه صنعتی چهاربرج در اسرع وقت تحویل شرکت شهرک‌های صنعتی داده شود، در 6 ماهه دوم سال ناحیه صنعتی چهاربرج آماده واگذاری به سرمایه‌گذاران خواهد بود.

عباسی خاطرنشان کرد: امسال زیباسازی شهرک‌ها با بهره‌گیری از مشاور، پیش‌بینی شده است که امید می‌رود بتوان با ایجاد فضای سبز و کاشت نهال در شهرکهای صنعتی گام موثری در زیبایی شهرک‌های و نواحی صنعتی داشته باشیم.

وی بیان کرد: همچنین امسال چند شهرک برای احداث نیروگاه خورشیدی در نظر گرفته شده و با توجه به کمبود برق که وجود دارد در تلاش هستیم با احداث نیروگاه‌های خورشیدی این مشکل را تا حد امکان رفع کنیم.

عباسی گفت: از سوی دیگر در سال جاری کارگاه‌های اجاره‌ای در برنامه وجود دارد و بر این اساس، 10 واحد کارگاهی فناوری در عرض دو سال احداث می‌شود و هم اکنون در شهرک صنعتی فاز دو ارومیه احداث چهار کارگاه آغاز شده و پس از پایان آن، به متقاضیان سرمایه‌گذاری اجاره داده می‌شود.

وی اظهار داشت: امسال واگذاری شهرک صنعتی پلدشت آغاز و قیمت‌گذاری‌ها به پایان رسیده است و اواخر اردیبهشت ماه واگذاری آنها آغاز می شود.

انتهای پیام/