انرژی خورشیدی

[golrokh]

تاریخچه انرژی خورشیدیکاربرد انرژی خورشیدی به قرن هفتم قبل از میلاد مسیح باز می گردد. از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنائی و روشن نمودن آتش استفاده می کردند. یونانیان و رومیان باستان معماری هایی را برای استفاده از نور و گرمایش انرژی خورشیدی در داخل ساختمان خود داشته اند.

قرن هفتم قبل از میلاد مسیح: مردمان باستان از ذره بین برای تمرکز نور خورشید جهت روشن نمودن آتش استفاده می کردند.قرن سوم قبل از میلاد مسیح: رومیان و یونانیان با استفاده از آینه مشعلهای خود را روشن می نمودند.قرن دوم پیش از میلاد مسیح: ارشمیدس دانشمند یونانی با استفاده از بازتابش نور خورشید از سپری برنزی و متمرکز نمودن نور خورشید توانست کشتی های چوبی دشمنان را آتش بزند.بیست سال بعد از میلاد مسیح: مردمان چین از آینه برای روشن نمودن مشعلهای خود استفاده کردند.قرن یک تا چهارم میلادی: رومیان حمامهای خانه های خود را به گونه ای طراحی نمودند که از نور خورشید برای گرم شدن آب بهره ببرند.قرن سیزدهم میلادی: اجداد پوئبلو در آمریکای شمالی خانه های صخره ای خود را رو به جنوب ساختند تا از گرمای خورشید در زمستان بیشتر بهره ببرند.در سال 1767 میلادی: دانشمندی سوئیسی اولین کلکتور خورشیدی را ساخت.در سال 1816 میلادی: رابرت استرلینگ وزیر اسکاتلندی اختراع خود را برای پیش گرمکن موتور حرارتی به ثبت رساند. بعدها از این اختراع او در تولید الکتریسیته بوسیله حرارت انرژی خورشیدی بهره گرفتند.در سال 1839 میلادی: ادموند بکرل دانشمند فرانسوی اثر فتوولتائیک را کشف نمود. او هنگام کار با پیل الکترولیز که با دو الکترود فلزی در محلول الکترولیت خود بود به این نتیجه رسید که وقتی در معرض نور خورشید قرار می گیرد میزان تولید برق افزایش می یابد.در سال 1860 میلادی: ریاضیدان فرانسوی August Mouchet کار بر روی موتور بخار خورشیدی را آغاز کرد. بعد از 20 سال او و دستیارش Abel Pifre موتورهایی را ساختند که نمونه های مدرن آن در حال حاضر در کلکتورهای سهموی خطی استفاده می گردد.سال 1873 میلادی: Willoughby Smith قابلیت هدایت نور سلنیوم را کشف نمود.سال 1876 میلادی: William Grylls Adams و Richard Evans Day کشف کردند که وقتی سلنیوم در مقابل نور خورشید قرار می گیرد برق تولید می کند.سال 1880 میلادی: Samuel P. Langley بولومتر را اختراع نمود که نور ستاره های دور دست را به خوبی اشعه های حرارتی خورشید اندازه گیری می نمود.سال 1883 میلادی: Charles Fritts آمریکایی به ایده ساخت سلولهای خورشیدی از ویفر سلنیوم فکر کرد.سال 1887 میلادی: هاینریش هرتز کشف کرد که اشعه ماورا بنفش کمترین ولتاژ را برای جرقه زدن بین دو الکترود لازم دارد.سال 1891 میلادی: اولین آب گرمکن خورشیدی توسط کلارنس آمریکایی ثبت اختراع گردید.سال 1904 میلادی: Wilhelm Hallwachs کشف کرد که مس و اکسید مس در کنار یکدیگر حساسیت نسبت به نور نشان می دهند.سال 1905 میلادی: آلبرت انیشتین همراه با تئوری نسبیت خود اثر فوتوالکتریک را مطرح نمود.سال 1908 میلادی: ویلیام جی بیلی یک کلکتور با سیم پیچ مسی و یک جعبه عایق ساخت. این طرح تقریبا شبیه همان طرحی است که امروزه برای کلکتورهای خورشیدی استفاده می شود.سال 1914 میلادی: دانشمندان متوجه یک بند الکترونی در دستگاههای فتوولتائیک شدند.سال 1916 میلادی: دانشمندان اثر فوتوالکتریک را به صورت تجربی اثبات کردند.سال 1918 میلادی: دانشمند لهستانی Jan Czochralski کشف نمود که چگونه یک تک کریستال سیلیکون را رشد دهد.سال 1921 میلادی: آلبرت انیشتین به خاطر نظریه اثر فوتوالکتریک جایزه نوبل را دریافت کرد.سال 1932 میلادی: اثر فتوولتائیک در سولفید کادمیوم کشف شد.سال 1947 میلادی: ساختمانهای خورشیدی در طول جنگ جهانی دوم بسیار نادر شدند.سال 1954 میلادی: سه دانشمند آمریکایی اولین سلول فتوولتائیک سیلیکونی را توسعه دادند، اولین سلول خورشیدی توانائی این را داشت که برق کافی را از طریق خورشید برای تجهزات الکترونیکی فراهم نماید.اواسط دهه 1950 میلادی: اولین ساختمان اداری تجاری در جهان که با آبگرمکن خورشیدی کار می کرد طراحی شد.سال 1958 میلادی: سلولهای فتوولتائیک جدید در مقابل اشعه خورشید مقاوم تر شدند و این ویژگی برای استفاده سلولهای فتوولتائیک در فضا بسیار حائز اهمیت بود.سال 1963 میلادی: ژاپن یک پنل 24 واتی را بر روی یک فانوس دریایی نصب نمود.سال 1964 میلادی: ناسا اولین ماهواره ای که با سلولهای فتوولتائیک به ظرفیت 470 وات تغذیه می گردید توسط سفینه فضایی به فضا پرتاب نمود.سال 1969 میلادی: کوره خورشیدی با استفاده از 8 آینه سهموی در Odeillo فرانسه ساخته شد.دهه 1970 میلادی: دکتر الیوت برمن و اکسون کرپ سلول خورشیدی ارزان تری را طراحی نمودند و این عامل باعث استفاده گسترده تر از سلولهای فتوولتائیک گردید.سال 1972 میلادی: دانشگاه دلاور موسسه تبدیل انرژی را تاسیس نمود و اولین آزمایشگاه جهان را برای تحقیق و توسعه سلولهای فتوولتائیک اختصاص داد. در سال بعد این موسسه یک سیستم هیبرید حرارتی فتوولتائیک با نام Solar One را ساخت.سال 1976 میلادی: مرکز تحقیقات لوئیس ناسا برای اولین بار شروع به نصب 83 سیستم فتوولتائیک در سرتاسر جهان نمود که برای روشنائی درمانگاهها، پمپاژ آب و تلویزیون کلاس ها و موارد دیگر به کار می رفت.سال 1977 میلادی: دولت آمریکا موسسه تحقیقات انرژی خورشیدی را راه اندازی کرد.سال 1981 میلادی: اولین هواپیمای خورشیدی از فرانسه تا انگلستان به پرواز درآمد.سال 1982 میلادی: یک استرالیایی اولین خودرو خورشیدی که فاصله بین سیدنی تا پرت که بالغ بر 2800 مایل است، پیمود.سال 1986 میلادی: بزرگترین نیروگاه حرارتی خورشیدی آن زمان در کالیفرنیا راه اندازی شد.سال 1994 میلادی: اولین بشقابک سهموی خورشیدی با استفاده از موتور استرلینگ با پیستون آزاد به شبکه متصل گردید.سال 2001 میلادی: تین فیلم فتوولتائیک ساخته شد.سال 2002 میلادی: بزرگترین سیستم خورشیدی پشت بامی در کالیفرنیا نصب گردید.سال 2008 میلادی: بزرگترین پارک خورشیدی در آلمان بوسیله سیستمهای تین فیلم راه اندازی گردید.

 

[golrokh]

پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران

پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران

پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران
انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر و از مهمترین آنها می باشد. میزان تابش انری خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر بوده و در کمربند خورشیدی زمین بیشترین مقدار را داراست. کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و میتواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید.ایران کشوری است که به گفته متخصصان این فن با وجود 300 روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش 5.5 – 4.5 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. برخی از کارشناسان انرژی خورشیدی گام را فراتر نهاده و در حالتی آرمانی ادعا می‌کنند که ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانه‌های دریافت انرژی تابشی می‌تواند انرژی مورد نیاز بخش‌های گسترده‌ای از منطقه را نیز تأمین و در زمینه‌ صدور انرژی برق فعال شود.با مطالعات انجام شده توسط DLR آلمان، در مساحتی بیش از 2000 کیلومترمربع، امکان نصب بیش از MW 60000 نیروگاه حرارتی خورشیدی وجود دارد.اگر مساحتی معادل 100×100 کیلومترمربع زمین را به ساخت نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک اختصاص دهیم، برق تولیدی آن معادل کل تولید برق کشور در سال 1389 خواهد بود.

 

[golrokh]

فناوری های سیستم های حرارتی خورشیدی

فناوری های سیستم های حرارتی خورشیدی

فناوری های سیستم های حرارتی خورشیدی سیستم های حرارتی خورشیدی شامل سیستم هائی می شود که بر پایه گردآورنده های حرارتی با دمای پایین عمل می نماید. این سیستم ها از منبع خورشیدی برای مصرف نهائی حرارتی استفاده می کنند. این سیستم ها خود شامل 2 گروه گردآورنده های تخت(کلکتورهای تخت) و گردآورنده های با تمرکز کم(کلکتورهای متمرکز کننده) می شوند. سیستم های حرارتی دارای یک بخش ذخیره هستند تا حرارت خورشید را برای استفاده در شب ممکن نمایند. اکثر سیستم های حرارتی خورشیدی برای گرمایش آب بطور تجاری، استخرهای شنا یا آب مصرفی خانه های ویلائی، آپارتمانی و هتل ها و ...، و همچنین بخش بزرگی از تقاضا برای گرمایش فضای ساختمان و برای تامین انرژی مدارهای پمپ حرارتی جذبی و نظایر آن به منظور تامین سرمایش فضای ساختمان ها نیز بکار می رود. برخیمفاهیم اولیه در سیستمهای حرارتی به شرح زیر می باشد: سیال عامل : در اغلب سیستم ها، حرارت جذب شده توسط کلکتور برای اینکه به نقاط دیگر منتقل شده و مورد استفاده مناسب قرار گیرد به یک سیال انتقال حرارت که ممکن است روغن، آب ، هوا و ... باشد منتقل می شود این سیال را سیال عامل می نامند. سطوح جاذب: سطوح تیره دارای قابلیت جذب بهتر اشعه های تابیده شده خورشید هستند در سیستم های خورشیدی، جائی که نور خورشید تابیده شده یا متمرکز می شود، سطوح جاذب در معرض آن قرار می گیرند. این سطوح با روشهای مختلف صنعتی ساخته می شوند که بتوانند حداکثر جذب انرژی حرارتی را داشته باشند. سیستم ذخیره حرارتی: برای اینکه در طول شب یا در ساعات ابری بتوان از انرژی خورشید استفاده نمود لازم است مقداری از انرژی حرارتی خورشید در منابعی ذخیره شود. در آبگرمکنهای خورشیدی از مخازن ذخیره آب گرم استفاده می شود و در سیستم های نیروگاهی، انرژی حرارتی در مخازنی که حاوی روغن و شن هستند ذخیره می شود تا در هنگام عدم تابش خورشید، مورد استفاده قرار گیرد.گرد آورنده ها: بصورت تخت یا دارای انحنا می باشند.انواع گردآورنده ها: گردآورنده های تخت از جذب حرارت خورشید توسط یک ورقه فلزی تیره که حرارت را توسط یک سیال جاذب حرارت( مثل آب یا هوا) منتقل می کند استفاده می کنند. یک کلکتور تخت شامل اجزاء زیر می باشد:

1. صفحه شفاف که ممکن است یک یا چند لایه شیشه و یا پلاستیک شفاف باشد.
2. لوله ها و یا گذرگاههائی برای عبور سیال انتقال حرارت
3. صفحه جاذب که می تواند صاف، موجدار، شیاردار باشد که معمولا به رنگ تیره بوده و لوله ها و گذرگاهها به آن متصل می شوند.
4. منیفولد یا هدرهائی برای عبور و تخلیه سیال ناقل حرارت که معمولا در قسمت بالا و پائین کلکتور نصب شده اند.
5. عایق بندی دستگاه برای کاهش اتلاف حرارتی که معمولا اطراف و پشت کلکتور و لوله ها را شامل می شود.
6. قاب مخصوص که اجزاء کلکتور را در خود جای داده و آنها را از غبار و رطوبت و دیگر عوامل خارجی مصون می دارد.

کلکتورهای تخت از نظر نوع سیال عامل، ساختمان و عملکرد به 3 دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:

1. کلکتور با آب چکه
2. کلکتور با هوا
3. کلکتور با مایع

کلکتور صفحه تخت​

کلکتور با آب چکه که از صفحات فلزی تیره رنگ کنگره ای ساخته می شود اولین بار در سال 1959 توسط دکتر Harry Tamason برای بام خانه ای در مریلند ساخته و نصب شد. در این نوع کلکتورها آب از لوله ای در قسمت فوقانی، بر روی شیارهای صفحه کنگره ای می چکد. آب در حین عبور با جذب حرارت از صفحه تیره رنگ کنگره ای گرم شده و در پائین جهت مصرف و یا ذخیره در یک ناودانی جمع می شود. کلکتور با هوا، یکی دیگر از گردآورنده هایی هستند که در آنها از هوا یا گاز به عنوان سیال برای انتقال حرارت استفاده می شود. نگهداری آسان و عدم یخ زدگی هوا از مزایای این نوع کلکتورها نسبت به دیگر انواع مایعی آنهاست. بعلاوه در این نوع گردآورنده ها هوای گرم مستقیما وارد ساختمان یا محفظه ذخیره می شود. از معایب آن می توان به موارد زیر اشاره کرد: مشکل گرم کردن آب مصرفی بوسیله هوای گرم تولید شده، لزوم ساخت و نصب کانالهائی با سطح مقطع مناسب که فضای زیادی از ساختمان را اشغال می کند، احتیاج به هوا رسان با قدرت الکتریکی لازم برای انتقال هوای گرم از کلکتور به محل ذخیره. کلکتور با مایع، که در این نوع کلکتور، سیال عامل یک نوع مایع مثل آب، روغن و یا مایعی با نقطه انجماد پائین انتخاب می شود زیرا که یخ زدن آب در کلکتور و خورندگی از مشکلات اساسی در این نوع گردآورنده هاست. سیال عامل از قسمت پائین وارد و هنگام عبور از لوله های صفحه جذب کننده، گرم شده و از قسمت فوقانی با پمپ یا بدون آن بطرف مخزن ذخیره جریان پیدا می کند. یک نوع از این کلکتورهای مایع متشکل از چندین لوله گرمائی است که هر کدام از آنها شامل یک لوله شیشه ای، صفحه جاذب و لوله گرمائی می شود. برای جلوگیری از اتلاف حرارتی از روی سطح جاذب و حفظ خواص اپتیکی لایه برگزیده خوابانده شده بر روی سطح جاذب، داخل لوله شیشه ای خلاء ایجاد شده است.

کلکتورهای تخت پرتوهای تابش مستقیم و پراکنده خورشید را جمع آوری می کنند و احتیاج به سیستم ردیابی ندارند. کلکتورهای تخت در یک روز صاف با زاویه انحراف عرض جغرافیایی محل، قادرند 25345 کیلوژول بر مترمربع انرژی خورشیدی را جذب کنند، اتلاف حرارتی زیادی دارند و با وجود سطح جاذب بزرگتر دمای پائین تر و حرارت کمتری تولید می کنند. برای گرم کردن آب و هوا مناسب هستند و هزینه کمتری نسبت به متمرکز کننده ها دارند. گردآورنده های متمرکز کننده گردآورنده های متمرکز کننده تابش مستقیم خورشید و بخشی از تابش پراکنده را با کمک طراحی های هندسی پیشرفته(سهموی و ...) متمرکز می نمایند. در این نوع کلکتورها از سطوح منعکس کننده جهت افزایش پرتوهای خورشیدی استفاده می شود. متمرکز کردن پرتوهای خورشیدی در کانون، بمنظور دست یابی به درجه حرارت بالا می باشد. کلکتورهای متمرکز کننده جهت دستیابی به حرارت بالا در کانون می بایستی قادر به ردیابی خورشید در مدت تابش روزانه باشند. این نوع کلکتورها در یک روز صاف 36252 کیلوژول بر مترمربع از انرژی خورشید را جمع آوری می کنند. تمرکز در ناحیه کانونی باعث افزایش انرژی دریافت شده در واحد سطح می گردد. در متمرکز کننده ها بعلت کاهش سطح جذب کننده ها، اتلاف حرارتی کاهش یافته و دمای بالاتر و حرارت بیشتری تولید می شود. برای مناطق ابری مناسب نیستند و نیازی به پوشش شیشه ای ندارند. نسبت به کلکتورهای تخت هزینه بیشتری لازم دارند. از نظر راندمان در دماهای پائین از کلکتورهای تخت کم تر بوده ولی در دماهای بالا، دارای راندمان خوبی هستند. میزان دریافت شدت تابش خورشیدی در متمرکز کننده ها می تواند در حدود 70-80 برابر نسبت به کلکتورهای تخت باشد. نیازی به عایق بندی ندارند در صورتی که در کلکتور های تخت، عایق بندی نکته حائز اهمیتی است.​

 

[golrokh]

کاربرد های غیر نیروگاهی حرارتی خورشید

کاربرد های غیر نیروگاهی حرارتی خورشید

1. آب گرمکن خورشیدی(Solar Water Heater) آبگرمکن ها اصلی ترین سیستم مورد استفاده در کاربردهای غیرنیروگاهی خورشیدی می باشند. همانطور که از نام آن پیداست برای گرم کردن آب مورد استفاده قرار می گیرد. طرز کار یک آبگرمکن خورشیدی : آبگرمکنها از سه بخش اصلی تشکیل می شوند که شامل: کلکتور، مدار لوله کشی، مخزن ذخیره حرارتی می باشند. در اغلب آبگرمکنهای امروزی سیال عامل که محلول آب و ضد یخ است در یک سیکل بسته بین مخزن و کلکتور توسط مدار لوله کشی در جریان است. کلکتور انرژی حرارتی خورشید را جذب کرده و به سیال عامل منتقل می کند. سیال گرم شده به سمت منبع ذخیره حرکت کرده و در آنجا پس از عبور از یک مبدل حرارتی، گرمای خود را به آب داخل مخزن منتقل می کند و پس از سرد شدن به کلکتور باز می گردد و بدین ترتیب بدون اینکه با آب مصرفی مخلوط شود، دائماً در یک سیکل بسته در حال حرکت است. آبگرمکنهای خورشیدی به دو دسته، آبگرمکنهای مدار باز و مدار بسته طبقه بندی می شوند که هر یک به دو صورت ترموسیفونی(جریان طبیعی) یا پمپی(اجباری) می توانند کار نمایند. بخش اصلی یک آبگرمکن خورشیدی کلکتور آن است که خود شامل ورقی است که به‌وسیله تابش کلی خورشید حرارت یافته و حرارت خود را به یک سیال جذب کننده که داخل لوله در حال جریان است، منتقل می‌کند. رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب می‌شود و دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند. برای رسیدن به دمای بالا مجموعه ورق و لوله‌ها را در داخل یک جعبه عایق با روکش شیشه قرار می‌دهند تا از اثر گلخانه‌ای بتوان استفاده کرد.

2. گرمایش و سرمایش ساختمان (Solar Heating & Cooling) از آنجا که روزانه انرژی بسیاری صرف گرمایش و سرمایش ساختمان ها می شود، طراحی و اجرای ساختمانهایی که بتواند از انرژی خورشیدی حداکثر استفاده را ببرد بسیار حائز اهمیت و مفید است. تامین نیاز حرارتی ساختمانها با استفاده از خورشید به 2 طریق پسیو(Passive) و فعال (Active) قابل دسترسی است. کیفیت و چگونگی معماری ساختمان به دریافت و ذخیره انرژی خورشیدی در حالت پسیو بستگی کامل دارد در صورتیکه گرمایش خورشید بصورت فعال، مستلزم استفاده از گردآورنده های خورشیدی و یک منبع انرژی دیگر جهت انتقال سیال گرم شده به داخل ساختمان می باشد.

• سیستم گرمایش خورشیدی پسیو

در این سیستم گرم کردن ساختمان بطور طبیعی و با استفاده از عوامل طبیعی مثل خورشید انجام می گیرد. بدین معنی که چنین سیستمی این امکان را فراهم می سازد که ساختمان بدون نیاز به انرژی فسیلی و در نهایت با مصرف انرژی بسیار کمی کار کند. در مورد سیستم های گرمایش پسیو ساختمان ها روشهای مختلفی وجود دارد: 1. ورود مستقیم نور خورشید به داخل اطاق از طریق پنجره ها(Direct Gain Method) 2. استفاده از دیوار ذخیره کننده انرژی خورشیدی(دیوار ترومب) و دیوار آبی(Drum Wall)
3. استفاده از گیرنده مسطح قائم با جریان طبیعی هوا(Solar Chimney Design)
4. استفاده از گلخانه مجاور(Attached Green House)
5. استخر یا حوضچه روی بام

• سیستم گرمایش خورشیدی فعال(Active Solar Heating)

در سیستم های فعال بر خلاف سیستم های پسیو از المانهای متفاوتی برای گرمایش ساختمان استفاده می شود. اجزائی که در این سیستم ها به کار می روند عبارتند از: گردآورنده ها(کلکتورها)، سیستم ذخیره انرژی گرمائی، کانالهای عبور سیال، پمپها، لوله کشی، شیرآلات، دمپرها، سیستم های کنترل دستی یا اتوماتیک، سیستم سوخت کمکی و مبدل های حرارتی.

• سیستم سرمایش خورشیدی(Solar Cooling System)

برخلاف گرمایش خورشیدی که عملی نسبتا آسان و ارزان است، تولید سرما با استفاده از انرژی خورشیدی کاری نسبتا مشکل و گران می باشد.
بطور کلی دو راه حل برای سرمایش خورشیدی وجود دارد:
o تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی مکانیکی و یا الکتریکی و استفاده از آنها در بکار انداختن دستگاههای تبرید تراکمی
o تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی حرارتی و استفاده از آن در بکار انداختن دستگاههای تبرید جذبی.


3. آب شیرین کن خورشیدی(Solar desalinization)
اصول کار دستگاه تصفیه آب خورشیدی ساده بوده و سرپوش پلاستیکی یا شیشه ای در سطح فوقانی دستگاه نقش عمده و کلیدی را در عملکرد سیستم ایفا می کند. با عبور اشعه خورشید کف حوضچه آب شور که معمولا برای جذب بالاتر گرما سیاه رنگ می باشد، آب دریا یا آب شور داخل خود را گرم و درجه حرارت بالا می رود، سپس بخار آب ایجاد شده و پس از برخورد به سطح داخلی سرپوش شیشه ای که دمای آن پائین تر از دمای داخل آب شیرین کن است، شروع به تقطیر می کند که با جمع آوری این آب مقطر، آب شیرین به دست می آید. سیستم آب شیرین کن از نظر نحوه عملکرد به دو روش مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می شود. در روش مستقیم فقط از انرژی حرارتی خورشیدی استفاده می شود در حالی که در روش غیر مستقیم از انرژی برق به عنوان انرژی کمکی استفاده می شود. طراحی آب شیرین کن های خورشیدی با توجه به شرایط اقلیمی و جوی در منطقه مورد نظر بایستی صورت پذیرد.

 

[golrokh]

4. خشک کن خورشیدی(Solar dryer)
عملکرد خشک کن های خورشیدی بدین ترتیب است که مواد خشک شدنی بطور مستقیم و یا غیر مستقیم از انرژی حرارتی خورشید استفاده کرده و هوا نیز بطور طبیعی و یا اجباری جریان یافته و باعث خشک شدن محصول می گردد. خشک کن مستقیم: کاربرد آن آسان و ارزان است ولی در این سیستم راهی برای کنترل درجه حرارت وجود ندارد، در این روش اگر سبزی ها و میوه ها زیاد در معرض تابش خورشید باشند تغییر رنگ داده و مقدار زیادی از ویتامین های خود را از دست می دهند. خشک کن غیر مستقیم: در این روش درجه حرارت قابل کنترل است و مواد غذایی به طور مستقیم با اشعه خورشید در تماس نیستند در نتیجه رنگ آنها ثابت می ماند. این وسیله متناسب با نیاز روستاها در امر خشک کردن میوه و سبزیجات و همچنین در صنعت خشک کردن برنج و تولید سبزی خشک بوسیله انرژی خورشیدی طراحی شده است.

5. اجاق خورشیدی(Solar cooker)
اجاقهای خورشیدی در 3 نوع رایج شلجمی، لوله های حرارتی و جعبه ای ساخته شده است. نوع شلجمی آن به صورت یک بشقاب سهموی می باشد که برای پختن غذا بوسیله آن باید ماده غذایی مورد نظر را در کانون این بشقاب قرار داده و با تنظیم و متوجه نگاه داشتن(focusing) سهموی می توان غذا را پخت. چون در این نوع متمرکز کننده ها می توان دماهای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد بدست آورد بنابراین سرخ کردن سبزی و گوشت و... در آنها کاملا امکان پذیر است. در پخت غذا با استفاده از لوله های حرارتی می توان در گیرنده های مسطح مخصوص تولید بخار نموده و این بخار را با استفاده از مکانیسم لوله های حرارتی با برگشت طبیعی به داخل آشپزخانه( که بالاتر از گیرنده قرار دارد) منتقل نمود. بخار به محفظه ای که در آن ظرف حاوی غذا قرار دارد وارد شده و دور ظرف غذا تقطیر شده و حرارت تبخیر خود را به مواد غذایی جهت پخت غذا می دهد. بخار تقطیر شده با استفاده از نیروی ثقل به گیرنده خورشیدی بر می گردد. از این نوع سیستم نمی توان جهت سرخ کردن سبزی و گوشت استفاده نمود. در اجاق خورشیدی از نوع جعبه ای( آرام پز خورشیدی ) که اولین بار توسط شخصی به نام نیکلاس ساخته شد. اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه ای سیاه رنگ و در پوش شیشه ای بود. اشعه خورشید با عبور از میان در پوش شیشه ای وارد جعبه شده و بوسیله سطح سیاه جذب می شد سپس درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه افزایش می داد. اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه می باشد.

6. کوره خورشیدی(Solar Furnace) کوره خورشیدی با استفاده از انرژی خورشید گرم می شود (در کوره‌های دیگر ، نوعی سوخت را می‌سوزانند تا گرمایش به کوره منتقل شود.) معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه ، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری و پرقدرت می‌کنند و مجموعه آنها را بر روی کوره می‌تابانند تا دمایش خیلی بالا رود . ذره بین وسیله‌ای است که همین کار را انجام می‌دهد. شاید دیده باشید که وقتی ذره بین را مقابل خورشید می‌گیریم و مجموعه پرتوهای آنرا به صورت یک نقطه مثلا روی پوست یا کاغذ می‌تابانیم، آن قدر حرارت ایجاد می‌شود که پوست می‌سوزد و یا کاغذ آتش می‌گیرد. متداولترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از 2 آئینه یکی تخت و دیگری کروی می باشد. نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آئینه به آئینه کروی بازتابیده می شود. طبق قوانین اپتیک هرگاه دسته پرتوی موازی با محور آئینه برخورد نماید در محل کانون متمرکز می شود، به این ترتیب انرژی حرارتی خورشید در این نقطه جمع شده و این نقطه به دمای بالائی می رسد.

 

[golrokh]

کاربرد های نیروگاهی حرارتی خورشید

کاربرد های نیروگاهی حرارتی خورشید

نیروگاههای حرارتی خورشیدی به 5 دسته تقسیم بندی می گردند:

• نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
• نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
• نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
• نیروگاههای دودکش خورشیدی(Solar Chimney)
• نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
• نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)

نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کننده¬ها می باشند. بخش متمرکز کننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه های شیشه ای تشکیل شده و روی یک مادۀ سازه نگهدارنده قرار می¬گیرند. دریافت کننده از لوله های جاذب با پوشش مخصوص تشکیل شده که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده می شوند و در طول خط کانونی قرار می گیرند. بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه‌گاه، قرار گرفته‌اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است. سیستم ردیابی خورشید در این دستگاهها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب انجام می گیرد. بگونه ای که پرتورهای خورشید در تمام مدت ردیابی بر روی لوله های جاذب منعکس شوند. یک سیال انتقال حرارت روغن با دمای حدود 400 درجه سانتیگراد از میان لوله های جاذب در جریان می باشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی آب را به بخار تبدیل و بخار سوپرهیت طی عبور از توربین ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند. این نوع نیروگاهها با ذخیره حرارت قابلیت تولید برق را حتی در مواقعی که خورشید غروب نموده است را دارا هستند.

اجزاء اصلی نیروگاههای سهموی خطی

• منعکس‌کننده از نوع آینه‌های سهموی
• دریافت‌کننده تابش خورشیدی که پرتوهای منعکس شده را جذب کرده و موجب گرمایش سیال انتقال دهنده گرما می شود
• مکانیزم حرکت دهنده (تک محوری) کلکتورهای سهموی به منظور ردیابی خورشید و کنترل کننده ها
• اسکلت فلزی نگهدارنده و فونداسیون
• سیستمهای مربوط به تولید قدرت الکتریکی
• تجهیزات مربوط به انتقال گرما
• تجهیزات مربوط به تولید الکتریسیته و دفع گرمای تلف شده به محیط خارج

نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
این سیستم شامل مجموعه ای از آینه هایی است(هلیوستات) که هر یک بطور جداگانه انرژی خورشید را متمرکز و به برج دریافت کننده مرکزی منتقل می کنند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که در روی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می شود جذب می‌شود. در آن جا آب به بخار سوپر هیت تبدیل شده و این بخار توربین ژنراتور را که در پائین برج نصب شده به حرکت در آورده و تولید برق می نماید.اجزاء اصلی نیروگاههای دریافت کننده مرکزی
هلیوستات: سیستم گردآورنده پرتوهای خورشیدی شامل مزرعه ای از هلیوستات ها از نوع شیشه ای یا غشایی
دریافت‌کننده مرکزی: که گرمای پرتوهای خورشیدی را جذب و قابل استفاده می نماید.
سیستم انتقال انرژی گرمائی: که گرمای وارده به گیرنده را جذب نموده و به گردش وا می‌دارد. در طرحهای اولیه از آب و بخار بعنوان سیال جذب کننده وانتقال دهنده انرژی گرمائی استفاده می گردید و در طرحهای توسعه یافته تر از سیالاتی چون نمکهای سدیم و پتاسیم مذاب استفاده می‌گردد.
سیستم تبدیل قدرت
سیستم ذخیره انرژی

​

نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
پرتوهای خورشید تابیده شده بر روی سطح متمرکز کننده سهموی در کانون آن جمع می شود. برای اینکه چنین سیستمی پر بازده باشد لازم است که این گردآورنده همواره بطرف خورشید ردیابی شود و در نتیجه به یک مکانیسم ردیابی دو محوره نیاز دارد. در این سیستم، نور خورشید در یک نقطه کانونی متمرکز می‌شود و یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی این تشعشع تمرکز یافته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و به کمک یک آلترناتور از این انرژی مکانیکی، الکتریسیته تولید می‌گردد.

اجزاء اصلی نیروگاههای بشقابک سهموی
سطح متمرکزکننده : وظیفه آن متمرکز کردن شعاعهای نور خورشید در نقطه کانونی است.
موتور استرلینگ: انرژی گرمایی تمرکز یافته نور را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده که توسط یک آلترناتور از آن الکتریسیته تولید میگردد. این موتورها با سیستمهای دما بالا و پرفشار با انتقال حرارت خارجی هستند که گاز هلیوم یا هیدروژن بعنوان سیال عامل آنها عمل می‌کند. بهترین عملکرد انواع این موتورها در دماهای بالای 700 درجه سانتی‌گراد و فشارهایی تا 20 مگاپاسکال انجام می‌شود.
ردیاب و سیستم کنترل : سیستم ردیاب همواره سطح متمرکز کننده را در مقابل خورشید قرار می دهد تا نور دقیقاٌ در دریافت کننده موتور استرلینگ تمرکز یابد. بعلاوه سیستم کنترل با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف و همچنین موتور استرلینگ، در هر وضعیت فرمان مناسبی برای کنترل سیستم ارسال می نماید.
سازه و فونداسیون: برای نگه داشتن سطح متمرکزکننده، موتور استرلینگ و سایر اجزاء سیستم و تحمل بارهای اینرسی، باد و زلزله وجود یک فونداسیون و سازه ای سبک و با استحکام ضروریست.

 

[golrokh]

نیروگاههای دودکش خورشیدی (Solar Chimney)
نیروگاه دودکش خورشیدی، یک نیروگاه خورشیدی است که از ترکیب کلکتورهای هوای خورشیدی و برج هدایت کننده هوا برای تولید جریان هادی القائی هوا استفاده می‌کند و این جریان هوا موجب چرخش توربین‌های پله‌ای فشار و در نهایت تولید برق توسط ژنراتور می‌شود.


نحوه عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی
تابش خورشید موجب گرم شدن هوا در زیر سقف هادی نور (شفاف) که برج مرکزی را احاطه کرده است، می شود. در مرکز این سقف یک برج عمودی با دهانه ورودی عریض واقع شده است. محل اتصال این برج با سقف شیشه‌ای باید به نحوی ساخته شود که در مقابل نفوذ هوا مقاوم باشد. هوای گرم سبک‌تر از هوای سرد است لذا از برج بالا خواهد رفت. با مکش هوای گرم به بالای برج، هوای سرد مجدداً از فضای خارجی سقف وارد آن خواهد شد. این جریان مداوم هوا را با استفاده از توربین‌های پله‌ای فشار تبدیل به انرژی مکانیکی و سپس توسط ژنراتورهای مرسوم برق تولید می‌کند. شکل 1 نمایی از شماتیک عملکرد این نوع نیروگاههای خورشیدی را نشان می‌دهد. برای تولید 24 ساعته برق در این نیروگاه می‌توان از لوله‌های حاوی آب و یا محفظه‌های آب در زیر سقف استفاده نمود. این لوله‌ها یا محفظه‌ها تنها یک بار از آب پر می‌شوند و هیچ نیازی به آب‌گیری مجدد ندارند.
شماتیک عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی

​

اجزاء اصلی یک دودکش خورشیدی
• سقف نیمه شفاف (مثلاً شیشه‌ای) که در ارتفاع چندمتری زمین نصب می‌گردد.
• دودکش مرتفع که درمرکز سقف شیشه‌ای قرار می‌گیرد.
• توربین های بادی که در پایة دودکش قرار می‌گیرند.
• زمین که با روکش مناسبی پوشانده می‌شود.




نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
در این گونه نیروگاهها از کلکتور فرنل برای متمرکز کردن نور خورشید روی لوله گیرنده استفاده می شود.
در این نیروگاه همانند نیروگاههای سهموی خطی، کلکتورها به صورت خطی و در جهت شمال جنوب نصب می شوند. کلکتورهای آن تعداد زیادی آینه تخت با پهنای کم و طول زیاد هستند که کنار هم دیگر قرار می گیرند. زاویه قرار گیری هر کدام از آینه ها بصورتی است که بازتاب نور خورشید را روی بخش دریافت کننده متمرکز کنند.
در بخش دریافت کننده یک بازتاب دهنده ثانویه از نوع جفت سهموی قرار دارد که بازتاب آینه ها را جمع آوری کرده و روی لوله گیرنده می تاباند با گرم شدن لوله گیرنده سیال داخل آن گرم می شود.
برای نیروگاههای خورشیدی از این دست عملکرد ممکن است به دو صورت باشد در سیستم های متدوال سیال عامل داخل لوله گیرنده روغن است که پس از داغ شدن به مبدلهای حرارتی منتقل شده و سپس موجب تولید بخار می شود اما در نوع دیگر که نوع بخار مستقیم (direct steam) نامیده می شود طول کلکتورها بیش از یکصد متر می باشد. از یک طرف لوله دریافت کننده آب وارد شده و از طرف دیگر بخار خارج می شود و نیازی به سیستم های جانبی اضافی نیست.

 

[golrokh]

فعالیتها در حوزه انرژی خورشیدی:

فعالیتها در حوزه انرژی خورشیدی:

فعالیتها در حوزه انرژی خورشیدی:


1- احداث نیروگاه حرارتی خورشیدی سهموی خطی شیراز به ظرفیت 250 کیلووات تا مرحله تولید بخار و انجام تحقیقات در زمینه فناوری ساخت و تست قالب مربوط به آینه کلکتور نیروگاه شیراز، خمکاری شیشه و تولید آینه های سهمی، ایجاد پتانسیل علمی، فنی و تربیت کارشناسان ماهر برای طراحی و ساخت و راه اندازی نیروگاههای بزرگ خورشیدی در آینده و ساخت سیستم های کنترلی و نرم افزارهای کنترل کلکتورهای خورشیدی در نیروگاههای حرارتی خورشیدی در خصوص نیروگاه های حرارتی خورشیدیشروع این پروژه در سال 1379 بوده و در سال 1387 نیز فاز بخار آن تکمیل شده است. نیروگاه خورشیدی شیراز از 48 عدد کلکتور سهموی در 8 ردیف 6 تایی تشکیل شده است که در راستای شمال- جنوب نصب گردیده است. طول هر کلکتور 25 متر و دهانه آن 4/3 متر میباشد بر روی هر کلکتور 6 عدد لوله جاذب استوانه ای شکل با پوشش کرم سیاه یا سرمت میباشد که بوسیله شیشه های پیرکس پوشانده شده است. این لوله ها در طول خط کانونی کلکتور قرار میگیرد.کل مجموعه بر روی سازه های نگهدارنده نصب شده است و توسط سیستم های ردیابی با سیستم کنترلی خورشید را در طول روز تعقیب میکند.انرژی حرارتی پرتو های خورشید توسط لوله های گیرنده جذب شده و به سیال انتقال حرارت که روغن میباشد منتقل میشود . سیال تا 265 درجه سانتیگراد گرم میشود و سپس روغن داغ وارد مبدلهای حرارتی شده و پس از عبوراز مبدل، آب را به بخار سوپر هیت تبدیل میکند و بخار حاصل وارد ماشین بخار شده و توسط ژنراتور برق تولید میشود .نیروگاه خورشیدی شیراز شامل 48 عدد کلکتور ، 4992 عدد آینه نصب شده بر روی کلکتور ها ، 288 عدد لوله گیرنده میباشد.همچنین هر آینه تعداد 4 عدد پایه سرامیکی و هر کلکتور 416 عدد پایه سرامیکی دارد. مجموع تعداد پایه سرامیکی کل نیروگاه 19968 عدد می باشد .از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• تحقیق و پژوهش برای توسعه کاربرد انرژیهای نو و پاکیزه از جمله انرژی خورشیدی برای تولید بخار و تولید برق در مقیاس نیمه صنعتی
• مشارکت دانشگاه و صنعت پیرامون اجرای یک پروژه ملی با استفاده از نیروها، امکانات و تواناییهای داخلی
• انجام تحقیقات کاربردی و علمی با تکیه بر دانشجویان دوره‌های کارشناسی و کارشناسی ارشد
• تولید فناوری جدید در بخشهای مختلف کلکتورهای سهموی خطی از نظر سخت افزاری و سیستمهای مدلسازی فرآیندی و بهینه سازی از طریق نرم افزار

2- برقرسانی فتوولتائیک به روستاها (برقرسانی به 358 خانوار روستایی) جمعاً به ظرفیت386 کیلووات
طرح برقرسانی روستایی در سال 1385 ابتدا از استان قزوین آغاز و سپس دراستانهای گیلان ، زنجان ، بوشهر ، یزد و کردستان اجراءگردید .در این پروژه مجموعاً نصب 58 سیستم فتوولتائیک جهت برق رسانی به روستاهای فاقد برق و به صورت پایلوت با موفقیت انجام شده است . تنوع توانهای 700 وات و 5/1 کیلووات به جهت تست شرایط مختلف در سیستم های پایلوت ، تجربه های مفیدی را برای سازمان در بر داشته است که از جمله مهمترین آنها استفاده بهینه از این سیستمها میباشد بطوریکه مشاهده میگردد این سیستمها قابلیت استفاده در سراسر ایران را دارد ، چنانچه فرهنگ مدیریت بر مصرف و نگهداری این سیستمها وجود داشته باشد. در همین راستا پروژه برقرسانی به 634 خانوار روستایی نیز در سال 1387 تعریف گردیده و تاکنون در دست اجرا می باشد.از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• برقراری عدالت اجتماعی و امکان استفاده از تسهیلات انرژی و یارانه های دولتی برای تمامی اقشار جامعه
• تامین انرژی الکتریکی خانوارهای روستایی توسط سیستمهای فتوولتائیک
• تأمین بخشی از نیاز روز افزون به مصرف انرژی الکتریکی در کشور
• حفظ و صیانت از ذخایر سوخت فسیلی برای نسل های آینده
• جلوگیری از اتلاف انرژی در شبکه های توزیع و فوق توزیع
• ایجاد صنایع برق خورشیدی و صادرات خدمات مهندسی

3- طراحی ،نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 97 کیلووات در منطقه سرکویر سمنان
این پروژه در سال 1373 آغاز و در سال 1374 توسطسازمان انرژی اتمی ایران به پایان رسید . و در سال 1383 بعد از مصوبه تجمیع به وزارت نیرو منتقل گردید. نیروگاه فتوولتائیک سمنان شامل: 2 باب ساختمان ( هر کدام حدود 90 متر مربع زیر بنا که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود 450 پانل 53 وات ژاپنی و 1550 پانل ایرانی45 وات، 220 عدد باطری 2 ولت 490 آمپر ساعت ، 6 دستگاه اینورتر ایرانی و 6 دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی 20 کیلوولت متصل شده است. دستاورد اصلی این پروژه تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV و تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه می باشد.
4- طراحی، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 30 کیلووات متصل به شبکه در طالقان
سیستم فتولتائیک 30 کیلووات متصل به شبکه در سایت طالقان در دامنه البرز جنوبی واقع می باشد. طول جغرافیایی محل نیروگاه 50 درجه و 34 دقیقه و عرض جغرافیایی 36 درجه و 11 دقیقه می باشد، ظرفیت نصب شده 40 کیلووات و قابلیت افزایش تا 100 کیلووات را دارا می باشد این نیروگاه در سال 1381 به بهره برداری رسیده و عمر مفید آن 25 سال تخمین زده می شود. هدف از اجرای این پروژه تولید انرژی الکتریکی و تزریق آن به شبکه سراسری و تأمین بخشی از نیاز کشور می باشد
5- طراحی ، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 5 کیلووات در منطقه دربید یزد
این پروژه توسط سازمان انرژی اتمی ایران اجراء گردیده و در سال 1383 به وزارت نیرومنتقل گردیده است. این نیروگاه شامل: 2 باب ساختمان( هر کدام حدود 90 متر مربع که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود 450 پانل 53 وات ژاپنی و 1550 پانل ایرانی45 وات، 220 عدد باطری 2 ولت 490 آمپر ساعت ، 6 دستگاه اینورتر ایرانی و 6 دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی 20 کیلوولت متصل شده است. این نیروگاه در 120 کیلوومتری جنوب دامغان مجاور دو روستای حسینان و معلمان واقع شده است. ظرفیت نصب شده آن 97 کیلووات می باشد و به منظور تزریق برق تولیدی به شبکه فشار ضعیف روستا برای جبران کاهش ولتاژ و توان شبکه و تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV . تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه احداث گردیده است.
6- مطالعه و پژوهش برای تسلط بر فناوری طراحی و ساخت دیش استرلینگ خورشیدی(در حال انجام)
با توجه به محدودیت منابع فسیلی و افزایش تقاضا در بازار انرژی و نهایتاً ملاحظات زیست محیطی، بهره برداری از منابع تجدیدپذیر انرژی اجتناب ناپذیر است. نظر به موفقیت بسیار مناسب ایران در زمینه برخورداری از منابع انرژی خورشیدی، ضرورت استفاده از حداکثر پتانسیل این منبع پایان ناپذیر بر کسی پوشیده نیست. توسعه ساختارهای متمرکز کننده خورشیدی نقطه ای با موتور استرلینگ و تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی برای تزریق به شبکه برق سراسری در همین راستا می باشد. ساختار کلی پروژه که در سال 1388 آغاز گردید شامل چهار فاز اصلی است :

• بررسی و تحلیل نظری موتور استرلینگ موجود
• انجام آزمایشات موتور استرلینگ و داده برداری
• ارزیابی عملکرد موتور استرلینگ
• بهینه سازی، مستند سازی و تهیه گزارش

از دستاوردهای اصلی این پروژه می توان به تدوین دانش فنی طراحی و ساخت موتور استرلینگ خورشیدی – فاز اول آزمایش داده برداری و آنالیز عملکرد موتور استرلینگ خورشیدی 10 کیلووات اشاره نمود.

 

[golrokh]

7- انجام پتانسیل سنجی و تهیه اطلس خورشیدی کشور و زمینه سازی جهت تهیه نقشه های پتانسیل تابش خورشیدی ایران با سازمان فضایی آلمان (DLR)
پروژه زیر بنایی پتانسیل سنجی تابش خورشیدی ایران به منظور دستیابی به مقادیر انرژی دریافتی مناطق مختلف کشور (داده های تابش خورشید) و مکانیابی و تعیین ظرفیت نیروگاههای حرارتی خورشیدی و سایر سیستمهای خورشیدی تعریف گردیده است. در این پروژه ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای تابش کل کشور بدست می آید، سپس با حذف مناطقی از کشور مانند: شهر ها، جنگلها و مراتع، مناطق حفاظت شده و نظامی، دریا ها و دریاچه ها، مناطق کوهستانی و دارای شیب زیاد، و همچنین لحاظ نمودن اطلاعات تکمیلی مانند: منابع آب، خطوط فشار قوی، خطوط گاز و ...، موقعیت و ظرفیت نیروگاه های خورشیدی کشور تعیین گردیده سپس طبقه بندی اقتصادی سایتها بر اساس تابش، مساحت زمین، آب مورد نیاز، فاصله از خطوط انتقال نیرو و سایر عوامل انجام خواهد شد.
8- طراحی، ساخت و نصب انواع سیستمهای برق خورشیدی نظیر چراغهای خیابانی فتوولتائیک ، پمپ آب کش برای مصارف کشاورزی ، تجهیز یک منطقه مرزی، روشنایی تونل به کمک سیستمهای فتوولتائیکاین دسته از پروژه ها به منظور آگاهسازی و ترویج استفاده از سیستم های خورشیدی فتوولتائیک، نمایش کارکرد انواع سیستمهای خورشیدی، انجام آزمایش ، تست و آزمون نمونه های ساخته شده و مقایسه کارایی آنها، ایجاد توانمندی برای طراحی و ساخت سیستمی خورشیدی در کشور و همچنین توسعه تحقیقات کاربردی در خصوص سیستمهای خورشیدی در کشور اجرا و به بهره برداری رسیدند.
9- مطالعه و ساخت اتصالات اهمیک برای سلولهای خورشیدی سیلیسیم لایه نازک
این پروژه در اواخر سال 1384 آغاز و در سال 1386 پایان یافت. با توجه به کاهش ضخامت سلول های خورشیدی روش های موجود فعلی اتصال هادی بر روی نیمه هادی امکانپذیر نخواهد بود. لذا با توجه به وجود خط تولید پنل خورشیدی در کشور، به منظور تدوین و کسب دانش فنی روش های جدید و با تکنولوژی بسیار بالای اتصال هادی به نیمه هادی پروژه تحقیقاتی مذکور تدوین و تصویب گردید تا به منظور بهینه سازی خط تولید کارخانجات داخلی از این روش استفاده شود. از دستاوردهای این پروژه می توان به کسب دانش فنی در اتصال هادی به سلول های خورشیدی با ضخامت 220 تا 250 میکرون اشاره نمود.
10- طراحی، تدوین دانش فنی و ساخت اینورتر متصل به شبکه با توان 5 کیلووات و همچنین اینورتر متصل به شبکه بدون ترانس با توان 1.5 کیلووات
در سال‌های اخیر بیش از 80 درصد از سامانه­های فتوولتاییک در دنیا به صورت متصل به شبکه نصب شده اند. هدف از طرح پیشنهادی، کسب دانش فنی و ساخت اینورتر سامانه فتوولتاییک پشتیبان، جهت افزایش قابلیت عملکردی سامانه های فتوولتاییک متصل به شبکه است که درحالت وصل شبکه نیرو انرژی فتوولتاییک را به آن تزریق کند و در حالت قطع شبکه بتواند بارهای حساس و دارای اولویت بالای مصرف کننده را تغذیه نماید. اهداف دیگر عبارتند از:

• توجیه پذیرتر نمودن هزینه بالای بکارگیری انرژی فتوولتاییک
• بررسی راه‌های امکان تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز برای استفاده مصارف استراتژیک در مواقع قطعی برق
• امکان بکارگیری بصورت سیستم تولیدپراکنده در زمان‌های پیک مصرف برق

11- مطالعات شناخت، امکان سنجی فنی -اقتصادی کاربرد و طراحی سیستمهای هیبرید انرژیهای تجدید پذیر (باد-دیزل-فتوولتاییک- زیست توده و خورشیدی) در ایران
این پروژه در سال 1386 آغاز و در سال 1388 پایان یافت. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• جمع آوری اطلاعات و تجربیات جهانی و استانداردهای بین المللی در طرح سامانه های هیبریدی تجدیدپذیر
• انتخاب 5 استان جهت انجام مطالعات پتانسیل انرژی های باد، خورشید و زیست توده
• ارائه روش و الگوریتم انتخاب بهینه ترین طرح انتخاب سامانه هیبرید تجدیدپذیر با توجه به پتانسیل های موجود و سهم هر یک از منابع و پارامترهای اقتصادی
• ارائه دسته بندی سامانه های هیبریدی در هریک از 5 نقطه انتخاب شده به عنوان نمونه و مقایسه نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نرم افزار محاسباتی سامانه های تجدیدپذیر هامر

12- احداث پارک خورشیدی در سایت انرژیهای نو طالقان
این پروژه در سال 1383 آغاز و در سال 1388 به پایان رسید. با عنایت به اینکه این فناوری ها هنوز به بلوغ کامل نرسیده اند، فعالیت در خصوص تحقیقات کاربردی روی این سیستمها در نقاط مختلف دنیا بطور جدی دنبال می شود لذا با ورود ایران به عرصه استفاده از سیستمهای خورشیدی در بخش نیروگاهی و غیر نیروگاهی ، ایجاد مکانی متمرکز برای انجام فعالیتهای فوق ضروری به نظر می رسد قبل از ساخت هر سیستم بزرگی ، لازم است نمونه هائی از اجزاء اصلی از قبل ساخته شوند و پس از گذراندان مراحل تست و آزمون و رفع مشکلات احتمالی ، جهت ارائه به پیمانکاران و سازندگان آماده می گردد. از طرفی وجود محل متمرکز جهت نمایش کارکرد این سیستمها برای مسئولان محترم کشوری و ایجاد امکان بازدید دانشجویان ، دانش آموزان و سایر علاقمندان از این محلها و از طرف دیگر جهت ایجاد بستر مناسب برای پژوهشگران در راستای اجراء پروژه های تحقیقاتی مرتبط می تواند در توسعه بهره برداری از انرژی خورشیدی در کشور بسیار مؤثر باشد .اهداف دستیابی به فناوری ساخت اجزاء سیستمهای خورشیدی به شرح ذیل میباشد .

• بهبود ارتقاء تکنولوژیهای موجود از طریق بهینه سازی و طراحی اجزاء
• نمایش کارکرد انواع سیستمهای خورشیدی در یک مکان
• برآورد عملی قیمت تمام شده ساخت اجزاء و تلاش در جهت کاهش هزینه های تجاری
• انجام آزمایش ، تست و آزمون نمونه های ساخته شده و مقایسه کارایی آنها
• ایجاد توانمندی برای طراحی و ساخت سیستمی خورشیدی در کشور
• توسعه تحقیقات کاربردی در خصوص سیستمهای خورشیدی

این مجموعه از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:کلکتور خورشیدی فرنل، کلکتور سهموی خطی، دیش سهموی، هلیوستات خورشیدی، خشک کن خورشیدی، آبگرمکن لوله گرمایی، اجاق خورشیدی، اتاق کنترل و مانیتورینگ و نرم افزارهای کنترلی

 

[golrokh]

13- طراحی مفهومی نیروگاه هیبریدی خورشیدی شیراز به منظور افزایش ظرفیت 500 کیلووات با بهره گیری از کلکتورهای پیشرفته سهموی خطی (در حال انجام)این پروژه به منظور طراحی مفهومی و تفصیلی یک کلکتور سهموی خطی پیشرفته مورد استفاده در نیروگاههای خورشیدی جهان، بکارگیری و الحاق این کلکتور به مزرعه کلکتورهای نیروگاه خورشیدی شیراز و طراحی مفهومی و تفصیلی توسعه نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز به ظرفیت 500 کیلووات، بررسی و ارزیابیهای فنی و اقتصادی مربوط به ساخت کلکتور و توسعه ظرفیت نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز ، تهیه مدارک فنی ساخت واجرای کلکتور پیشرفته و توسعه ظرفیت نیروگاه حاصل اجرای این پروژه تحقیقاتی، تهیه مدارک فنی و آمادگی جهت برگزاری مناقصه و انتخاب پیمانکار ساخت، نصب و اجرای توسعه نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز تعریف شده است. لذا اجرای پروژه جهت توسعه و بروزرسانی تکنولوژی ساخت کلکتورها در کشور جهت بسترسازی و تبادل دانش فنی با سایر کشورهای فعال در این زمینه و توسعه ظرفیت نیروگاه خورشیدی شیراز جهت فراهم نمودن زمینه به منظور هیبریدسازی نیروگاههای خورشیدی با نیروگاههای متداول ضروری می باشد.
14-مطالعه انواع فن اوریهای آب شیرین کن خورشیدی
هدف از اجرای این پروژه تحقیقاتی که در سال 1387 آغاز گردید، بررسی و شناخت استانداردهای مربوط به آب آشامیدنی ، بررسی و شناخت انواع سیستمهای آب شیرین کن ها و بررسی استانداردهای مربوطه از دیدگاه فنی ، اقتصادی و زیست محیطی و بررسی و شناخت انواع آب شیرین کن های خورشیدی و معرفی انواع مناسب آن برای مناطق مختلف اقلیمی کشور میباشد. همچنین ارزیابی اقتصادی نیز در خصوص آب شیرین کن های انتخابی صورت خواهد گرفت.
15-ارزیابی رفتار مصرف کنندگان سیستم های انرژی خورشیدی(آبگرمکن و اجاق) در منطقه جنگلی آرمرده
بررسی تجارب جهانی در زمینه استفاده از سیستم های آبگرمکن و اجاق خورشیدی، تحقیق و مکانیابی جهت انتخاب یک روستای مناسب در کشور، مطالعه وبررسی میزان تابش در منطقه انتخابی و تعیین عوامل موثر بر عملکرد سیستم های خورشیدی(آب گرمکن و اجاق خورشیدی)، بررسی الگوی مصرف انرژی ساکنان روستای انتخابی، راه اندازی و بهره برداری از سیستم های خورشیدی، تدوین دستورالعملهای استفاده از سیستم های خورشیدی و آموزش مصرف کنندگان، ایجاد مکانیزم مناسب جهت پردازش اطلاعات میدانی و جمع آوری اطلاعات از مصرف کنندگان و تحلیل نتایج و مقایسه آن با نتایج مورد انتظار، ارزیابی و تحلیل رفتار مصرف کنندگان از جمله فعالیتهایی است که در این پروژه انجام گردیده است.
16- طراحی و ساخت دستگاه تبرید 5 تن خورشیدی به روش دسیکنت جامد خورشیدی
انرژی خورشیدی بعنوان مهمترین منبع انرژی های تجدیدپذیر محسوب می شود . با توجه به اینکه ایران بر روی کمربند خورشیدی واقع گردیده و میزان متوسط انرژی دریافتی در سال حدود KWH/M[SUP]2[/SUP] 2000 و تعداد ساعات آفتابی بیش از 2800 ساعت در سال می باشد ، این منبع قابلیت بسیار مناسبی جهت استفاده و رفع نیاز سرمایش و گرمایش ساختمانها را دارا می باشد .سیستمهای دسیکنت خورشیدی با جذب رطوبت هوا در آب و هوای گرم و مرطوب می توانند بار نهان سرمایش را حذف کنند و در این صورت مصرف برق را در مقایسه با سیستمهای رایج به یک پنجم برسانند و همچنین به منظور صرفه جویی در سوختهای فسیلی می توان از انرژی خورشیدی در این دستگاهها بهره برد. از اهداف این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• استفاده از انرژی خورشیدی در ایجاد سرما و صرفه جویی در مصرف برق و انرژی فسیلی
• توسعه کاربرد انرژی خورشیدی در بخش ساختمان
• کاهش انتشار آلاینده ها و حفظ محیط زیست
• اشتغالزایی و توسعه صنعت در بخش ساختمان و انرژی خورشیدی

توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی خورشیدی:
با طراحی ، ساخت و اجرای نیروگاه خورشیدی سهموی خطی شیراز توسط نیروهای داخلی، پتانسیل بسیار مناسبی برای ساخت این دسته از نیروگاهها در کشور ایجاد گردیده است. ساخت و تست اجزای مختلف نیروگاه خورشیدی از قبیل سازه ها، آینه ها، سیستم کنترل و ابزار دقیق و بسیاری از بخشهای دیگر در داخل کشور انجام شده است و تنها لوله گیرنده از خارج از کشور وارد شده است که هم اکنون برنامه ریزی لازم برای تولید داخل نمودن آن در حال انجام است. با احداث این نیروگاه و تکمیل و بازنگری و بهسازی مراحل اجراء و تست بخشهای مختلف آن در طول دوره کارکرد پیش بینی می شود تولید انبوه قسمتهای مختلف نیروگاه گسترش یافته و انتقال دانش و ساخت و تولید برخی اجزاء خاص مانند لوله های گیرنده نیز ایجاد گردد. و این در حالی است که تمامی مراحل طراحی، نظارت و اجرا در داخل کشور انجام شده و ایران با انجام پروژه پایلوت مذکور به جمع معدودکشورهای صاحب فن آوری طراحی و احداث چنین نیروگاههایی در جهان پیوسته است.از جمله فعالیت ها و سرمایه گذاری‌های انجام شده دیگر در حوزه خورشیدی، ایجاد امکانات در بخش ساخت و احداث کارخانه تولید ماژول های خورشیدی (پنل فتوولتائیک) در چند نقطه و ایجاد چنین ظرفیتی در کشور است.پروژه های اجرا شده در زمینه سیستمهای فتوولتائیک در ایران عمدتاً با استفاده از محصولات کارخانجات مذکور شامل برق رسانی به روستاهای دورافتاده، تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز ایستگاه های مخابراتی، نصب پایه های روشنایی خورشیدی در پارکها و سایر مراکز عمومی و نصب و راه اندازی نیروگاههای متصل به شبکه بمنظور ایجاد زیرساخت ها بستر سازی در زمینه سیستم های فتوولتائیک در کشور و نیز اجرای چندین پروژه دیگر که بصورت پراکنده در سطح کشور اجرا گردیده و مورد استفاده قرار گرفته اند. در حال حاضر وزارت نیرو با سیاستگذاری انجام شده درصدد تشویق بخش خصوصی جهت تولید داخل نمودن تجهیزات جانبی لازم برای پنلهای فتوولتائیک از قبیل اینورتور، باتری و شارژ کنترل ویژه سیستمهای خورشیدی می باشد.