نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو
پیاپی 2 (زمستان 1393)

خصوصی سازی و تجدید ساختار صنعت برق از اقدامات مهم تحقق توسعه پایدار شناخته شده است. همچنین جلب سرمایه گذار خصوصی به بخش تولید برق از طریق انرژی های تجدیدپذیر نیز از عوامل تحقق انرژی پایدار می باشد. با عنایت به شناخت سیاست تعرفه خرید تضمینی به عنوان کاربردی ترین سیاست جلب سرمایه گذار بخش خصوصی در بخش برق تجدیدپذیر، در این مقاله با محاسبه و تحلیل حساسیت هزینه های نهایی تولید واحد برق تجدیدپذیر در ایران با هدف جلب سرمایه گذار بخش خصوصی و به تبع آن افزایش سهم برق تجدیدپذیر در سبد انرژی ایران، تحقق انرژی پایدار و توسعه پایدار، تعرفه های خرید تضمینی بطور مجزا برای برق تجدیدپذیر (بادی، خورشیدی و برق آبی) ارائه شده است. روش تحقیق آنالیز هزینه-فایده می باشد و کلیه محاسبات در این مقاله با نرم افزار ارزیابی اقتصادی پروژه های صنعتی COMFAR که یک برنامه انعطاف پذیری برای ارزیابی مالی و اقتصادی پروژه های صنعتی سرمایه ای برحسب استاندارهای مللی و بین المللی می باشد، محاسبه شده است.

با توجه به پیشرفت جوامع بشری و مشکل گرمایش جهانی، تمایل جامعه مهندسین برای استفاده از سیستم های غیرفعال با میزان انرژی مصرفی کم بیشتر شده است. اغلب این سیستم ها از منابع تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست استفاده می کنند. در این نگارش به معرفی سیستم های سرمایشی و به طور گسترده سرمایش غیرفعال پرداخته می شود. مزیت، معایب و محدودیت استفاده از این روش ها مورد ارزیابی قرار می گیرد. زمین، آسمان، آب و هوا از جمله منابع سرمایشی از طریق چاه های حرارتی طبیعی هستند. سرمایش تابشی نیز به دو صورت فعال و غیر فعال، صورت می پذیرد. کاهش انتقال حرارت نیز از عوامل تاثیر گذار در سرمایش غیرفعال است که در این نگارش مورد بررسی قرار می گیرد. در انتهای این نگارش می توان نتیجه گرفت که سیستم های سرمایش غیرفعال می توانند جایگزین مناسبی برای سیستم های سرمایشی مکانیکی باشند و آسایش حرارتی مناسبی را ایجاد کنند.

برتری های سیستم های تولید همزمان سرما، گرما و توان در مقیاس میکرو (micro-CCHP) نسبت به سیستم های مرسوم تولید جداگانه سرما، گرما و توان (SCHP) باعث شده است که سیستم های micro-CCHP در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگرها قرار بگیرند. برخی از برتری های سیستم های micro-CCHP شامل کاهش مصرف سوخت، کاهش آلاینده های زیست محیطی، تقویت پدافند غیرعامل، ایجاد ارزش افزوده اقتصادی، و دوره بازگشت سرمایه کوتاه مدت می باشد. با توجه به برتری های ذکر شده، بررسی پتانسیل های استفاده از سیستم های micro-CCHP در ایران از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لذا در این مقاله به بررسی پتانسیل های موجود در بخش ساختمان کشور جهت بهره برداری از این فناوری پرداخته ایم. در این بررسی به معیارهای انرژی، پدافند غیرعامل، اقلیم و قابلیت استفاده از منبع انرژی تجدیدپذیر خورشیدی بصورت ویژه توجه شده است. بررسی ها نشان می دهد که مصرف انرژی در بخش ساختمان قسمت عمده مصرف انرژی در کشور را به خود اختصاص داده است و از سوی دیکر شاخص مصرف انرژی در این بخش نسبت به معیارهای جهانی فاصله فراوان دارد. همچنین اقلیم های آب و هوایی مختلف کشور در بیشتر زمانهای سال نیاز به سرمایش و یا گرمایش دارند. براساس این ارزیابی ها کشور ایران از نظر وضعیت استفاده از انرژی سوخت، نیاز به تقویت پدافند غیرعامل، نیاز به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و از نظر اقلیمی یکی از مکانهای با پتانسیل بسیار بالا جهت استفاده از فناوری سیستم های micro-CCHP می باشد.

ایرانیان از دیرباز انواع آسیا را بر اساس شرایط اقلیمی که در آن می زیستند برای آرد کردن گندم و تهیه نان، که یکی از مهم ترین غذاهای روزانه شان به شمار می آمد، احداث می کردند. آسیاهای بادی را در نقاط مختلف ایران نمی توان دید، زیرا که چرخش این آسیاها مستلزم وجود بادهای قوی و مداوم و طولانی است بنابراین باد عامل اصلی چرخش آسبادهاست. از این رو مراکز اصلی ایجاد آسبادها، مناطق بادخیزند. این مطالعه به بررسی و معرفی آس بادهای منطقه خواف واقع در جنوب شرق شهرستان مشهد پرداخته است. به عبارت دیگر در این مقاله کار و تاثیر آسباد منطقه خواف از نظر علمی و اقلیمی بررسی شده و به ضرورت استفاده درست از نیروی لایزال طبیعت و سازش با شرایط سخت منطقه پرداخته شده است. رویکرد اصلی مقاله «تطابق انسان با محیط برای رفع نیازهای خود» است؛ اینکه انسان در هر شرایطی خود را با محیط وفق داده و از آن برای رفع نیازهای اولیه خود استفاده می کند. مطالعاتی که در منطقه خواف انجام گرفت بیانگر این مطلب است که وجود آسیاب ها نقش اساسی و ارزنده ای در معیشت و روند زندگی مردمان گذشته این دیار داشته است. در روزگارانی که هیچ نیرویی خاص جهت رفع نیازهای بشر وجود نداشته، مهار باد و استفاده از آن جهت آرد نمودن گندم در این منطقه سبب افزایش کارایی مردمان گذشته شده است و اقتصاد در آنرا از وضعیت متناسبی برخوردار ساخته است. هم چنین نقش خدماتی بیشتر مردم منطقه (حمل و نقل) در مقابل کارکردهای سایر بخش ها (صنعت و کشاورزی) بر افزایش درآمد مردم در این زمینه تاثیر بسزایی گذاشته است. متاسفانه امروزه با گسترش صنعت و تکنولوژی اکثر آنها از رونق افتاده و متروک و رها گردیده اند. ایجاد آسیاب های بادی جدای استفاده بهینه از پارامترهای اقلیمی همان گونه که ذکر شد یک ساخت فرهنگی است که این ساخت در طول تاریخ دچار تغییراتی شده تا به امروز که به این صورت باقی مانده است. و فرهنگ و دانش غنی انسان را قادر ساخته است تا یکی از محدودیت های محیط طبیعی را از میان بردارد و آن را به نقطه قوتی تبدیل سازد تا نه تنها دافع جمعیت نباشد بلکه سبب جذب و تثبیت جمعیت نیز شود. امروزه وظیفه مسئولان و کارشناسان مربوطه آن است که ضمن انجام مطالعات مستندسازی که مهمترین و ضروریترین مرحله در شناسایی آثار تاریخی است، اقدامات جامعی در زمینه معرفی این آثار ارزشمند، نخست به مردم کشورمان و سپس به جهانیان انجام دهند با چنین اقداماتی ضمن تامین نیازهای این مناطق دور افتاده، چرخه ی صنعت گردشگری کشورمان به گردش درآورد. برای حصول به این امر تهیه مستندات لازم در زمینه تهیه پرونده ثبت جهانی این مجموعه می تواند راه گشا باشد. امید است با انجام چنین مطالعاتی در حفظ و نگهداری آثار باستانی با معماری ایرانی قدم های هرچند کوچک برداشته شود.

بهره برداری از انرژی خورشیدی در چین به هر دو روش فعال (اکتیو) و نیمه غعال (پسیو) صورت می گیرد. گزینش فنآوری های بهره گیری از انرژی خورشید متناسب با شرایط اقلیمی و توان اقتصادی-فنی مناطق گوناگون این کشور صورت می پذیرد. چین ظرف مدت 6 سال ظرفیت نیروگاهی فتوولتائی متصل به شبکه را از 20 مگاوات به 600 مگاوات رساند. حجم بزرگی از شمش ها و ویفرهای سیلیکون برای ساخت پانلهای فتوولتائی در چین فرآوری می شود که بخش عمده ای از آن به مصرف صادرات می رسد. استفاده از کلکتورهای خورشیدی برای تامین آبگرم و نیز گرمایش و سرمایش فضای خانه ها گسترش چشمگیری داشته و مجموع سطح کلکتورهای خورشیدی از 64میلیون مترمربع در پایان سال 2004 به 116 میلیون متر مربع در پایان سال 2010 رسید و مجموع ظرفیت گرمائی معادل کلکتورهای آبگرمکن و هواگرمکن خورشیدی در سال 2013 به رقم 217گیگاوات حرارتی افزایش یافت. کاربرد انرژی خورشیدی در گرمایش فرایندهای صنعتی نیز در این کشور روند رو به گسترش خود را می گذراند و تا کنون بزرگترین پروژه جهان در بهره برداری صنعتی از گرمای خورشیدی در چین به اجرا درآمده است. در مناطق بسیار سردسیر چین، معماری در ترکیب با انرژی خورشیدی و بیوانرژی به کمک ساختمانهای مسکونی آمده تا فضا را برای ساکنین آنها دلنشین تر نماید. باوجود پیشرفتهای چشمگیر در بیشتر زمینه های انرژی تجدیدپذیر، بهره برداری از گرمای خورشیدی برای تولید نیرو گسترش اندکی در چین داشته است.

با توجه به حجم زیاد مواد زائد تولیدی و مشکلات زیست محیطی حاصل از آنها، ضرورت دارد که این مواد قبل از ورود به محیط زیست به طریق مناسبی تصفیه گردند. یکی از روش های مناسب برای تصفیه مواد آلی فسادپذیر استفاده از فرآیند هضم بیهوازی است که ضمن کاهش شدید بار آلودگی مواد زائد آلی، باعث تولید انرژی با ارزشی نیز خواهد شد. کمک به حفظ محیط زیست، بهبود بهداشت شهری و روستایی، صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی و تولید کودی غنی برای مصارف کشاورزی از مزایای مهم هضم بیهوازی است. تخمیر بی هوازی مواد زائد آلی مختلف نظیر لجن فاضلاب شهری، مواد آلی فسادپذیر زباله های شهری، فاضلابهای صنعتی با بار آلودگی زیاد همچون فاضلاب کشتارگاه های صنعتی، صنایع غذایی و لجن صنایع روغن گیری، فضولات مرغداری ها و گاوداری های بزرگ و... می تواند علاوه بر کمک در حفظ محیط زیست، مقادیر زیادی انرژی را نیز تولید نماید.
مطابق آمار ارائه شده توسط REN21 در سال2009، 66000 مگاوات نیروگاه بیوگازی وجود دارد. می توان گفت که در حال حاضر تکنولوژی های غالب در زمینه تولید انرژی از مواد زیست توده در جهان شامل روش های ترموشیمیایی و بیوشیمیایی است. روش های ترموشیمیایی مناسب برای مواد آلی دیرفساد پذیر که ظرفیت گرمایی بیشتری دارند بوده و روش های بیوشیمیایی مناسب و قابل کاربرد برای مواد آلی فساد پذیر که ظرفیت گرمایی زیادی ندارند، می باشند. همواره سعی و تلاش در طراحی هاضم های بیهوازی بر این بوده است که کارایی فرآیند هضم در این سیستم ها بالا رفته، کیفیت و کمیت گاز حاصله بهبود بخشیده شده و مایع خروجی از هاضم دارای حداقل بار آلودگی باشد.
هاضم های بی هوازی را می توان از نظر سرعت هضم به دو دسته کلی هاضم های سرعت پایین و هاضم های سرعت بالا تقسیم بندی نمود. در این مقاله انواع هاضم های بیهوازی که توانایی استحصال انرژی از مواد زیست توده را دارند، بررسی نموده و پیشنهاداتی برای استفاده از آنها جهت هضم بیهوازی در ایران را ارائه می نمائیم.

امروزه مصرف بی روبه رشد انرژی از یک طرف و دغدغه های حفظ منابع طبیعی از طرف دیگر جامعه بشری را به شناسایی و بهره برداری از منابع جدید انرژی واداشته است. استفاده مستمر از انواع منابع انرژی سوختهای فسیلی این منابع را در معرض نابودی قرار داده و آلودگی ناشی از مصرف این منابع نیز تهدیدی برای محیط زیست می باشد. یکی از منابع جدید انرژی تولید انرژی از زیست توده است، که در این میان لجن تصفیه خانه فاضلاب شهری و صنعتی حجم قابل توجهی را تشکیل می دهد. در این مقاله ضمن معرفی لجن تصفیه خانه های فاضلاب به عنوان سوخت مناسب نیروگاهی، ارزش حرارتی لجن مرطوب و خشک مورد مقایسه قرار گرفته است. قیمت برق تولیدی از لجن در مقابسه با سایر فناوری های تولید برق از منابع زیست توده نیز مورد بررسی قرار گرفته است. ظرفیت های تولید برق از لجن نیز در ایران برآورد شده و اهمیت آن در مقابل سایر ظرفیت های براورد شده تولید برق برای انواع نیروگاه های زیست توده در 30 شهر مورد ارزیابی قرار داده شده است. بکارگیری سیستم بازیافت حرارت به منظور جلوگیری از هدررفت انرژی حرارتی و کسب راندمان الکتریکی بالاتر، نظیر تمهیدات اصلاح و تعدیل سیستم و اضافه کردن بخش های پیش گرم، همراه با بستر شناور به عنوان روش مناسب سوزاندن لجن می تواند راه حل مناسبی باشد. ارائه نمونه های موفق تولید برق از لجن در سایر کشورها به همراه فناوری های بکارگرفته شده می تواند نتیجه گیری نسبتا مفیدی را در این مقاله به خواننده بدهد.

در دهه آخر قرن بیستم استفاده هرچه بیشتر از انرژی های تجدید پذیر و بدون آلایندگی افزایش یافت. از میان همه نیروهای طبیعی، سهولت و تداوم نیروی باد در برخی مناطق و عدم تداخل وجود مولد با کاربری های صنعتی و کشاورزی متمایز بوده است. با این حال مسئله مهم اتلاف انرژی از محل تولید انرژی به شهرها باعث شده است تا موضوع به کارگیری مولدهای انرژی بر روی ساختمان و یکپارچه شدن با آن مورد توجه قرار گیرد. نصب توربین های بادی، افقی و عمودی، در برج ها، و ترکیب آنها با المان های عمودی آنها، نمونه ای از این گرایش هاست. با این حال توربین افقی محور در محیط های شهری، به دلیل وجود لبه های راست گوشه ساختمان ها و ایجاد آشفتگی هوائی در اطراف آنها، و تاثیرات زیست محیطی ناشی از چرخش پره ها ارزیابی قایب قبولی نداشته است. توربین های عمود محور می توانند انرژی مقتضی را از جریان های درون شهری تامین نمایند. بنابراین، نقش طراحان برای خلق توربین های عمود محور از یک سو و خلق فرم ساختمان های مناسب برای تمرکز جریان ورودی به توربین ها، سرعت باد و موضوع مهم تاثیر توربین ها بر منظر شهری جزء چالش های مهم معماران در سالهای اخیر بوده است. این مقاله به بررسی توصیفی- تحلیلی تاثیر هریک از عوامل در مقیاس ساختمان و شهری با رویکرد طراحی یکپارچه پرداخته و معیارهای لازم جهت استفاده طراحان در تطبیق ساختمان ها و توربین های عمود محور را تبیین می نماید.

سیستم های تبرید مورد استفاده در صنعت نفت و گاز از جمله صنایع انرژی بر محسوب می گردند. این فرایندها به منظور تامین سرمایش مورد نیاز واحدهای فرایندی در بخش های مختلفی از جمله سیستم های جداسازی و مایع سازی گاز طبیعی مورد استفاده قرار می گیرند. در دهه های اخیر تلاش گسترده ای در راستای کمینه سازی توان مصرفی و بهبود کارایی واحدهای تبرید صورت گرفته است. در این میان، استفاده از چرخه های تبرید با مبردهای چندجزیی و جایگزینی آن ها با فرایندهای مرسوم مبرد خالص، از جمله مهمترین اقداماتی از که تا کنون در این حوزه مطرح شده اند. استفاده از مبرد چند جزیی در این چرخه ها، ضمن کاهش فاصله بین جریان های سرد (مبرد) و گرم (فرایند) در مبدل های حرارتی، باعث کاهش توان مصرفی فرایند شده و همچنین، در تعدیل هزینه های ناشی از استفاده از فرایندهای پیچیده چند طبقه ای مبرد خالص موثر است. در این تحقیق دو فرایند مبرد چندجزیی و اکسپاندری نیتروژنی ساده، که از جمله فرایندهای پرکاربرد در حوزه مایع سازی گاز طبیعی می باشند، انتخاب و ضمن مقایسه منحنی های سرمایشی و گرمایشی این دو فرایند، میزان بهبود توان مصرفی، در صورت استفاده از مبرد چند جزیی بررسی گردید. نتایج نشان دهنده کاهش % 40 درصدی توان مصرفی در صورت جایگزینی فرایند مبرد چندجزیی می باشد.