فهرست مطالب
نشریه انرژی ایران
سال بیست و ششم شماره 3 (پیاپی 100، پاییز 1402)
- تاریخ انتشار: 1403/04/18
- تعداد عناوین: 5
-
-
صفحات 1-14
به حداقل رساندن استفاده از سوخت های فسیلی و جایگزینی انرژی های تجدیدناپذیر می تواند نقش مهمی در کاهش انتشار کربن دی اکسید داشته باشد. با توجه به پتانسیل ایران برای بهره گیری از انرژی های خورشیدی، برای کاهش انتشار کربن دی اکسید در بخش ساختمان، می توان از سیستم های غیرفعال خورشیدی بهره گرفت. پوسته بیرونی ساختمان تبادل انرژی بین محیط بیرون و داخل را تعیین می کند و بر مصرف انرژی حاکم است. از این رو در این پژوهش به ظرفیت به کارگیری از نمای دوپوسته در کاهش مصرف انرژی برای کاربری اداری اقلیم گرم و خشک (یزد) پرداخته شده است. همچنین تلاش می شود با تغییر هندسه و متریال نمای دوپوسته مدلی بهینه از نمای دو پوسته برای فضاهای اداری شهر یزد ارائه شود که موجب کاهش بار سرمایش و گرمایش ساختمان شود. برای این منظور از شبیه سازی در نرم افزار دیزاین بیلدر استفاده شده است. مدل ارائه شده 68% نسبت به حالت بدون نمای دوپوسته مجموع بار سرمایش و گرمایش را کاهش میدهد. اگر از پنل های فتوولتاییک در جبهه جنوبی نمای دوپوسته (مطابق هندسه ارائه شده) به عنوان سایه انداز استفاده شود؛ مجموع بارسرمایشی و گرمایشی 61% کاهش می یابد و 77/2 برابر بار گرمایش و سرمایش انرژی تولید می شود. پنل های فتوولتاییک با زاویه 10-15 درجه بیشتر از عرض جغرافیایی بهترین عملکرد را دارند.
کلیدواژگان: هندسه نمای دوپوسته، متریال نمای دوپوسته، کاهش بارسرمایش و گرمایش، شبیه سازی دیزاین بیلدر، ساختمان اداری یزد -
صفحات 15-27
با توجه به افزایش آلاینده های زیست محیطی، آسیب دیدن لایه اوزون و کاهش منابع سوخت های فسیلی، لزوم استفاده از انرژی های تجدید پذیر افزایش یافته است. از طرف دیگر در بسیاری از نقاط دوردست امکان برق رسانی وجود نداشته و یا هزینه بسیار زیادی را به دنبال خواهد داشت. لذا با توجه به وجود شرایط مطلوب برای استفاده از انرژی های تجدید پذیر در بسیاری از مناطق، ترویج استفاده از این تکنولوژی ها در این مناطق، نه تنها می تواند باعث کاهش مصرف سوخت و آلاینده های زیست محیطی شود، بلکه انرژی رسانی به بسیاری از نقاط دوردست را نیز تسهیل نماید. در این تحقیق، شرایط برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر باد و خورشید در شهرجیرنده از استان گیلان، مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای ساعات آفتابی، ضریب صافی، احتمال وجود ساعات آفتابی، سرعت باد و قدرت باد در منطقه مطالعاتی ارزیابی شده و در نهایت طرحی برای بهره وری از این انرژی های تجدید پذیر برای نقاط دور دست در این منطقه، آورده شده است. بر طبق بررسی های انجام گرفته مقدار میانگین ماهانه ساعات آفتابی روزانه حداقل 6 ساعت در طول روز برآورد شده است. ضریب صافی نیز در بیشتر ایام سال بالای 0.55 بدست آمده است. این در حالی است که احتمال وجود ساعات آفتابی نیز قابل قبول محاسبه شده است. با بررسی داده های مربوط به سرعت و قدرت باد نیز امکان بهره وری از این انرژی را در 88 درصد از ایام سال عالی برآورد شده است.
کلیدواژگان: انرژی، باد، خورشید، دور دست، ضریب صافی، قدرت -
صفحات 27-33
هر ساله گیاهان کشاورزی مختلفی برای تغذیه انسان، خوراک دام و مصارف صنعتی در جهان کشت می شوند که بخش قابل توجهی از آن ها به دلیل کاشت و برداشت غیر استاندارد، فرآوری نادرست و همچنین آفات از بین می رود. در این تحقیق به پتانسیل سنجی ضایعات تولیدی از محصول خرما در استان خوزستان به عنوان قطب کشاورزی کشور ایران پرداخته شده است. حدود 10 تا 15 درصد از محصول تولید شده خرما بسته به نوع محصول و منطقه کشت شده به ضایعات تبدیل می شود که پتانسیل بسیار خوبی به منظور تولید سوخت های زیستی را دارد. بر اساس نتایج بدست آمده در این تحقیق، با توجه به ظرفیت حدود 6/4 میلیون اصله نخل موجود در استان خوزستان می توان سالانه حدود 313 هزار تن برگ خرما و حدود 49 هزار تن ضایعات بصورت هسته خرما بدست آورد. همچنین، از ضایعات برگ خرما نیز می تواند حدود 31 میلیون لیتر بیواتانول تولید نمود. همچنین، نتایج این تحقیق نشان داد میزان استحصال بیوبوتانول، بیواتانول، بیوگاز و بیوهیدروژن به ترتیب 26/0 میلیون لیتر، 01/1 میلیون لیتر، 71/1 میلیون کیوبیک و 71/0 میلیون کیوبیک از ضایعات میوه خرما می باشد. ضایعات هسته خرما نیز پتانسیل تولید حدود 5 هزار تن بیودیزل نیز دارا می باشد. این حجم از تولید سوخت بیودیزل و بیواتانول از ضایعات خرما می تواند به عنوان افزودنی به سوخت دیزل و بنزین مورد استفاده قرار گرفته و می تواند در صرفه جویی و کاهش استفاده از سوخت های فسیلی و در نهایت کاهش آلایندگی در استان خوزستان بسیار مفید باشند.
کلیدواژگان: بیودیزل، بیواتانول، بیوهیدروژن، بیوگاز، ضایعات خرما -
صفحات 34-56
در این مقاله به منظور مدیریت هوشمند تقاضای شبکه های الکتریکی هوشمند خانگی شامل بارهای الکتریکی نظیر: یخچال، سیستم تهویه هوا، لباسشویی، ظرف شویی و اجاق برقی و خودروی الکتریکی که قابلیت شارژ و دشارژ شدن با اتصال به برق شهری را دارد، می باشد. در این پژوهش از الگوریتم تکامل تفاضلی به منظور بهینه سازی هوشمند مدیریت بار خانگی با حضور عناصر تجدیدپذیر و بارهای قابل کنترل استفاده شده است. همچنین منابع تولید توان بادی و خورشیدی در نظر گرفته شده است که عدم قطعیت مربوط به تولید توان توسط رژیم تولید توان سالیانه آنها نیز مد نظر بوده است. هدف پیشنهادی ماکم کردن هزینه های برق و همچنین بهبود پروفیل ولتاژ بارهای خانگی می باشد. پروفیل بار مد نظر در این مقاله بصورت واقعی و بدون متوسط گیری بوده که از مقالات معتبر اقتباس شده است. شبیه سازی توسط نرم افزار MATLAB پیاده سازی گردیده و به منظور صحت سنجی نتایج با حالت پایه مورد مقایسه قرار گرفته است.
کلیدواژگان: الگوریتم تکامل تفاضلی، مدیریت هوشمند بار، تولیدات پراکنده خورشیدی، تولیدات پراکنده بادی، خودروهای الکتریکی -
صفحات 57-68
در این پژوهش، ما به شبیه سازی دقیق سلول های خورشیدی CIGS با استفاده از درجه بندی شکاف نواری band-gap می پردازیم. هدف اصلی ما این است که خواص الکتریکی و نوری این سلول ها را بهبود بخشیم. به منظور بررسی عملکرد، تغییر ضخامت لایه جاذب را نیز به عنوان یک عامل کلیدی مورد ارزیابی قرار می دهیم. به ویژه، ما به تحلیل تاثیر این تغییرات بر راندمان و ضریب پرشدگی سلول ها می پردازیم. در سلول های خورشیدی معمولی CIGS، راندمان حدود ٪20.8 است که تا به حال دست یافته ایم. اما با بهره گیری از درجه بندی شکاف نواری بر روی لایه جاذب و با بهره گیری از تکنیک های مهندسی در لایه های جاذب و بافر، ما به تحسین برانگیزترین راندمان تا به حال برابر با ٪33.7 دست یافته ایم. این افزایش نتیجه ی دستاوردهای موفق در بهینه سازی ساختار و خواص سلول ها است. به طور خلاصه، مقادیر پارامترهای مهم خروجی برای این سلول های پیشرفته شامل بازده ٪33.7، ضریب پرشدگی ٪79، ولتاژ مدار باز 1 میلی ولت و جریان کوتاه مدار 40.96 میلی آمپر بر سانتی متر مربع می باشد.
کلیدواژگان: سلول های خورشیدی CIGS، درجه بندی شکاف نواری، راندمان سلول های خورشیدی، ضخامت لایه جاذب
-
Pages 1-14
Minimizing the use of fossil fuels and replacing them with non-renewable energies can play an essential role in reducing carbon dioxide emissions. Considering Iran's potential for using solar energy, passive solar systems can be used to reduce carbon dioxide emissions in the building sector. The outer skin of the building determines the energy exchange between the outside and inside environments and governs energy consumption. Therefore, in this research, the potential of using a double-skin facade to reduce energy consumption for office use in a hot and dry climate (Yazd) has been discussed. Also, by changing the geometry and material of the double-skin facade, an optimal model of the double-skin facade for the office spaces of Yazd City will be presented, which will reduce the cooling and heating loads of the building. For this purpose, simulation has been used in the Design Builder software. The presented model reduces the total load of cooling and heating by 68% compared to the case without a double skin-facade. If photovoltaic panels are used on the south front of the double-skin facade (according to the geometry provided) as shading, the total cooling and heating load is reduced by 61%, and 2.77 times the heating and cooling load energy is produced. Photovoltaic panels work best at an angle 10–15 degrees higher than latitude.
Keywords: Double-Skin Facade Geometry, Double-Skin Facade Material, Reducing Cooling, Heating Loads, Design Builder Simulation, Yazd Office Building -
Pages 15-27
Due to the increase in environmental pollutants, the damage to the ozone layer and the reduction of fossil fuel resources, the need to use renewable energy has increased. On the other hand, in many remote areas, it is not possible to provide electricity power or it will be very expensive. Therefore, due to the existence of favorable conditions for the use of renewable energies in many regions, promoting the use of these technologies in these regions can reduce fuel consumption and environmental pollutants, It also facilitates the provision of energy to many remote areas. In this research, the conditions for the use of wind and solar renewable energy in Jirande city of Gilan province have been investigated. The parameters of sunny hours, clearness index, possible of sunny hours, wind speed and wind power in the study area are evaluated and finally a plan for the use of these renewable energies for remote areas in this region is given. According to the surveys, the average monthly amount of daily sunny hours is estimated to be at least 6 hours during the day. The clearness index is also above 0.55 in most days of the year. Meanwhile, the possibility of sunny hours is also calculated as acceptable. By examining the data related to wind speed and power, the possibility of using this energy in 88% of the days of the year has been estimated
Keywords: Energy, Wind, Solar, Remote, Clearness Index, Power -
Pages 27-33
Every year various types of agricultural plants are cultivated for the purpose of human nutrition, industrial applications and also livestock feed in the world. Unfortunately, a huge amount of these plants is converted to waste mostly due to sub-standard harvesting and planting, incorrect pests and processing. In this investigation, the potential of waste generated from date in Khuzestan province as an agricultural hub of Iran has been discussed. Almost 10 to 15% of the produced date in the word is turned into waste, mostly depending on the cultivated area, which has a great potential for the production of biofuels. Based on the results obtained in this study, annual potential of Khuzestan Province is about 313 thousand tons of date leaves and 49 thousand tons date seeds, of which about 31 million liters of bioethanol can be produced from palm leaf waste and around about 5 thousand tons of biodiesel could be obtained. Results indicated that the province's production potential from date fruit waste was 0.26 million liters of biobutanol, 1.01 million liters of bioethanol, 1.71 million cubic meters of biogas and 0.71 million cubic meters of biohydrogen. The results for biofuel generated from date waste show promising alternatives fuel additives which could have a positive impact on the environment due to reduction in pollution mostly generated from using fissile based fuel in the province.
Keywords: Biodiesel, Bioethanol, Biohydrogen, Biogas, Date Wastes -
Pages 34-56
In this paper, in order to intelligently manage the demand for smart home electrical networks, it includes electrical loads such as refrigerators, air conditioning systems, washing machines, dishwashers, electric ovens, and PHEV that can be charged and discharged by connecting to the city electricity. In this research, the DE algorithm has been used in order to intelligently optimize household load management with the presence of renewable elements and controllable loads. Also, wind and solar power generation sources have been considered, and the uncertainty related to power generation by their annual power generation regime has also been considered. The proposed goal is to reduce electricity costs and also improve the voltage profile of household loads. The load profile considered in this article is real and without averaging, which is adapted from authentic articles. The simulation was implemented by MATLAB software and the results were compared with the basic state in order to validate the results.
Keywords: DE, Intelligent Load Management, PV, HEM Method, Renewable DG Sources, PHEV -
Pages 57-68
In this research, we deal with the detailed simulation of CIGS solar cells using band-gap grading. Our main goal is to improve the electrical and optical properties of these cells. In order to check the performance, we also evaluate the change in the thickness of the absorbent layer as a key factor. In particular, we analyze the effect of these changes on the efficiency and filling factor of the cells. In conventional CIGS solar cells, the efficiency is about 20.8% that we have achieved so far. But by taking advantage of the bandgap grading on the absorber layer and by using engineering techniques in the absorber and buffer layers, we have achieved the most impressive efficiency ever of 33.7%. This increase is the result of successful achievements in optimizing the structure and properties of cells. In summary, the values of important output parameters for these advanced cells include 33.7% efficiency, 79% filling factor, 1mV open circuit voltage and 40.96mA/cm2 short circuit current.
Keywords: CIGS Solar Cells, Band Gap Grading, Solar Cell Efficiency, Absorber Layer Thickness