فهرست مطالب

انرژی های تجدیدپذیر و نو - سال ششم شماره 2 (زمستان 1398)
  • سال ششم شماره 2 (زمستان 1398)
  • 142 صفحه، بهای روی جلد: 200,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1398/07/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • محمد مهدی نوری*، حسین علی خنکدار، حامد عزیزی، مهدی غفاری صفحات 1-11

    داشتن یک سامانه تولید انرژی قابل اعتماد، کم هزینه و همیشه در دسترس، استفاده از سامانه های ذخیره کننده انرژی را به عنوان کاندید مهمی معرفی نموده است. روش های مختلفی برای ذخیره کردن انرژی های تجدیدپذیر وجود دارد که از میان آنها ذخیره انرژی گرمایی نهان به دلیل قابلیت ایجاد چگالی بالای ذخیره انرژی در دمای ثابت (دمای تغییر فاز ماده) از اهمیت بیشتری برخوردار است. به ترکیبات آلی یا معدنی که قابلیت جذب و ذخیره مقادیر زیادی از انرژی گرمایی را درون خود دارند، مواد تغییر فاز دهنده گفته می شود. با توجه به کارایی و قابلیت بالای مواد تغییر فاز دهنده در سامانه های ذخیره کننده انرژی، استفاده از این مواد در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان قرار گرفته است. هدف از ارائه این مقاله بررسی انواع مواد تغییر فاز دهنده و سامانه های به کارگیری و کارهای انجام شده بر این مواد می باشد.

    کلیدواژگان: مواد تغییر فاز دهنده، ذخیره سازی انرژی، گرمای نهان
  • امیر کریم دوست یاسوری* صفحات 12-18

    امروزه به دلیل پیشرفت سریع فناوری و نیاز روزافزون به تولید انرژی، سعی بر این است که با به کار گیری فناوری های جدید به تولید هر چه بیشتر الکتریسیته پاک و ارزان دست یابیم. در این زمینه فناوری نانو نقش بسزایی در بهبود عملکرد قسمت های مختلف نیروگاه ها ایفا می کند. استفاده از نانو سیالات در سیستم خنک کننده ژنراتورها موجب کاهش هزینه خنک کاری و افزایش بازده نیروگاه ها می شود. اخیرا به کارگیری نانو ذرات W52 در تولید نانولوب ها برای روانکاری سطوح مشکلات روغن های روانکار قدیمی را برطرف کرده است. تولید نانو الیاف ها که در تصفیه هوای ورودی توربین های گازی استفاده می شوند موجب افزایش سطح حفاظت از توربین ها می شود. نانو پوشش های سد حرارتی (TBC) از اهمیت بالایی جهت ایزوله کردن حرارتی اجزای داغ پره های توربین گازی برخوردارند. سلول های خورشیدی رنگین کمانی ساخته شده با فناوری نانو بازدهی سلول های خورشیدی را به 35 درصد رسانده اند. نانو کامپوزیت های پلیمری و نانو لوله های کربنی دارای خواص ضد رطوبتی و ضد حرارتی هستند که موجب افزایش استحکام و مقاومت پره های توربین بادی می شوند. این مقاله به بررسی اجمالی کاربرد فناوری نانو در صنعت تولید برق جهت ارتقای بازدهی تجهیزات در بخش های مختلف نیروگاه ها و همچنین کاهش هزینه های تولید انرژی می پردازد. روش کار به صورت گردآوری و انعکاس مباحث و نوشته های مختلف مرتبط با علم نانو در تولید انرژی در سایر تحقیقات، مقالات، پروژه ها وگزارش ها می باشد.

    کلیدواژگان: نانو فناوری، صنعت برق، تجهیزات نیروگاهی
  • جبار محمدی مجد*، محسن خدابخشی پور صفحات 19-24

    روش فرآیند هضم بی هوازی، یکی از تکنولوژی های قابل قبول، هم از نظر صنعت و هم از نظر اقتصادی، برای تولید انرژی از بقایای کشاورزی و دامی می باشد. استان خوزستان با دارا بودن 2500 راس گاومیش و مزارع زیاد ذرت، پتانسیل قابل ملاحظه ای در تولید گاز متان دارد. به این منظور، تحقیقی جهت بررسی فرآیند تولید بیوگاز از ترکیب کلش ذرت به همراه فضولات گاومیش با چهار سطح (80:20)، (90:10)، (20:80)، (10:90) و سه تکرار به صورت آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و با روش هضم بی هوازی در بطری های 5/1 لیتری که به عنوان هاضم استفاده گردید، انجام شد. این تحقیق به این ترکیبات بر اساس وزن ماده خشک فرار با 10% در دمای بین 30 تا 40 درجه سانتیگراد که دمای مزوفیلیک نامیده می شود، مورد ارزیابی قرار گرفتند. استفاده از دمای مزوفیلیک (دمای محیط) به منظور عدم استفاده از تجهیزات هزینه بر جهت تثبیت دما بود. در پایان دوره بیست و هشت روزه، بیشترین میزان متان تولید شده در ترکیب 20:80، به میزان 83/30لیتر و کمترین متان تولید شده در ترکیب 90:10 به مقدار 04/13 لیتر به دست آمد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بین تیمارها تفاوت معنادار آماری وجود دارد. اهداف این مطالعه بررسی فضولات گاومیش و کلش ذرت از نظر کمی وکیفی، جهت تولید انرژی ناشی از هضم بیهوازی بود که کلیه این اهداف در جهت نیل به تولید انرژی و حفاظت محیط زیست می باشد.

    کلیدواژگان: گاز متان، کلش ذرت، کود گاومیش، هضم بی هوازی
  • معین صیدی، مهدی امیری نژاد* صفحات 25-30

    با توجه به نیاز روزافزون به انرژی و منابع محدود فسیلی، بهترین راه برای غلبه بر تناوبی بودن منابع تجدیدپذیر، استفاده از سیستم های ترکیبی است. در این تحقیق، عملکرد سیستم ترکیبی بادی - فتوولتاییک جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک ساختمان بزرگ اداری در شهر کرمانشاه مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از میانگین مصرف برق، بار الکتریکی مورد نیاز در تمام ماه های سال برابر kWh 178000 درنظر گرفته می شود. با استفاده از متوسط سرعت باد در ساعات شبانه روز در ماه های سال، توابع توزیع ویبول و ریلی رسم شده اند. همچنین، توان هر توربین بادی با استفاده از داده های سرعت باد محاسبه و انرژی سالیانه هر توربین به دست آمد. میزان متوسط ماهانه تابش روزانه با استفاده از روابط انرژی خورشیدی محاسبه شده، سپس با توجه به کل انرژی مورد نیاز سالیانه، برای چند انتخاب مختلف از مساحت صفحات خورشیدی، انرژی باد مورد نیازسالیانه تعیین شده است. در نهایت، با استفاده از مشخصات فنی چند توربین متفاوت، نوع و تعداد توربین مورد نیاز براساس انتخاب سطح صفحات خورشیدی مشخص شده و عملکرد سیستم ترکیبی شامل m2 300 صفحات خورشیدی و یک توربین بادی 20 کیلوواتی برای تامین انرژی الکتریکی در این ساختمان مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت.

    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، انرژی باد، سیستم ترکیبی، فتوولتاییک، توربین بادی
  • مهناز ابوالقاسمی*، سیده مهسا موسوی رینه، حسین یوسفی صفحات 31-41

    شواهد بسیاری مبنی بر تغییرات اقلیم نشان می دهد که بشریت میبایست نگران آینده باشد. غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر در بالاترین حد خود در ششصد و پنجاه هزار سال گذشته میباشد و به صورت جدی نیز در حال افزایش است. بخش انرژی سهم بسزایی در انتشار گازهای گلخانه ای دارد. به گزارش کنوانسیون تغییر اقلیم، رتبه ایران در سال 2017 از نظر تولید گاز دی اکسید کربن هفتم دنیا بوده است. با توجه به این موضوع که سوختهای فسیلی در مرتبه اول تولید انرژی هستند، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در جهت کاهش انتشار گاز دی اکسید کربن و همچنین کمی کردن میزان انتشار با استفاده از ابزاری مانند ردپای کربن میتواند به کاهش اثرات تغییر اقلیم کمک کند. با محاسبه ردپای کربن ذخیره شده در صورت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به جای سوختهای فسیلی و منظورکردن منافع زیست محیطی و در نتیجه هزینه های کمتری که این نوع انرژی به محیط زیست تحمیل میکند میتوان اثرات مفید استفاده از انرژی های تجدیدپذیر را به صورت ملموستری نمایش داد. این مقاله مروری بر تاریخچه و روش های محاسبه ردپای کربن و همچنین بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه ی میزان انتشار کربن-دی اکسید در تولید برق از سوخت های فسیلی و انرژی های تجدیدپذیر میباشد. تحلیل ردپای کربن میتواند به فهم و آگاهی افراد از آثار فعالیت انسانها و سازمانها بر محیط زیست کمک کند و برای کاهش انتشار کربن و تغییرات آب و هوایی کشورها منابع علمی ارائه دهد.

    کلیدواژگان: ردپای کربن، تولید برق، انرژی تجدیدپذیر، سوخت فسیلی
  • مرتضی خشه چی*، حسین امجدی، سمانه ترابی، عارفه الطافی صفحات 42-54

    انرژی زمین گرمایی به عنوان یکی از انرژی های تجدیدپذیر، سهم قابل ملاحظهای در تولید انرژی های جهان دارد. این انرژی به صورت استخراج انرژی حرارتی از لایه های زیرین سطح زمین تعریف میگردد و برخلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر، محدود به فصل، زمان و شرایط خاصی نبوده و بدون وقفه قابل بهرهبرداری میباشد. انتقال حرارت در اینگونه سیستمها توسط یک سیال داغ صورت میگیرد، که این سیال در مخازن زیرزمینی آب داغ موجود میباشد. یافته های محققان نشان داده است که مناطق حاوی آبهای گرم زیرزمینی به صورت نادر وجود دارد و علاوه بر این، در بسیاری نقاط، آب کافی جهت بهرهبرداری از انرژی گرمایی آن در دسترس نمیباشد،. این حرارت در نقاط کم آب در دل سنگها نفوذ کرده و باعث ایجاد سنگهایی با دمای خیلی زیاد میشود. روش استحصال انرژی از سنگهای داغ در اینگونه نواحی، انرژی زمین گرمایی بهبود یافته نامیده میشود. این مقاله سعی دارد که یک جمعبندی در مورد انرژی زمین گرمایی بهبود یافته ، جایگاه این انرژی درجهان، مزایای استفاده از آن و در نهایت چند پروژه بسیار مهم در سطح جهان، از جمله پروژه ی لوس آلاموس به عنوان یکی از اولین پروژه ها در استفاده از انرژی زمین گرمایی بهبود یافته را مورد بررسی قرار دهد.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، انرژی زمین گرمایی بهبودیافته EGS، سیال داغ، مخازن زیرزمینی، HDR
  • حسن مجدم*، حسین یوسفی، محمدحسین جهانگیر صفحات 55-61

    تامین انرژی یکی از اساسی ترین چالش های روبروی همه جوامع است که در صورت عدم توجه کافی به آن موجب بروز خطرات متعددی در همه جنبه های زندگی بشر می شود. نگرانی درباره تغییرات زیست محیطی در کنار قیمت روزافزون سوخت های فسیلی باعث وضع قوانینی می شود که بهره برداری و تجاری سازی منابع سرشار تجدیدپذیر را تشویق می کنند. کاهش شدید منابع سوخت های فسیلی و هسته ای و تخریب محیط زیست توسط آلاینده های ناشی از بهره برداری از این منابع انرژی، گزینه استفاده و توسعه کاربرد انرژی های تجدیدپذیر را امری ضروری و اجتناب ناپذیر نموده است. انرژی امواج دریا یکی از اقسام انرژی های تجدیدپذیر است که از دیرباز منبع تامین توان مصرفی جوامع بشری بوده است. تاکنون جاذب های مختلفی وابسته به شرایط خاص موجود اقیانوس ها توسعه یافته است. فرش بستر دریا یکی از جاذب های موجود می باشد که از مزایای قابل توجهی در مقایسه با سایر سیستم های تولید توان دارد. این مقاله ابتدا بامطالعه ادبیات در حوزه استحصال انرژی به بررسی پارامترها و مزایای استفاده از جاذب فرش بستر دریا می پردازد. همچنین روابط ریاضی مربوط به محاسبه توان و بازده عملی دستگاه به طور گسترده بسط داده شده اند.

    کلیدواژگان: فرش بستر دریا، تولید برق، انرژی امواج دریا، فرش بستر انعطاف پذیر
  • حسن جنگاور، یونس نوراللهی*، حسین یوسفی صفحات 62-70

    از گازهای گلخانه ای به عنوان اصلی ترین عامل تغییرات اقلیم و گرمایش جهانی نام برده می شود. با توجه به افزایش تقاضای انرژی در جهان و از سویی اتخاذ سیاست ها و برنامه های مختلف کاهش مصرف سوخت های فسیلی به عنوان یکی از عوامل انتشار دهنده گازهای گلخانه ای، توجه به انرژی های پاک و تجدیدپذیر جهت مقابله با تغییرات اقلیم در اولویت قرار گرفته است. ایران اهداف کاهش 4 و 12 درصدی در میزان انتشار گازهای گلخانه ای خود بر اساس دو سناریوی غیر مشروط و مشروط جهت مشارکت در برنامه جهانی کاهش گازهای گلخانه ای در افق 2030 اعلام نموده است. با توجه به سهم بالای انتشار بخش نیروگاهی و پتانسیل های کشور در منابع تجدیدپذیر، در این تحقیق سناریوهای مختلفی به منظور بکارگیری ظرفیت های انرژی های تجدیدپذیر کشور تا سال 1409 جهت تامین تقاضای برق کشور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی سناریوها نشان دهنده آن است که با توسعه ظرفیت تولید برق خورشیدی، بادی و زمین گرمایی به ترتیب و به میزان 20000، 10000 و 7500 مگاوات، کاهش انتشاری برابر با تعهدات کشور در توافقنامه پاریس محقق خواهد شد. این مهم بیانگر آن است که با وجود ظرفیت های بالقوه در زمینه منابع تجدیدپذیر در کشور، می توان با اتخاذ سیاست های مناسب تشویقی جهت توسعه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر، علاوه بر کاهش انتشار دی اکسیدکربن به اهدافی از قبیل کاهش مصرف سوخت های فسیلی در بخش تولید انرژی و امکان استفاده از آنها در سایر بخش های با ارزش افزوده بالاتر و یا صادرات آنها مبادرت نمود.

    کلیدواژگان: گازهای گلخانه ای، تغییرات اقلیم، انرژی های تجدیدپذیر، تعهدات کاهش انتشار
  • حامد مازندرانی زاده*، مریم پرهیزکاری صفحات 71-77
    انرژی برق آبی یکی از مهم ترین شیوه های تامین انرژی در ساعت های اوج مصرف است. تجدید ساختار در صنعت برق باعث ایجاد رقابت در بین عرضه-کنندگان برق کشور شده است. به منظور افزایش سود سرمایه گذاری و بهره برداری بهتر از منابع، تخمین قیمت آینده برق از اهمیت ویژه ای نزد تولیدکنندگان برخوردار است. شبکه های عصبی مصنوعی (ANN)، به عنوان یکی از مهم ترین روش های هوش مصنوعی، کاربردهای فراوانی در تخمین و پیش بینی پدیده ها دارند. اخیرا به منظور بهبود عملکرد مدل مدلهای هوش مصنوعی، ترکیب آنها با مدل های بهینه سازی رواج زیادی یافته است. هدف از این تحقیق مقایسه عملکرد مدل های ANN، PSO-ANN و GA-ANN در پیش بینی داده های پراکنده و سینوسی قیمت اوج روزانه برق در کشور ایران است. نتایج نشان می دهد استفاده از مدل های PSO-ANN و GA-ANN در این مطالعه موردی، برتری نسبت به مدل ANN نداشته و منجر به بهبود عملکرد و پیش بینی داده های بازار برق نشده است. کلید واژگان: پیش بینی قیمت برق، شبکه های عصبی مصنوعی، بازار برق
    کلیدواژگان: یش بینی قیمت برق، شبکه های عصبی مصنوعی، بازار برق
  • مریم پروین*، حسین یوسفی، یونس نوراللهی صفحات 78-84

    با توجه به کاهش سوخت های فسیلی و مشکلات زیست محیطی و انتشار آلاینده های ناشی از آن ، انرژی های تجدیدپذیر توجه جوامع مختلف را جلب نمود. در بین انرژی های تجدیدپذیر انرژی قایل استحصال از گرمای زیر زمین به دلیل پتانسیل دائمی، هزینه عملیاتی پایین و بازده بالا، مورد توجه ویژه قرار گرفت. امروزه یکی از منابع استفاده از این انرژی، پمپ های حرارتی زمین گرمایی هستند که به واسطه ی انرژی برق با زمین تبادل حرارت انجام می دهند و توانایی تامین نیاز سرمایشی و گرمایشی ساختمانها را دارا هستند. این امر باعث کاهش مصرف سوخت های فسیلی، کاهش هزینه های زیست محیطی و همچنین هزینه هایی که دولت به عنوان یارانه پرداختی به شهروندان می پردازد، می گردد. در این مقاله با درنظر گرفتن ساختمان های در حال ساخت در سال 94 در شهر شیراز، به جایگزین کردن پمپ حرارتی زمین گرمایی با سیستم معمولی پرداخته شده است. گاز طبیعی وظیفه تامین بار سرمایش و گرمایش را در سیستم موجود بر عهده داشت.. بدین ترتیب مشاهده می-شود سالانه میزان 25997236 متر مکعب گاز طبیعی صرفه جویی شده که با صادرات آن حدودا 7/8 میلیون دلار سود حاصل کشور می شود و همچنین از انتشار 5/208 هزار تن آلاینده به محیط زیست جلوگیری می شود. همچنین مشاهده شد در صورت حمایت 30 درصدی دولت در پرداخت هزینه های پمپ های حرارتی به صورت سوپسید به شهروندان، بازگشت سرمایه دولت منطقی و به 5 سال خواهد رسید.

    کلیدواژگان: پمپ حرارتی، انرژی زمین گرمایی، گاز طبیعی، شهر شیراز
  • علی ماشاءاله کرمانی*، حسین امجدی، محمد سلطانی صفحات 85-93
    تعیین میزان تابش خورشیدی رسیده به زمین در هر محل، برای بسیاری از مسایل کاربردی مانند استفاده از انرژی خورشیدی، دارای اهمیت فراوانی است. ولی در بسیاری از ایستگاه ها به دلیل هزینه زیاد نصب و نگهداری تجهیزات اندازه گیری تابش خورشیدی، اندازه گیری مستقیم این پارامتر به طور محدود انجام می شود. بنابراین در دهه های گذشته معادلات تجربی مختلفی برای تخمین این پارامتر توسعه یافته اند که در صورت استفاده برای مناطق جدید، نیازمند واسنجی می باشند. در این مطالعه به منظور بررسی عملکرد مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) در شبیه سازی تابش خورشیدی رسیده به زمین از اطلاعات روزانه هواشناسی ایستگاه سینوپتیک اهواز استفاده گردید. به این منظور پارامتر روز از سال و داده های روزانه حداقل، حداکثر و میانگین دما، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و تابش برون زمینی سه سال متوالی محدوده سال های 2006 تا 2008 شهر اهواز به عنوان ورودی مدل GEP انتخاب گردید. همچنین کارایی مدل GEP در مقایسه با دو روش تجربی آنگستروم و هارگریوز- سامانی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل GEP در تخمین تابش خورشیدی رسیده به زمین، به طورکل دارای عملکرد بهتری نسبت به معادله های تجربی می باشد و از بین معادله های تجربی مورد استفاده در این تحقیق، معادله آنگستروم دارای دقت بهتری نسبت به مدل هارگریوز- سامانی بود.
    کلیدواژگان: تابش خورشیدی، مدل GEP، مدل های تجربی، اهواز، داده های هواشناسی
  • مجید خزعلی، فرهود آذرسینا*، علیرضا حاج ملاعلی کنی صفحات 94-104

    رشد سریع مصرف انرژی و گرمایش جهانی از چالش های مهم عصر کنونی است. فایق آمدن بر این چالش ها نیازمند استفاده از فناوری هایی نوین است. استفاده از سیستم های تولید چندگانه یکی از راه کارهای مناسب جهت تامین پایدار انرژی و کاهش گازهای گلخانه ای می باشد. این سیستم ها به دو دسته تولید دوگانه و تولید سه-گانه تقسیم می شوند. از طرفی، تامین پایدار انرژی نیازمند ذخیره سازی است، سیستم ذخیره سازی انرژی هوای فشرده با دارا بودن مزایای متعدد فنی، اقتصادی و محیط زیستی گزینه مناسبی جهت به کارگیری همراه سیستم های تولید چندگانه است. در مقاله حاضر جدید ترین پژوهش ها در زمینه سیستم های ترکیبی تولید چندگانه و ذخیره سازی هوای فشرده مورد بررسی قرار گرفت. این سیستم ترکیبی، فشار بار بر شبکه سراسری را می کاهد و از مزیت نرخ پیکسایی بهره می برد. سیستم-های تولید سه گانه بر اساس فناوری سرمایشی مورد استفاده در آن ها به سه دسته سردسازی با چیلر جذبی، موتور نیوماتیک و اجکتور تقسیم شد. در این میان، سردسازی با موتور نیوماتیک یا اکسپندر دارای مزایای بیش تری از نظر فنی، اقتصادی و محیط زیستی می باشد. همچنین مشخص شد سیستم ذخیره سازی انرژی هوای فشرده به دلیل ظرفیت بالای تکنولوژیکی این قابلیت را دارد که با استفاده از تجهیزات اضافی نه چندان پیچیده به عنوان یک سیستم تولید چندگانه مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تولید همزمان، تولید سه گانه، ذخیره سازی انرژی، هوای فشرده، سیستم ترکیبی
  • رضا شهبازی*، شهریار کوراوند، سید رضا حسن بیگی صفحات 105-113

    امروزه مصرف انرژی در کشورهای در حال توسعه رو به افزایش است.اکثر کشور ها انرژی الکتریسیته را ازسوخت های فسیلی بدست می آورند.نیروگاه های سیکل ترکیبی برای تولید 1 کیلوات برق 660 گرم گاز دی اکسید کربن تولید می کنند. در این پژوهش در منطقه فیروزکوه استان تهران جهت استفاده از توربین کوچک برای تامین برق گلخانه ها مطالعه شده است.با توجه به مطالعه انجام شده ،فیروز کوه دارای چگالی باد (w/m2) 142 در ارتفاع 10 متری از سطح زمین است.در این منطقه سرعت باد 5.6 متر بر ثانیه بدست آمده است. با توجه به سرعت باد و چگالی باد در منطقه فیروز کوه از توربین های باد 10 و 5 کیلووات هامر جهت بررسی بیشتر استفاده گردیده است. توربین 10 و 5 کیلوات هامر توان تولیدی به ترتیب 2394 و1532 وات را با توجه به چگالی باد منطقه تولید می کند. برای کاهش هزینه های گلخانه می توان با سرمایه گزاری درانرژی باد، ضمن بهره گیری از مزایای محیط زیستی نسبت به تولید پراکنده مورد نیاز اقدام نمود و هزینه محصولات گلخانه ای را در طولانی مدت کاهش داد.بررسی های این مقاله نشان می دهد که توربین های 10 و5 کیلواتی هامردر منطقه فیروزکوه و در ارتفاع 10 متری جهت نصب و استفاده مناسب است

    کلیدواژگان: انرژی تجدید پذیر، توربین بادی، تولید پراکنده، گلخانه
  • رامین مهدی پور*، روح الله مانی، ناصر حاضری محمل صفحات 114-123

    نقطه عطف در نیروگاه های خورشیدی از نوع سهموی خطی، استفاده از سیستم های تولید مستقیم بخار می باشد. در این نوع سیستم ها به علت وجود سیال آب بعنوان سیال انتقال حرارت، شاهد افزایش دمای کاری می باشیم. در نیروگاه با تکنولوژی تولید مستقیم بخار (DSG)، انرژی خورشید مستقیما به لوله که سیال آب در آن جریان دارد، برخورد می کند. عدم کنترل جریان سیال در بخش جوشش منجر به رسیدن شار حرارتی سیال به شار حرارتی بحرانی می شود. نکته مهم طراحی در این نوع نیروگاه ها، نقطه بحرانی (با شار حرارتی بحرانی) می باشد که موجب وقوع مشکلات عدیده ای از جمله تنش های حرارتی در جاذب های خورشیدی می شود. بنابراین بررسی فرآیند جوشش در جاذب این نیروگاه ها دارای اهمیت فراوان می باشد. در این تحقیق برای شبیه سازی عددی جوشش مدل دوفازی همگن معرفی شده است. در مرحله اول یک مدل اپتیکی برای بازتابنده مدل سازی شده است. در مرحله بعد معادلات انتقال حرارت برای جذب کننده تابش و انتقال حرارت داخل لوله شبیه سازی شده است و در نهایت تغییرات دمای دیواره وآب در امتداد لوله مورد بررسی قرار گرفته است. برای تعیین مکان و مقدار شار بحرانی از روش LUT کمک گرفته شده است. در مدل سازی انجام شده کیفیت بخار، دمای دیواره و سیال و نقطه شار حرارتی بحرانی برای مقادیر مختلف فشار و دبی جرمی به دست آمده است و راندمان سیستم تعیین شده است. در ادامه عملکرد سیستم برای تابش های مختلف (که معادل شرایط اقلیمی متفاوت می باشد) مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: کلکتور خورشیدی سهموی، تولید بخار مستقیم، شار حرارتی بحرانی، انتقال حرارت
  • مهدی هریسچیان*، هادی نقیبی، عادل شری زاده صفحات 124-133

    نقش انرژی در اقتصاد جهانی اهمیت موضوع انرژی را بیش از پیش نمایان می سازد. در این راستا توسعه و گسترش نظریات و کاربردهای انرژی منجر به حصول روش های جدیدی برای سازگاری مسائل مربوط به انرژی و محیط زیست شده است. بسیاری از محققان به مطالعه ی انرژی خورشیدی پرداخته اند و آن را جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی می دانند. بدین ترتیب، استفاده از سیستم های خورشیدی به عنوان یکی از اجزاء تشکیل دهنده ی ساختمان ها متداول شده است. شهر تهران با توجه به آمارگیری سال 1393 دارای 10620 ساختمان مسکونی می باشد که این ساختمان ها مقدار بسیار زیادی انرژی حاصل شده از سوخت های فسیلی مصرف می نمایند؛ بنابراین استفاده از انرژی خورشیدی می تواند بخشی از انرژی مصرفی ساختمان های مسکونی شهر تهران را تامین نماید. در این پژوهش ساختمانی مسکونی به طور نمونه در شهر تهران در نظر گرفته شد و میزان انرژی مصرفی آن برای بار حرارتی گرمایشی و آب گرم مصرفی محاسبه گردید. نتایج نشان می دهند که این ساختمان به مقدار kW88/559 انرژی برای بار حرارتی گرمایشی و آب گرم مصرف می نماید که این مقدار انرژی معادل kw-hr4904111 انرژی ذخیره شده الکتریکی است؛ بنابراین میزان کاهش آلاینده های SPM,CO,NOx,SO2,CO2 در اثر صرفه جویی انرژی الکتریکی برای ساختمان مسکونی به ترتیب برابر Ton08/28، kg490، kg 4/438، kg 49/0 و kg 96/52 است. استفاده از انرژی خورشیدی باعث صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی می شود، همچنین هزینه های حاصل از تولید و انتقال آن ها نیز کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: انرژی، محیط زیست، آلاینده، کاربری مسکونی، سوخت فسیلی
|
  • Mohammad Mahdi Noori*, Hossein Ali Khonakdar, Hamed Azizi, Mahdi Ghaffari Pages 1-11

    Having a reliable, low-cost, and always available energy production system has announced the energy storage systems as an important candidate. There are different methods to store renewable energies, which the storage of latent heat energy is more important one because of its ability to generate high energy storage density at constant temperature (phase change phase). Organic or inorganic compounds that are capable of absorbing and storing large amounts of heat energy are called phase-change materials. Due to the high efficiency and high capicity of phase-change materials in energy storage systems, the use of these materials in recent years has attracted many developed countries. The purpose of this paper is to review the various types of phase-change materials, the application systems and the other researches on these materials.

    Keywords: Phase Change Material, Energy Storage, Latent Heat
  • Amir Karimdoost Yasuri Pages 12-18

    Today, due to rapid technological advancement and the growing need for energy production, it is trying to get the best possible clean and cheap electricity with the use of new technologies. In this regard, nanotechnology plays a significant role in improving the performance of various parts of the power plants. The use of nano-fluids in cooling systems of generators reduces the cost of cooling and increases the efficiency of power plants. Recently, the use of WS2 nanoparticles in the production of nanowires for lubricating has resolved the problems of old lubricants. The production of nano-fibers used in the air purification of gas turbines improves the protection level of turbines. Thermal barrier coatings (TBCs) are of great importance for the thermal insulation of the hot components of the gas turbine blades. Nanocrystalline solar cells have increased the efficiency of solar cells by up to 35%. Polymer nano-composites and carbon nanotubes have anti-moisture and anti-thermal properties that increase the strength of wind turbine blades. This paper examines the application of nanotechnology in the power industry to improve the efficiency of equipment in different parts of power plants as well as reduce energy costs. The methodology is to collect and reflect various topics and literature related to nanoscience in energy production from other research, papers, projects and reports.

    Keywords: Nano-technology, Electrical industry, Power plant equipment
  • Jabbar Mohammadi Majd Mohsen Khodabakhshi Pour Pages 19-24

    Agricultural and livestock residues can be used to produce clean fuels such as biogas. An anaerobic digestion process is one of the accepted technologies, both in terms of industry and economics, for the production of energy from organic waste. Khuzestan province has a significant potential for methane production with its 2500 head of buffalo and large corn farms. For this purpose, an investigation was carried out to investigate the process of producing methane from the combination of corn Chaff and buffalo salad with four levels and three replications (t1=10:90), (t2=20:80), (t3=90:1 (t4=80:20) Anaerobic digestion using 1.5 lit bottles as digestion) and a factorial experiment was conducted in a completely randomized design at Animal Husbandry Station of Khuzestan Agricultural and Natural Resources University These compounds were evaluated based on the weight of dry matter escaping at 10% at a temperature between 30 and 40 degrees Celsius, called the mesophilic temperature. At the end of the study, which included a twenty-eight-day period, the Results showed that the highest methane produced in the combination was 20:80, 30.83 lit and the lowest methane produced in the combination of 90:10 to 13.04 lit. Results showed that there was a significant statistical difference between treatments has it.

    Keywords: methane gas, corn chaff, buffalo manure, anaerobic digestion
  • Moeen Saiedi, Mehdi Amirinejad Pages 25-30

    With consideration of the increasing energy demand and deficit of fossil fuel resources, the best way for the conquest of renewable resources alternation is the use of hybrid system. In this research, the performance of wind-photovoltaic hybrid system for providing the required electrical energy for a big ministerial building in Kermanshah city is investigated. The required electrical load for the month of a year was calculated 178000 kWh/year by using average electrical energy consumption. With consideration of wind average velocity for hours of a year, Weibull and Rayleigh distribution functions for this location was determined. Also, the power and annual energy of each turbine using wind speed data was calculated. The amount of average solar radiation by use of solar energy relations was calculated, and then, with consideration of annual total energy, the required annual wind energy versus solar cell surfaces selection was determined. Finally, the type and number of turbines by using of their technical specification for each surface selection of solar cells was determined and the performance of hybrid system including 300 m2 photovoltaic solar cells and a20KW turbine for providing electrical energy for this builsing was investigated and compared.

    Keywords: Solar energy, Wind energy, Hybrid system, Photovoltaic, Wind turbine
  • Mahnaz Abolghasemi, Hossein Yousefi*, Mahsa Mousavi Reineh Pages 31-41

    Many evidences of climate changes suggest that humanity must be concerned about the future. The concentration of carbon dioxide in the atmosphere is at its highest in the past six hundred and fifty thousand years, and is rising steadily. Following an increase in emissions of greenhouse gases, drought, famine, an increase in ocean water levels is only part of the predictable consequences of this issue. The energy sector has a significant share in greenhouse gas emissions. According to the Climate Change Convention, Iran ranked the world's seventh largest carbon dioxide producer in 2017. According to the Paris Summit, to limit the increase in ground temperature to two degrees Celsius, emissions from the energy sector should be reduced to 40%. Given that fossil fuels are a major source of energy production, the use of renewable energies to reduce carbon dioxide emissions and measure emissions through carbon footprint can help reduce the effects of climate change. By calculating the carbon footprint stored when using renewable energies instead of fossil fuels and taking into account the environmental benefits and hence the lower costs that this type of energy imposes on the environment It is possible to understand the beneficial effects of using renewable energies in a more intelligible way. This paper reviews the history and methods of calculating the carbon footprint, as well as studies on the calculation of carbon dioxide emissions in the production of electricity from fossil fuels and renewable energy. Carbon footprint analysis can help person understand the effects of human activity and organizations on the environment and provide scientific resources to reduce carbon emissions and climate change in countries.

    Keywords: Carbon Footprint, Power Generation, Renewable Energy, Fossil Fuel
  • Mohammad hossein Jahangir*, Hassan Mojaddam, Hossein Yousefi Pages 55-61

    Energy is one of the most fundamental challenges faced by all societies, which, lack of attention to it, causes many dangers in all aspects of human life. The energy of the sea waves is one of the types of renewable energies that has been sources of energy used in human societies. so far, the different absorbents is developed on the specific conditions in the oceans. Many innovative ideas have been invented to transform the wave into power generation in the last three decades. The seabed carpet is one of the available absorbents, which offers significant advantages over other power generation systems. the present study investigates the structure And the function of this absorbent is to further understand the feasibility of using in the seas of Iran. This paper first explores the parameters and advantages of using a seabed carpet absorbent by studying literature on energy extraction. Also, mathematical relations related to the calculation of the power and efficiency of the device have been extensively expanded.

    Keywords: Seabed carpet, Power generation, Sea wave energy, Flexible bed carpet
  • Hassan Jangavar, Younes Noorollahi*, Hossein Yousefi Pages 62-70

    Greenhouse gases are the main cause of climate change and global warming. Due to increasing demand for energy, various policies and programs adopt to reduce fossil fuel consumption as one of the emitters of greenhouse gases, the focus of clean and renewable energies to address climate change is prioritized. Iran aims to reduce its greenhouse gas emissions by 4 and 12 percent based on two non-conditional and conditional scenarios for contribution in the Global Greenhouse Gas Emissions Program in 2030. Scenarios have been considered for the use of renewable energy capacities of the country by the year 1409 to meet the country's electricity demand due to the high share of the power plant's part and the country's potential in renewable resources. The results of the scenarios survey indicate that with the development of solar power, wind and geothermal power generation capacity of 25,000, 12,000 and 500 MW respectively, a reduction in distribution would be achieved in line with the obligations of the country under the Paris Agreement. This implies that despite the potential capacity for renewable resources in the country, by adopting appropriate incentives for the development of energy from renewable sources, in addition to reducing carbon dioxide emissions, such as reducing fuel consumption Fossil fuels in the energy sector and the possibility of using them in other higher value added sectors or export them.

    Keywords: Greenhouse Gases, Climate Change, Renewable Energy, Emission Reduction Commitments
  • Maryam Parvin, Hossein Yousefi*, Younes Noorolahi Pages 78-84

    Recently, renewable energies have attracted attentions among different societies due to the reduction of fossil fuels resources and environmental problems. Geothermal energy has taken a particular consideration due to its permanent potential, as well as low operating costs and high efficiency. Nowadays, one of the most useful applications of geothermal energy is the geothermal heat pumps that use electricity to provide the cooling and heating demand of buildings. This system reduces the fossil fuel consumption, decrease external costs and government subsidies on fossil fuels. In this paper, Shiraz under construction building in 2015 is considered to evaluate the replacement of geothermal heat pumps with conventional systems. The result showed that by this method, annually 25’997’236 m3 of natural gas is saved, and approximately 8.7 million dollars is obtained by exportation, as well as the release of 208.5 thousand tons of pollutants to the environment is prevented. It was also observed that if the government allocates citizens 30 percent of heat pump costs as a subsidy, the government capital will return in 5 years.

    Keywords: Heat pump, Geothermal energy, Natural gas, Shiraz city
  • Majid Khazali, Farhood Azarsina*, Alireza Haj Molla Ali Kani Pages 94-104

    The rapid growth of energy consumption and global warming are one of the key challenges of the present era. Addressing these challenges requires the use of novel technologies. Use of Polygeneration system is one of the best ways to ensure energy sustainability and reduce greenhouse gases. This system is divided into two types of Cogeneration and Trigeneration. Besides, sustainable energy supply requires storage system and the compressed air energy storage (CAES) is a perfect choice with Polygeneration system which leads to multiple technical, economical and environmental advantages. In the present article, the most recent studies on Polygeneration and CAES combined systems, were investigated. The combined system reduces load pressure on the global network and benefits from peak shaving rate advantage. Trigeneration system based on the cooling technology, were divided into three types of absorption cooling chiller, pneumatic motor and ejector. In the meantime, cooling by pneumatic motor or expander has more advantages in terms of technical, economical and environmental conditions. It was found that, the CAES system due to its high-tech features – if added with non-complex equipment – is potential in a Polygeneration system.

    Keywords: CHP, CCHP, CAES, Hybrid system, ORC
  • Reza Shahbazi *, Shahriar Kooravand, . Seyyed Reza Hasan Beigi Pages 105-113

    Today's energy consumption is increasing in developing countries. Most countries generate electricity from fossil fuels. Combined cycle plants produce 1 kg of 660 g of carbon dioxide gas. In study Firouzkouh province of Tehran province has been studied to use a small turbine to supply electricity to greenhouses. According to the study, Firuz Mountain has a wind density142 (w / m2) at a height of 10 meters from the ground. In this The wind speed is 5.6 m/s. Due to the wind speed and wind density in the Firoozkouh region, wind turbines of 10 and 5 kW have been used for further investigation. The 10 and 5 kW Hummer turbines produce 2394 and 1532 watts, respectively, with respect to the region's wind velocity, respectively. To reduce greenhouse costs, it is possible to invest in wind energy, while taking advantage of the environmental benefits of dispersed production and reducing the cost of greenhouse products in the long run. The reviews of this paper show that turbines 10 and 5 kilowatts of hammer in the Firoozkooh area and 10 meters high for installation and use.

    Keywords: Distributed generation, Renewable energy, Wind turbine, Greenhouse
  • Ruhollah Mani, Ramin Mehdipour*, Naser Hazeri, Mahmel Pages 114-123

    A milestone in linear parabolic solar power plants is the use of direct steam production systems. In these systems, due to the presence of water as a heat transfer fluid, we witness an increase in the working temperature. In a direct-production steam generator (DSG), the Sun's energy hits the tube where the water flows. Failure to control the flow of fluid in the boiling section leads to the arrival of the thermal flux of the fluid to the critical heat flux. The important point in designing these types of power plants is the critical point (with critical heat flux), which causes many problems, including thermal stresses in solar absorber. Therefore, the study of the boiling process in the absorber of these power plants is important. In this research, a homogeneous two-phase model is introduced for numerical simulation. In the first stage, an optical model for the reflector is simulated. In the next step, the heat transfer equations are simulated for radiation absorbent and heat transfer inside the pipe. Finally, the changes in the tube's wall and water temperature are investigated. The LUT method has been used to determine the location and amount of critical heat flux. In modeling, steam quality, wall temperature and fluid temperature and critical thermal flux point are obtained for different values of pressure and mass flow and the system efficiency is determined. The system's continuous function for different radiations (which is equivalent to different climatic conditions) has been examined.

    Keywords: solar parabolic trough collectors, direct steam generation, critical heat flux, heat transfer
  • Mahdi Herischian*, Hadi Nagibi, Adel sherizadeh Pages 124-133

    The role of energy in the global economy may highlight the importance of energy. Accordingly, development and expansion of theories as well as the energy applications have led to novel methods for the issues associated with the energy and environment. A number of scholars have addressed solar energy and considered it an appropriate alternative for the fossil fuels. Therefore, using solar systems as one of the components of the buildings has become more common. According to 2015 census, Tehran urban have 20×106 residential buildings consuming a tremendous amount of energy derived from fossil fuels. Consequently, using solar energy could provide a part of energy consumed by residential buildings in Tehran urban. In the present study, residential buildings of Tehran city were considered as the sample, and the energy consumed for heating and hot water was calculated. The results indicate that the energy consumed by such buildings for heating and hot water accounts for 559.88 kW which is equivalent to 4904111 h saved electrical energy. Therefore, the reduction of CO2, SO2, NOx, CO, and SPM pollutants as the result of saving in electrical energy for residential buildings is respectively 28.08 Ton, 490 kg, 438.4 kg, 0.49 kg, and 52.96 kg. Notably, using solar energy may lead to saving in fossil fuel consumption; furthermore, the costs associated with their production and handling are reduced.

    Keywords: energy, environment, pollutant, residential land use, fossil fuel