سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
همه‌ی آنچه لازم است در مورد ویروس کرونای جدید (COVID-19)، بدانید و بخوانید و بپرسید و ببینید
با نگاهی به ظرفیت دریافت انرژی خورشیدی در جهان می توان دریافت که اکثر کشورهای صنعتی و در حال توسعه جهان بر روی کمربند تابش موثر انرژی خورشیدی قرار گرفته اند. با وجود این متوسط انرژی تابشی خورشیدی از کل تولید انرژی در این کشورها کمتر از ۱٪ است.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش (2)


با نگاهی به ظرفیت دریافت انرژی خورشیدی در جهان می توان دریافت که اکثر کشورهای صنعتی و در حال توسعه جهان بر روی کمربند تابش موثر انرژی خورشیدی قرار گرفته اند. با وجود این متوسط انرژی تابشی خورشیدی از کل تولید انرژی در این کشورها کمتر از 1%است. از طرفی سهم بیش از 80درصدی استفاده از سوختهای فسیلی سبب آلودگی غیر قابل جبران محیط زیست شده و حتی تغییر شرایط اقلیمی در برخی از مناطق جهان را به دنبال داشته است.

همان طورکه در قسمت اول گفتیم خورشید یکى از منابع مهم تجدید ناپذیر انرژى است که به فناوریهاى پیشرفته و پرهزینه نیاز ندارد و مى‌تواند به عنوان یک منبع مفید و تأمین کننده انرژى در بیشتر نقاط جهان بکار گرفته شود.

درقسمت اول به معرفی انرژی خورشیدی پرداختیم، در این قسمت کاربرد های نیروگاهی انرژی خورشیدی را مورد بررسی قرار می دهیم.

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

تصویر نیروگاه خورشیدی شیراز

سیستمهای انرژی خورشیدی، فناوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی بکار می روند.فناوریهای حرارتی خورشیدی به دو بخش نیروگاههای حرارتی خورشیدی و کاربردهای غیر نیروگاهی سیستمهای خورشیدی تقسیم بندی می شوند.

 

 

کاربرد نیروگاهی

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

نیروگاههای حرارتی خورشیدی از تابش مستقیم خورشید (DNI) استفاده می کنند. این بخش از تابش خورشید توسط ابرها، دود یا گرد و غبار منحرف نمی شود. بنابراین، نیروگاههای حرارتی- خورشیدی باید در مناطقی که از تابش مناسب خورشید برخوردار هستند ساخته شوند. سایتهای مناسب برای ساخت نیروگاههای خورشیدی از تابش خورشید 2000 کیلوات ساعت بر هر متر مربع (kWh/m2y) سالانه برخوردار هستند، مناطق مناسب تر جهت احداث این نوع نیروگاهها از تابشی بیش از 2800 کیلوات ساعت بر هر متر مربع (kWh/m2y) سالانه برخوردار هستند. به طور معمول نقاطی برای این سایتها مناسب هستند که آب و هوا و گیاهان منطقه رطوبت و گرد وغبار زیادی را در اتمسفر ایجاد نمی کنند مانند استپها، بوته زار، صحراهای نیمه خشک و صحراها که به طور معمول در عرض جغرافیایی شمال یا جنوب کمتر از 40 درجه قرار دارند.

از مناطق مستعد می توان به جنوب غربی ایالات متحده آمریکا، کشورهای مدیترانه ای اروپا، خاور میانه و خاور نزدیک، ایران و صحراهای هند، پاکستان، چین و استرالیا اشاره نمود.

در بسیاری از مناطق جهان می توان با استفاده از تکنولوژیهای حرارتی-خورشیدی در مساحت یک کیلو متر مربع از زمین، 100 الی 300 گیگاوات ساعت الکتریسیته خورشیدی تولید نمود. این مقدار معادل تولید سالانه نیروگاههای متداول فسیلی، زغال سنگ یا گازی با ظرفیت 50 مگاوات در بار متوسط است.

یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. نیروگاه های خورشیدی بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند:

 

نیروگاه سهموی خطی

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کننده ها میباشد. بخش متمرکز کننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه های شیشه ای میباشند و روی یک سازه نگهدارنده قرار میگیرند. دریافت کننده انرژی شامل لوله های جاذب استوانه ای شکل با پوشش انتخابی هستند که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده میشوند و در طول خط کانونی قرار میگیرند.بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه گاه قرار گرفته اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است. سیستم ردیابی در این دستگاهها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب بر روی تک محور دورانی انجام میگیرد بگونه ای که پرتوهای خورشیدی در تمام مدت ردیابی بر روی لوله های جذب کننده کانونی میشوند. یک سیال انتقال حرارت، بطور مشخص روغن، در دمای بیش از 400 درجه سانتیگراد از میان لوله های جاذب در جریان میباشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی، آب را به بخار تبدیل میکند و بخار فوق داغ طی سیکل رانکین از توربین و ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می کند.

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

تغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شوند. در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا – اسپانیا – مصر – مکزیک –هند و مراکش از نیروگاه‌های سهموی خطی استفاده شده‌ است که این نیروگاه هایا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهره‌برداری قرار دارند. در ایران نیزتحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرفیت 350کیلووات توسط سازمان انرژیهای نو ایران در شیراز درحال انجام می‌باشد .کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه‌ به طور کامل توسط مختصصین و مهندسان ایرانی انجام می‌پذیرد.بدیهی است که با افزایش ظرفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عاید محققین مجرب ایرانی می‌شود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاه‌های خورشید از نو ع متمرکز کننده‌های سهموی خطی قرار خواهند گرفت.

 

نیروگاه دریافت کننده مرکزی

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

نیروگاه حرارتی خورشیدی از نوع برج دریافت کننده مرکزی با متمرکز نمودن پرتوهای تابش خورشید روی برج دریافت کننده انرژی الکتریکی تولید میکنند. این سیستم از مجموعه ای از آینه ها که هر یک بطور جداگانه خورشید را ردیابی میکنند تشکیل شده تعداد این آینه ها در یک نیروگاه به صدها و هزاران عدد میرسد که هلیوستات نامیده میشوند. سطوح متمرکز کننده طوری تنظیم میشود که همواره پرتوها را روی دریافت کننده ثابتی که همان برج مرکزی است منعکس کنند. برای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه‌ در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاًساعات ابری یا شبها از سیستم‌های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً ازتجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخاربرای تولید برق کمک گرفته می‌شود.

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

مطالعات و تحقیقات در زمینه فناوری و سیستمهای این نیروگاه‌ها ادامه دارد و آزمایشگاهها و مؤسسات متعددی در سراسر دنیا در این زمینه فعالیت می‌کنند.مطالعات ساخت اولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمانانرژیهای نو ایران و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یک مگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان دارد.

 

 

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

کلیه مطالعات اولیه وپتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیزساخته شده‌است.

 

نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی

یك نوع مدولی از گرآورنده ها تحت عنوان بشقاب سهموی یك سطح فضایی است كه از دوران یك سهمی بوجود می آید و كانون آن یك نقطه است. برای اینكه چنین سیستمی كاملا موثر باشد لازم است كه این گردآورنده تمام مدت بطرف خورشید نشانه گیری شود و در نتیجه به مكانیسم ردگیری دو محوری نیاز دارد. انرژی حرارتی را می توان با كمك یك سیال مناسب در ناحیه كانونی جمع‌ آوری كرد و این انرژی را یا به یك سیكل ترمو دینامیكی جدا از گردآورنده منتقل نمود و یا اینكه در یك موتور كوچك ( در حدود Kwe 25 (كه در پشت نقطه كانونی سوار می شود،‌بكار برد. موتورهای استرلینگ نیز برای این كاربرد تحت توسعه بوده اند و موتورهای رانكین و برایتون هم برای این كاربرد ارزیابی شده اند. نمونه های كامل این سیستم های گردآوری – الكتریكی ساخته و آزمایش شده اند .

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

تركیب گردآورنده – استرلینگ با راندمان تبدیل نور خورشید به برق از قرار تقریبا 30% درتحت شرایط واقعی ساخته و آزمایش شده اند. به R&D بیشتر در زمینه موتور استرالنیگ، مبدل های حرارتی كانونی و سطوح بازتابنده ارزان قیمت نیاز هست تا بتوان كارآئی دراز مدت و توجیه اقتصادی سیستم را افزایش داد.

 

 

 

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

دریافت كننده مركزی، معادل یك بشقابك بزرگ سهموی است. مجموعه ای از آینه هائی كه هر یك بطور جداگانه انرژی خورشید را منعكس و متمركز می كنند هلیوستات نامیده می شوند. انرژی توسط یك مبدل حرارتی كه در روی یك برج نصب شده است و گیرنده نامیده می ود جذب می شود. یك كامپیوتر هر یك از هلیوستات ها را طوری كنترل می نماید كه زاویه بین خورشید و گیرنده راهمیشه نصف می كند. اندازه و درجه حرارت این سیستم ها به آسانی با بویلر های بخار صنعتی و نیروگاهی قابل قیاس هستند. این سیستم ها تا معادلMwe 200 با ضریب ظرفیت سالیانه 50% و با دستگاههای تولید قدرت معمولی قابل استفاده هستند.

یك نیروگاه نمونه Mwe10 كه از بخار / آب بعنوان سیال ناقل حرارت استفاده می كند ساخته و آزمایش شده است و چندین تاسیسات كوچكتر دیگر هم ساخته شده اند. اجزاء نمونه برای سیستم های نسل دوم كه بر پایه نمك مذاب نیترات پتاسیم / سدیم بعنوان سیال ناقل حرارت بنا شده اند نیز ساخته و آزمایش شده اند. R&Dدر زمینه گیرنده های پیشرفته و جنس مواد ذخیره و همچنین سطوح بازتابنده ادامه دارد. طرحی برای گنجاندن تكنولوژی نسل دوم ( نمك ) در یك نیروگاه نمونه با ظرفیت Mwe 10 درحال حاضر در دست  ساخت است.

 

دودکش‌های خورشیدی

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

روش دیگر برای تولیدالکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌های خورشیدی می‌باشد در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که بااستفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود 200متر و تعداد زیادی گرمخانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است هوای گرمی که بوسیله انرژی خورشیدی در یک گرمخانه تولید می‌شود و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌هاقرار دارد، هدایت می‌شود.این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج باسرعت زیاد صعود کرده و با عث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برجنصب شده‌است می‌گردد و بوسیله این ژنراتور برق تولید می‌شود هم اکنون یک نمونه از این سیستم در  160 کیلومتری جنوب مادرید احداث گردیده که ارتفاعبرج آن به 200متر می‌رسد. یك نمونه Kwe 100 در اسپانیا ساخته شده است.

 

مزایای نیروگاه های خورشیدی

نیروگاه‌های خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که در برابر نیروگاه‌های فسیلی و اتمی دارند به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست می‌باشند، مشکل برق بخصوص در دوران انجام ذخائر نفت و گاز را حل نمایند. تأسیس و بکارگیری نیروگاه‌های خورشیدی آینده‌ای پر ثمر و زمینه‌ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد. اکنون شایسته‌است که به ذکر چند مورد از مزایای این نیروگاه‌ها بپردازیم.

الف) تولید برق بدون مصرف سوخت

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

 

نیروگاه‌های خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخلاف نیروگاه‌های فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر می‌باشد. در نیروگاه‌های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می‌توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگهداشت.

 

 

 

ب) عدم احتیاج به آب زیاد

نیروگاه‌های خورشیدی بخصوص دودکشهای خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت می‌باشند. (نیروگاه‌های حرارتی سنتی هنگام فعالیت نیاز به آب مصرفی زیادی دارند).

 

پ) عدم آلودگی محیط زیست

نیروگاه‌های خورشیدی ضمن تولید برق هیچگونه آلودگی در هوا نداشته و مواد سمّی و مضر تولید نمی‌کنند در صورتی که نیروگاه‌های فسیلی هوا و محیط اطراف خود را با مصرف نفت – گاز و یا ذغال سنگ آلوده کرده و نیروگاه‌های اتمی با تولید زباله‌های هسته‌ای خود که بسیار خطرناک و رادیواکتیو هستند محیط زندگی را آلوده و مشکلات عظیمی را برای ساکنین کره زمین بوجود می‌آورند.

ت) امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای

 

انرژی خورشیدی وکاربرد هایش

 

نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین شبکه‌های کوچک ناحیه‌ای، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکه‌های انتقال نمی‌باشد.

 

 

 

 

ث) استهلاک کم و عمر زیاد

نیروگاه‌های خورشیدی بدلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی می‌باشند در حالی که عمر نیروگاه‌های فسیلی بین 15تا 30سال محاسبه شده‌است.

ج) عدم احتیاج به متخصص

نیروگاه‌های خورشیدی احتیاج به متخصص عالی ندارند و می‌توان آنها را بطور اتوماتیک بکار انداخت، در صورتی که در نیروگاه‌های اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروری بوده و این دستگاهها احتیاج به مراقبتهای دائمی و ویژه دارند.

 

 

فرآوری:مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع:

 roshd، barikan، partosystem،shakeran

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین