فهرست مطالب

انرژی های تجدیدپذیر و نو - سال نهم شماره 2 (پیاپی 18، پاییز و زمستان 1401)

نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو
سال نهم شماره 2 (پیاپی 18، پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/14
  • تعداد عناوین: 17
|
  • ابراهیم قائد*، امیدعلی عادلی، نصرالله فریدونی صفحات 1-8
    هدف اصلی این مقاله بررسی رابطه علیت بین مصرف حامل های انرژی و رشد اقتصادی در استان های ایران طی سال های 1397-1390با استفاده از آزمون علیت گرنجر، گرنجر- هشیایو، تودا و یاماماتو در داده های تابلویی می باشد. برای این منظور از متغیرهای تولید ناخالص داخلی، نیروی کار، سرمایه گذاری عمرانی و مصرف حامل های انرژی (نفت سفید، گازمایع، بنزین و گازوییل) استفاده شد. نتایج حاصل از تخمین مدل نشان می دهد که بین متغیرهای مصرف حامل های انرژی و رشد اقتصادی در استان های ایران، یک رابطه علیت یک طرفه از سوی مصرف حامل های انرژی به رشد اقتصادی در استان های ایران برقرار است به این معنا که با افزایش مصرف حامل های انرژی، رشد اقتصادی افزایش پیدا می کند. این رابطه علیت یک طرفه در هر دو رویکرد علیت تایید می شود. پس با توجه به نتایج بدست آمده از پژوهش توصیه سیاستی  این است که دولت با دادن بخشی از اعتبارات عمرانی به بانک ها در صورت افزایش مصرف حامل های انرژی، اشتغال را در جامعه ایجاد کرده و منجر به اشتغال نیروی کار در جامعه شود. بازده عملی اعطای چنین اختیاری این است که هر چه تعداد افراد فعال در تولید کالاها و خدمات بیشتر باشد رشد اقتصادی نیز افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: مصرف حامل های انرژی، رشد اقتصادی، علیت گرنجر، علیت گرنجر- هشیائو، تودا و یاماماتو
  • حسین سیفی*، شهریار کوراوند، محسن سیفی داوری، صغری محمدزاده صفحات 9-19
    توربین بادی، انرژی جنبشی جریان باد را به انرژی دورانی محور روتور تبدیل می کند. استفاده از توربین بادی محور عمودی به عنوان یکی از منابع تولید انرژی پاک اهمیت بالایی دارد. از جمله مزیت های توربین بادی محور عمودی نسبت به توربین بادی محور افقی هزینه ارزان تولید، سبکی، راحتی نصب و استفاده در مناطق مسکونی است. پره ی توربین های بادی عمود محور داریوس بیش تر به صورت پره مستقیم یا مارپیچی است. مشکل اساسی توربین بادی محور عمودی داریوس، خودشروع کنندگی اولیه آن هاست که اساس کار این پژوهش است که برای اولین بار از پره های امباس لوزی شکل که به صورت متخلخل است، استفاده شد تا با ایجاد نیروی درگ بر روی پره ها باعث افزایش خودشروع شوندگی در سرعت های پایین گردد. برای این منظور توربین بادی عمود محور داریوس در نرم افزار کتیا طراحی و ساخته شد. برای ساخت ایرفویل ها از NACA0015 و جنس استفاده شده برای پره های مستقیم و متخلخل، ورق آلومینیوم ساده و ورق امباس که به صورت خلل و فرج است، که هر دو از آلیاژهای سری یک آلومینوم هستند و وسایل مورد استفاده شده در ساخت و اندازه گیری کالیبره شده است. نتیجه نشان داد که توربین بادی پره امباس تا سرعت نه متر بر ثانیه نسبت به توربین بادی عمود محور پره مستقیم، گشتاور لحظه ای کم تری برای راه اندازی لازم دارد.
    کلیدواژگان: ضریب لیفت، ایرفویل NACA0015، پره متخلخل، گشتاور لحظه ای، داریوس
  • لیلا خان محمدی، نغمه جمشیدی* صفحات 20-27
    کاهش منابع انرژی فسیلی و منابع محدود آن از یک طرف و میزان بالای آلایندگی استفاده از این سوخت ها از سوی دیگر، سبب روی آوردن کشورهای مختلف به استفاده از انرژی های در دسترس و پاک مانند انرژی خورشیدی، زمین گرمایی، امواج و باد گردید. در این میان استفاده از انرژی زمین گرمایی با توجه به تجهیزات ساده بکارگیری آن مورد استقبال بوده و استفاده از آن در مناطق مشخصی بسیار مفید است. مبدل حرارتی زمین گرمایی از یک لوله که در اعماق زمین کار گذاشته شده، تشکیل می شود و در اطراف این لوله جهت ثابت نمودن و نیز افزایش عملکرد از ملات هایی استفاده می گردد. با توجه به موثر بودن نوع ملات در میزان دریافت انرژی مبدل، در این تحقیق به بررسی اثر استفاده از ترکیب های مختلف در ساختار ملات اطراف لوله پرداخته می شود. به این منظور، ابتدا ارزیابی حرارتی مبدل حرارتی زمین گرمایی لوله مستقیم در شهرهای مختلف ایران انجام و بر اساس نتایج بهترین عملکرد، شهر تبریز برای ادامه روند بررسی ها انتخاب شده است. نتایج مطالعات مربوط به تاثیر نوع ملات در مبدل حرارتی زمین گرمایی در شهر تبریز نشان داد که در صورت استفاده از ترکیب شن-بنتونیت میزان استحصال انرژی 10% نسبت به خاک معمولی افزایش می یابد. همچنین افزایش محتوای آب تا حد مشخصی به بهبود نتایج حرارتی کمک می نماید.
    کلیدواژگان: انرژی زمین گرمایی، مبدل های حرارتی لوله مستقیم، نوع ملات، شبیه سازی عددی
  • رحیمه مرادیان، فاضل مریدی فریمانی* صفحات 28-33

    همواره در روند رشد و توسعه اقتصادی، از انرژی به عنوان نیروی محرکه ای در جهت تسریع این فرآیند نامبرده شده است.  با توجه به ذخایر محدود انرژی های فسیلی در جهان فعلی، دیگر نمی توان تنها به این منابع انرژی متکی بود؛ از طرفی روند پایدار رشد مصرف انرژی در کشور، محدودیت منابع مالی و تفکیک ناپذیری سرمایه گذاری برای توسعه انرژی های فسیلی، نیاز بالای آب برای توسعه این نوع انرژی ها (به ویژه در تبدیل آنها به برق)، آسیب پذیری کشور در اثر تمرکز شدید مبادی تولید و پالایش و خطوط انتقال و توزیع نفت و گاز، اشتغال زایی پایین صنایع مرتبط با انرژی های فسیلی در کنار آلودگی های شدید حاصل از مصرف سوخت های فسیلی، همگی مشکلات و چالش هایی هستند که ادامه تکیه بر انرژی های فسیلی در کشور را زیرسوال برده و حرکت کشور به سمت انرژی های تجدیدپذیر را اجتناب ناپذیر کرده است. این در حالی است که علیرغم تاکیدات سیاستی و تکالیف قانونی موجود، همچنان سهم انرژی های تجدیدپذیر از کل عرضه انرژی کشور بسیار پایین و عقب تر از برنامه های مصوب می باشد. در این مقاله با ارایه دلایل و شواهد کمی نشان داده می شود که توسعه انرژی های تجدیدپذیر در ایران، دیگر یک انتخاب از میان چندین انتخاب نیست، بلکه در عمل تبدیل به یک ضرورت سیاستی شده است.

    کلیدواژگان: تجدیدپذیرها، کمبود آب، تفکیک پذیری سرمایه گذاری، اشتغال، سوخت های فسیلی
  • پدرام ناصحی، احمد جامه خورشید* صفحات 34-45
    مصرف روزافزون انرژی در دنیای امروز و مشکلات عمده زیست محیطی ناشی از آن موجب شده است تا تلاش برای توسعه انرژی های تجدیدپذیر و کاهش مصرف انرژی، به عنوان تلاشی برای بهبود مسایل زیست محیطی به دغدغه اصلی در تحقیقات نوین جهان تبدیل گردد. پیش بینی می شود تا سال 2050، هر ساله 8/1 درصد به مصرف انرژی جهانی و در نتیجه آن به آسیب های زیست محیطی در جهان افزوده شود. علاوه بر این، با افزایش شدید نیازهای سرمایش و گرمایش در بخش های مختلف صنایع و بخصوص نیاز به انرژی گرمایی در سراسر جهان، نیاز به فناوری مناسب که باعث بهبود عملکرد حرارتی در سیستم های مختلف شود، بسیار مهم به نظر می رسد. نتیجه این نیازها حرکت به طرف انرژی های تجدیدپذیر و کاهش مصرف انرژی های متعارف بوده است. از طرفی تکنولوژی های جدید مانند باتری ها و مواد دارویی وابستگی شدیدی به تغییر دما از خود نشان می دهند. استفاده از مواد تغییر فاز (PCM) برای استراتژی های ذخیره انرژی حرارتی در سیستم های مختلف و شاخه های مختلف صنایع در صورتی که با انتخاب صحیح و آگاهانه همراه شود، می تواند الزامات بالقوه و نیازهای حرارتی را برآورده سازد. مقاله تحقیقاتی حاضر، مروری را بر روش های مدیریت انرژی با کمک PCMها و قابلیت های کلیدی این مواد، ارایه می دهد. همچنین به بررسی پیشینه PCMها در صنایع مختلف می پردازد. استفاده از PCMها در کاربردهای ساختمانی، باتری ها، سیستم های گرمایش آب خانگی و سایر کاربردها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین خلاصه ای از PCMهای مورداستفاده، خواص مربوط به آن ها، مشکلات و راه کارهای استفاده از این مواد، سازندگان و آزمایش های مورد نیاز برای بررسی آن ها، ارایه شده است.
    کلیدواژگان: مواد تغییر فاز، انرژی نهان، سیستم ذخیره انرژی، انرژی تجدید پذیر
  • امید عبدالملکی، حسین مهدوی مقدم* صفحات 46-56
    در این تحقیق برای نخستین بار شبیه سازی عملکرد یک نیروگاه ترکیبی توربین گاز-خورشیدی به همراه آب شیرین کن رطوبت زنی-رطوبت زدایی (HD) با استفاده از نرم افزار ترنسیس انجام شده است. سیستم انتخابی شامل توربین گاز با ظرفیت 6/4 مگاوات، برج خورشیدی و آب شیرین کن با گرمایش هوا و جریان باز برای آب و هوا است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که در نیروگاه ترکیبی توربین گاز-خورشیدی، حدود 35 تا 45 درصد انرژی مورد نیاز توسط انرژی خورشیدی تامین شده و مصرف سوخت فسیلی کاهش یافته است. همچنین کاهش 40 درصدی در میزان انتشار گاز دی اکسید کربن مشاهده گردید. مقدار توان تولیدی و راندمان در حالت ترکیبی از حالت توربین گاز تنها به مقدار جزیی کم تر بوده که به دلیل افت فشار ناشی از افزایش طول پایپینگ با توجه به حضور سیستم خورشیدی است. نتایج مربوط به سیستم آب شیرین کن نشان می دهند که افزایش دما و رطوبت هوای ورودی به سیستم موجب افزایش میزان آب شیرین و افزایش دمای آب شور ورودی موجب کاهش تولید آن می گردد. علاوه بر آن میزان تولید آب شیرین بر اساس دبی جرمی هوا دارای یک مقدار بهینه است و با افزایش دبی هوا، میزان تولید آب شیرین ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. همچنین در صورتی که نسبت دبی جریان های ورودی معادل 8/1 باشد، نسبت خروجی (GOR) آب شیرین کن دارای مقدار حداکثری 2 است. تغییرات میزان نسبت خروجی بر حسب میزان هوای برگشتی نیز در دماهای مختلف هوای ورودی بررسی شده است.
    کلیدواژگان: نیروگاه ترکیبی، برج خورشیدی، سوخت های فسیلی، آب شیرین کن، ترنسیس
  • شکیلا محمدزاده، سید عباس یزدانفر*، سعید نوروزیان ملکی صفحات 57-68

    وضعیت غم انگیز ساختمان های مدرن این است که از عناصر طبیعی مانند هوای آزاد، نور خورشید و آسمان دور هستند. این در حالی است که می توان به راحتی از نور خورشید برای روشنایی در مکان هایی که در روز نیاز به نور دارند، استفاده کرد. این پژوهش در چهار مرحله انجام گرفته است. در بخش اول از طریق روش تحلیل محتوا با جمع آوری اطلاعات از مرور ادبیات درباره رویکرد بهینه از نور روز در منابع داخلی و خارجی، چهارچوبی مقدماتی برای ارزیابی بهترین راهکار های افزایش بهره وری از نور روز تدوین شد. در مرحله دوم و سوم برای بهره گیری از نور روز در فضاهای داخلی مسکن، روش شبیه سازی گزینه های موجود انتخاب گردید و در مرحله چهارم با انجام تحلیل ها، انتخاب سیستم جایگزین صورت پذیرفته و با استفاده از سیستم های انتقال نور روز و به کمک نرم افزار دایالوکس مقایسه ای با حالت روشنایی مصنوعی انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از این سیستم، مصرف توان الکتریکی را برای این فضاها از 388.2 به 6 وات بر ساعت رسانده که کاهش قابل توجهی بوده است. یافته ها نشان می دهد فیبر نوری می تواند جایگزینی برای نور طبیعی در فضاهای داخلی مسکن بوده و نور طبیعی را به درون پلان های عمیق در طبقات مختلف وارد نماید و بهره وری ساختمان را ارتقا دهد و در نهایت موجب کاهش حجم و انتشار گاز های گلخانه ای و صرفه جویی در مصرف انرژی گردد.

    کلیدواژگان: نورپردازی داخلی، بهینه سازی و پایداری، نور طبیعی و مسکن، دایالوکس، فیبرنوری
  • پریا سعادت جو* صفحات 69-79
    جریان هوا یکی از مهم ترین مولفه های آسایش در فضای باز است که تحت تاثیر فاکتو رهای متعدد از جمله هندسه ساختمان ها قرار می گیرد. پژوهش حاضر به بررسی تاثیر تغییرات هندسی ساختمان ها بر جریان باد پیرامونی بلوک ها در یک مجتمع مسکونی پرداخت. نمونه مورد مطالعه یک مجتمع مسکونی متشکل از 9 بلوک میان مرتبه در شهر تهران است. در این راستا، فرم هندسی بلوک ها در سه حالت متفاوت شبیه سازی شد و تاثیر آن بر رفتار باد در فضای باز مجتمع مورد ارزیابی قرار گرفت. روش تحقیق در بخش اول روش توصیفی با ابزار مطالعات کتابخانه ای و راهبرد پژوهش در بخش دوم، راهبرد شبه تجربی است. شبیه سازی هایCFD  و تحلیل های عددی با استفاده از نرم افزار 3.0.16 Ansys Airpak انجام گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی تاثیر تغییرات هندسی بنا بر الگوی جریان باد پیرامونی ساختمان ها در فضای باز مجتمع را به اثبات رسانید. نتیجه این تغییرات، افزایش 13.83 درصدی متوسط سرعت و 6.76 درصدی ماکزیمم سرعت جریان باد در فضای باز را به دنبال داشت. از میان انواع فرم های بررسی شده، فرم T شکل با هدایت مناسب جریان باد، باعث بهبود رفتار باد در حوزه های میان بلوکی و حوزه های میان ردیفی شد. با این حال، فرم های L شکل (مدل M3) با انسداد جریان باد، کاهش قابل ملاحظه سرعت جریان در حوزه های میان بلوک های هم ردیف را به همراه داشت.
    کلیدواژگان: باد، فضای باز، الگوی جریان، هندسه، ساختمان
  • زهره شهرویی، محمد افکار، رقیه گوگ ساز قوچانی* صفحات 80-90
    در سامانه های انرژی های تجدیدپذیر، پیل های سوختی و سامانه های فتوولتاییک دارای کاربرد زیادی هستند. مبدل هایDC  علاوه بر تغییر ولتاژ نقش به سزایی در رفع چالش های این منابع به عهده دارند. با توجه به ویژگی های سامانه های تجدیدپذیر، کنترل این مبدل ها که دارای رفتار غیرخطی هستند، در عملکرد مناسب سامانه بسیار مهم است. در این مقاله، کنترل یک مبدل مدولار DC مورد بررسی قرار می گیرد. این مبدل بر اساس بوست سه سطحی بنا شده است. این ساختار، علاوه بر افزایش سطح ولتاژ ورودی می تواند تعادل ولتاژDC  را در خروجی ایجاد کند. در هر مدول این مبدل، دو خازن وجود دارد و یک خازن میان هر دو مدول مشترک است. نحوه پیاده سازی یک کنترل کننده غیر خطی براساس مدلغزشی غیر مستقیم و یک کنترل کننده خطی سنتی PI بیان شده است. عملکرد دو کنترل کننده با یکدیگر مقایسه شده است. به کمک نرم افزار متلب/ سیمولینک، مدار شبیه سازی شده است. نتایج و شکل موج های ساختار مورد مطالعه ارایه داده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی، در چند بخش معرفی شده است. یک بخش شامل مقایسه دینامیک های توان های ورودی است و بخش دیگر ولتاژهای خازن ها جهت تعادل ولتاژ است. این بررسی ها برای تغییرات توان ورودی، مقدار بار و ولتاژ ورودی انجام شده است. برتری کنترل پیشنهادی نسبت به کنترل کننده سنتی در هر بخش نشان داده شده است. در حالت گذرا، کنترل کننده خطی به ازای تغییرات توان های ورودی، بار و یا ولتاژ ورودی، تعادل ولتاژ خازن ها را نمی تواند برقرار سازد.
    کلیدواژگان: مبدل مدولار، کنترل کننده PI، کنترل کننده مدلغزشی غیرمستقیم، تعادل ولتاژ، سامانه های انرژی تجدیدپذیر
  • داریوش برزوئی، سید فرحان موسویان، ابوالفضل احمدی* صفحات 91-100

    افزایش تقاضا در مصرف سوخت های فسیلی منجر به تغییرات اقلیمی، گرمایش زمین و کاهش ذخایر منابع انرژی گردیده است. در این میان استفاده از انرژی های تجدید پذیر، نظیر انرژی خورشیدی، رهیافتی مناسب برای تولید انرژی الکتریکی و گرمایی شناخته می شود. یکی از سیستم های مرسوم در زمینه استفاده از انرژی خورشیدی کلکتور های سهموی هستند که با تبدیل تابش ورودی به انرژی گرمایی، امکان استفاده از این انرژی پاک را فراهم می کنند. در مقاله حاضر با هدف پتانسیل سنجی اقلیم های آب و هوایی به منظور استفاده بهینه از کلکتور های سهموی خورشیدی، نسبت به توسعه یک مدل عددی در نرم افزار متلب اقدام گردیده و سپس ضمن اعتبار سنجی مدل مذکور با نتایج تجربی موجود، اثر تغییرات اقلیمی در حوزه های انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی مطالعه گردیده است. بدین منظور پنج شهر: رشت، شیراز، تهران، آبادان و سنندج به عنوان نمایندگان اقلیم های کشور ایران انتخاب شده و راندمان انرژی و اگزرژی، هزینه واحد انرژی و مقدار کربن دی اکسید تولیدی در طول چرخه حیات سیستم، بدست آمده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که شهر شیراز با اقلیم سرد نیمه خشک و راندمان حرارتی72 درصد و هزینه واحد انرژی 035/0 دلار بر کیلووات ساعت، به عنوان اقلیم بهینه در حوزه های انرژی و اقتصادی و شهر سنندج با اقلیم قاره ای مرطوب و راندمان اگزرژی 7/17 درصد به عنوان اقلیم بهینه در حوزه اگزرژی می باشند. در حوزه زیست محیطی نیز، شهر رشت با اقلیم معتدل مرطوب به عنوان اقلیم بهینه معرفی گردیده است.

    کلیدواژگان: کلکتور سهموی خورشیدی، آنالیز اقصادی، ارزیابی چرخه حیات، شرایط اقلیمی
  • امیرحسین صادقپور*، نرگس یاوری صفحات 101-112

    با استفاده از نمای پویا شکل بیرونی ساختمان از حالت صلب خارج شده و علاوه بر تطابق با نیاز کاربران و محیط، امکان کاهش مصرف انرژی در ساختمان فراهم می شود. در این پژوهش ضمن معرفی نمای پویا در ساختمان، به معرفی الگوهای حرکتی عناصر تشکیل دهنده نما پرداخته شده است. به منظور تحلیل ویژگی های نماهای پویا، مشخصات 50 پروژه ساختمانی شاخص دنیا با نمای پویا که در چهار دهه اخیر ساخته شده اند از نظر نوع کاربری، هدف اصلی کاربرد پویایی در نما، مصالح به کار رفته و دسته بندی مکانیزم حرکتی نما، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج تحلیل شده اند. تحلیل ویژگی های نمونه ها نشان می دهد که هدف اصلی طرح نمای پویا، مدیریت نور و بهره گیری بصری بوده و بیشترین میزان کاربرد این نما در ساختمان های با کاربری فرهنگی و اداری است. نوع مصالح و سیستم های محرکه در اکثر نمونه ها، سلول های فتوولتاییک، دیافراگم های حساس به نور و صفحات خورشیدی بوده و مکانیزم حرکت کشویی و چرخشی رایج ترین الگوی به کار رفته در نمونه های بررسی شده است. در نهایت یک نمونه نمای پویا که در اقلیم گرم و خشک کشورمان می تواند به کار رود، توسط الگوی اوریگامی طراحی و ارایه شده است.

    کلیدواژگان: نمای پویا، عملکرد نما، مکانیزم حرکتی، الگوی اوریگامی
  • یونس نوراللهی، حسین یوسفی، رحیم ملتمس*، کیانوش چوبینه صفحات 113-120
    برای استفاده بیشتر از تابش خورشیدی، از متمرکزکننده های اپتیکی استفاده می شود که این کار در کنار مزیت استفاده بیشتر از تابش خورشید،  معایبی نیز دارد. یکی از معایب بزرگ و اصلی این روش، بالا رفتن بیش از حد دمای پنل به علت متمرکز شدن تابش بر روی آن است. برای کاهش دمای پنل های خورشیدی از فناوری خنک سازی به وسیله یک سیال عامل (معمولا آب) استفاده می شود. دمای سیال عامل پس از خنک سازی بالا رفته و می توان از حرارت آن در فصول سرما برای مصارف گرمایشی و در فصول گرما برای تولید الکتریسیته از طریق فناوری سیکل رانکین آلی استفاده نمود که این کار راندمان کلی سیستم را به طور چشم گیری افزایش می دهد. کارکرد کلی سیستم به این گونه است که ابتدا قسمتی از تابش متمرکز خورشید در پنل فتوولتاییک به انرژی الکتریکی تبدیل شده و مابقی انرژی به صورت حرارتی است که قسمتی از آن توسط انتقال حرارت همرفت و تابش از خود سیستم به محیط ساطع شده و بقیه حرارت توسط سیال عامل در فصول سرما به سیستم گرمایشی و در فصول گرما جهت تولید الکتریسیته از پنل به سیکل رانکین آلی منتقل می شود که این حرکت سیال باعث چرخش توربین و تولید الکتریسیته می گردد. نتایج نشان می دهد که برای هزینه سرمایه گذاری سیکل رانکین به میزان 2000 دلار بر کیلوات مقدار زمان برگشت سرمایه 3.58 سال و برای هزینه سرمایه گذاری سیکل رانکین به میزان 3500 دلار بر کیلوات مقدار زمان برگشت سرمایه 5.81 سال به دست می آید.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، تحلیل فنی-اقتصادی، سیکل رانکین آلی، انرژی های تجدیدپذیر
  • اشکان خطیبی*، مجید شهبازی، زهره ترابی صفحات 121-129

    در اقلیم گرم و خشک، حفظ ساختمان از دریافت نور و انرژی گرمایی خورشید، از اقدامات اولیه بهینه سازی مصرف انرژی و ایجاد آسایش حرارتی ساکنان است. تحقیق حاضر که به روش شبیه سازی نرم افزاری انجام پذیرفته است، باهدف تعیین مناسب ترین نما ازنظر میزان مصرف انرژی، به بررسی رفتار حرارتی نماهای یک ساختمان اداری در اقلیم شهر تهران می پردازد. در راستای دستیابی به بهترین گزینه، رفتار حرارتی چهار نمای «تک پوسته با سایبان ثابت»، «دوپوسته شیشه ای»، «دوپوسته با سایبان متحرک» و «نمای متحرک» در دو جبهه شمالی و جنوبی مورد ارزیابی قرار می گیرد. یافته های حاصل از محاسبات نشان می دهند، میزان مصرف سالانه انرژی شامل: سرمایش، گرمایش و الکتریکی روشنایی، در جبهه جنوبی کمتر از جبهه شمالی است. همچنین با فرض ثابت بودن سایر شرایط، عملکرد سایبان های «متحرک» بهتر از سایبان های «ثابت» است. در رابطه با نوع نماها نیز، «نمای متحرک» باقابلیت تنظیم اجزای تشکیل دهنده خود مانند جهت چرخش، میزان باز و بسته شدن، عملکرد مناسبی در کاهش میزان انرژی مصرفی ساختمان نسبت به سایر نما ها دارد. به طوری که این نما با توانایی کاهش 3/42٪ میزان انرژی مصرفی ساختمان نسبت به نمای تک پوسته معمولی، مطلوب ترین نما، در این تحقیق ارزیابی می گردد. در این نوع نماها با بهره گیری از طراحی هوشمند، بخشی از نما به عنوان سایبان در نظر گرفته می شود که با کنترل میزان نور و انرژی دریافتی از خورشید و جلوگیری از هدر رفت نور و انرژی، بار سرمایشی و گرمایشی ساختمان را کاهش داده و آسایش محیطی کاربران را فراهم می سازد.

    کلیدواژگان: اقلیم گرم و خشک، تحلیل انرژی، رفتار حرارتی، نمای دوپوسته، نمای متحرک
  • رضا زاغری، ناصر بهارلو هوره* صفحات 130-140
    انرژی حرارتی خورشیدی منبع فراوان و بی نظیر تجدیدپذیر است که اگر با واحدهای ذخیره سازی ترکیب شود به عنوان گزینه ای جذاب و قابل رقابت با تجهیزات متعارف مطرح می شود. سیستم ذخیره سازی بستر متراکم (PBSS) یکی از روش های ذخیره انرژی گرمایی خورشیدی است که به دلیل سادگی و مقرون به صرفه بودن، برای کاربردهای گرمایش گلخانه ها، خشک کردن محصول و گرمایش فضا استفاده می شود. در این مطالعه پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد PBSSها و پارامترهای استفاده شده برای ارزیابی عملکرد آن ها شرح داده شده اند. در ادامه به ارزیابی اقتصادی و برخی از کاربردهای PBSS پرداخته شده است. از میان دو نوع بستر ثابت و بستر سیال، اگرچه سیستم های بستر سیال نرخ های بالاتری از انتقال گرما و جرم را ارایه می کنند اما مشکلات فنی بیشتری در طراحی و ساخت دارند. از میان دو نوع جریان شعاعی و جریان محوری، سیستم شعاعی می تواند بازدهی مشابه سیستم محوری را با هزینه بیشتر بدست آورد. از میان مواد جامد مورد استفاده در بستر ثابت، چدن بالاترین سطح چگالی انرژی را داراست، اما سنگریزه ها به دلیل دوره برگشت هزینه کمتر نسبت به چدن، توصیه می شوند. برخی مقالات، عملکرد ماسه را از بقیه مواد بهتر دانستند. هندسه مستطیلی برای سطح مقطع مخزن ذخیره سازی کمترین هزینه واحد ذخیره سازی را دارد، اما افت فشار زیادی را به علت اثرات گوشه ای ایجاد می کند. در یک مطالعه که از PBSS برای کشت گلخانه ای در طول شب استفاده کردند، به این نتیجه رسیده اند که اگر سیستم سه ماه در سال کار کند، دوره بازپرداخت هزینه پنج سال خواهد بود.
    کلیدواژگان: ذخیره سازی حرارت خورشیدی، انرژی حرارتی محسوس، بستر متراکم، هوا گرم کن خورشیدی
  • رضوانه امراللهی بیوکی*، کیانا عزیزی پور صفحات 141-149
    انرژی های تجدیدپذیر جایگرین مناسبی برای سوخت های فسیلی هستند و کاربرد های فراوانی دارند. یکی از کاربردهای مهم آن ها تامین انرژی واحدهای شیرین سازی آب است که با توجه به بحران کنونی آب، امری ضروری است. انرژی های بادی و زمین گرمایی دو انرژی تجدیدپذیر دارای پتانسیل بالا برای ترکیب شدن با آب شیرین کن ها هستند. اما به دلیل چالش هایی از جمله مشکلات زیست محیطی و اقتصادی، پیشرفت کافی نکرده اند. ایران به عنوان یکی از کشور های غنی در انرژی های تجدیدپذیر دارای پتانسیل زیادی برای استفاده از این فناوری ها است که امروزه از آن بی بهره است. هدف مقاله بررسی دستاوردهای ترکیب انرژی های بادی و زمین گرمایی با شیرین سازی آب در ایران و جهان و هم چنین چالش های زیست محیطی و راهکارهای مناسب آن ها است. نیروگاه های بادی دریایی، نیروگاه های بادی در ابعاد میکرو، توربین های بادی بدون پره و نانوژنراتور های تریبو الکتریک برای استخراج انرژی باد و هم چنین نیروگاه های زمین گرمایی زیر آب راه حل مناسبی برای حل این چالش ها هستند. تکنولوژی نانو نیز نقش موثری در بهبود این سیستم ها دارد. نانوکامپوزیت ها باعث کاهش فرسودگی توربین ها می شوند. نانوسیالات سبب جذب و ذخیره مقادیر بالاتر گرما در تاسیسات زمین گرمایی شده و خطر وقوع زلزله ناشی از این فعالیت ها را کاهش می دهند. گرافن و ترکیب زیولیت و آلومینا جداسازی نمک ها را در شیرین سازی آب با روش اسمز معکوس افرایش می دهند.
    کلیدواژگان: انرژی تجدیدپذیر، انرژی بادی، انرژی زمین گرمایی، آب شیرین کن، اسمز معکوس و نانوتکنولوژی
  • اسمعیل ابونوری، مهدی قلی زاده ارات بنی* صفحات 150-157
    انرژی خورشیدی یکی از مهم ترین انواع انرژی های تجدیدپذیر برای توسعه است. افزایش جمعیت و سطح اشغال زمین و مشکلات اقتصادی در احداث نیروگاه ها، از موانع تولید گسترده برق خورشیدی هستند. هدف اساسی در این پژوهش، طراحی و ارزیابی نیروگاه های خانگی برق فتوولتاییک متصل به شبکه در بام ساختمان ها است. برای این منظور از شرایط سه اقلیم مختلف؛ آب هوایی سرد و کوهستانی (تبریز)، معتدل و شرجی (ساری) و گرم و خشک (سمنان) با نرم افزار کامفار استفاده شده است. با توجه به اصول طراحی، عوامل اقلیمی نظیر اثر افزایش دما بر سطح صفحه خورشدی، اثر آلودگی، دمای متوسط شهرها و میزان دریافت نور خورشید اعمال شده است. نرخ تنزیل 17.3درصد و نرخ تورم 20.7 درصد برآورد و به کار گرفته شده است. سمنان با نرخ بازده داخلی 32.13 درصد بیشترین بازده اقتصادی و ساری با متوسط دمای بالاتر نسبت به تبریز کم بازده ترین شهر است. دوره بازگشت سرمایه عادی طرح در سال ششم و دوره بازگشت خالص سرمایه شهر سمنان در سال نهم ولی تبریز و ساری در سال دهم است. در تحلیل حساسیت برای افزایش نرخ بازده داخلی، اثر کاهش هزینه های ثابت (شامل هزینه خرید تجهیزات) نسبت به افزایش قیمت فروش برق فتوولتاییک محسوس تر است. بنابراین، گسترش تولید برق خورشیدی نیازمند به حمایت گسترده دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی اقتصادی، انرژی تجدیدپذیر، برق فتوولتائیک، حمایت دولت، نرم افزار کامفار
  • زهرا سفیدگر*، علی اشرفی زاده، احمد عرب کوهسار صفحات 158-169

    وسعت مناطق بادخیز در ایران، بستر مناسبی جهت بهره مندی از انرژی باد فراهم می کند. توربین های محور عمودی که به عنوان دسته ای از توربین های مقیاس کوچک شناخته می شوند؛ مورد توجه قرار گرفته و هر روزه توسعه بیشتری می یابند. یکی از انواع این توربین ها، که گزینه بسیار مناسبی برای کاربردهای شهری و خانگی به نظر می رسد، توربین جریان متقاطع (کراس فلو) است. به دلیل کوچک بودن نسبی حداکثر ضریب توان در توربین کراس فلو، روش هایی برای هدایت جریان باد به درون توربین پیشنهاد شده است. این مقاله به مرور مطالعات در حوزه طراحی و بهبود عملکرد توربین کراس فلو از طریق تغییر مشخصات هندسی توربین یا ارایه روش هایی برای هدایت جریان باد به درون توربین پرداخته است. پس از معرفی توربین کراس فلو، روش های هدایت جریان باد به درون توربین و میزان اثرگذاری هر کدام بر ضریب توان و عملکرد توربین بیان می شوند. این روش ها به 7 دسته ی نازل راهنما، محفظه یا پوسته هدایت جریان، پره راهنما، منحرف کننده، روپوش، پره راهنمای چند جهته و زفیر تقسیم شده اند. بررسی ها نشان می دهد که عمده پژوهش ها به توسعه پره راهنمای چندجهته پرداخته اند. همچنین این توربین برای سه شهر اردبیل، بابلسر و زاهدان در ایران، براساس سه نوع سیستم (فروش مستقیم، متصل به شبکه و متصل به شبکه با باتری) مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می دهد، سیستم فروش مستقیم بهترین گزینه برای بهره وری از توربین کراس فلو در ایران است و دوره بازگشت سرمایه کمتر از 10 سال تنها با کاهش قیمت توربین به 10% الی 29% قیمت کنونی حاصل می شود.

    کلیدواژگان: انرژی تجدیدپذیر، توربین بادی مقیاس کوچک، توربین کراس فلو، انرژی باد، ضریب توان
|
  • Ebrahim Ghaed *, Omidali Adeli, Nasrollah Fereydooni Pages 1-8
    The main purpose of this study is to investigate the causal relationship between consumption of energy carriers and economic growth in all provinces of Iran over the period 2011-2018 using Hsiao’s Granger, and Toda and Yamamoto causality approach in panel data. In this regard, variables including gross domestic product, labor force, investment, unemployment rate and consumption of energy carriers (Oil, Gas, Petrol and Gasoline) have been used in the regression model. According to the estimation results, there is a unidirectional causality running from consumption of energy carriers to economic growth, so with an increase in consumption of energy carriers, economic growth increases. This one-way causality is confirmed in both approach. Therefore, according to the results of the research, the policy recommendation is that the government create jobs in the society by giving part of the development credits to the banks in case of the consumption of energy carriers, and cause the labor force employment in the society. The practical benefit of granting such an option is that the more people involved in the production of goods and services, the greater the economic growth.
    Keywords: consumption of energy carriers, Economic Growth, Granger causality, Hsiao’s Granger, Toda, Yamamato causality
  • Hossein Seifi *, Shahriar Kouravand, Mohsen Seifi Davary, Soghra Mohammadzadeh Pages 9-19
    The The wind turbine converts the kinetic energy of the wind current into the rotational energy of the rotor shaft. The use of vertical axis wind turbines as a source of clean energy production is of great importance. Among the advantages of vertical axis wind turbine over horizontal axis wind turbine are low production cost, lightweight, the efficiency of the installation, and use in residential zones. The darriues blades of vertical axis wind turbines are more in the kind of straight or helical blades. The central difficulty of Darius vertical axis wind turbines is their primary self-starting, which is the basis of this study. They increase self-initiation at low speeds. For this purpose, Darius vertical axis wind turbine was designed and built-in CATIA software. NACA0015 is made for airfoils and the material used for straight and porous blades is plain aluminum sheet and porcelain embossed sheet, both of which are series alloys of aluminum and the equipment used in manufactured and calibrated Manufacturing and calibrating. The result showed that the Ambas blade wind turbine needs less torque to start up to a speed of 9m/s than the vertical blade axis wind turbine.
    Keywords: Lift Coefficient, NACA0015 Airfoil, Porous Blade, Self-Starting Torque, Darriues
  • Leila Khanmohammadi, Naghmeh Jamshidi * Pages 20-27
    The depletion of fossil energy resources and their limited resources on the one hand and the amount of pollution on the use of these fuels on the other hand, led different countries to use available and clean energies such as solar, geothermal, waves and wind. In the meantime, the use of geothermal energy is welcomed due to its simple equipment and especially its use in certain areas is very useful. The geothermal heat exchanger consists of a tube that is installed deep in the ground and mortars are used around this pipe to fix and increase performance. Since the type of this mixture is effective on the amount of geothermal energy received by heat exchangers, in this study, the effect of using different compounds in the structure of mortar around pipe is investigated. The thermal analysis of straight tube heat exchanger was performed in different cities in Iran and according to the best thermal performance, Tabriz is selected for further study. Based on the results of different mixtures around tube in Tabriz it is revealed that if the sand-bentonite combination is used, the energy extraction rate will increase by 10% compared to native soil and increasing water content up to a point will result in more energy exchange.
    Keywords: Geothermal Energy, Straight tube heat exchanger, Mortars’ properties, numerical simulation
  • Rahimeh Moradian, Fazel Moridi Farimani * Pages 28-33

    In the process of economic growth and development, energy has always been mentioned as a driving force to accelerate this process. Given the limited reserves of fossil fuels in the world today, we can no longer rely on these energy sources alone. There are several grounds put into question the increasing reliance on fossil fuels in Iran: steady growth of energy consumption, investment inseparability of fossil fuels, limited financial resources, high water intensity in developing fossil fuels and in particular in the course of their conversion into electricity, the country's low resilience due to the intense concentration of production and refining platforms and oil and gas transmission and distribution networks, low labor intensity of fossil energies along with severe pollution following their consumption. This have made the country's shift towards renewable energy inevitable. However, despite these facts and the emphasis from policy makers and upper hand policies (which stipulates that the share of renewable energies in the electricity supply must reach at least 5% till 2021) the share of the renewables in the total energy supply of the country is still very low and far behind the plans. In this paper, employing an evidence-based method, it is shown that developing renewable energies in Iran, is not any longer a choice amongst several choices, rather, it has become an inevitable policy.

    Keywords: Renewables, water shortage, Investment segregation, Occupation, Fossil Fuels
  • Pedram Nasehi, Ahmad Jamekhorshid * Pages 34-45
    Increasing energy consumption in today's world and the resulting major environmental problems have made efforts to develop renewable energy and reduce energy consumption as an effort to improve environmental issues, especially global warming, become a major concern in modern world research. It is predicted that by 2050, energy consumption and environmental damage will increase by 1.8%  annually. In addition, with the sharp increase in cooling and heating needs in various industries, and especially the need for thermal energy around the world, the need for appropriate technology that improves thermal performance in various systems, is very important. The result of these restrictions has been a move towards renewable energy and a reduction in fossil fuel consumption. On the other hand, new technologies such as batteries and drugs are highly dependent on temperature changes. The use of phase change materials (PCMs) to store thermal energy in various industries can solve energy shortage problems. This article provides an overview of energy management practices using PCMs. The background of PCMs in different industries was also examined. The application of PCMs in construction, batteries, home water heating systems and other applications was investigated. A summary of the PCMs used is also provided.
    Keywords: Phase Change Materials (PCM), Latent heat energy, Energy storage system, Renewable Energy
  • Omid Abdolmaleki, Hossein Mahdavy-Moghaddam * Pages 46-56
    In this research and for the first time, the performance of hybrid solar-gas turbine power plants modified with humidification-dehumidification (HD) desalination process was simulated with TRNSYS. The system included a 4.6 MW gas turbine, solar tower and HD process with air heater and open cycle for water and air. The results showed that in the hybrid solar-gas turbine power plants, the solar power supplied about the 35-45% of required energy and the amount of fossil fuel consumption was reduced. Also, the emission of CO2 was declined for about 40%. The electric power and efficiency of hybrid system was slightly lower than gas turbine only due to the pressure losses in piping and receiver of solar system. The results of HD desalination indicated that the increase in the temperature and relative humidity of the inlet air increased the amount of fresh water production and increase in the temperature of inlet saline water declined its production. Moreover, the amount of fresh water production had an optimum value respect to the mass flow rate of air and with increasing the air flow, the amount of fresh water production increased and then decreased. In addition, if the mass flow rate ratio of saline water to dry air was equal to 1.8, the gain output ratio (GOR) had a maximum value of 2. Variation of GOR in terms of returned air at different inlet air temperatures was explained.
    Keywords: Hybrid power plants, Solar Tower, Fossil Fuels, Desalination, TRNSYS
  • Shakila Mohammadzadeh, Seyed-Abbas Yazdanfar *, Saeid Norouzian-Maleki Pages 57-68

    The sad situation of modern buildings is that they are far from natural elements such as open air, sunlight and the sky. Many modern apartments are just a windowless dovecote. This research has been done in four stages. In the first step, through content analysis method by collecting information from literature review of the optimal approach to internal and external sources, a preliminary framework for examining the best way of tasks was found for the efficiency of the day light. In the second and third stages, to obtain the daylight in the internal spaces of the housing, the simulation method is selected from the available alternatives and the fourth step is selecting the alternative system and performing calculations using Dialux software with artificial lighting mode. The results show that optical fiber can be an appropriate replacement for natural light in interior spaces. The results of lighting calculations in Dialux software show that the use of this system has increased the power consumption for these spaces from 388.2 to 6 watts per hour, which is a significant reduction. In addition, fiber optics can bring natural light into deep floor plans in different floors and improve the efficiency of the building and increase the quality of living space, including normalizing sleeping and waking conditions, increase disinfecting properties for residents and finally, it reduces the volume of emissions of greenhouse gases and saves energy.

    Keywords: Interior Lighting, Optimization, sustainability, Natural Lighting, Housing, Dialux, Optical fiber
  • Paria Saadatjoo * Pages 69-79
    Open space in residential complexes is a context for the generation of social relations along with environmental performance. Thermal comfort and appropriate architectural features attract people to these spaces. Airflow is one of the most fundamental parameters of outdoor thermal comfort, which is influenced by various factors, including the geometry of buildings. The present study investigated the effect of geometric modifications of buildings on wind flow pattern around the blocks in a residential complex. The case study is a residential complex consisting of 9 midrise blocks. The geometric shape of the blocks was modified and simulated in three steps and the effect of these modifications on the outdoor wind performance was evaluated. The main research method was descriptive analytical method with numerical simulation strategy and analysis of the results was conducted by logical reasoning. The models were simulated in Ansys Airpak 3.0.16 and their results were presented in the form of quantitative outputs, graphic contours as well as several charts. The results of numerical simulations proved the effect of building geometry on the outdoor wind flow pattern around the buildings. The results indicated an increase of 13.83% and 6.76% in average and maximum outdoor air velocity under the influence of buildings geometry modification. Among the studied geometries, the T-shaped form with proper wind flow conduction improved wind behavior in inter-block and inter-row domains. However, L-shaped forms (M3 model) significantly reduced the flow velocity in the inter-block areas by blocking the wind flow.
    Keywords: wind, Open Space, Flow Pattern, Geometry, Building
  • Zohreh Shahrouei, Mohammad Afkar, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani * Pages 80-90
    Fuel cells and photovoltaic systems have many applications among renewable energy systems. DC converters play an important role in these systems. According to characteristics of renewable systems and nonlinear behaviour of the DC converters, control of them is essential. In this paper, the control of a DC modular converter is investigated. This converter is based on a three-level boost converter. This topology can increase the output voltage level compared to the input voltage level and balance the DC output voltage. There are two capacitors in each module of the converter and a capacitor is shared between two modules. The performance of the indirect sliding mode controller is compared with a classic PI controller. The system is simulated using MATLAB/ Simulink software. The simulation results are presented in several scenarios. The dynamics of the input powers and the voltage balance are studied. These tests are performed under changes in the input power, the resistance load and the input voltage. It is obvious that the proposed controller has good performance during operating point changes. The superiority of the proposed controller over the classic controller is shown for all tests. In transient mode, the linear controller is unable to balance capacitor voltages by changing the input power, input voltage and load.
    Keywords: Modular converter, PI controller, Indirect sliding mode controller, DC voltage balance, Renewable Energy System
  • Daryoosh Borzuei, Seyed Farhan Moosavian, Abolfazl Ahmadi * Pages 91-100

    Increased demand for fossil fuels has led to climate change, global warming, and declining energy reserves. The use of renewable energy, such as solar energy, is a suitable approach to generating electricity and heat. One of the common systems in using solar energy is parabolic collectors, which enable this clean energy by converting the incoming radiation into thermal energy. In the present paper, to assess the potential of climates to make optimal use of solar parabolic collectors, a numerical model was developed in MATLAB software. Then, while validating the model with existing experimental results, the effect of climate change has been studied in four areas: energy, exergy, economy, and environment. For this purpose, five cities: Rasht, Shiraz, Tehran, Abadan, and Sanandaj, have been selected as representatives of Iran's climate and energy efficiency and exergy, the unit cost of energy, and the amount of carbon dioxide produced during the life cycle of the system has been obtained. The results show that Shiraz, with a  Semi-Arid Cool climate and thermal efficiency of 72% and a unit cost of  0. 035 $/ kWh, is the optimal climate in the fields of energy and economy, and Sanandaj with a Humid Continental climate and exergy efficiency of 17. 7% is the optimal climate in the field of exergy. In the environment, Rasht, with a Humid Subtropical Climate, was introduced as the optimal climate.

    Keywords: parabolic solar collector, Economic Analysis, life cycle assessment, Climates Condition
  • Amir Hossein Sadeghpour *, Nargess Yavari Pages 101-112

    Using the dynamic facades, the exterior of building is removed from the rigid state and in addition to adapting to the needs of users and the environment, it is possible to reduce energy consumption in the building. In this research, while introducing a dynamic facade in the building, the movement patterns of the elements that make up the facade were introduced. To analyze the characteristics of dynamic facades, specifications of 50 world-class dynamic projects with dynamic facades which were built in the last four decades in terms of type of use, the main purpose of dynamic application in facades, materials used and classification of facade movement mechanism, have been examined and the results were analyzed. The major objective of the dynamic facade design is light management and visual exploitation, and the most common application of this facade is in cultural and office buildings, according to the features of the examples. Photovoltaic cells, light-sensitive diaphragms, and solar panels are the most frequent materials and propulsion systems in most of the examples, with sliding and rotating motion being the most common pattern. Finally, the origami model designs and presents a dynamic facade example that may be employed in our country's hot and dry environment.

    Keywords: Dynamic facades, facade function, Movement Mechanism, origami pattern
  • Younes Noorollahi, Hossein Yousefi, Rahim Moltames *, Kianoosh Choubineh Pages 113-120
    Using the solar concentrating systems leads to an increase in the solar power radiation hitting the Photovoltaic (PV) panel surface which in turn increases the power generated by PVs. However, the concentrated radiation, on the other hand, raises the PV panel temperature, decreasing its operational efficiency. Cooling techniques (usually water) are used in these systems to reduce the PV operating temperature. In this way, the temperature of the operating fluid rises after cooling the PV panel and its heat can be used for heating purposes in cold seasons and to generate electricity in hot seasons through Organic Rankine Cycle (ORC) technology, which significantly increases the overall efficiency of the combined system. This paper aims to investigate the technical and economic aspects of a hybrid Concentrated Photovoltaic Thermal / Organic Rankine Cycle (CPV/T-ORC) system for simultaneous generation of power and heat in the summer and winter seasons. The results of the analysis show that for the ORC investment cost of 2000$/kW, the return on investment is 3.58 years and for the ORC investment cost of 3500$/kW, the return on investment is 5.81 years.
    Keywords: Solar energy, Techno-economic analysis, Organic Rankine Cycle, Renewable Energy
  • Ashkan Khatibi *, Majid Shahbazi, Zohreh Torabi Pages 121-129

    In hot and dry climates, protecting the building from receiving light and heat energy from the sun is one of the first measures to optimize energy consumption and create thermal comfort for residents. The present study, which has been done by software simulation method, with the aim of determining the most suitable facade in terms of energy consumption, investigates the thermal behavior of facades of an office building in the climate of Tehran. In order to achieve the best option, the thermal behavior of the four facades "single skin with fixed canopy "Double Skin Façade with glass", "Double Skin Façade with movable canopy" and "kinetic facade" on both north and south fronts are evaluated. Findings from calculations show that the annual energy consumption, including: cooling, heating and electric lighting is less on the south side than on the north side. Also, assuming other operating conditions are stable, "movable" awnings perform better than "fixed" awnings. In terms of the type of facade, the "kinetic facade" with the ability to adjust its components such as direction of rotation, opening and closing, has a good performance in reducing the amount of energy consumed by the building compared to other facades. So that this facade with the ability to reduce the amount of energy consumption of the building by 42.3% compared to the conventional single-skin facade, the most optimal facade is determined in this research.

    Keywords: Hot, dry climate, energy analysis, Thermal behavior, Double skin façade, kinetic façade
  • Reza Zaghari, Nasser Bahalou-Houreh * Pages 130-140
    Solar thermal energy is an abundant and unique source of renewable energy and it will become an attractive and competitive option with the common equipment’s if these systems are incorporated with storage units. Packed bed storage system is one of the techniques to store the solar thermal energy which can be used for greenhouses heating, crop drying and space heating due to its simple mechanism and economic feasibility. In this study parameters affecting on PBSS performance and parameters which used for their performance evaluation has been explained. After that we focused on economic evaluation and some of PBSS applications. Between two types of stationary beds and fluidized beds; although the fluidized beds have higher rate of heat and mass transfer but they have more technical problems in design and construction. Between two types of radial flow and axial flow; the radial flow systems can achieve the same efficiency as axial flow system at higher cost. Among solid materials which can be used in stationary beds; cast iron has the highest level of energy density but gravel has recommended because of less refund return period than cast iron. Some of articles mentioned that sand performance is better than the others. Rectangular geometry for cross section of storage unit provides the lowest cost, but it makes high-pressure drop due to corner effects. In a study which use PBSS for greenhouse planting during the night; they see that if the system works for three months, refund return period will be five years.
    Keywords: Solar Thermal Storage, Sensible Thermal Energy, Packed Bed, Solar air heater
  • Rezvaneh Amrollahi *, Kiana Azizipour Pages 141-149
    Renewable energy is a suitable replacement for fossil fuels and has many applications. One of its noticeable applications is desalination which is vital regarding the current water crisis. Accordingly, renewable sources are used in the desalination of alternative to fossil fuels. Wind and geothermal power are two high-potential renewable energies combined with desalination units. However, due to some challenges, they have not developed sufficiently. Iran is one of the wealthiest countries in this type of energy and has much potential for using these technologies, which have not been applied yet. The research aims to consider the achievements of the combination of wind and geothermal energy with desalination. Also, environmental challenges and proper solutions are analyzed. In addition, offshore wind power plants, micro wind turbines, bladeless turbines, triboelectric nanogenerators, and submarine geothermal resources are concluded. In addition, nanotechnology has a significant role in enhancing these systems. Nanocomposites lead to wear reduction of the blades. Nanofluids increase the amount of absorbed heat in geothermal power plants and also reduce the earthquake risk. Graphene and the combination of zeolite and alumina increase the amount of separated salt in reverse osmosis-based desalination.
    Keywords: Renewable Energy, Wind Energy, Geothermal Energy, Desalination, Reverse Osmosis, Nanotechnology
  • Esmaiel Abounoori, Mehdi Gholizadeh Eratbeni * Pages 150-157
    Solar energy is one of the most significant types of renewable energy needed for development. Increasing population and area of land occupation and economic problems in construction of power plants are the main obstacles to the wide solar electricity production. The main aim in this research has been the design and evaluation of home photovoltaic power plants connected to the network on roofs of buildings.  Doing so, we have used three different climate conditions; regions of cold and mountainous climate (Tabriz), mild and humid (Sari) and warm and dry (Semnan) with COM FAR software. Concerning the design principles, climatic factors such as the effect of temperature rise on the panel surface, the effect of air pollution and the average temperature of the city along with the amount of sunshine were applied. The applied discount rate was 17.3 % and the inflation rate was 20.7 %.  Semnan, with an internal return rate of 32.13%, provides the largest economic yield and Sari with a higher average temperature than Tabriz city is the lowest return city. The return period of normal capital is sixth year. The net return period is Semnan, the ninth, but Tabriz and Sari in the tenth year. In the analysis of sensitivity to increase the rate of internal efficiency, the effect of fixed costs reduction (including the cost of purchase equipment) is more dominant than the increase in the price of photovoltaic electricity. Therefore, the expansion of solar power generation requires extensive support.
    Keywords: Economic Evaluation, Renewable Energy, Photovoltaic Electricity, government support, Kamfar Software
  • Zahra Sefidgar *, Ali Ashrafizadeh, Ahmad Arabkoohsar Pages 158-169

    The vastness of windy areas in Iran provides many opportunities for harvesting energy from wind. Vertical axis turbines, mainly as a category of small-scale turbines, are attracting interest and being further developed every day. One of these types of turbines is the Cross-Flow wind turbine (CFWT), which is a quite suitable option for urban and home applications, though its low maximum power coefficient is yet a challenge that must be addressed by feasible methods. This article reviews studies in the field of design and improvement of CFWT by changing the geometric characteristics of the turbine or providing a way to direct the wind flow into the turbine rotor. After introducing the CFWT, the methods for directing wind flow into the turbine and their effect on the power coefficient and performance of the system are described. These methods are basically divided into seven categories of Guide nozzle, Casing, Guide vane, Deflector, Cowling, Omni-Directional Guide Vane (ODGV), and Zephyr. This study indicates that a big portion of the conducted research has been on the development of ODGV. Also, this turbine was analyzed for three cities of Ardabil, Babolsar, and Zahedan in Iran based on three types of systems (direct sale, on-grid, and on-grid with batteries). The results of this study show that the direct sale approach is the best option for the utilization of CFWT in Iran, and the payback period time of fewer than 10 years is achieved only by reducing the CAPEX of the setup by 10%-29%.

    Keywords: Renewable Energy, Small scale wind turbine, Cross-flow turbine, Wind Energy, power coefficient