فهرست مطالب
نشریه سیستم های انرژی پایدار
سال یکم شماره 4 (پاییز 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/07/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 295-310
با کاهش تدریجی ذخایر در دسترس سوختهای فسیلی و اثرات زیستمحیطی، نرخ استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در جهان افزایش یافته است. یکی از مزیتهای سوختهای پایان ناپذیر، دسترس پذیری مداوم برای استفاده از آنها است. یکی از این منابع انرژی تجدیدپذیر، انرژی جزرومدی دریاها و اقیانوسها است، که پتانسیل آن به میزان قابل توجهی در خلیجفارس ایران وجود دارد. برای دستیابی به انرژی جنبشی ناشی از جریان سیال به وجود آمده از اثر گرانش قمر بر آبهای آزاد، راههای بسیاری مانند استفاده از توربینهای محور افقی جزرومدی وجود دارد. از آنجا این نوع توربینها دارای فناوری مشابه توربین بادی محور افقی احداثشده در نقاط مختلف ایران هستند، میتوانند گزینه مناسبی برای احداث نیروگاه جزرومدی در ایران باشند. در این مقاله اثر دیفیوزرهای تقویتکننده جریان بر توربین جزرومدی و تاثیر آن بر افزایش توان دریافتی به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی عددی جریان توربین، از مدل آشفتگی دومعادلهای اس اس تی، در نرمافزار دینامیک سیالات ANSYS CFX استفاده شده است. هندسه دیفیوزر و توربین، به طور جداگانه بررسی شده و مدل ارایهشده شامل توربین همراه با کانال بوده، که افزایش توان در آن حدود 4 برابر حالت بدون کانال است.
کلیدواژگان: توربین جریانی جزر و مدی، دیفیوزر، دینامیک سیالات محاسباتی، تئوری تکانه المان پره -
صفحات 311-327
در این پژوهش، ابتدا یک مدل مفهومی طراحی شده از 10 چاه عمیق اکتشافی توسعه داده شده و بر این اساس، مدل عددی سه بعدی از سیستم زمینگرمایی شمال غرب سبلان ارایه شده است. به همین منظور، برای شبیهسازی مدل از مدول EOS3 (معادله حالت آب- هوا) کد شبیهساز Tough2 استفاده شده است. مدل عددی مخزن با یک منشور مستطیلی با km 5/11 طول و km 8 عرض (km2 92) و km 11/5 عمق بیان شده و با 21 لایه افقی با محدوده ضخامت 100 تا 1000 متر از ماکزیمم ارتفاع 4110 تا 1000- متر از سطح دریا گسترش داده شده است. تعداد 22 تیپسنگ که توزیع آنها بر اساس توزیع واحدهای سنگی و ساختارهای زمینشناسی در 10 چاه اکتشافی عمیق بنا نهاده شده است، به مدل اختصاص داده شد. نفوذپذیری این ساختارهای زمین از 17-10×1 تا 13-10×9 مترمربع متغیر است. مدلسازی برای حالت طبیعی مخزن انجام شد و نتایج اعتبارسنجی، تطبیق خوبی بین دادههای اندازهگیری شده درون چاهی و مدلسازی انجام شده برای دما و فشار را نشان می دهد. در بهترین حالت تطبیق، شبیهسازی یک زون جریان دما بالای رو به بالا در بخش جنوب شرقی محدوده (زیر سایتهای D و E)، فراهم کرد. این جریان از طریق زونهای نفوذپذیر، گسلی و شکسته انتقال می یابد و درنهایت، از طریق سیماهای سطحی (چشمه های آبگرم) در بخش شمال غربی ناحیه تخلیه میشود. نتایج مطالعه مدل مفهومی مناسبی از مخزن زمینگرمایی سبلان را ارایه میدهد که میتواند در توسعه های آتی مخزن استفاده شود.
کلیدواژگان: محیط غیراشباع، حالت طبیعی مخزن، سیستم زمین گرمایی، شمال غرب سبلان -
صفحات 329-339در بیمارستان ها موضوع پایداری تامین از انرژی، کنترل اقلیم داخلی و تهویه هوا اهمیت ویژه ای دارد که دلیل آن پیچیدگی های زیاد و ملاحظات دقیق از لحاظ آسایش و ایمنی است. از این رو، ارزیابی عملکرد سیستم های عرضه انرژی و اقدامات مربوط به بازدهی انرژی برای بخش های مختلف بیمارستان در مقایسه با سایر ساختمان ها از پیچیدگی های بیشتری برخوردار است. در این پژوهش سیستم انرژی یک بیمارستان به عنوان مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار Design-Builder مدل سازی شده و نتایج به دست آمده با استفاده از قبض های انرژی بیمارستان اعتبارسنجی شده است. سپس، سناریوهایی در راستای کاهش تقاضای انرژی حرارتی یا سرمایشی و بهبود کارایی سیستم های انرژی اولیه مطرح شده و میزان کاهش انرژی ناشی از آن ها با استفاده از نرم افزار برآورد شده است. این سناریوها که در راستای ارتقای سیستم انرژی مطرح شده اند؛ شامل استفاده از سیستم بازیابی حرارتی، بهبود درزبندی ساختمان، بهبود پوسته بنا و بهبود سیستم روشنایی است. برای انجام این پروژه، بیمارستان غیاثی واقع در جنوب غرب تهران به عنوان مورد مطالعه انتخاب شده است. بر اساس مدل سازی انجام شده، سیستم انرژی فعلی بیمارستان سالانه GWh 08/3 برق و GWh 23/4 گاز مصرف می کند که با پیاده سازی سناریوهای مختلف انرژی می توان میزان مصرف سالانه حامل های انرژی را کاهش داد. بررسی ها و مدل سازی های انجام شده نشان داد اضافه کردن سیستم بازیابی حرارتی می تواند باعث کاهش 30 درصدی مصرف گاز سیستم شود. از طرفی، بهبود سیستم روشنایی می تواند سبب صرفه جویی 22 درصدی در مصرف برق شود.کلیدواژگان: بازدهی انرژی، بازیابی حرارتی، سیستم انرژی بیمارستان، نرم افزار Design-Builder
-
صفحات 341-354
ساختمان ها بیشترین سهم مصرف سبد انرژی کشورها را به خود اختصاص می دهند، بنابراین مقایسه راهکارهای مختلف کاهش دهنده مصرف انرژی در ساختمان ها بسیار راهبردی است. از راهکارهای تولید انرژی در ساختمان، استفاده از سیستم فتوولتاییک پشت بام و پنجره های فتوولتاییک است و استفاده از مواد تغییرفازدهنده در دیوارهای جانبی ساختمان جزء راهکارهای کاهش دهنده مصرف انرژی است. در این مقاله تولید برق با استفاده از سیستم فتوولتاییک پشت بام، پنجره های فتوولتاییک و کاهش مصرف انرژی از طریق مواد تغییرفازدهنده برای تامین انرژی، مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد کاهش مصرف برق برای پنلهای پشت بام، پنجره های فتوولتاییک و مواد تغییرفازدهنده به ترتیب 5/11، 4/1 و 1/2 درصد است. همچنین، احداث نیروگاه پشت بام و مصرف انرژی الکتریکی تولیدی نیروگاه، در مقایسه با فروش انرژی به وزارت نیرو بر اساس وضعیت اقتصادی کنونی ایران و نرخ تعرفه های سال 1400 این وزارتخانه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد در شرایط فعلی احداث و فروش برق نسبت به استفاده در ساختمان توجیه اقتصادی بهتری دارد و دوره بازگشت سرمایه 3/6 سال حاصل می شود.
کلیدواژگان: اقتصاد انرژی، برق، پنجره های فتوولتاییک، فتولتاییک پشت بام، مواد تغییر فازدهنده -
صفحات 355-371
با توجه به سهم عمده مصرف انرژی بخش ساختمان و اهمیت تامین انرژی و آسایش افراد در ساختمان، امروزه مسیله مدیریت انرژی ساختمانها از اهمیت فراوانی برخوردار است. هوشمندسازی ساختمانها و استفاده از منابع تجدیدپذیر به منظور تامین انرژی ساختمان از جمله برنامههای پیش روی محققان در حوزه مدیریت انرژی ساختمان است. در این مقاله با بررسی برخی از مطالعات انجام شده در این زمینه و استفاد از نتایج این مطالعات، به بررسی مدیریت انرژی یک ساختمان اداری 4 طبقه واقع در شهر تهران پرداخته شده است. برای این منظور، از نرمافزار DesignBuilder برای شبیه سازی ساختمان استفاده شده است. در این شبیه سازی عوامل مختلف دخیل در مصرف انرژی ساختمان نظیر برنامه تردد افراد، موقعیت مکانی، تاثیرات روشنایی روز در نظر گرفته شده است تا با بررسی شرایط مختلف آسایش حرارتی ساکنان با صرفهجویی در مصرف انرژی تامین شود. از طرفی، با کمک قابلیت این نرمافزار در استفاده از پنلهای خورشیدی، با توجه به وسعت بنا، میزان امکان استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین بخشی از انرژی مصرفی ساختمان مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژگان: مدیریت مصرف انرژی، ساختمان اداری، Design Builder، انرژی تجدیدپذیر -
صفحات 373-396سناریونویسی نوعی راهکار برای ترسیم فضای کاری آینده است. سناریوهای متفاوت استراتژیهای متفاوتی را پیشنهاد میکنند که کاربردهای متفاوتی را به همراه خواهند داشت. در روند سناریونویسی، گزینههای واقعی برای تصمیمگیری در مورد اینکه چه اهدافی باید انتخاب شوند و نیز ابزار مورد نیاز برای دستیابی به آن اهداف پیدا میشود. این مقاله با بررسی تلفیقی برنامهریزیها و بهرهگیری از سناریوها برای ذخیرهسازی انرژی در جهان، توصیفکنندهها و حالتهایی را استخراج کرده که پس از بحث و تبادل نظر در جلسههای خبرگی با شرایط ایران متناسبسازی شدهاند. در ادامه ماتریس اثر متقابل برای ارزیابی پارامترها نسبت به یکدیگر تشکیل داده شد و شبیهسازی توصیفکنندهها و حالتها در نرمافزار ScenarioWizard انجام پذیرفت. نتایج در قالب 9 سناریو، مسیرهایی را برای رسیدن به اهداف متفاوت در فضای حالت معرفی کرد. 7 سناریو توسعه فناوری در بخش انرژی را دنبال کردند و 2 سناریو توسعه فناوری در بخش راهبردی صنعت و معدن را در پیش گرفتند. طبق نتایج این نکته به دست آمد که 8 توصیفکننده فقط در یک حالت سازگار شدند و 5 توصیفکننده باقیمانده در بیشتر از یک حالت سازگار معنا پیدا کردند. رشد منابع تولید پراکنده تا 15 هزار مگاوات برای گسترش سامانههای تولید همزمان برق و حرارت و همچنین، استفاده در مناطق دور از شبکه و تعیین ضریب نفوذ منابع تجدیدپذیر به میزان 10 هزار مگاوات در شبکه انرژی الکتریکی کشور از حالتهای مهم کمی برگزیدهشده در توصیفکنندهها بودند. گسترش روابط بینالمللی، جذب سرمایه خارجی، استفاده از منابع اعتباری دولتی داخل کشور مانند بودجه و اعتبارات صندوق ملی، توسعه مراکز نوآوری صنعتی هدفمند مطابق با نیازهای کشور و توجه همزمان به پارامترهای برنامهریزی، زیرساختی و بهرهبرداری در بحث تابآوری شبکه برق از حالتهای برگزیده کیفی حایز اهمیت عنوان شدند. در جمعبندی با توجه به سناریوهای استخراجشده، فناوری باتری، هیدروژن و ذخیرهسازی تلمبه ذخیرهای به عنوان فناوریهای اصلی برگزیده شدند.کلیدواژگان: ذخیره سازی، سناریو، ماتریس اثر متقابل، باتری، تلمبه ذخیرهای، هیدروژن، ایران
-
Pages 295-310
With the gradual reduction of available fossil fuel reserves and environmental impacts, the rate of use of renewable energy in the world has increased. One of the advantages of finite fuels is the constant availability of their use, to achieve sustainability in the supply of energy carriers. Subsequently, to meet the demand in various sectors, it is necessary. Develop technologies to use new energy. One of these renewable energy sources is the offshore energy of the seas and oceans, which has significant potential in the Persian Gulf of Iran. There are many ways to achieve kinetic energy due to the Stream of fluid created by the gravitational pull of the moon on the open waters, such as the use of horizontal axis turbines. Since these types of turbines have the same technology as the horizontal wind turbine built in different parts of Iran, they can be a good option for the construction of a power plant in Iran. In this paper, the effect of current amplifier diffusers on the tidal turbine and its impact on increasing the received power by the numerical method has been investigated. To investigate the numerically the turbine Stream, the confusion model of the two SST equivalents is used in the Ansys CFX fluid dynamics software. The geometry of the diffuser and turbine has been studied separately. And the proposed model includes a turbine with a channel, in which the increase in power is about four times that of the no channels mode.
Keywords: Tidal Stream Turbine, Diffiuser, CFD, Momentum theory of the blade element -
Pages 311-327
In this research, firstly, a conceptual model designed of ten deep exploratoration wells has been developed, and based on this, a three-dimensional numerical model of the North-West Sablan geothermal system has been presented. For this purpose, the EOS3 module (water-air equation) of the Tough2 simulator code was used to simulate the model. The numerical model of the reservoir is expressed by a rectangular prism with a length of 11.5 km, a width of 8 km (92 km2) and a depth of 5.11 km, and it was expanded with 21 horizontal layers with a thickness range of 100 to 1000 meters from the maximum altitude of 4110 to -1000 masl. The number of 22 rock-types, whose distribution is based on the distribution of rock units and geological structures in 10 deep exploratory wells, was assigned to the model. The permeability of the rock types varies from 1*10E-17 to 9*10E-13 square meters. Modeling was done for the natural state of the reservoir and the validation results showed a good match between the data measured in the well and modeled for temperature and pressure. In the best fit, the simulation provided a zone of high temperature upward flow in the southeastern part of the range (sites D and E). This flow is transferred through permeable, faulted and fractured zones and is finally discharged through surface features (hot water springs) in the northwestern part of the area.
Keywords: Numerical Modeling, Unsaturated environment, The natural state of the reservoir, Geothermal System, Northwest of Sabalan -
Pages 329-339In hospitals, the issue of energy conservation, indoor climate control, and air conditioning is of particular importance, due to the high complexity and strict considerations in terms of comfort and safety. Hence, energy performance evaluation and energy efficiency measures for hospital departments are more complex compared to other buildings. In this study, the energy system of a hospital has been modeled using Design-Builder software and the results have been validated by the hospital's energy bills. Then, several scenarios have been proposed in order to reduce the energy demand for heating or cooling and improve the efficiency of primary energy systems. The amount of energy conservation in each scenario has been estimated. Ghiasi Hospital, located in the southwest of Tehran, was selected as the case study. Based on the modeling step, the current energy system of the hospital consumes 3.08 GWh of electricity and 4.23 GWh of gas annually. Adding a thermal recovery system can reduce the gas consumption of the system by 30%. On the other hand, improving the lighting system can save 22% in electricity consumption.Keywords: Energy Efficiency, Thermal recoveryHospital’s energy system, Design-Builder software
-
Pages 341-354
Buildings represent the largest energy-consuming sector; thus, exploring methods to decrease energy consumption within them is of utmost importance. Two energy-generating solutions within buildings are rooftop photovoltaic (PV) systems and PV windows. Additionally, incorporating Phase Change Materials (PCM) into building walls presents an energy-saving solution. This research compares the reduction of energy consumption through PCM with electricity generation via rooftop PV systems and PV windows. Results indicate that reductions in electricity consumption for rooftop PV, PV windows, and PCM are 11.5%, 1.4%, and 2.1%, respectively. Furthermore, an economic analysis was conducted on the energy produced by the photovoltaic power plant for sale to Iran’s Ministry of Energy. Findings reveal that under the condition of selling electricity, the payback period for a rooftop PV system is 6.3 years.
Keywords: electricity, energy economy, Photovoltaic Window, Phase change materials, Rooftop PV System -
Pages 355-371
Given the fact that there is a large impact of building energy consumption on our environment and modern society, there is an urgent need for efficient building energy management. The importance of this issue has grown in recent years due to rising concerns about environmental preservation and global warming. Researchers have been researching different strategies in order to achieve optimal energy use in buildings as well as to improve user comfort. This article studies building energy management by examining some studies related this topic and applying their results to a 4-storey office building located in Tehran. DesignBuilder software was used to simulate the building, taking into account the various factors influencing its energy consumption such as the occupants' daily schedules, location, and other external influences affecting thermal comfort conditions. Furthermore, solar panels were digitally incorporated into this simulation in order to find out how much solar energy could be used efficiently in order to provide part of the building's energy needs.
Keywords: Energy consumption management, Office building, Design Builder, Renewable Energies -
Pages 373-396Scenario writing is a way to draw the future workspace. Different scenarios suggest different strategies that will have different applications. In the process of scenario writing, real options are found to decide what goals should be chosen and what the means to achieve those goals could be. This article has extracted the descriptors and modes that have been adapted to Iran's conditions after the discussion and exchange of opinions in the expert meetings. Next, the Cross-Impact Balance (CIB) was formed to evaluate the parameters relative to each other, and the simulation of descriptors and states was performed in the ScenarioWizard software. The results introduced 9 scenarios to achieve different goals in the state space. They followed 7 scenarios of technology development in the energy sector and two scenarios of technology development in the strategic sector of industry and mining. In the results, it was found that 8 descriptors were compatible in only one state and the remaining 5 descriptors found meaning in more than one compatible state. The development of distributed generation up to 15 thousand megawatts to expand the systems of combined heat and power, as well as use in areas far from the grid, and determining the penetration rate of renewable sources of 10 thousand megawatts in the country's electric energy network were among the important numerical states selected in the descriptors. Expanding international relations, attracting foreign capital, using domestic government credit resources such as the budget and credits of the National Development Fund of Iran, the development of targeted industrial knowledge-based companies according to the needs of the country and simultaneous attention to planning, infrastructural and operational parameters were considered important in the discussion of the resilience of the power grid from the selected non-numerical states At the end of the results, battery, hydrogen and pumped-hydro storage were selected as the preferred technologies.Keywords: energy storage, Scenario, Cross-Impact Balance method, Battery, Hydrogen, pumped-hydro storage, Iran