فهرست مطالب

انرژی های تجدیدپذیر و نو - سال دهم شماره 1 (پیاپی 19، بهار و تابستان 1402)

نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو
سال دهم شماره 1 (پیاپی 19، بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/18
  • تعداد عناوین: 15
|
  • حسین سیفی*، شهریار کوراوند، محسن سیفی داوری، صغری محمدزاده صفحات 1-14
    سه ایرفویل NACA0015، NACA0018 و NACA0021 انتخاب و در نرم افزار Q-Blade ضرایب برآ، پسا و نسبت بیشینه ضرایب برآ به پسا مشخص و در نهایت ایرفویل ناکا 0015 در سرعت 5 و 10 متر بر ثانیه بهترین عملکرد را داشته و انتخاب شد. برای حل از نرم افزار فلوینت که پایه اساس آن بر اساس روش حجم محدود است، استفاده شد. برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST و با نتایج آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. طرح واره توربین بادی در نرم افزار کتیا طراحی و ارتفاع پره های طراحی و ساخته شده برابر 35 و 75 سانتی متر، شعاع پره 5/18 سانتی متر و طول ایرفویل 4/6 سانتی متر است. نتایج بدست آمده نشان داد که برای راه اندازی توربین بادی پره متخلخل در ارتفاع 35 سانتی متری در سرعت های یک، دو، سه، چهار، پنج، هفت، 45/7 ، 25/8، 5/8 متر بر ثانیه 50%، 50٪، 33 %، 50%، 50٪، 60%، 57٪، 55٪، 50٪ و برای راه اندازی توربین بادی پره متخلخل در ارتفاع 75 سانتی متری در سرعت یک، دو، سه، چهار، پنج، هفت، 45/7، 25/8، 5/8 ،9 و 5/9 متر بر ثانیه 6/66٪، 75%، 80%، 4/71٪ ، 6/66%، 9/76٪، 80٪، 82%، 89% و 100% نیروی راه اندازی توربین بادی پره صاف در همان ارتفاع لازم است.
    کلیدواژگان: نسبت منظری، راه اندازی، پره، توربین بادی، داریوس
  • صدرا سیدی، محسن جنتی*، سید محمد مدنی صفحات 15-31
    امروزه آلودگی های زیست محیطی و کاهش منابع تجدیدناپذیر از جمله سوخت های فسیلی، موجب شده است تا تولیدات پراکنده برق گسترش قابل توجهی یابد. از طرفی با گسترش روز افزون خودروهای الکتریکی، بررسی حضور خودروها بسیار با اهمیت است. زیرا حضور بدون برنامه خودروهای الکتریکی و شارژ همزمان آن ها تاثیرات مخربی بر پارامتر های شبکه توزیع برق خواهد داشت. لذا با مدیریت مناسب شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی در پارکینگ های هوشمند می توان از خودروهای الکتریکی در راستای بهبود پارامترهای شبکه و همچنین گسترش حضور منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده نمود. از همین رو در این مقاله از پارکینگ های هوشمند خودروهای الکتریکی برای کاهش نوسانات توان تولیدی یک مجموعه منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده می شود. در این راستا دو هدف اصلی این مقاله عبارت است از پاسخگویی به توان مبادله ای مورد نیاز برای کاهش نوسانات توان تولیدی منابع انرژی تجدیدپذیر و رسیدن سطح شارژ خودروها به سطح مناسب. این مدل پیشنهادی به صورت برنامه ریزی خطی آمیخته با اعداد صحیح مدل سازی شده و با استفاده از نرم افزار متلب حل می شود. نتایج شبیه سازی بر روی داده های پارکینگ شهر نمونه تهران نشان می دهند که مدیریت بهینه و مناسب خودروها علاوه بر آنکه سبب می شود خودروها در هنگام خروج به سطح شارژ مطلوب خود برسند، سبب کاهش قابل توجهی در تعداد باتری های مورد نیاز و در نتیجه هزینه بالای خرید و نصب باتری ها می گردد.
    کلیدواژگان: خودروهای الکتریکی، پارکینگ هوشمند خودرو، منابع انرژی تجدیدپذیر و برنامه ریزی بهینه
  • مهدی منتظری سانیجی*، سحر نوری، امیر آزادمنش صفحات 32-45
    تامین آب شیرین همواره یکی از مهم ترین مسایل پیش روی انسان است. باتوجه به جمعیت و منابع آب موجود، روش های مختلفی برای تامین آب ارایه می شود، در این مقاله به بررسی یکی از این روش ها پرداخته می شود. در این روش هوا از طریق فن های ورودی وارد لوله های زیرزمینی شده و از طریق این لوله ها وارد برج خنک کن می شود. با کاهش دمای هوا از طریق خنک کاری، آب اضافی موجود در هوای مرطوب از حالت بخار به مایع تبدیل می شود. از آب حاصل می توان به عنوان آب شرب و یا برای مصارف کشاورزی استفاده کرد. شبیه سازی عددی این سامانه برای حالت های مختلف با استفاده نرم افزار انسیس فلوینت برای هر قسمت از فرایند به صورت مجزا انجام می گیرد. باتوجه به نتایج حل عددی، با استفاده از روابط تهویه مطبوع نرخ استحصال آب محاسبه می شود. در نیمه ابتدایی روز نرخ استحصال آب مقدار قابل توجهی است. این مقدار در نیمه دوم روز به صفر می رسد. علت این امر، بالاتر بودن دمای بدنه برج نسبت به هوای ورودی است. با این فرض در نیمه دوم روز، هوای ورودی وظیفه خنک کاری سیکل و آماده سازی آن برای روز بعد را برعهده دارد.
    کلیدواژگان: هوای مرطوب، برج خنک کن، استحصال آب، حل عددی، آب اتمسفریک
  • محسن پیام فر*، خشایار سیدشکری، معصومه شجاعی، نازی محمدزاده اصل صفحات 46-69

    این تحقیق به بررسی تاثیر مصرف انرژی های تجدیدپذیر بر شاخص رفاه اقتصادی پایدار در کشورهای منتخب با استفاده از مدل اثرات ثابت و الگوی پانل چند متغیره در سال های 1990 تا 2020 با ارایه شاخص پایه برای رفاه که شامل متغیرهای اقتصادی و یک مولفه زیست محیطی است، پرداخته و سپس رتبه بندی می کند. رابطه انرژی و رشد و رفاه برای کشورهای منتخب است که بعد از تحلیل ایستایی متغیرها، از روش کایو و آماره های دیکی فولر برای هم انباشتگی و علیت گرنجری برای تعیین جهت رابطه استفاده شد. علاوه بر مصرف انرژی سرانه و تولید انرژی تجدیدپذیر، از متغیرهای، میزان تشکیل سرانه سرمایه ثابت ناخالص (درصدی از تولید ناخالص داخلی)، نیروی کار، شاخص سرانه انتشار آلاینده ها (میزان انتشار دی اکسید کربن) به عنوان شاخص محدودیت های زیست محیطی، اجاره بهای سرمایه، درجه باز بودن تجاری، استفاده می شود. در ادامه رابطه انرژی و رشد را با جایگزینی تولید ناخالص داخلی با شاخص پایه برای رفاه اقتصادی پایدار بررسی و با تحلیل نتایج، به رتبه بندی کشورهای منتخب می پردازیم. نتایج نشان داد که انرژی تجدیدپذیر در کشورهای توسعه یافته دارای تاثیر مثبت و سهم در انرژی کل و شاخص رفاه اقتصادی پایدار است، از طرفی در کشورهای توسعه یافته، انرژی تجدیدپذیر به طور یک طرفه در سطح کیفیت محیط زیست موثر است. در کشورهای درحال توسعه افزایش سرانه مصرف انرژی به جز تجدیدپذیر (فسیلی)، بر رشد اقتصادی پایدار موثر و رابطه دوطرفه بین مصرف انرژی و انتشار آلودگی وجود دارد. در بحث رتبه بندی مشخص شد، کره جنوبی (توسعه یافته) و امارات پایدارترین اقتصاد و ایتالیا و آنگولا کمترین پایداری اقتصاد است.

    کلیدواژگان: اجاره بهای سرمایه، تولید ناخالص داخلی، شاخص رفاه اقتصادی پایدار، صرفه جویی در انرژی، درجه باز بودن تجاری
  • لیلا جعفری، سیده مامک صلواتیان* صفحات 70-85

    سیستم های فتوولتاییک یکپارچه با سایبان اجزای چندمنظوره ای برای تولید جریان برق و به طور هم زمان تامین سایه موردنیاز سطوح و جداره های ساختمانی هستند. با توجه به کاربردی بودن سیستم های مذکور در صنعت ساخت وساز امروز و پاسخ به چالش های مصرف انرژی، به منظور ارزیابی عملکرد فتوولتاییک یکپارچه با سیستم سایبان در بهینه سازی مصرف انرژی نیاز به مطالعه تاثیر فتوولتاییک یکپارچه با سیستم سایبان بر انرژی در شهر شیراز موردتوجه قرار گرفت. ازاین رو، 15 سناریوی فتوولتاییک یکپارچه با سایبان برای نمای یک اتاق اداری با استفاده از برنامه های دیزاین بیلدر و پی وی سیست موردبررسی قرار گرفت؛ بر اساس نتایج پژوهش حاصل از تجزیه وتحلیل سناریوها، سیستم فتوولتاییک یکپارچه با سایبان با 4 لوور و زاویه شیب 45 درجه و آزیموت صفر درجه (رو به جنوب) دارای بیشترین بازدهی با میزان بازدهی انرژی %35.54 در مقایسه با سایر سناریوها بوده که بیانگر کاهش موثر انرژی گرمایشی و کارآمدی آن به عنوان سیستم ترکیبی فتوولتاییک در تولید انرژی و کنترل تابش خورشید به صورت هم زمان بوده است. مطالعه حاضر با ارایه اطلاعات موردنیاز از پارامترهای طراحی فتوولتاییک یکپارچه با سیستم سایبان، زمینه توسعه فناوری فتوولتاییک یکپارچه با اجزای ساختمان را در گام های طراحی مهیا می سازد.

    کلیدواژگان: فتوولتائیک یکپارچه، سیستم سایبان، اقلیم گرم و خشک، مصرف انرژی
  • رحیم زاهدی، ابوالفضل احمدی*، سیاوش گیتی فر صفحات 86-96
    دیزل زیستی یکی از منبع های پیشنهاد شده جهت جایگزین نمودن سوخت های فسیلی، به طور خاص دیزل است. تکنولوژی های تولید این مدل از دیزل زیستی تا حد مناسبی به بلوغ رسیده و توانایی تولید انبوه را دارا است. بزرگترین مانع تولید دیزل زیستی هزینه ی بالای تولید است که نشات گرفته از هزینه ی بالای مواد اولیه ی آن که دانه های روغنی است می باشد. انجام پتانسیل سنجی قبل از پروژه های تولیدی و صنعتی امری ضروری است و این امر برای پروژه های مرتبط با دیزل زیستی به دلیل مسایل مربوط به مواد اولیه آن امری حیاتی تر است. در این پژوهش پتانسیل سنجی جهت کشت دانه های روغنی جهت تولید بیودیزل در استان تهران به کمک نرم افزار جی آی اس انجام شده است. نتایج این پتانسیل سنجی نشان می دهد که بخش هایی از مناطق غرب و مرکزی استان تهران مناسب کشت دانه های روغنی جهت استفاده برای تولید دیزل زیستی است. با این حال حدود 90 درصد از مناطق استان تهران برای کشت دانه های روغنی نامناسب است. بزرگترین عامل محدودکننده، بافت خاکی استان تهران است و بیش از 50 درصد از سطوح استان تهران دارای بافت خاک نامناسب جهت کشت دانه های روغنی است. در ادامه برای دستیابی به شناسایی مناطق بهینه کاشت دانه های روغنی، متغیر هزینه متوسط Cave به ازای هر لیتر بیودیزل معرفی می شود. نتایج نشان می دهد که با توجه به هزینه های تولید، انتقال، توزیع و تامین مواد اولیه، هنگامی تولید بیودیزل در این مناطق مقرون به صرفه است که مقدار متغیر هزینه متوسط کمتر از 92 هزار ریال به ازای هر لیتر بیودیزل تولیدی باشد.
    کلیدواژگان: سیستم اطلاعات جغرافیایی، محصولات روغنی بومی، پتانسیل تولید بیودیزل، تهران
  • محسن سلیمی*، مرتضی حسین پور، بهاره دودانگه صفحات 97-109
    با رشد روزافزون جمعیت، تقاضا برای انرژی در تمام جهان در حال افزایش است. با توجه به بررسی های انجام شده، درصد بالایی از انرژی مورد نیاز کشورهای جهان توسط سوخت های فسیلی تامین می شود. اما ذخایر سوخت های فسیلی در دسترس رو به کاهش و اتمام است. همچنین طبق بررسی های انجام شده این سوخت ها آلودگی های زیست محیطی بسیاری تولید می کنند. تغییر اقلیم، از بین رفتن گونه های مهم جانوری، خشکسالی یا سیل های پی در پی از مشکلاتی هستند که به دلیل مصرف بیش از حد سوخت های فسیلی به وجود آمده اند. یکی از راه حل های مناسب و هوشمندانه گذار از انرژی های فسیلی به انرژی های تجدیدپذیر می باشد. ایران، پتانسیل بالایی برای استفاده و توسعه انرژی های تجدیدپذیر دارد. در این مقاله سعی شده است بر اساس تحلیل مدیریتی سوات به بررسی نقاط ضعف، نقاط قوت، فرصت ها و تهدید های انرژی های تجدیدپذیر پرداخته شود. در نهایت نیز راهبردهایی برای توسعه انرژی های تجدیدپذیر ارایه شده است. راهبردهای تقویت فعالیت بخش های خصوصی و دولتی جهت سرمایه گذاری در تولید انرژی و انجام پروژه های پژوهشی مرتبط در جهت کاهش گازهای گلخانه ای، سرمایه گذاری در راستای ارتقای فناوری های مورد نیاز جهت بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر، سرمایه گذاری در بخش انرژی های تجدیدپذیر درجهت استحصال انرژی با قیمت پایین و تقویت بورس انرژی و سرمایه گذاری در راستای بومی سازی تجهیزات مورد نیاز جهت بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر از بهترین راهبردها برای توسعه انرژی های تجدیدپذیر هستند.
    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، سوخت های فسیلی، تحلیل سوات، آلودگی های زیست محیطی، گذار انرژی
  • محبوبه پاکدل، بابک عالمی* صفحات 110-121
    امروزه، ارتباط علم بیومیمیکری با رشته های مختلف ازجمله معماری گسترش یافته است. بررسی الگوها، سامانه ها و عناصر زیستی، راهکاری جهت ایجاد راه حل برای رفع مشکلات زندگی انسان هاست. پیله کرم ابریشم ساختاری زیستی دارد و کامپوزیتی طبیعی است که در طول زمان تکامل یافته و پاسخگوی مناسبی در برابر شرایط زیست محیطی برای کرم ابریشم است، خواص فیزیکی و مکانیکی بالایی در برابر تنش ها و عملکردی مناسب به عنوان عایق در برابر شرایط دمایی محیط دارد. درک روابط ساختار پیله ی کرم ابریشم، الهام بخش ایجاد ساختارهای کامپوزیتی ازجمله بیوکامپوزیت هایی بی بافت با وزن کم و مقاومت بالا است. در پژوهش حاضر، با روش تحلیلی-توصیفی و استدلال منطقی تلاش می شود ضمن معرفی ساختار پیله ی ابریشم، با بهره گیری از سریسین پیله ابریشم و الیاف طبیعی که به دلایل مختلف ازجمله سبکی، عدم آلودگی، فراوانی و کم هزینه بودن، می تواند جایگزینی مناسب برای الیاف مصنوع باشد، مصالحی به عنوان یک بیوکامپوزیت بی بافت، پیشنهاد گردد. این مصالح خاصیت بازیافت پذیری دارد و از منظر پایداری و مصرف انرژی مناسب است و می تواند به عنوان عایق رطوبتی و حرارتی مورداستفاده قرار گیرد. این عملکرد در پوسته ی خارجی ساختمان و با استفاده از پلاگین تحلیل انرژی هانی بی و در محیط گرس هاپر، برای اقلیم گرم و خشک شهر کاشان، شبیه سازی و تحلیل شده است. نتایج نشان دهنده آن است که کامپوزیت بی بافت از الیاف طبیعی پیشنهادشده می تواند تا 12.7 درصد به بهبود عملکرد حرارتی و کاهش انتقال حرارت بین فضای بیرون و درون ساختمان نسبت به زمانی که پوسته ساختمان بدون عایق حرارتی در نظر گرفته شود، کمک کند.
    کلیدواژگان: بیومیمیکری، پیله کرم ابریشم، کامپوزیت بی بافت با الیاف طبیعی، مصالح معماری بایونیکی
  • سید آرش سید شمس طالقانی*، امیر ثنایی، جاماسب پیرکندی، سهیلا عبدالهی پور صفحات 122-137
    در مقاله حاضر عملکرد یک سیکل چیلر جذبی هوا خنک آب-آمونیاک با استفاده از یک منبع گرم دما پایین انرژی حرارتی خورشیدی مطابق با شرایط آب و هوایی تهران در شرایط کاری مختلف به ازای سرمایش 10 کیلووات مورد ارزیابی قرار گرفته است. آنالیز انرژی و اگزرژی یک چیلر جذبی با کد کامپیوتری نوشته شده در نرم افزارEES  اجرا شده است. آنالیز اگزرژی نشان داد که 71درصد اتلاف اگزرژی در سیستم مربوط به ژنراتور و 24درصد مربوط به جاذب است. نتایج نشان داد که با افزایش دمای ژنراتور تا یک دمای خاص ضریب عملکرد افزایش یافته است. دمای ژنراتور 70درجه سلسیوس در دماهای جاذب پایین عملکرد بهتری نسبت به سایر دمای ژنراتورها دارد. ضریب عملکرد برگشت پذیر با تغییرات دمای ژنراتور به شکل خطی رابطه دارد و با افزایش دمای ژنراتور افزایش می یابد. با افزایش دمای ژنراتور تا حدود 70درجه سلسیوس، راندمان اگزرژی افزایش می یابد و پس از آن با افزایش دما راندمان اگزرژی افت پیدا می کند. با کاهش دمای ژنراتور نسبت گردش محلول افزایش می یابد و در دماهای کمتر از 70درجه سلسیوس این افزایش به شکل تصاعدی و خیلی نامطلوب دیده می شود به حدی که عملا استفاده از سیکل را در دمای کمتر از 70درجه سلسیوس غیر ممکن می سازد. با سایر اثرات منفی که در دماهای بالاتر از 80درجه سلسیوس برای کاهش راندمان اگزرژی دیده می شود، برای سیستم سرمایش جذبی ارایه شده، دمای ژنراتور بین 70 و 80 درجه سلسیوس مناسب به نظر می رسد که این گرما توسط دماهای کمتر از 90درجه سلسیوس توسط کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت قابل تامین است.
    کلیدواژگان: راندمان اگزرژی، انرژی خورشیدی، چیلر جذبی، ضریب عملکرد، ژنراتور، سیکل جذبی آب-آمونیاک، نسبت گردش محلول
  • آرمان نیکخواه دهنوی، هانیه نورکجوری، زهرا سادات زمردیان* صفحات 138-152
    هدف این پژوهش بررسی امکان محرومیت زدایی به کمک تولید انرژی توسط پنل های فتولتاییک در محروم ترین روستاهای ایران است. در مرحله ی اول نقشه ی محرومیت و نقشه ی پتانسیل مناطق مختلف ایران از نظر میزان دریافت نور خورشید و نصب پنل های فتوولتاییک بررسی شد. 79 روستا با محرومیت بسیار زیاد و محرومیت زیاد شناسایی شدند. اکثر این مناطق در بخش جنوبی و جنوب شرقی واقع شده بودند که با توجه به تحقیقات گذشته و نقشه ی پتانسیل نصب فتولتاییک از دریافت تابش خوبی برخوردار بودند. بنابراین برای شناسایی دقیق تر این مناطق و اولویت بندی آن ها برای سیاست گذاری در بخش انرژی، مناطق گفته شده توسط الگوریتم بدون نظارت یادگیری ماشین کی-میانگین به چهار دسته تقسیم شدند و خصوصیات هر دسته از نظر میزان فقر و تولید انرژی محاسبه شد. طبق نتیجه ی خوشه بندی انجام شده، الویت ها و بهترین مناطق برای محرومیت زدایی با تولید انرژی و ایجاد کسب وکارهای مبتنی بر آن شناسایی شدند. همچنین درآمد هر روستا در دو حالت با استفاده از پنل های فتولتاییک 5 کیلووات برای هر خانوار (نصب بر روی بام) و ایجاد نیروگاه یک مگاواتی(که در زمین های بایر اطراف روستا ها مکان یابی شدند) با توجه به تعرفه های موجود محاسبه شد. با توجه به نتایج بدست آمده، اغلب روستاهای استان سیستان و بلوچستان در اولویت تولید انرژی با پنل های فتوولتاییک هستند. به عنوان مثال بخش بمپشت، با شاخص محرومیت 0.540 و با تولید انرژی9.37 مگاوات در سال از یک نیروگاه خورشیدی، بالاترین رتبه را بین روستاها جهت محرومیت زدایی توسط تولید انرژی از طریق پنل های فتولتاییک کسب کرده است.
    کلیدواژگان: محرومیت زدایی، انرژی تجدید پذیر، فتولتاییک، الگوریتم کی-میانگین
  • مهدی داودی*، هما زارعی زهدی صفحات 153-165

    با توجه به تاثیرهای منفی مصرف سوخت های فسیلی بر محیط زیست و لزوم کاهش انتشار آلاینده ها، استفاده از منابع تجدید پذیر که منابعی در دسترس، مقرون به صرفه و با عمر بالاست، در سراسر جهان افزایش یافته است. منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی های بادی و خورشیدی متناوب هستند و با تغییرات شرایط آب و هوایی در نوسان اند. بنابراین عدم قطعیت تولید انرژی توسط آن ها امنیت و قابلیت اطمینان شبکه را تهدید می کند و کنترل آن ها برای بهبود عملکرد شبکه امری ضروری است. کنترل بهینه منابع تجدیدپذیر، شبکه را قادر می سازد تا به تقاضای بار در هر زمان بطور مناسب پاسخ داده و قابلیت اطمینان سیستم نیز بیشتر می شود. هدف این مطالعه، بررسی و مرور روش های موجود برای کنترل بهینه این منابع بوده و چالش هایی که برای کنترل این منابع در زمینه توسعه پایدار وجود دارد را نیز مورد بحث قرار می دهد. این مقاله برای محققان و برنامه ریزان استراتژی انرژی، یک منبع مفید از جدیدترین پژوهش های انجام شده در این حوزه بوده، که با هدف کمک به تحقق توسعه پایدار و شهرهای هوشمند، تدوین شده است.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، کنترل بهینه، انرژی بادی، انرژی خورشیدی
  • صفورا کریم زاده، شاهین خامنه اصل* صفحات 166-176

    سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ به علت پایداری نسبی، هزینه ساخت کمتر و بازده بالاتر رقابت خود را در میان انرژی های تجدیدپذیر حفظ کرده است. روش های زیادی جهت بهبود خواص آند نوری به عنوان قلب یک سلول خورشیدی حساس شده با رنگ وجود دارد و روش های سنتز آن از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از این مقاله مروری گردآوری نتایج مقالات پیشین با هدف بررسی اثرات اکسیداسیون آندی و الگوبرداری به عنوان دو روش سنتز پر اهمیت، بر بازده سلول های خورشیدی رنگ دانه ای است. بررسی های صورت گرفته از نتایج کار محققین مختلف نشان داد مساحت سطحی نانولوله ها، مسیر حرکت الکترون، بازترکیب الکترون- حفره و... توسط روش های سنتز بهینه شده اند و این بر بازده سلول های خورشیدی موثر است. در روش اکسیداسیون آندی با گرایش از اسیدهای بر پایه HF به اسیدهای ملایم تر بازده سلول های خورشیدی از 0.04 به 5.9 درصد و با به کارگیری عملیات TiCl4 و افزایش زبری سطح نانولوله این مقدار به 6.36% نیز افزایش یافته است. بازده تبدیل سلول با به کار گیری اکسید آلومینیوم متخلخل به عنوان الگوی سخت و اکسید روی با هدف چسبندگی بیشتر TNT به لایه FTO  با ساختار سلسله مراتبی به ترتیب 3.5 و 5.7 درصد گزارش شده است.

    کلیدواژگان: بازده سلول خورشیدی، آند نوری، اکسیداسیون آندی، سنتز به روش الگوبرداری
  • امین ماهان*، ریحانه خرم رویی صفحات 177-187

    پس از دوران انقلاب صنعتی و پیدایش عصر مدرن و بروز مخاطرات زیست محیطی فراوان ناشی از این دوران، تحولات فکری ، بشر را به تعامل بیشتر با طبیعت و  محیط زیست سوق داد. پیدایش رویکردهای اکوتک، پایدار و سبز در نتیجه این تغییرات پدیدار شد و در برقراری ارتباط بیشتر محیط مصنوع و محیط طبیعی با یکدیگر، سعی نمود. در این میان حوزه معماری و ساختمان با توجه به گستردگی و میزان تاثیر بر محیط زیست از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این راستا و در حوزه معماری تلاش های زیادی در کشورهای مختلف جهان نظیر آمریکا، انگلستان و غیره رخ داد و برای کنترل هرچه بهتر بر روند ساخت و ساز، سامانه های ارزیابی پایدار طراحی و به کار گرفته شد. در کشور ژاپن نیز سامانه کازبی برای این منظور طراحی شده است. این مقاله در تلاش است تا با رویکردی توصیفی- تحلیلی با تاکید بر مطالعات کتابخانه ای به بررسی ویژگی های ساختاری سامانه کازبی به عنوان یکی از پیشروترین سامانه های ارزیابی ساختمان های پایدار بپردازد. سامانه ارزیابی کازبی به صورت تکنیکال و با محاسباتی دقیق به ارزیابی زیست محیطی ساختمان و تاثیرات آن بر محیط پیرامونش می پردازد. در حالیکه به وجه اجتماعی و اقتصادی توسعه پایدار توجه کمتری کرده است.

    کلیدواژگان: کازبی، سامانه ارزیابی، پایداری، ساختمان، ژاپن
  • بهاره کریمی دونا، حسین یوسفی* صفحات 188-197

    امروزه تولید سوخت های جایگزین برای سوخت های فسیلی از مباحث نوین و اساسی برای مقابله با آلودگی های محیط زیست به شمار می رود. بیودیزل نیز با همین رویکرد برای جایگزینی سوخت دیزل فسیلی به کار می رود. به طور کلی در این مقاله علمی ترویجی به بررسی چهار نسل تولید سوخت زیستی از منابع مختلف و مقایسه های اقتصادی تولید آنها پرداخته می شود. در این مطالعه مروری از گزارش های قبلی، ابتدا با توجه به رویکرد بومی سازی سوخت های جایگزین، به معرفی انواع ریزجلبک ها، نحوه تولید، تکثیر و کاربردهای آن ها در زمینه محیط زیست، تولید بیوگاز، بیواتانول و بیودیزل پرداخته می شود. سپس به طور اختصاصی، شیوه بهینه تولید بیودیزل از ریزجلبک ها مورد بررسی قرار می گیرد و در نهایت مقایسه ای بین بیودیزل تولیدی از ریزجلبک و سوخت دیزل فسیلی و استاندارد ASTM بیودیزل صورت گرفته است. نتایج مطالعات متعدد نشان داده است که به علت رشد سریع ریزجلبک ها و هزینه پایین کشت و تولید آن ها و بازدهی بالا می توان سالانه از هر هکتار کشت ریزجلبک حدود 5000 تا 15000 گالن بیودیزل تولید کرد که در مقایسه با دیگر منابع تولید بیودیزل جایگاه خوبی را به خود اختصاص می دهد.

    کلیدواژگان: محیط زیست، ریزجلبک، کاربرد ریزجلبک، بیودیزل، بیواتانول
  • مریم رضوانی، اصلان غلامی، رقیه گوگ ساز قوچانی، مجید زندی* صفحات 198-211

    امروزه با توجه به تقاضای روزافزون انرژی و مشکل های انرژی های تجدیدناپذیر، بهره گیری از انرژی های تجدیدپذیر روبه رشد است. در کشوری هم چون ایران با پتانسیل تابشی بالاتر از میانگین جهانی بهره گیری از انرژی خورشیدی در میان سایر انرژی های تجدیدپذیر در اولویت است. در مناطقی که درگیر پدیده گرد و غبار هستند، یکی از چالش های اساسی کاهش عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی در اثر تجمع گرد و غبار است. با مرور جامع پژوهش های مرتبط، مطالعه حاضر به دسته بندی ویژگی های گرد و غبار و نحوه اثرگذاری آن ها بر عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی پرداخته است. هم چنین منابع گرد و غبار کشور ایران و میزان فراوانی پدیده گرد و غبار در آن بررسی گردید. در این مطالعه مروری با بررسی پژوهش های انجام شده، نشان داده شد که ویژگی های فیزیکی و ترکیب شیمیایی متفاوت گرد و غبار منجر به ایجاد آثار متفاوتی در عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی می گردد. از این رو اثرپذیری عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی از خواص فیزیکی (رنگ، دما، نرخ نشست گرد و غبار، میزان چسبندگی، غلظت، میزان رطوبت، وزن مخصوص و شاخص پلاستیکی) و شیمیایی (اندازه، میزان بار، شکل، جنس و توزیع ذره ها) گرد و غبار مطالعه و دسته بندی گردید. پژوهش حاضر می تواند مرجعی جامع برای انجام پژوهش های تکمیلی در این زمینه با توجه به جنس گرد و غبار غالب در منطقه مدنظر قرار گیرد.

    کلیدواژگان: پنل فتوولتاییک خورشیدی، گرد و غبار، منبع گرد و غبار، خواص فیزیکی، ترکیب شیمیایی
|
  • Hossein Seifi *, Shahriar Kouravand, Mohsen Seifi Davari, Soghra Mohammadzadeh Pages 1-14
    Three airfoils NACA0015, NACA0018 and NACA0021 were selected and in the Q-Blade software, the coefficients of shear, post and the maximum ratio of the exponential coefficients were determined and, finally, the Airfoil Nakata 0015 at a speed of 5 and 10 meters per second, was selected and best. Fluent software was used to solve it, based on the finite volume method. For numerical analysis, the turbulence method K-ω SST was validated with experimental results. The wind turbine schematics was designed in Catia software and the height of the blades was 35 and 75 centimeters, the radius of the blade was 18.5 cm and the length of the airfoil 6.4 Cm is. The results show that in order to operate the turbine of porous blade windings at 35 cm height at speeds of 1, 2, 3, 4, 5, 7, 7.45, 8.25, 8.5 m / s 50% 50%, 33%, 50%, 50%, 60%, 57%, 55%, 50%, and for setting up a porous blade wind turbine at a height of 75 cm at a speed of one, two, three, four, Five, seven, 7.45, 8.25, 8.5, 9, 9.5 m / s 66.6%, 75%, 80%, 71.4%, 66.6%, 76.9%, 80%, 82%, 89%, 100% of the launching force Smooth wind turbine is required at the same height.
    Keywords: Aspect ratio, Self-Starting, Blade, Wind Turbine, Darriues
  • Sadra Seyedi, Mohsen Jannati *, Seyed Mohammad Madani Pages 15-31
    Nowadays, due to the environmental pollution and shortage of non-renewable resources, specifically the fossil fuels, distributed power generations have been considerably developed. However, the output power of renewable resources fluctuates because of their random nature, which can negatively affect the grid. This problem can be resolved by installing battery energy storage systems (BESS). On the other hand, with the increasing development of electric vehicles (EVs), the scheduling of their presence in the distribution networks has become very important; because, any unplanned presence of EVs in the intelligent parking lots (IPLs) and their simultaneous charging may affect the performance of the grid, negatively. An optimum scheduling for charge/discharge actions of EVs can resolve this problem, and reduce the need for high cost BESSs. In this paper, the problem of maximizing the operator profit is formulated as a mixed integer linear programming (MILP) problem considering the constraints on the requested charge level of the EVs and the permissible exchanged power.  Then, the problem is optimally solved, in which a scheduling scheme is proposed for charge/discharge actions of the EVs in the SPLs in order to control the power fluctuations. Simulation results on the data of a typical parking lot in Tehran demonstrate that the proposed scheduling can reduce the number of required BESSs significantly, which decreases the high expenses of the BESS purchase and installation.
    Keywords: electric vehicles, Smart Parking Lot, Renewable Energy Resources, Optimal Charge, Discharge Scheduling
  • Mahdi Montazeri Saniji *, Sahar Noori, Amir Azadmanesh Pages 32-45
    Water crisis and providing water is one of the most important problems that humans are facing. There are several ways for water extraction, depending on population and resources. In this simulation, water is extracted by a cooling tower from humid air. Humid air enters the buried pipes with fans. Then the air reaches the cooling tower. Because of the difference in temperature between air and pipes, air temperature decreases. After this process, there is an amount of water extracted from humid air. The extracted water can be used as drinkable water or for agricultural purposes. In this project, we simulate air flow by Ansys Fluent. Then, by using air condition formulas, combined with the numerical solution, the amount of extracted water can be calculated. In addition, in the first hours of the day, because the temperature difference is more than at the end of the day, the amount of extracted water is different throughout a day. We can find out that in the second half of the day, the air is cooler than the tower, so the air is cooling the tower and preparing the system for the next day.
    Keywords: Humid Air, Cooling tower, Atmospheric Water Generator, Ansys Fluent
  • Mohsen Payamfar *, Khashayar Seyed Shokri, Masoumeh Shojaei, Nazi Mohammadzadeh Asl Pages 46-69

    This study examines the effect of renewable energy consumption on the ISEW in selected countries, Using the fixed effects model and multivariate panel model from 1990 to 2020 by providing BISEW that includes economic variables and an environmental component; Pays and then ranks. The relationship between energy and growth and welfare for selected countries is that after static analysis of variables; Cao method and Dickey-Fuller statistics were used for co-integration and Granger causality to determine the direction of the relationship. In addition to per capita energy consumption and renewable energy production, the variables; Gross fixed capital formation (percentage of GDP); work force; Per capita emission index of pollutants (carbon dioxide emissions) as an index of environmental constraints; Capital leases; Degree of commercial openness; Is used. Next, examine the relationship between energy and growth by replacing GDP with the BISEW and analyzing the results; We rank the selected countries. The results showed that renewable energy in developed countries has a positive impact and share in total energy and ISEW; On the other hand, in developed countries; Renewable energy is unilaterally effective in improving the quality of the environment. In developing countries per capita increase in energy consumption except renewable (fossil); It has an impact on sustainable economic growth and there is a two-way relationship between energy consumption and pollution emissions. In the ranking discussion it was identified; South Korea (developed) and UAE are the most stable economies and the Italy and Angola are the least economically stable.

    Keywords: Capital leases, Gross Domestic Product (GDP), Sustainable Economic Welfare Index, Energy Saving, Degree of commercial openness
  • Leila Jafari, Seyedeh Mamak Salavatian * Pages 70-85

    Photovoltaic-integrated Shading systems, are multifunctional components to generate electricity and simultaneously provide the shade needed for building surfaces and walls. Applying integrated photovoltaic systems with building components, including fixed shadings, in addition to regulating the penetration of sunlight and saving energy, seems to be a fully functional approach due to the production of part of the buildings' energy. Therefore, to evaluate the performance of Photovoltaic-integrated Shading systems, in optimizing energy consumption, the need to study the effect of Photovoltaic-integrated Shading systems, on energy in Shiraz was considered. Therefore, 15 Photovoltaic-integrated Shading systems scenarios for the facade of an office space model were calculated using the DesignBuilder simulation program and PVsyst. According to the results, the Photovoltaic-integrated Shading systems, designed with 4 louvers with a slope angle of 45 degrees and zero degrees azimuth (facing south) has the highest efficiency compared to other scenarios and shows an energy efficiency of 35.54%, which indicates an acceptable decrease. The heating energy has been effective as well as its efficiency as a combined photovoltaic system in producing energy and controlling solar radiation simultaneously. The present study provides the required information on the parameters of Photovoltaic-integrated Shading systems and paves the way for the development of photovoltaic technology integrated with building components in the design steps.

    Keywords: Photovoltaic-integrated, BIPV, shading system, Hot arid climate, energy consumption
  • Rahim Zahedi, Abolfazl Ahmadi *, Siavash Gitifar Pages 86-96
    Biodiesel derived from oilseeds is one of the proposed sources to replace fossil fuels, especially diesel. The production technologies of this model of biodiesel have reached a suitable level of maturity and have the ability of mass production. The biggest obstacle to biodiesel production is the high cost of production, which stems from the high cost of its raw materials, which are oilseeds. Potential measurement is necessary before manufacturing and industrial projects, and this is even more critical for biodiesel-related projects due to raw material issues. In this research, potential measurement for cultivation of oilseeds for biodiesel production in Tehran province has been done with the help of GIS software. The results of this potential measurement show that parts of the western and central regions of Tehran province are suitable for cultivating oilseeds for use in biodiesel production. However, about 90% of the areas of Tehran province are unsuitable for cultivating oilseeds and its biggest limiting factor is soil texture. More than 50% of the surfaces of Tehran province have unsuitable soil texture for growing oilseeds. In order to identify the optimal areas for planting oilseeds, the average cost variable of (Cave) per liter of biodiesel is introduced. The results show that according to the costs of production, transportation, distribution and supply of raw materials, when producing biodiesel in these areas is cost-effective when the average variable cost is less than 92 thousand rials per liter of biodiesel produced.
    Keywords: GIS, Biodiesel production potential, Native oil products, Tehran
  • Mohsen Salimi *, Morteza Hosseinpour, Bahare Dodange Pages 97-109
    As the population grows, the demand for energy worldwide is increasing. According to studies, a high percentage of energy needed in the world is provided by fossil fuels. But fossil fuel reserves are dwindling. Also, according to studies, these fuels produce a lot of environmental pollution. Climate change, the extinction of important species of animals, droughts, or successive floods are problems caused by excessive consumption of fossil fuels. One of the appropriate and intelligent solutions is the transition from fossil energy to renewable energy. Iran, has a high potential for the use and development of renewable energy. In this article, based on SWOT analysis, we have tried to examine the weaknesses, strengths, opportunities, and threats of renewable energy deployment in Iran. Finally, strategies for the development of renewable energy in Iran are presented. Strategies to strengthen the activities of the private and public sectors to invest in energy production and conduct related research projects to reduce greenhouse gases, investment in technologies needed to use renewable energy, investment in renewable energy to produce energy at low prices, and strengthen the energy stock market, and investment in the localization of equipment needed to exploit renewable energy are the best strategies for the development of renewable energy.
    Keywords: Renewable Energy, Fossil Fuels, SWOT Analysis, Environmental pollution, energy transition
  • Mahbube Pakdel, Babak Alemi * Pages 110-121
    Nowadays, the relationship between bio mimicry science and various fields including extended architecture and the study of patterns, systems, and biological elements, is a way to create solutions to the problems of human life. Silkworm cocoon is a biological structure and a natural composite that has evolved during the time and is a good response to environmental conditions for silkworm and has high physical and mechanical properties against stress and has a good function as an insulator against ambient temperature conditions. Understanding the structure relationships of silkworm cocoons inspires how to create composite structures, including non-woven, lightweight, and high-strength composites. In this study, the descriptive-analytical method and logical reasoning method attempt to introduce the structure of silk cocoon, using sericin cocoon and natural fibers, which for various reasons such as lightness, non-pollution, abundance, and low-cost, can be a suitable alternative to artificial fibers, offer materials as a non-woven bio composite. These materials, which have recyclable properties and are suitable in terms of energy consumption, can be used as moisture and heat insulation. This performance was simulated and analyzed in the outer shell of the building and using the Hani Bee energy analysis plugin in the Grasshopper for the hot and dry climate of Kashan. The results show that the proposed non-woven composite of natural fibers can help to improve the thermal performance and reduce the heat transfer between the outside and inside of the building by up to 12.7% compared to when the building shell is considered without thermal insulation.
    Keywords: Bio mimicry, silkworm cocoon, Bio fiber composite with natural fibers, Bionic architectural materials
  • Arash Shamstaleghani *, Amir Sanaei, Jamasb Pirkandi, Soheila Abdolahipour Pages 122-137
    The performance of a water-ammonia air-cooled absorption chiller cycle is evaluated using a low temperature source of solar thermal energy in accordance with Tehran's climatic conditions in different working conditions. Energy and exergy analysis of an absorption chiller with computer code written in EES software is performed. Exergy analysis showed that 71% of the exergy loss in the system is related to the generator and 24% is related to the absorber. The results showed that with increasing the generator temperature to a certain temperature, the coefficient of performance increased. The generator temperature of 70 degrees at low absorber temperatures performs better than other generator temperatures. As the generator temperature rises to about 70 , the exergy efficiency increases and then the exergy efficiency decreases with increasing temperature. As the temperature of the generator decreases, the circulation ratio increases, and at temperatures below 70 degrees, this increase is seen as exponential and so undesirable that it makes it practically impossible to use the cycle at temperatures below 70 degrees. With the other negative effects seen at temperatures above 80  to reduce the exergy efficiency, the generator temperature between 70 and 80  seems appropriate for the proposed absorption cooling system.
    Keywords: Exergetic efficiency, Solar energy, absorption chiller, Coefficient of performance, generator, Ammonia- water absorption cycle, Circulation ratio
  • Arman Nikkhah Dehnavi, Hanieh Nourkojouri, Zahra Sadat Zomorodian * Pages 138-152
    The purpose of this research was to alleviate deprivation in underprivileged rural areas of Iran by energy production through photovoltaic panels. First, the poverty map of the country has been analyzed along with the sunlight gain potential map of Iran. 79 villages with extremely high and high deprivation conditions were identified. In order to analyze these areas and prioritize them for decision-making in energy sector policy, the areas were categorized into four clusters by the K-means machine learning algorithm. According to the clustering results, the priorities for deprivation elimination through energy production have been identified. Also, the income of each village from two sources was calculated according to the existing tariffs: First, a 5 kW photovoltaic panel for each household and second, a one megawatt power plant located in the barren lands around the villages. The results indicate that Sistan and Baloochestan Province is the top priority in application of photovoltaic panels for energy production. For instance, Bampasht village with a deprivation index of 0.540 and energy production of 9.37 MW per year from a solar power plant, has obtained the highest rank among the villages for deprivation alleviation by energy production through photovoltaic panels.
    Keywords: deprivation alleviation, Renewable Energy, means algorithm, Photovoltaic Panels
  • Mehdi Davoudi *, Homa Zarei Zohdi Pages 153-165

    Due to the negative effects of fossil fuel consumption on the environment and the need to reduce emissions in the world, the use of renewable sources, which are widely available, cost-effective and long-lasting, has been increased worldwide. Most of Renewable energy sources (for example wind and solar energy) are alternating and oscillate according to the weather conditions. Therefore, the uncertainty of energy generation by them threatens the security and reliability of the electrical power grid, and the control of the renewable resources is essential in order to improve the power grid performance. Optimal control of renewable resources enables the power grid to respond to load demand adequately at any time and it increases system reliability. The purpose of this study is to review the existing methods for optimal control of these resources and discuss the challenges that exist to control these resources in the field of sustainable development. This paper reviews the latest research in this field with the aim of helping to achieve sustainable development and smart cities and is a useful source for researchers and energy strategy planners.

    Keywords: Renewable Energy, Optimal control, Wind Energy, Solar energy
  • Safoura Karimzadeh, Shahin Khameneh Asl * Pages 166-176

    Dye sensitized solar cells due to their relative stability, lower manufacturing cost and higher efficiency, have maintained their competition among renewable energies. There are many ways to improve the photo anode properties as the heart of a dye-sensitized solar cell and synthesis methods are important. Effects of anodic oxidation and templating as the two important synthesis methods are investigated. Studies showed surface area of nanotubes, electron mobility path, electron-hole recombination, etc. are optimized by synthesis methods and this affects the efficiency of solar cells. In anodization with a shift from HF-based acids to milder acids the efficiency of the solar cells increased from 0.04% to 5.9% also by using TiCl4 and increasing the surface roughness of the nanotubes it increased to 6.36%. The conversion efficiency of cell by using porous aluminum oxide as a hard template and zinc oxide with the aim of adhering TNT to the FTO layer with a hierarchical structure is reported 3.5% and 5.7%, respectively.

    Keywords: Solar cell efficiency, Photo anode, Anodization, Template method synthesis
  • Amin Mahan *, Reihaneh Khorramrouei Pages 177-187

    After the era of the Industrial Revolution and the emergence of the modern age, many environmental hazards have been appeared. All of intellectual developments led humans to interact more with nature and the environment. The emergence of eco-technical, sustainable and green approaches were as a result of these changes and tried to establish more communication between the artificial environment and the natural environment. Among these, the field of architecture and construction has great importance due to the extent of the impact on the environment. In this regard, and in the field of architecture, many efforts were made in different countries of the world, such as the United States, the United Kingdom, etc. Therefore sustainable Assessment systems were designed and used to better control the construction process. In Japan, the CASBEE system is designed for this purpose. This article tries to study the structural features of CASBEE system as one of the most advanced systems for Assessing sustainable buildings with a descriptive-analytical approach with emphasis on studies. The CASBEE Assessment System technically and accurately calculates the environmental assessment of a building and its effects on its surroundings. While it has paid less attention to the social and economic aspects of sustainable development.

    Keywords: CASBEE, Assessment system, Sustainability, Building, Japan
  • Bahareh Karimi Douna, Hossein Yousefi * Pages 188-197

    Nowadays, the production of alternative fuels to fossil fuels is one of the most noticeable issues in dealing with environmental pollution. With the same approach, biodiesel is using to replace fossil diesel fuel. In general, this article examines four generations of biofuel production from different sources and economic comparisons of their production. In this review study of the previous reports, firstly, according to the approach of localizing alternative fuels, we discuss the introduction of microalgae's types, their reproduction process and environmental applications, production of biogas, bioethanol, and biodiesel. Afterward, in particular, the optimal method of producing biodiesel from microalgae is investigated, and eventually, a comparison has been made between biodiesel produced from microalgae and fossil diesel fuel and the ASTM standard of biodiesel. The results of numerous studies have demonstrated that due to the rapid growth of microalgae, high efficiency, and the low cost of their cultivation and production, it is possible to produce about 5000 to 15000 gallons of biodiesel from each hectare of microalgae cultivation; which makes the production of biodiesel from algae allocate a significant position compared to other sources of biodiesel production.

    Keywords: Environment, Microalgae, Application of microalgae, Biodiesel, Bioethanol
  • Maryam Rezvani, Aslan Gholami, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Majid Zandi * Pages 198-211

    Nowadays, due to the increasing demand for energy and the problems of Non-renewable energies, renewable energies are growing. In a country like Iran with a radiation potential higher than the global average, utilizing solar energy is a priority among other renewable energy sources. In areas affected by the dust phenomenon, one of the main challenges is the performance reduction of photovoltaic solar panels due to dust accumulation. By conducting a comprehensive review of related studies, the present study categorized the properties of dust and how they affect the performance of photovoltaic solar panels. Also, the dust origins in Iran and the frequency of dust phenomena in the country were studied. It was shown that the different physical properties and chemical composition lead to different effects on the performance of photovoltaic solar panels. Therefore, the effect of physical properties (color, temperature, dust accumulation rate, adhesion, concentration, moisture content, specific gravity, and plastic index) and chemical composition (size, charge, shape, material, and distribution of particles) of dust on the performance of photovoltaic solar panels were studied and classified. The present study can be used as a general reference for additional researches in this field according to the dominant dust type in the target region.

    Keywords: Photovoltaic solar panels, Dust, Dust origin, physical properties, Chemical composition