مدل‌سازی نیروگاه دودکش خورشیدی و مقایسۀ کارایی آن در شهرهای مختلف ایران

نویسندگان

دانشگاه شیراز

چکیده

نیروگاه دودکش خورشیدی که از فناوری ساده‌ای برای تولید برق استفاده می‌کند، از سه قسمت اصلی کلکتور، برج و توربین تشکیل شده است. این نیروگاه با بهره‌مندی از خاصیت دودکشی، انرژی خورشیدی را به انرژی جنبشی هوا و سپس، در قسمت توربین متصل به ژنراتور، به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. با آنکه این نوع نیروگاه هزینۀ اولیۀ هنگفتی دارد، دارای مزایای ویژه‌ای از قبیل استهلاک کم و عدم نیاز به آب است. به همین دلیل مطالعات زیادی در راستای شبیه‌سازی و طراحی آن انجام شده است. یکی از موضوعات مهم در این حوزه، که در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته، بهینه‌یابی مکان احداث نیروگاه است. به این منظور یک شبیه‌ساز که به‌صورت یک‌پارچه و در حالت ناپایا نیروگاه را مدل و شبیه‌سازی می‌کند، تهیه شده است. برای اعتبارسنجی مدل، نتایج شبیه‌سازی با نتایج تجربی نیروگاه مانزانارس اسپانیا مقایسه شد و تفاوت ناچیز بین نتایج، دقت مدل را تأیید نمود. سپس به‌منظور بهینه‌یابی محل احداث نیروگاه در ایران، نیروگاهی با ابعاد و مشخصات نیروگاه اسپانیا در پنج شهر مختلف ایران (شیراز، بوشهر، کرمان، تهران و مشهد) در طول سال مدل گردید. نتایج نشان‌دهندۀ آن است که از میان پنج شهر منتخب، احداث این نیروگاه در شیراز بیشترین راندمان را در پی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


[1] Günther, H., In Hundred Years-Future Energy Supply of the World, Stuttgart: Kosmos, Franckh’sche Verlagshandlung, 1931. [2] Haaf, W. and et al., "Solar Chimneys Part I: Principle and Construction of the Pilot plant in Manzanares", International Journal of Solar Energy, Vol. 2, No. 1, pp. 3-20, 1983. [3] Haaf, W., "Solar Chimneys: Part Ii: Preliminary Test Results from the Manzanares Pilot Plant", International Journal of Sustainable Energy, Vol. 2, No. 2, pp. 141-161, 1984. [4] Mullett, L., "The Solar Chimney—Overall Efficiency, Design and Performance", International Journal of Ambient Energy, Vol. 8, No. 1, pp. 35-40, 1987. [5] Pasumarthi, N. and Sherif, S., "Experimental and Theoretical Performance of a Demonstration Solar Chimney Model—Part I: Mathematical Model Development", International Journal of Energy Research, Vol. 22, No. 3, pp. 277-278, 1998. [6] Kröger, D. and Buys, J., "Radial Flow Boundary Layer Development Analysis", South African Institution of Mechanical Engineering, R & D Journal, Vol. 15, pp. 95-102, 1999. [7] Gannon, A.J. and T.W. von Backström, "Solar Chimney Turbine Performance", Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 125, No. 1, pp. 101-106, 2003. [8] Pastohr, H., Kornadt, O. and Gürlebeck, K., "Numerical and Analytical Calculations of the Temperature and Flow Field in the Upwind Power Plant", International Journal of Energy Research, Vol. 28, No. 6, pp. 495-510, 2004. [9] Xu, G. and et al., "Numerical Analysis on the Performance of Solar Chimney Power Plant System", Energy Conversion and Management, Vol. 52, No. 2, pp. 876-883, 2011. [10] Larbi, S., Bouhdjar, A. and Chergui, T., "Performance Analysis of a Solar Chimney Power Plant in the Southwestern Region of Algeria", Renewable and Sustainable energy reviews, Vol. 14, No. 1, pp. 470-477, 2010. [11] Guo, P.h., Li, J.y. and Wang, Y., "Annual Performance Analysis of the Solar Chimney Power Plant in Sinkiang, China", Energy conversion and management, Vol. 87, pp. 392-399, 2014. [12] Nizetic, S., Ninic, N. and Klarin, B., "Analysis and Feasibility of Implementing Solar Chimney Power Plants in the Mediterranean region", Energy, Vol. 33, No. 11, pp. 1680-1690, 2008. [13] Hamdan, M.O., "Analysis of a Solar Chimney Power Plant in the Arabian Gulf region", Renewable Energy, Vol. 36, No. 10, pp. 2593-2598, 2011. [14] Asnaghi, A. and et al., "Solar Chimney Power Plant Performance Analysis in the Central Regions of Iran", Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 135, No. 1, pp. 011011-7, 2013. [15] Abdelmohimen, M.A. and Algarni, S.A., "Numerical Investigation of Solar Chimney Power Plants Performance for Saudi Arabia Weather Conditions", Sustainable Cities and Society, Vol. 38, pp. 1-8, 2018. [16] Asnaghi, A. and Ladjevardi, S., "Solar Chimney Power Plant Performance in Iran", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, No. 5, pp. 3383-3390, 2012. [17] Daneshyar, M., "Solar Radiation Statistics for Iran", Solar Energy, Vol. 21, No. 4, pp. 345-349, 1978. [18] Watmuff, J., Charters, W. and Proctor, D., "Solar and Wind Induced External Coefficients-Solar Collectors", Cooperation Mediterraneenne pour l'Energie Solaire, Vol. 1, pp. 56, 1977. [19] Holman, J., Heat Transfer, Eighth SI Metric Edition. McGraw-Hill Inc, 2001. [20] Swinbank, W.C., "Long‐wave Radiation from Clear Skies", Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 89, No. 381, pp. 339-348, 1963. [21] White, F.M., Fluid Mechanics, Google Scholar, pp. 367-375, 1979. [22] Haaland, S.E., "Simple and Explicit Formulas for the Friction Factor in Turbulent Pipe Flow", Journal of Fluids Engineering, Vol. 105, No. 1, pp. 89-90, 1983.