فهرست مطالب

سیستم های انرژی پایدار - سال دوم شماره 3 (تابستان 1402)

نشریه سیستم های انرژی پایدار
سال دوم شماره 3 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/06
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مجید زارع زاده* صفحات 215-235

    منطقه فروزان بندرعباس از جمله مناطق در حال رشد بوده و عمده ساختمان‏های این منطقه آپارتمان‏ نوساز با ارتفاع تقریبا یکسان هستند. به علت افزایش جمعیت در این بخش، میزان برق مصرفی نیز در منطقه فروزان روندی صعودی دارد و این روند با ایجاد مناطق تجاری و بازارهای بزرگ در این منطقه ملموس‏تر شده است. با توجه به سبک سازه ‏ها در این منطقه و خط آسمان مناسب، شیب ملایم نسبت به جنوب، ساختمان‏ها پتانسیل مناسبی برای نصب پانل‏های خورشیدی داشته و امکان استفاده از انرژی تولیدی آن ها روشی موثر در جبران بخشی از انرژی مورد نیاز منطقه است. پس از پایش میدانی منطقه و محاسبه ارتفاع رقومی منطقه نسبت به مبنا، با استفاده از نرم‏افزار ArcGIS توپولوژی منطقه، شیب زمین، خط آسمان محاسبه و درون‏یابی شده است. با استفاده از نرم‏افزار PVSol نسخه 2021 نصب پانل خورشیدی به صورت جنوب‏سو و شرق غرب، روی بام ساختمان‏های این منطقه مدل سازی شده است. نتایج نشان داده با نصب پانل‏ها روی سقف ساختمان‏ های این منطقه که امکان نصب را از لحاظ فنی داشتند، سالیانه حدود9800 کیلووات انرژی تولید کرده و پس از 5 سال سرمایه این پروژه برگشت داده خواهد شد. در صورت پوشش کلیه ساختمان ‏های دارای قابلیت نصب در منطقه فروزان بندرعباس، سالیانه بیش از MWh 7/9 انرژی تولید شده و از تولید بیش از 450 تن گاز CO2 جلوگیری خواهد شد. نصب پانل موجب تامین 20 درصد از برق مصرفی منطقه خواهد بود و به تامین انرژی الکتریکی پایدار در این منطقه کمک خواهد کرد.

    کلیدواژگان: ارزیابی فنی-اقتصادی، امکان سنجی، پانل خورشیدی نصب بر بام، arcgis، PVSol
  • محمدرضا خلیلی طاری، یونس نوراللهی* صفحات 237-255

    آلودگی‏ های زیست محیطی، تغییرات اقلیمی و کمبود منابع سوخت فسیلی، از جمله عواملی هستند که باعث حرکت کشورها به سمت منابع تجدیدپذیر شده‏اند. بین منابع تجدیدپذیر، سهم انرژی بادی و خورشیدی در تولید برق، در سال‏های اخیر رشد زیادی داشته است. به دلیل ماهیت نامشخص و غیر قابل پیش بینی این منابع، استفاده از آن‏ها به صورت منفرد، برای تامین تقاضای بار، قابلیت اطمینان پایینی دارد. با ترکیب منابع بادی و خورشیدی و تشکیل یک سیستم انرژی تجدیدپذیر هیبریدی، قابلیت اطمینان سیستم بالاتر خواهد رفت و همچنین می‏توان در برخی هزینه ‏ها صرفه‏ جویی کرد. اولین و مهم‏ترین مرحله در فرایند توسعه مزارع تجدیدپذیر، یافتن مکان‏های مناسب و بهینه برای احداث این مزارع است. هدف این مطالعه، ارائه یک چارچوب جامع برای مکان‏یابی مزارع هیبریدی بادی فتوولتائیک در استان خراسان جنوبی است. برای نیل به این هدف، رویکرد تصمیم‏گیری چندمعیاره و سیستم اطلاعات جغرافیایی با یکدیگر ترکیب شدند. در این مطالعه برای استانداردسازی و وزن‏دهی به معیارهای ارزیابی، به ترتیب از توابع عضویت فازی و روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد 02/0 درصد (54/36 کیلومتر مربع) از مساحت استان، پتانسیل بسیار خوبی برای توسعه مزارع هیبریدی بادی فتوولتائیک دارند.

    کلیدواژگان: مکان یابی، سیستم های انرژی تجدیدپذیر هیبریدی، مزارع بادی-فتوولتائیک، رویکرد تصمیم گیری چندمعیاره، سیستم اطلاعات جفرافیایی
  • مائده ماهر، افشین دانه کار، حسین یوسفی* صفحات 257-271

    امروزه بشر با چالش های فراوان محیط زیستی روبه رو است. انرژی های پاک یکی از راه های برون رفت از معضلات محیط زیستی حال حاضر در دنیا است. باد به عنوان یکی از منابع مهم این انرژی همواره مورد توجه بوده و جایگزین مناسب برای سوخت های فسیلی به منظور تولید برق است. پیکره های آبی گسترده ای در شمال و جنوب کشور وجود دارند که به طور شایسته مورد توجه برنامه ریزان توسعه انرژی های پاک قرار نگرفته اند. این تحقیق به بررسی پتانسیل انرژی باد در آب های سرزمینی استان هرمزگان برای بهره برداری از انرژی برق و یافتن پهنه های مناسب سرعت و چگالی توان باد می پردازد. قدم اول برای دستیابی به این هدف، تجزیه وتحلیل داده های باد است. برای این منظور، داده های سرعت و جهت باد در 190 نقطه از محدوده مورد مطالعه طی سال های آماری (2005-2016) میلادی که در فاصله زمانی 1 ساعته برداشت شده اند جمع آوری شد و میانگین سرعت باد، پارامترهای تابع توزیع احتمال ویبول و پس از آن چگالی توان باد برای تمامی نقاط به دست آمد. درخور یادآوری است که تجزیه وتحلیل پارامترهای باد در این تحقیق با استفاده از نرم افزار ویندوگرافر انجام گرفته است. پس از آن نیز با استفاده از قابلیت های نرم افزار ArcGIS، پهنه های میانگین سرعت باد و چگالی توان باد تهیه شد. نتایج نشان می دهد بالاترین میانگین سرعت و چگالی توان باد در این محدوده به ترتیب 66/6 (m/s) و 322 است. همچنین مطابق با نقشه های حاصل از پهنه بندی میانگین سرعت باد و چگالی توان باد، پهنه های غربی آب های سرزمینی استان هرمزگان پتانسیل بالاتری جهت راه اندازی مزارع بادی دریایی را دار ند.

    کلیدواژگان: انرژی باد، توزیع ویبول، ویندوگرافر، استان هرمزگان
  • مهشید نوراللهی، حسین یوسفی* صفحات 273-284
    منابع انرژی زمین گرمایی با دمای پایین در ایران به طور فراوان در مناطق مختلف کشور یافت می شود، در نتیجه ایران پتانسیل بسیار بالایی در به کارگیری روش های جدید برای استفاده های مستقیم حرارتی از انرژی زمین گرمایی دارد. طبق بررسی های اخیر از چشمه های آب گرم ایران، مناطقی با منابع انرژی زمین گرمایی کم تا متوسط و همچنین مناطقی با پتانسیل زیاد برای استفاده از انرژی زمین گرمایی با تکنولوژی های جدید شناسایی شده است. استفاده های مستقیم حرارتی از انرژی زمین گرمایی برای مصارف خانگی و تجاری در ایران که دارای حجیم عظیمی از منابع تجدید ناپذیر است، بسیار پرهزینه تر از استفاده از سوخت های فسیلی است. اما در مقابل انرژی زمین گرمایی، انرژی پاک با درصد آلایندگی بسیار کم (در برخی موارد بدون هیچ گونه آلودگی) در مقابل سوخت های فسیلی است. بررسی ها نشان می دهند انرژی زمین گرمایی پتانسیل بسیار بالایی برای تبدیل شدن به یکی از منابع بزرگ انرژی های پاک در آینده را دارد. در این مقاله اشاره خواهیم کرد که چگونه تغییر قوانین ایران در حوزه انرژی های پاک می تواند حمایت موثری برای توسعه استفاده مستقیم حرارتی از انرژی زمین گرمایی باشد. دولت ایران می تواند از طریق اختصاص بودجه بیشتر برای تحقیق و توسعه، ساده سازی مجوز ها و ارائه مشوق های مالی برای سهولت پذیرش انرژی زمین گرمایی در بازار، کشور را به سمت استفاده از انرژی های پاک برای داشتن هوایی پاک و محیطی پاکیزه برای زندگی هدایت کند.
    کلیدواژگان: اقتصاد انرژی، انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی زمین گرمایی، ایران
  • سارا کاظمی فرد، آمنه آقاربیع*، محمد زارع آبندانسری صفحات 285-297

    استخرهای شنا به‏ عنوان مکانی برای تفریح و سلامت بسیار محبوب هستند، اما با افزایش تعداد استخرها و کاربران آن ها، میزان مصرف انرژی در استخرها به ‏طور قابل ‏توجهی افزایش یافته است. این موضوع افزون ‏بر پیامدهای منفی بر محیط ‏زیست، سبب هزینه‏ های بالا در مصرف انرژی نیز می‏شود. بنابراین، هدف اصلی این پژوهش، ارائه راهکارهایی جهت مدیریت پایدار مصرف انرژی در استخرهای شنا است. پژوهش حاضر از نظر هدف کاربردی است و با استفاده از رویکرد پدیدارشناسی توصیفی به روش کیفی انجام شده است. جامعه مورد مطالعه پژوهش متشکل از خبرگان مرتبط با موضوع در سال 1402 و روش نمونه‏ گیری به‏ صورت هدفمند بوده و ابزار جمع ‏آوری داده ‏ها، مصاحبه نیمه‏ ساختار‏یافته است. به ‏منظور بررسی و دسته ‏بندی اطلاعات، از نرم‏افزار MAXQDA استفاده شده است. برای تعیین روایی و پایایی از معیارهای اعتبار، انتقال‏پذیری، قابلیت اعتماد و تاییدپذیری استفاده شده است. پس از تجزیه‏ و تحلیل داده ‏های پژوهش؛ راهکارهای مدیریت پایدار مصرف انرژی در استخرهای شنا، شامل: 6 مضمون اصلی آب، دما، نور، هوا، مواد و مصالح، نظارت و بازرسی، با 72 مضمون فرعی حاصل شد و برخی از راهکارهای شناسایی‏شده در پژوهش شامل: استفاده از کاور خورشیدی ضد تبخیر، گرمایش غیر فعال آب استخر با استفاده از انرژی خورشیدی، ایزولاسیون حرارتی در کف استخر، استفاده از چراغ ‏های زیرآبی کم‏مصرف، استفاده از روشنایی طبیعی به‏ منظور کاهش نیاز به روشنایی مصنوعی، به کارگیری پوشش ‏های عایق در مصالح و تجهیزات، استفاده از سیستم ‏های بازیافت حرارتی، بهینه‏سازی سیستم ‏های فیلتراسیون هوا، تعویض تجهیزات قدیمی با تجهیزات جدید و نظارت مستمر بر پارامترهای مهم آب مانند pH، کلر، مواد آلی، و میزان تراکم میکروبی است.

    کلیدواژگان: استخر شنا، بهینه سازی مصرف انرژی، پایداری زیست محیطی، صرفه جویی انرژی، صرفه جویی مصرف آب
  • سعید احمدی، هادی نژادعینی، محسن اسود، محمود عبدوس* صفحات 299-312
    انتشار آلاینده ها از نیروگاه با خوراک سوخت فسیلی همواره یکی از عوامل آلودگی آب وهوا است. آلاینده کربن دی اکسید باعث گرم شدن کره زمین می شود و تغییرات آب و هوایی را به دنبال دارد. تمام دولت ها می کوشند که با روش های گوناگون و سیاست های مختلف از این تغییرات آب و هوایی جلوگیری کنند. برای جلوگیری از آسیب های زیست محیطی، جایگزین کردن نیروگاه های سوخت فسیلی با انرژی های تجدیدپذیر، راهکاری مناسب است. در این مقاله، نیروگاه گازی غرب مازندران با ظرفیت نامی 50 مگاوات و تولید سالیانه 1/0 تراوات ساعت در استان مازندران با سه سناریوی مختلف طی دو مرحله در سال های 1403 و 1405 از چرخه تولید مدار خارج شده و انرژی تجدیدپذیر جایگزین می شود. سیستم های انرژی پیاده شده در این مطالعه توسط نرم افزار ENERGY PLAN در سه سناریو مدل سازی شده و تحلیل می شود و همچنین آمارهای مورد استفاده در این مقاله، از تراز نامه انرژی کشور ایران به دست آمده است. سناریوی اول جایگزین کردن 40 مگاوات نیروگاه بادی، سناریوی دوم جایگزین کردن 31 مگاوات نیروگاه خورشیدی، سناریوی سوم افزایش ساعات کاری نیروگاه برق آبی سیاه بیشه و تولید 1/0 تراوات ساعت انرژی برق است. از آثار مثبت این پروژه می توان به کاهش 60 هزار تنی کربن دی اکسید، صرفه جویی ارزش حرارتی 50 گیگاوات ساعت فرآورده های نفتی و 130 گیگاوات ساعت گاز طبیعی و رشد سهم انرژی های تجدیدپذیر از 12 درصد به 5/14 درصد نام برد. رسیدن به انرژی پاک و پایدار مستلزم برنامه ریزی دقیق و اصولی کوتاه مدت، میان مدت، کوتاه مدت است.
    کلیدواژگان: مدل سازی انرژی، انرژی های تجدیدپذیر، ENERGY PLAN، سیاست گذاری انرژی، توسعه پایدار انرژی
|
  • Majid Zarezadeh * Pages 215-235

    The Forozan area of Bandar Abbas is one of the growing areas. Due to the increase in the population in this part, the amount of electricity consumed in the Forozan region has also increased. Considering the style of the structures in this area, the suitable skyline, and the gentle slope towards the south, the buildings have a good potential for installing solar panels, and the possibility of using their produced energy is an effective method of compensating part of the energy. It is required by the region. After the field monitoring of the area, calculating the digital height of the area relative to the base, using ArcGIS software, the topology of the area, the slope, and the skyline have been calculated and interpolated. Modeling has been done for these areas using PVSol software version 2021 with how to install panels in south-direction and east-west directions. By using these panels on the roofs of the buildings in this area, which were technically possible to install, they will produce about 9800-kilowatt hours of energy annually, and after 5 years, the capital of this project will be returned. In the case of covering all the buildings that can be installed in the Forozan area of Bandar Abbas, more than 7.9 MWh of energy will be produced annually and the production of more than 450 tons of CO2 gas will be prevented. The installation of the panel will provide 20% of the electricity consumed in the area.

    Keywords: arcgis, feasibility roof installation, PVSol, solar panel, Technical-economic evaluation
  • Mohammadreza Khalili Tari, Younes Noorollahi * Pages 237-255

    Environmental pollution, climate change, and lack of fossil fuel resources are among the factors that have caused countries to move towards renewable sources. Among renewable sources, the share of wind and solar energy in electricity production has grown a lot in recent years. Due to the uncertain and unpredictable nature of these sources, using them individually to meet load demand has low reliability. By combining wind and solar resources and forming a hybrid renewable energy system (HRES), the reliability of the system will increase. Also, some costs can be saved. The first and most important step in developing renewable farms is to find suitable and optimal places to build these farms. This study aims to provide a comprehensive framework for site selection of hybrid wind-PV farms in South Khorasan province. A multi-criteria decision-making approach and geographic information system were combined to achieve this goal. This study used the fuzzy membership functions and the Analytic Hierarchy Process (AHP) to standardize and weight evaluation criteria. The results of this research showed that 0.02 percent (36.54 square kilometers) of the area of the province has a very good potential for the development of hybrid wind-PV farms.

    Keywords: Site selection, Hybrid renewable energy systems, wind-PV farms, Multi-criteria Decision-making, Geographic Information System
  • Maedeh Maher, Afshin Danehkar, Hossein Yousefi * Pages 257-271

    Amid contemporary environmental challenges, the pursuit of clean energy solutions emerges as imperative. Wind energy, recognized as a key renewable resource, presents a viable alternative to fossil fuels for electricity generation. However, the untapped potential of wind energy in marine environments remains largely unexplored by clean energy planners. This study investigates the wind energy potential in the territorial waters of Hormozgan province, aiming to assess its suitability for electricity generation. The analysis begins with the examination of wind data collected from 190 points within the study area over the statistical period spanning from 2005 to 2016, at hourly intervals. Parameters including mean wind speed, Weibull probability distribution function, and wind power density were computed using Windographer software version 3.1.4. Subsequently, GIS10.3 software was utilized to delineate zones of wind speed and wind power densities. Results indicate that the western regions of the territorial waters of Hormozgan province exhibit the highest average wind speed (6.66 m/s) and density (322 W/m^2), suggesting their potential for offshore wind farm development. This study underscores the importance of leveraging wind energy resources in maritime environments to address energy needs sustainably and informs strategic decision-making in clean energy planning.

    Keywords: Wind Energy, Weibull distribution, Windographer, Hormozgan Province
  • Mahshid Noorollahi, Hossein Yousefi * Pages 273-284
    Low-temperature geothermal resources exist throughout entire Iran, and there is tremendous potential for new direct-use applications. Recent surveys identified many thermal springs and low- to moderate-temperature geothermal resource areas, and hundreds of potential direct-use sites. Direct utilizing geothermal energy in homes and commercial operations is much more costly than utilizing fossil fuels in Iran because of highly subsidized fossil fuels in an oil-reach country such as Iran. But geothermal energy is also very clean, producing only a small percentage (and in many cases none) of the air pollutants emitted by burning fossil fuels. Thus, governmental support for the development of these clean energy sources is required. Geothermal energy becomes immense potential to contribute to our clean energy future. In this paper, we described how the new Iranian legislation on green energy development can be changed to have effective support for the development of direct utilization of geothermal energy in the future. Government can help bring this cleaner energy future to reality by increasing funding for geothermal research, development, and demonstration; streamlining permitting; offering financial incentives to ease geothermal adoption into the marketplace.
    Keywords: Geothermal energy, renewable energy, Direct use, Green energy, Low carbon development
  • Sara Kazemi Fard, Amena Agharabi *, Mohammad Zare Abandansari Pages 285-297

    With the rising number of swimming pools and their users, the amount of energy consumption in the pools has increased significantly. In addition to the negative environmental effects, this issue causes high costs associated with high levels of energy consumption. Therefore, the main goal of this research is to provide solutions for sustainable management of energy consumption in swimming pools. Following analysis of the primary data for this research gathered through semi-structured interviews, a number of solutions are developed for sustainable management of energy consumption in swimming pools. These solutions encompass 6 main themes, namely water, temperature, light, air, materials, monitoring and inspection, which in themselves contain 73 sub-themes. Some of the solutions identified in the research include: using anti-evaporation covers, passive heating of the pool using solar energy, adding thermal insulation to the floor of the pool, using energy-saving underwater lights, using natural light to reduce dependency on artificial lighting, using insulated coatings in materials and equipment, using thermal recycling systems, optimizing air filtration systems, replacing old equipment with new ones and continuously monitoring key water parameters such as PH, chlorine, organic matter, and the amount of microbial density.

    Keywords: Energy Saving, Energy efficiency solution, Environmental Sustainability, swimming pool, Water saving
  • Saeed Ahmadi, Hadi Nezhadayni, Mohsen Asvad, Mahmood Abdoos * Pages 299-312
    The emission of pollutants from power plants fueled by fossil resources has perennially contributed to climate pollution. Carbon dioxide emissions, particularly, have been catalysts for global warming and climate upheavals. Governments worldwide are diligently endeavoring to avert these climate shifts by means of multifaceted strategies and policies. To mitigate environmental degradation, the substitution of fossil fuel facilities with renewable energy sources emerges as a commendable solution. This article focuses on the West Mazandaran gas power plant, boasting a nominal capacity of 50 megawatts and an annual output of 0.1 terawatt hours in Mazandaran Province. Through a rigorous evaluation of three distinctive scenarios spanning two phases, namely 1403 and 1405, this facility is eliminated from the energy production cycle and is instead substituted by renewable sources. The energy systems employed in this study are meticulously modeled and analyzed by the ENERGY PLAN software, while the statistical data utilized in this article are derived from the energy balance sheet of Iran. The first scenario entails the replacement of 40 megawatts of wind power, the second scenario embraces the substitution of 31 megawatts of solar power, and the third scenario revolves around augmenting the operational hours of the Black Forest hydroelectric power plant, thereby facilitating the generation of 0.1 terawatt hours of electricity. The project demonstrates several positive outcomes, including a reduction in carbon dioxide emissions by 60,000 tons, the preservation of the thermal value equivalent to 50 GWh of petroleum products and 130 GWh of natural gas, and a surge in the share of renewable energy production from 12 percent to 14.5 percent. To achieve the noble objective of clean and sustainable energy, meticulous and principled short-term, medium-term, and long-term planning are imperative.
    Keywords: Energy modeling, renewable energy, Mazandaran province, ENERGY PLAN, Gas Power Plant