به نقل از «خبرگزاری صدا و سیما»

رقابت نیروگاه دودکش خورشیدی با نیروگاه های فسیلی در پایداری تولید توان، صرفه فنی و اقتصادی

تاریخ انتشار: ۱۰ خرداد ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۷۸۷۰۹۴۹

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، آقای عارفیان مجری طرح «مدلسازی تحليلی و تجربی رفتار ديناميکی نيروگاه دودکش خورشيدی با سامانه انباره گرمايی» 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. 

مجری طرح «مدلسازی تحليلی و تجربی رفتار ديناميکی نيروگاه دودکش خورشيدی با سامانه انباره گرمايی» 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.

عارفیان 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. 

مجری طرح «مدلسازی تحليلی و تجربی رفتار ديناميکی نيروگاه دودکش خورشيدی با سامانه انباره گرمايی» 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. 

وی 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 گردیده 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 ويژگي‌هاي 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.

وی 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 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 مزيت‌هاي رقابتي 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.

عارفیان 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.

منبع: خبرگزاری صدا و سیما

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

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.iribnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری صدا و سیما» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۸۷۰۹۴۹ 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:

مدارس، صاحب نیروگاه های خورشیدی می شوند

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ساتبا، محمود کمانی، رئیس سازمان انرژی‌های تجدید پذیر و بهره‌وری برق (ساتبا) درباره روند توسعه ساخت نیروگاه‌های خورشیدی در مدارس کشور خاطرنشان کرد: در سال گذشته تفاهم‌نامه‌ای با سازمان نوسازی مدارس و آموزش و پرورش داشتیم تا سامانه‌های خورشیدی در مدارس کشور توسعه پیدا کنند؛ این تفاهم‌نامه بین سازمان توسعه مدارس، ساتبا و خیرین مدرسه‌ساز منعقد شده است که خیرین علاوه بر ساخت مدارس، هزینه‌های احداث نیروگاه‌های خورشیدی بر روی پشت بام مدارس را هم متقبل شوند.

وی ادامه داد: ساتبا برق تولیدی این نیروگاه‌ها را با نرخ مناسب می‌خرد و عوائد حاصل از برق تولیدی به تأمین هزینه‌های جاری و نگهداری مدارس کمک بزرگی می‌کند. قم در این زمینه پیشتاز است و ۱۱ مدرسه در این استان به سامانه‌های خورشیدی تجهیز شده است.

کمانی با اشاره به افتتاح سه سامانه ۲۰ کیلوواتی در مدرسه خیر ساز غلام رضا زیرک در شهر قم، عنوان کرد: امیدواریم ساخت سامانه‌های خورشیدی در مدارس توسعه پیدا کند چرا که ظرفیت فوق العاده‌ای در کل کشور وجود دارد، این امر زمینه فرهنگ‌سازی دانش آموزان به عنوان آینده سازان کشور را فراهم می‌کند و به تولید برق پاک کمک می‌کند؛ هم اکنون ۱۰۰ مدرسه در کل کشور وجود دارد که نسبت به نصب سامانه خورشیدی اقدام کرده‌اند که امیدواریم توسعه پیدا کنند.

معاون وزیر نیرو با اشاره به برنامه توسعه نیروگاه‌های تجدید پذیر در کشور اظهار کرد: در کنار مدل‌های مختلفی که وزارت نیرو و ساتبا برای توسعه نیروگاه‌های تجدید پذیر شامل نیروگاه‌های بزرگ و بخش صنعت دارد، ساخت نیروگاه‌های کوچک مقیاس را در حوزه مدارس و نیز نهادهای حمایتی در حال پیگیری هستیم.

وی درباره جزئیات ساخت ۸۵۰۰ مگاوات نیروگاه‌های تجدید پذیر در دست ساخت در کشور بیان کرد: ما برای دو بسته نیروگاهی از شورای اقتصاد مجوز گرفته‌ایم که شامل یک بسته ۴۰۰۰ مگاواتی و بسته ۴۵۰۰ مگاواتی است؛ مناقصات مربوط به آن در سال گذشته، برگزار و برندگان آن اعلام و از این حجم نیروگاهی، ساخت ۲۵۰ مگاوات در استان قم قرار دارد که در چند ساخت گاه در حال پیگیری است؛ امیدواریم با تخصیص زمین، احداث این نیروگاه‌ها بزودی شروع شود.

بر اساس هدف‌گذاری صورت گرفته، قرار است نیروگاه‌های خورشیدی در ۲۰ هزار مدرسه ساخته شوند؛ از این سطح ۱۶ نیروگاه خورشیدی به بهره‌برداری رسیده و ۵۶ پروژه در سطح کشور در حال اجراست.
لازم به ذکر است، تفاهم نامه همکاری میان سازمان انرژی‌های تجدید پذیر و بهره وری برق (ساتبا)، سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور، معاونت متوسطه وزارت آموزش و پرورش و جامعه خیرین مدرسه ساز کشور در خردادماه سال ۱۴۰۲ به مدت ۵ سال منعقد شده است.

هدف از امضای این تفاهمنامه، احداث سامانه‌های خورشیدی مقیاس کوچک و پاک توسط خیرین و سرمایه‌گذاران حقیقی و حقوقی در مدارس کشور و توسعه فرهنگ بکارگیری انرژی‌های تجدید پذیر و بهره‌وری برق در جامعه معلمان و دانش آموزان است. با اجرای این تفاهم‌نامه‌، نیروگاه‌های خورشیدی انشعابی با ظرفیت حداقل ۲۰ کیلووات و غیر انشعابی در ۲۰ هزار مدرسه منتخب کشور با سرمایه‌گذاری خیرین برای انتفاع مدارس ساخته می‌شوند.

کد خبر 6090189 فاطمه صفری دهکردی