فهرست مطالب

انرژی های تجدیدپذیر و نو - سال نهم شماره 1 (پیاپی 17، بهار و تابستان 1401)

نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو
سال نهم شماره 1 (پیاپی 17، بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/01
  • تعداد عناوین: 13
|
  • امیرعلی سیف الدین اصل، احمد فدایی، کسری قنبری، ستار زواری* صفحات 1-7
    ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های انرژی تجدید پذیرگامی اساسی در بررسی امکان پذیری و توجیه پذیری پروژه های برق تجدیدپذیر می باشد که می تواند اطلاعات ارزشمندی را در ارتباط با دسترس پذیری و قابلیت اطمینان سیستم ها، استراتژی های تعمیرات و نگه داری و هزینه های عملیاتی در اختیار قرار دهد. در این راستا، پژوهش حاضر با رویکردی آماری/ شبیه سازی به تحلیل پارامترهای قابلیت اطمینان در سیستم توربین بادی می پردازد. به این منظور از مدل بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان برای مدل سازی مسئله بهره گرفته شد که توانمندی بالایی در تحلیل سیستم های پیچیده و با تعداد اجزای بالا را در عین سادگی و شفافیت داراست. مدل سازی و شبیه سازی با نرم افزار رم کامندر صورت گرفته است. شبیه سازی با در نظرگرفتن شبکه ی متوالی از زیر سیستم ها و اجزاء (8 زیر سیستم و 94 جزء) و لحاظ کردن توزیع های احتمال زمان خرابی، زمان تعمیر و سایر داده های قابلیت اطمینان برای بلوک ها  صورت پذیرفت و در انتها نتایج با به کارگیری الگوریتم مونت کارلو استخراج گردید. مقدار میانگین دسترس پذیری یک توربین در دوره ی 20 ساله ی عمر، بیش از 0.999 محاسبه شد. در 25 نقطه ی زمانی توربین نیازمند تعمیرات می باشد و زمان میانگین بین خرابی ها برابر 7008 ساعت محاسبه شد. زمان میانگین بین خرابی های بحرانی سیستم (خرابی فاجعه آمیز) 77928 ساعت است.
    کلیدواژگان: ارزیابی قابلیت اطمینان، توربین بادی، مدل بلوک دیاگرام، نرم افزار رم کامندر، انرژی های تجدیدپذیر
  • جواد معینی هادی زاده* صفحات 8-20
    در سال های اخیر به دلایلی از قبیل پایان پذیری و آلایندگی سوخت های فسیلی و همچنین نیاز بیشتر به مصرف برق، توجه جامعه ی جهانی به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر بیشتر شده است. از طرفی، به خدمت گرفتن انرژی های تجدیدپذیر در تولید انرژی الکتریکی مستلزم فراهم آوردن زیرساخت و بستر مناسب در سیستم قدرت است. این مساله منجر به ظهور مفهومی به نام ریزشبکه شده است. ریزشبکه یک گروه محلی از منابع و بارهای الکتریکی است که به طور معمول به صورت متصل شده و همزمان با شبکه برق متمرکز سنتی عمل می کند و می تواند منابع تولید پراکنده به خصوص منابع انرژی تجدیدپذیر را به طور موثری با هم ادغام کند. با توجه به تفاوت های ساختاری بین ریزشبکه و سیستم های قدرت سنتی، چالش های متعددی پیش روی ریزشبکه ها قرار دارد. در این مقاله به بررسی مفهوم ریزشبکه، تجهیزات مورد استفاده، چالش های پیش رو و خلاءهای پژوهشی پرداخته شده است. مرور پژوهش های انجام شده نشان می دهد که ریزشبکه ها در صورت رفع موانع فنی و حل چالش های پیش رو می توانند به عنوان بستری مناسب برای بهره برداری حداکثری از منابع انرژی تجدیدپذیر تلقی شوند و این انتظار می رود که سیستم های قدرت در آینده از این نوع باشند.
    کلیدواژگان: منابع تجدیدپذیر، ریزشبکه، انرژی های نو، اینترنت انرژی
  • مهدی یوسفی نژاد عطاری*، طاهر یزدانپناه، زهره خلیل پور صفحات 21-28
    این مطالعه به بررسی تاثیر تغییر کاربری زمین برای تولید بیوانرژی با در نظر گرفتن هزینه ارزش افزوده و کیفیت آب در شرایط تصادفی با استفاده از ضایعات و پسماندهای گندم که اقدام به تولید بیوسوخت نموده، پرداخته است. از این رو مدل خطی برای تغییر کاربری زمین با هدف کاهش مجموع هزینه ها و افزایش راندمان تولید ارایه گردید. در شرایط تصادفی با استفاده از نرم افزار گمز به حل مدل پرداخته شد و نتایج محاسباتی و مقایسه ها بیانگر عملکرد مطلوب تاثیر تغییر کاربری زمین برای تولید بیوسوخت مبتنی بر هزینه ارزش افزوده و کیفیت آب را در سناریوهای مختلف را نشان می دهد. با انتخاب شهرستان عجب شیر به عنوان منطقه مورد مطالعه و انتخاب 9 محصول مختلف و بررسی محصولات از جنبه هزینه ها و ارزش افزوده هر کدام از محصولات این نتیجه حاصل شد که اقدام به کاشت و تولید گندم برای تولید بیوسوخت هم از نظر سودآوری و هم از نظر هزینه مقرون به صرفه بوده و تاثیر کمتری بر آلودگی آب دارد. به علت نیاز به کوددهی کمتر که منجر به پایین بودن مقدار نیترات موجود در خاک می شود که آن نیز باعث می شود درصد آلودگی آب در حین تولید بیوسوخت کمتر شده، آسیب کمتری به محیط زیست وارد شود و هم از لحاظ اقتصادی برای اهالی شهرستان عجب شیر مقرون بصرفه باشد.
    کلیدواژگان: سوخت زیستی، گندم، کاربری اراضی کشاورزی، ردپای آب خاکستری، اهداف چند منظوره
  • سید حسام الدین فاطمی، عزیز باباپور*، دانیال نوروزی سارمی، رضا حیدرزاده، سید سجاد شریفی صفحات 29-39

    امروزه به دلیل افزایش جمعیت و بزرگ تر شدن اقتصاد بیشتر کشورها، نیاز به مصرف انرژی در بخش صنعت و کشاورزی بیشتر شده است. تامین این مقدار انرژی از منابع فسیلی در چند دهه اخیر مشکلات آلودگی های زیست محیطی و تغییرات آب و هوایی را به دنبال داشته و هزینه بسیاری را به کشورهای مختلف تحمیل کرده است. لذا در چند دهه اخیر بسیاری از کشورها به دنبال تامین انرژی از منابع انرژی تجدیدپذیر بوده اند. به دلیل اهمیت بخش کشاورزی در تامین امنیت غذایی کشورها و همچنین نقش آن در افزایش صادرات غیرنفتی کشورهای نفت خیز، لزوم گسترش این بخش بیش از پیش احساس می شود؛ توجه ویژه به تامین انرژی پایدار، پاک و نامحدود در این حوزه حایز اهمیت می باشد. هدف از این پژوهش، مطالعه و شناخت انواع فناوری های مرتبط با صنایع کشاورزی است که منبع تامین انرژی در آن ها از طریق منابع انرژی های تجدیدپذیر می باشد. نتایج پژوهش نشان داد که با بهره گیری از منابع متنوع انرژی های تجدیدپذیر می توان از دستگاه هایی نظیر آب شیرین کن خورشیدی، خشک کن خورشیدی، ربات بذرکار خورشیدی، تلمبه بادی تامین آب، نیروگاه بادی، سوخت جامد زیستی، سامانه های تولید بیوگاز و بیودیزل، سیستم های گرمایش گلخانه با منابع آب زمین گرمایی و پمپ حرارتی زمین گرمایی بهره جست. نتیجه استفاده از این سیستم ها، کاهش قابل توجه در مصرف انرژی های فسیلی، کاهش آلاینده های هوا، رشد و توسعه شغل های وابسته به آن و نیز تامین امنیت انرژی و کاهش هزینه های اجتماعی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی می باشد. این نتایج می تواند در طراحی و مدیریت سیستم های مختلف انرژی در صنایع کشاورزی مورد استفاده فراوان قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده، انرژی زمین گرمایی، کشاورزی
  • میلاد جلیلی نیا، مهدی محسنی* صفحات 40-48
    به منظور کاهش مصرف انرژی در سیستم های تهویه مطبوع و برودتی، در این پژوهش یک سیستم مبتنی بر سیکل تبرید تراکمی بخار و استفاده از انرژی زمین، پیشنهاد شده است. این سیستم، انرژی مورد نیاز برای واحد های تهویه مطبوع، یخچال و فریزر یک ساختمان را به صورت مرکزی تامین می کند. واحد تقطیر این سیستم با استفاده از هوای خارج ساختمان و همچنین انرژی زمین، توسط دو مبدل حرارتی به صورت جداگانه و پشت سر هم خنک می شود. میزان مصرف انرژی برای یک ساختمان نمونه با محاسبات تحلیلی و همچنین استفاده از نرم افزارهای هاسیس و ترنسیس شبیه سازی شده است. نتایج محاسبات که شامل ضریب عملکرد سیستم، توان مصرفی کمپرسورها، کیفیت مبرد و دبی جرمی آن می شود با مقادیر سیستم متداول مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از واحد تقطیر آب خنک، دمای مبرد ورودی به شیر فشار شکن به طور قابل توجهی کمتر از دمای هوای خارج ساختمان می گردد. این موضوع افزایش قابل توجه ضریب عملکرد سیستم پیشنهادی و کاهش قابل توجه دبی جرمی مبرد را به همراه دارد. همچنین تاثیر کاهش دمای مبرد خروجی از واحد تقطیر بر اگزرژی مبرد، مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تهویه مطبوع، تبرید، بهینه سازی، انرژی زمین، اگزرژی
  • الهام سلیقه* صفحات 49-60

    سایه اندازی و بهره گیری از سایه جهت سرمایش ساختمان از دیرباز مورد توجه بشر بوده است و خود سایه اندازی ساختمان ها در اقلیم گرم راهکار مناسبی جهت سرمایش غیرفعال به شمار می رود؛ در این راستا شکل بدنه های ساختمان عامل مهمی در جهت ایجاد سایه بر روی بدنه می باشد. از طرفی زاویه جهت گیری و استقرار ساختمان نیز از موضوعات بسیار موثر دیگری است که می تواند میزان خود سایه اندازی و به تبع آن مقدار انرژی دریافتی را تحت تاثیر خود قرار دهد. این مقاله بر آن است تا به بررسی و مقایسه خود سایه اندازی در زوایای مختلف جهت گیری ساختمان و تواما میزان پیش آمدگی مطلوب طبقات در نما جهت کسب بیشترین میزان سایه بپردازد. شهر و اقلیم مورد مطالعه، شهر کیش در اقلیم گرم و مرطوب ایران است. روش تحقیق در این پژوهش از نوع توصیفی-تحلیلی است که در آن به کمک نرم افزار اکوتکت شبیه سازی انجام گرفته است. بر اساس یافته ها در حالیکه تغییر میزان پیش آمدگی طبقات موجب تغییر قابل توجه میزان خودسایه اندازی بنا می شود، جهت گیری نسبت به شرق و غرب و نیز تفاوت زاویه قرارگیری سبب تغییر چشمگیر در میزان متوسط سالانه سطوح تحت سایه بنا نمی گردد اما در هر دو حالت میزان انرژی تابشی دریافتی دستخوش تغییرات قابل توجه می شود. نتایج بیانگر آن است که ساختمان چهارطبقه با پیش آمدگی طبقات به میزان 0.3 متر نسبت به هم، با زاویه قرارگیری30 درجه به سمت غرب، مدل بهینه از منظر سرمایش ایستا تلقی می گردد.

    کلیدواژگان: خودسایه اندازی، نمای خود سایه انداز، جهت گیری بنا، طراحی اقلیمی
  • اکرم نورانی*، محمود رحیمی، محمد میرباقری جم صفحات 61-68
    نقش انرژی در جهت رفاه و توسعه اقتصادی کشورها اهمیت موضوع انرژی را بیش از پیش نمایان می سازد. تاکنون مطالعه اساسی در خصوص اثرات انرژی بر رفاه اقتصادی در کشور ایران انجام نشده است. لذا در این پژوهش اثر مصرف انواع انرژی های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر بر رفاه اقتصادی در ایران طی دوره 1397-1360 بررسی شده است. برای تحلیل موضوع از مدل خود رگرسیونی با وقفه های توزیعی (ARDL) و روش هم انباشتگی برای تعیین وجود رابطه کوتاه مدت و بلندمدت بین متغیرها استفاده شده است. نتایج برآورد مدل تحقیق نشان داد که سرعت تعدیل مدل تصحیح خطا در جهت تعادل بلندمدت حدود 61 درصد است. رابطه رفاه اقتصادی با متغیرهای سرانه تولید ناخالص داخلی، نیروی کار، شاخص جینی و انواع منابع انرژی های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر (خورشید، باد، آب، زمین گرمایی، نفت، گاز و بنزین) چه در کوتاه مدت و چه بلندمدت، مستقیم است. به طوری که میزان افزایش یک درصدی در متغیرهای برونزای تحقیق به ترتیب منجر به افزایش 85/0، 66/0، 45/0، 61/0، 56/0، 36/0، 31/0، 72/0، 76/0 و 34/0 درصدی در رفاه جامعه خواهد شد. باوجود وفور نسبی انرژی های تجدیدناپذیر (نفت و گاز) در ایران و عدم استفاده بهینه از آنها، مثبت شدن اثر انرژی های تجدیدپذیر بر رفاه اقتصادی حاکی از آن است که استفاده از این نوع انرژی ها در کنار انرژی های تجدیدناپذیر منجر به افزایش رفاه اقتصادی جامعه خواهد شد.
    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر، رفاه اقتصادی، مدل خود رگرسیونی با وقفه های توزیعی (ARDL)
  • مجید کام ور* صفحات 69-78
    پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل که در آن لایه الکترولیت متخلخل می باشد طرحی است که پیل سوختی اکسید جامد دو محفظه ای و تک محفظه ای را به هم پیوند می دهد و مزایای هر دو را با هم ترکیب می کند. پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل به هیچ نوع درزگیر و آب بند نیازی ندارد و ایجاد ترک در الکترولیت آن عملکرد پیل را متوقف نمی کند. در مطالعه حاضر عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد ‏صفحه‏ای تمام متخلخل یکسو با سوخت هیدروژن تحت شرایط پایا با هندسه دو بعدی برای اولین بار بصورت عددی بررسی می شود. معادلات حاکم شامل گونه شیمیایی، جرم، اندازه حرکت،  بار و انرژی می باشد که بصورت کاملا کوپل شده با معادلات الکتروشیمیایی حل می شوند. از انجا که هیچ مرجعی از عملکرد پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل با سوخت هیدروژن در دسترس نمی باشد، جهت صحه گذاری ابتدا مدلسازی عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد معمولی با سوخت هیدروژن صورت می گیرد و نتایج آن با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار می گیرد سپس تغییرات در مدل جهت اعمال تخلخل لایه الکترولیت لحاظ می گردد. نتایج کاهش 29 درصدی در ماکزیمم چگالی توان تولیدی توسط پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل را در مقایسه با نوع متداول آن تحت شرایط ورودی یکسان نشان می دهد. دلیل اصلی این کاهش عملکرد نشت جریان اکسیژن عمدتا از سمت ابتدای کانال هوا به سمت کانال سوخت می باشد که این نشتی باعث می شود محل وقوع دمای ماکزیمم پیل تغییر کند.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، تمام متخلخل، هیدروژن، نشتی، حالت پایا
  • حسن یزدانی، مهدی رادمهر*، علیرضا قربانی صفحات 79-86
    یکی از مولفه های مهم در احداث و راه اندازی نیروگاه های خورشیدی، شناخت عوامل موثر در تولید توان در مناطق مورد نظر براساس فصل ها و میزان تابش در هر فصل جهت احداث نیروگاه خورشیدی می باشد. از این رو در این پژوهش با مطالعه ظرفیت خروجی یک نیروگاه 1 کیلوواتی کوچک و آنالیز داده های موثر در فصول مختلف و مقایسه نتایج عملی و شبیه سازی، توانستیم داده های مفید و منطبقی را برای عوامل تاثیرگذار در توان تولیدی نیروگاه شناسایی نماییم. در روند مطالعه این پروژه، شناخت یک واحد سلولی و رفتار آن و مطالعه شیوه ها و داده های سایر محققین نظیر وقوع نقطه داغ (Hotspot) و سایه مورد بررسی قرار گرفته است. سپس به بررسی تاثیر تغییرات دما بر روی هر واحد از سلول پرداخته شده و با استفاده از پنل های با مشخصات 100 واتی YH100W-18-M اقدام به بررسی عملی داده ها مبتنی بر نرخ STC و همزمان شبیه سازی داده ها و تطابق آن و استخراج نتایج نهایی شده و در نهایت نمودار تاثیرگذاری بر روی توان و جریان نیروگاه در تمام فصول یک سال استخراج گردیده است. نتایج بدست آمده که بصورت پارامترهای مهم در تالیف این مقاله می باشد، بیانگر اثرگذاری پارامترها نظیر دمای محیط و میزان تابش می باشد که در توان خروجی نیروگاه با توجه به فصول مختلف، نتایج معناداری پیدا می کند.
    کلیدواژگان: نیروگاه خورشیدی، آرایه های فتوولتائیک، نقطه داغ، پنل خورشیدی، شبیه سازی
  • محمدرضا عصاری*، احسان اسفنده، رضا بهاروند صفحات 87-93

    امروزه افزایش جمعیت، آلودگی، تغییر شرایط آب و هوایی،کاهش منابع زیر زمینی و مصرف بی رویه آب از دلایل عمده در کمبود آب شیرین است. یکی از روش های تولید آب شیرین استفاده از انرژی خورشیدی بوده که در دستگاه هایی به نام آب شیرین کن خورشیدی صورت می گیرد. در این پژوهش به بررسی اثر استفاده از جرم های مختلف از ماسه بر میزان تولید آب شیرین کن خورشیدی حوضچه ای دو شیب با سطح حوضچه 27/0 مترمربع در عمق آب ثابت 5/1 سانتی متر در روزهای آفتابی فصل زمستان پرداخته شده است. ماسه به عنوان ذخیره کننده گرما عمل کرده و در زمانی که تابش خورشیدی کم است، گرمای ذخیره شده در خود را به آب شیرین کن پس می دهد. یافته های حاصل از تحقیق نشان می دهند که میزان تولید روزانه در آب شیرین کن بدون ماسه و آب شیرین کن با جرم 1 کیلو گرم ماسه یکسان می باشد، همچنین با افزایش جرم ماسه از 1 به 2 کیلو گرم میزان تولید آب شیرین کن کاهش می یابد. از طرفی بازده انرژی و اگزرژی سیستم نیز با افزایش جرم ماسه کاهش یافته است. درنتیجه قرار دادن 1 کیلو گرم ماسه در این آب شیرین کن به عنوان مقدار بهینه بوده و افزایش آن تاثیر منفی بر عملکرد سیستم در روزهای آفتابی دارد.

    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی، ماسه، انرژی، اگزرژی
  • مصطفی قلی پور گشنیانی* صفحات 94-101
    بهره گیری از روشنایی نور روز در ساختمان ها به عنوان یکی از مهم ترین منابع انرژی تجدید پذیر، امری اجتناب ناپذیر است. پنجره های کلرستوری یا بازشوهای زیرسقفی، یکی از راهکار های مناسب جهت افزایش نفوذ نور در ساختمان های کوتاه مرتبه می باشند. این در حالی ست که در اقلیم های پرباران با آسمان ابری، دریافت روشنایی نور روز، از ضرورت بیشتری برخوردار خواهد بود. ازآنجایی که خصوصیات کالبدی ساختمان ها در این اقلیم با توجه به نوع شیب سقف، فرم سقف داخلی و هندسه پلان متفاوت می باشد، سوال اساسی این است که: در ساختمان های کوتاه مرتبه شیب دار، با چه خصوصیات کالبدی می توان به بیشترین بهره نوری از بازشوهای کلرستوری دست یافت؟ پژوهش حاضر باهدف بررسی توانایی پنجره های کلرستوری جهت ارتقاء روشنایی نور روز در ساختمان های شیب دار کوتاه مرتبه برنامه ریزی گردید.  در پژوهش حاضر، جهت طراحی مدل های سه بعدی پایه، از نرم افزار راینو بهره برده شده و همچنین جهت ارزیابی مولفه "فاکتور نور روز" از افزونه دیوا در نرم افزار گرس هاپر استفاده گردید. داده های منتج ازمایش ها در شرایط آسمان پوشیده از ابر، نشان از این دارند که در نورگیرهای کلرستوری؛ فارغ از هندسه پلان و همچنین فرم بازتابنده داخلی، موثرترین مولفه در عملکرد نورگیرها "نسبت شیب سقف" است که بیشترین بازه تغییر را در روشنایی فضای داخلی ایجاد می کند و شیب سقف 18 درجه با نسبت سقفی (4-12) بهترین بهره وری را با تامین "فاکتور نور روز" 3.3 درصد در میان شیب های مختلف سقف به دست می دهد. از سویی دیگر، با ثابت در نظر گرفتن مولفه شیب سقف و فرم بازتابنده داخلی، هندسه پلان مربع رفتار نوری مناسب تری را در فضای داخلی ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: نورگیر زیرسقفی، کلرستوری، نور روز، سقف شیب دار
  • قاسم عرب* صفحات 102-109
    در این تحقیق، مدل سازی ترمودینامیکی یک سیکل تولید همزمان برق و حرارت بر پایه پیل سوختی اکسید جامد با کاربردهای ساختمانی انجام شده است. در ابتدا با معرفی سیکل پیشنهادی و ارایه روش مدل سازی، نحوه تحلیل ترمودینامیکی توضیح داده شده است. در ادامه با استفاده از نرم افزار تحلیلی Cycle Tempo، شبیه سازی سیکل انجام شده و معادلات بالانس جرم، انرژی و الکتروشیمی بصورت همزمان حل شده اند. پس از ارایه نتایج عملکردی سیکل، تحلیل پارامتریک بر روی مشخصه های اصلی تاثیر گذار بر عملکرد سیکل بررسی و شرایط عملیاتی مناسب مشخص شده است. نتایج حاصله دستیابی به توان الکتریکی 00/14 کیلووات، توان حرارتی 56/4 کیلووات، نسبت حرارت به توان 32 % را در بازدهی الکتریکی خالص 5/58 % و بازده کل 3/77 % نشان می دهد. این نتایج تایید کننده جذابیت بالای این سیستم ها در قیاس با سایر فناوری های تولید همزمان برق و حرارت مبتنی بر موتورهای گازسوز یا میکروتوربین های گازی می باشد. با توجه به قابلیت عملکرد سیستم در نسبت حرارت به توان های مختلف، استفاده از این سیستم در ساختمان های اداری و در اقلیم های گرم و گرم و معتدل، توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، تولید همزمان برق و حرارت، مدل سازی ترمودینامیکی، کاربری ساختمانی
  • مصطفی قلی پور گشنیانی*، دلارام یزدانی صفحات 110-118
    بحران های زیست محیطی، متخصصان را بر آن داشته تا راهکارهای بهره گیری از انرژی های تجدید پذیر را توسعه بخشند. این امر ایجاب می کند که معماران تلاش خود را در راستای انطباق راهکارها با شرایط اقلیمی مناطق مختلف افزایش دهند. با عنایت به کاربرد نمای دوپوسته به عنوان یکی از راهکارهای پایدار در استفاده از انرژی های تجدیدپذیر؛ پژوهش حاضر در تلاش است تا چگونگی استفاده بهینه از باد در تهویه طبیعی یک ساختمان مسکونی در شهر منجیل را موردبررسی قرار دهد. این در حالی است که سرعت و فشار باد در منطقه منجیل، کنترل و مهار آن را غیرممکن کرده و امکان استفاده از بالکن ها و بازشوها نیز به حداقل رسیده است. سوال اساسی این است که: رابطه میان مولفه های کالبدی - نوع دوپوستگی، عمق پوسته، محل و نسبت بازشوها- با سرعت و فشار باد چیست؟ فرضیه پژوهش براین استوار گردید که: به نظر می رسد فاصله میان دوپوسته، تعداد بازشوها، اندازه و نسبت بازشوهای پیشنهادی در پوسته بیرونی؛ در کنترل سرعت و فشار باد در فضای داخلی موثر است. در ادامه گام های پژوهش، با شبیه سازی مدل پایه، مشخص کردن مقادیر متغیرها و ورود داده ها در نرم افزار دیزاین بیلدر نسخه 6.1.0.6؛ نتایج حاصله به روش تطبیقی قیاس شده است. نتایج نشان می دهند که دوپوستگی نقش حایز اهمیتی در کاهش سرعت و فشار میان پوسته نسبت به محیط بیرونی داشته و در تنظیم آن برای استفاده در تهویه موثر است. از سویی دیگر، میزان کاهش سرعت و فشار، رابطه مستقیمی با فاصله دوپوستگی داشته و همچنین بازشوهای عمودی بهره وری مناسب تری نسبت به بازشوهای افقی دارند.
    کلیدواژگان: نمای دوپوسته، دوپوسته راهرویی، تهویه طبیعی، شهر منجیل
|
  • Amirali Saifoddin Asl, Ahmad Fadaei, Kasra Ghanbari, Sattar Zavvari * Pages 1-7
    Reliability assessment of renewable energy systems is a key step in evaluating the feasibility of renewable energy projects. The assessment can provide valuable information on the availability and reliability, operation and maintenance strategies, and operating costs of systems. In this regard, the present study analyzes the reliability parameters of a wind turbine system using a statistical / simulation approach. To this end, the Reliability block diagram has been used for modeling the problem which has the capability of analyzing complex systems with a high number of components while providing simplicity and transparency in the concept presentation. For the modeling and simulation, RAM Commander software developed by ALD software company was utilized. The block diagram model was developed considering a series arrangement (8 subsystems and 94 components) and taking into account the probability distributions of failure time, repair time, and other reliability data for each block. results were then obtained by implementing the Monte Carlo algorithm. The results of this study contain the values of reliability, availability, and failure rate for a turbine during its lifetime. According to the results, the average availability of a turbine over a 20-year life span was more than 0.999. At 25 points, the turbine needed repairs, and the mean time between failures was calculated to be 7008 hours. The mean time between system critical (catastrophic) failures is 77928 hours. Also, the sensitivity analysis of the model to changing input variables is presented.
    Keywords: reliability analysis, Wind Turbine, Reliability Block Diagram Model, RAM Commander Software, Renewable Energy
  • Javad Moeini Hadizadeh * Pages 8-20
    In recent years, for reasons such as the limitation and pollution of fossil fuels, as well as the growing electricity demand, the international community has paid more attention to the use of renewable energy. On the other hand, the use of renewable energy in the electricity generation requires the provision of appropriate infrastructure and platform in power system. This has led to the emergence of a concept called microgrids. A microgrid is a local group of electrical resources and loads normally operating in conjunction with a traditional integrated power grid and can effectively integrate distributed generations, especially renewable energy resources. Due to the structural differences between microgrids and traditional power systems, microgrids face several challenges. This paper presents the concept of microgrids, equipment used, challenges and research gaps. The research shows that, by removing the technical barriers and addressing the challenges ahead, microgrids can be considered as a suitable platform for maximum utilization of renewable energy resources. It is expected that power systems in the future will be of microgrid type.
    Keywords: Renewable Resources, microgrid, New Energy, Internet of energy
  • Mahdi Yousefi Nezhad Attari *, Taher Yazdan Panah, Zohreh Khalilpour Pages 21-28
    This study investigates the effect of land use change for bioenergy production by considering the cost of value added and water quality in random conditions using waste and wheat residues that have produced biofuels. Therefore, a linear model for land use change was presented with the aim of reducing total costs and increasing production efficiency. In random conditions, the model was solved using GAMS software and the computational results and comparisons show the optimal performance of the effect of land use change for biofuel production based on value added cost and water quality in different scenarios. By selecting Ajabshir city as a study area and selecting 9 different products and examining the products in terms of costs and added value of each product, we came to the conclusion that planting and producing wheat for biofuel production It is both cost-effective and cost-effective and has less of an impact on water pollution. Due to the need for less fertilizer, which leads to a lower amount of nitrate in the soil, which also reduces the percentage of water pollution during biofuel production, less damage to the environment and be economically affordable for the residents of Ajabshir city.
    Keywords: Biofuels, Wheat, Agricultural land use, gray water footprint, multi-purpose purposes
  • Seyed Hesameddin Fatemi, Aziz Babapoor *, Daniyal Norozi Sarami, Reza Heydarzade, Seyed Sajjad Sharifi Pages 29-39

    Nowadays, due to the population growth and the developed economy of most countries, there is increasing need for energy consumption in the industry and agriculture sector. Over the past decades, supplying this energy with fossil fuels has led to environmental pollutions and climate changes. So, it has imposed a lot of cost on different countries. Over the recent decades, many countries have tried to supply energy with renewable energy resources. Due to the significant role of agriculture sector in the countries’ food security and the increased non-petroleum export of oil-producing countries, it is necessary to develop this sector more than in the past. The important issue in this area is focusing on sustainable energy supply. The present research aims to study and identify different technologies that are related to agricultural industries in which, the necessary energy is supplied by renewable resources. The results showed that different types of renewable energies, can be used in devices such as solar desalination system, solar dryer, solar seeder robot, water supply pneumatic pump, wind farm, Solid biofuels, biogas and biodiesel systems, greenhouse heating systems using geothermal water resources, and ground source heat pump. Using these systems can result in the significant reduction of fossil energy consumption, reduction of air pollutants, development of the related jobs, energy security, and the decrease in the social costs of using fossil fuels. These findings can be widely used in designing and management of different energy systems in agricultural industries.

    Keywords: Renewable Energies, Solar energy, biomass energy, Geothermal Energy, Agriculture
  • Milad Jalilinia, Mahdi Mohseni * Pages 40-48
    In order to reduce energy consumption in air conditioning and refrigeration systems, in this research, a system based on the vapor compression refrigeration cycle and ground energy use has been proposed. This system centrally supplies the energy needed for the air conditioning unit, refrigerator and freezer of a building. The condensing unit of this system is cooled separately and in series by two heat exchangers using outdoor air as well as ground energy. The energy consumption for a sample building is simulated by analytical calculations as well as the use of HYSSIS and TRANSYS softwares. The results of the calculations, which include the system performance coefficient, compressor power consumption, refrigerant quality and mass flow rate, have been compared with the values ​​of the conventional system. The results show that using the water cooled condenser unit, the inlet refrigerant temperature to the reducer valve is significantly lower than the outdoor air temperature. This significantly increases the performance of the proposed system and significantly reduces the refrigerant mass flow rate. The effect of reducing the exit refrigerant temperature of the condensing unit on the exergy of the refrigerant has also been investigated.
    Keywords: Air conditioning, refrigeration, optimization, Ground Energy, Exergy
  • Elham Saligheh * Pages 49-60

    Shading and using shade to cool the building has long been considered by humans, and self-shading of buildings in hot climates is a good solution for passive cooling; In this regard, the shape of the building bodies is an important factor in creating shadow on the body. On the other hand, the angle of orientation and placement of the building is another very effective item that can affect the amount of self-shading and, consequently, the amount of energy received. This article intends to study the self-shading in different angles of the building orientation and the desired amount of protrusion of the floors in the facade to obtain the maximum amount of shading. The studied city and climate is Kish city in the hot and humid climate of Iran. The research method in this research is descriptive-analytical, in which simulation has been done with the help of Ecotect software. According to the findings, while changing the degree of protrusion of the floors causes a significant change in the amount of self-shading, the orientation towards the east and west and also the difference in positioning angle does not cause a significant change in the average annual amount of shaded areas. Still, in both cases, the amount of radiant energy received changes significantly. The results show that the four-story building with the protrusion of the floors by 0.3 meters relative to each other, with an angle of 30 degrees to the west, is considered the optimal model in terms of passive cooling.

    Keywords: Self-shading, Self-shaded façade, Building Orientation, Climatic Design
  • Akram Noorani *, Mahmoud Rahimi, Mohammad Mirbagherijam Pages 61-68
    The role of energy for welfare and economic development of countries highlights importance of energy. So far, no major study was conducted on the effects of energy on economic welfare in Iran. Hence, this study surveys the effect of the consumption of renewable and non-renewable energy on economic welfare in Iran during the period 1981-2018. ARDL model and cointegration approach had used to determine the existence of short-term and long-term relationships among variables. Estimation results show adjustment speed of error correction model to long-term equilibrium is about 61%. The relationship between economic welfare and exogenous variables such per-capita GDP, labor force, Gini index and types of renewable and non-renewable energy sources (solar, wind, water, geothermal, oil, gas and gasoline) is straightforward in short and long terms. One percent incraseing in the exogenous variables of research leads to an increase of 0.85, 0.66, 0.45, 0.61, 0.56, 0.36, 0.31, 0.72, / 76, and 0.34 percent in the welfare of society. Despite the relative abundance and non-optimal use of non-renewable energy (oil and gas) in Iran, the positive effect of renewable energy on economic welfare indicates use of this type of energy along with non-renewable energy will increase economic welfare.
    Keywords: Renewable, Non-renewable Energies, Economic Welfare, ARDL
  • Majid Kamvar * Pages 69-78
    The All Porous Solid Oxide Fuel Cell (AP-SOFC) is a concept that links the dual and single chamber Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), combining advantages of both. The AP-SOFC does not need any sealant and crack generation in its electrolyte component does not terminate cell operation. In this study, the performance of a hydrogen-fuelled co flow planar AP-SOFC is investigated numerically for the first time. Governing equations include species, mass, momentum, charge and energy solved fully-couple with electrochemical equations. Due to lack of study on hydrogen-fuelled AP-SOFC, first the performance of a conventional hydrogen-fuelled SOFC is modeled and the results are compared with experimental results for the validation purpose, then changes in the model are made to apply the electrolyte porosity. Results show a 29% decline in maximum power density produced by the AP-SOFC compared to its conventional scheme with the same inputs. The main reason for this reduction in the cell performance is mostly the flow leakage of oxygen from the near air channel inlet to the fuel channel side. This leakage leads to displace the maximum cell temperature point.
    Keywords: solid oxide fuel cell, All-porous, hydrogen, Leakage, Steady state
  • Hassan Yazdani, Mehdi Radmehr *, Alireza Ghorbani Pages 79-86
    An essential component in the construction and operation of solar power plants is identifying the factors affecting power generation in the desired areas based on the season and the amount of radiation in each season for the construction of solar power plants. Therefore, in this study, by examining the output capacity of a small 1kW power plant and analyzing effective data in different seasons, as well as by comparing practical and simulation results, we could identify useful and consistent data about factors affecting the production capacity of the plant. Then, the effect of temperature changes on each cell unit was investigated. Using a 100W YH100W-18-M panel, a practical study of the data was performed based on the STC rate. Meanwhile, the data were simulated and matched, and the final results were extracted. Finally, the diagram of the impact on the power and current of the power plant in all seasons of the year was extracted. The obtained results, namely the effective parameters in compiling this article, indicated the effectiveness of parameters such as the ambient temperature and the amount of radiation, yielding significant results in the output power of the power plant in different seasons.
    Keywords: solar power plant, Photovoltaic arrays, Hotspot, Solar panel, Simulation
  • MohammadReza Assari *, Ehsan Esfandeh, Reza Baharvand Pages 87-93

    Nowadays, population growth, pollution, climate change, depletion of groundwater resources and excessive water consumption are the main reasons for the shortage of fresh water. One of the methods for producing water is the use of solar energy, which is performed on devices called solar still. In this study, the effect of using different masses of sand on the production of double slope single basin solar still with a basin surface of 0.27 m^2 at a constant water depth of 1.5 cm on sunny winter days was investigated. The sand acts as a heat storage and when the solar radiation is low, the heat stored in it returns to the still. The findings of the research show that production in solar still without sand and solar still with a mass of 1 kg of sand is identical, also, with increasing sand mass, from 1 to 2 kg, the amount of still production decreases. On the other hand, the energy and exergy efficiency system have also decreased with increasing sand mass. As a result, putting 1 kg of sand in this solar still is as optimal amount and increasing it has a negative effect on system performance on sunny days.

    Keywords: Solar still, Sand, Energy, Exergy
  • Mostafa Gholipour Gashniani * Pages 94-101
    Clerestory windows are one of the best ways to increase the penetration of light in Low-rise buildings. However, in rainy climates with cloudy skies, receiving daylight will be more critical. Since the physical component of buildings in this climate varies according to the type of roof slope, the shape of the interior roof, and the plan's geometry. The fundamental question is: What physical characteristics can receive the maximum light from the Clerestory window in Pitched low-rise buildings? The research aimed to investigate the potential of Clerestory to improve daylight in a Pitched-roof. In the present study, Rhino software was used to design 3D models, and the Diva plugin in Grasshopper software was used to evaluate the “daylight factor.” Data indicate that; regardless of the geometry of the plan and form of internal reflection, the most effective component is the “roof slope ratio,” which creates the most significant change in interior lighting. Moreover, the 18-degree roof slope with a ceiling ratio (4-12) is the best efficiency, and provides 3.3% (A.DF) among the various. By considering the slope of the roof component and the shape of the interior reflector, the geometry of the square plan creates more appropriate daylight in the interior space.
    Keywords: Clerestory window, Daylight, Pitched Roof, Overcast Sky
  • Ghasem Arab * Pages 102-109
    In this research, thermodynamic modeling of a combined production cycle of heat and power is performed based on a solid oxide fuel cell for building sector applications. Initially, the thermodynamic assessment is explained by introducing the mentioned cycle and its respected modeling technique. Then, cycle simulation is performed using Cycle Tempo analytical software by simultaneously solving the mass, energy, and electrochemical equilibrium equations. Parametric analysis of the main characteristics influencing the performance of the cycle is assessed, and the appropriate operating conditions are determined after presenting the performance results. The results show that using this model, electric power of 14.00 kW, thermal power of 4.56 kW, heat to power ratio of 32% at net electrical efficiency of 58.5%, and total efficiency of 77.3% is achievable. These results also confirm the attractiveness of the proposed systems over other electricity and heat cogeneration technologies, which are based on gas engines or gas micro turbines. The system is highly recommended in administrative buildings and warm and warm/moderate climates considering the functionality of the proposed system in different heat to power ratios.
    Keywords: solid oxide fuel cell, combined heat, power, Thermodynamic Modeling, Building sector
  • Mostafa Gholipour Gashniani *, Delaram Yazdani Pages 110-118
    The environmental crisis has induced experts to develop renewable energy alternatives. Architects have strived to achieve between the proposed alternatives and various climates of different regions. Given the application of Double Skin Façade as an alternative in renewable energy usage, the current study aims to investigate an optimized procedure for utilizing wind energy in the natural ventilation of a building in Manjil city. The velocity and pressure of the wind is literally impossible to control and suppress its force. This study is intended to inquire into the relationship between physical components of the double-skin façade as well as the structure of the openings and the velocity and pressure of wind within the internal environment of mid-rise buildings. Therefore, the main goal is to achieve a method through which the wind pressure and its effects on the building is controlled by the use of the double-skin façade. The parameters’ values are determined and they are assigned to the variables in the Design-Builder simulation software, version 6.1.0.6. Then, the analytical results are compared to the experimental ones. It is revealed that the use of two skins leads to a decrease in the velocity and pressure of the wind within the internal space of the building with respect to the velocity and pressure in the external space. The extent of reduction in wind velocity and pressure is directly related to the distance between layers of skins. It is also worth mentioning that the vertical openings show better performance compared to the horizontal ones.
    Keywords: Double Skin Facades, Corridor type, Natural wind ventilation, Manjil city