نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی (قسمت دوم)

• 

نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی (قسمت دوم)

چرخه‌ی بخار رنکین

نیروگاه‌های ذغال سنگی و هسته‌ای رایج، نیروگاه‌های بخاری می‌باشند و همچنین در اینجا، CSP سهموی خطی و گاهی تکنولوژی‌های برج‌های قدرت (Power Tower) که به زودی در اکوگیک معرفی خواهد شد، بر اساس نیروگاه‌های بخاری می‌باشند. این چرخه‌های توان، گرما را به کار تبدیل می‌کنند(به شکل توجه شود).

 در واقع نیروگاه، انرژی گرمایی با کیفیت بالا از بویلر یا در اینجا توسط مزرعه‌ی خورشیدی را مورد استفاده قرار می‌دهد و پس از تولید الکتریسیته، گرما با کیفیت پایین را به چگالنده و سیستم خنک کننده می‌فرستد. سیستم خنک کننده با دمای محیط و توسط هیت سینک یا روش‌های دیگر، عملیات خنک کردن را انجام می‌دهد. بیشترین بازده تبدیل که توسط چرخه‌ی گرمایی متداول حاصل می‌گردد (بازده Carnot) متناسب است با یک منهای نسبت دمای مطلق هیت‌سینک به گرمای مطلق منبع گرما:

معادله‌ی فوق نشان می‌دهد که با افزایش اختلاف بین دو دما، بازده افزایش می‌یابد و همچنین به ازای دماهای پایین هیت‌سینک، بازده بالاتری از نیروگاه حاصل خواهد شد. حول فرمول فوق، مطالعات زیادی در مورد تکنولوژی CSP صورت می‌گیرد، مثلاً تغییر HTF برای دست‌یابی به دماهای بالا.

سیستم‌های خنک کننده

نیروگاه‌های بخاری رایج، آن‌هایی که بر اساس چرخه‌ی رنکین کار می‌کنند نیاز به یک پس زننده‌ی گرما به خارج چگالنده نیاز دارند. دو گزینه قابل انتخاب است، یکی با هوا و آب می‌باشد، و دیگری سیستم هایبرید است که از خنک‌کاری مرطوب در دماهای بالای محیط بهره می‌جوید.

خنک کردن مرطوب

خنک کردن مرطوب نوعی خنک کردن است که با برج خنک‌کننده در ارتباط است. برج خنک کننده وسیله‌ای است برای کاهش دما توسط استخراج گرما از آب و انتقال آن به محیط. با توجه به شکل می‌توان دریافت که برج خنک‌کننده بر اساس تبخیر آب عمل می‌کند به طوری که مقداری از آب بخار شده و همراه با گرما، به هوای اتمسفر منتقل می‌شود.

دو نوع اصلی برج خنک کننده وجود دارد، طبیعی (natural draft) و مکانیکی (mechanical draft). نوع اول، با اختلاف دمای بین محیط اطراف و داخل برج عمل می‌کند، هوای گرم‌تر با چگالی کم‌تر به سمت بالا حرکت کرده و هوای تازه‌ی خنک از پایین برج به داخل آن مکش می‌شود. ارتفاع برج بتونی مذکور به ۲۰۰ متر می‌رسد که در شکل زیر، مدل آن را مشاهده می‌فرمایید:

نوع مکانیکی که از فن‌های بزرگ برای گردش هوا کمک می‌گیرد، با اسپری کردن آب در هوا، عملکرد خنک‌کننده را بهبود می‌بخشد. این سیستم ها اکثراً برای وظایف گرمایی بزرگ به کار می‌روند تا علیرغم هزینه‌ی بالای ساخت، منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی شوند. باید به این نکته اشاره کرد که تکنولوژی‌ها و طرح‌های بسیاری باید به کار روند و ما در اینجا به بررسی این سیستم ها نمی‌پردازیم. با این حال کسانی که اطلاعات مفیدی در مورد این تکنولوژی‌ها دارند، می‌توانند اطلاعات خود را از طریق فرم تماس با من در میان بگذارند تا مطالبشان را با دیگر خوانندگان به اشتراک بگذارم.

خنک کردن خشک

در این نوع خنک کردن به آب نیازی نیست، بنابراین در هر مکانی که آب کم‌یاب باشد قابل استفاده است و همچنین از نظر اقتصادی، در مکان‌های سرد مقرون به صرفه‌تر است زیرا بخار به راحتی می‌تواند متراکم شود و از طریق لوله‌های پرّه دار خنک شوند که خود لوله‌ها نیز از طریق هوا خنک می‌شوند. نرخ انتقال حرارت تابعی از سطح تماس پره‌ها و سرعت جریان هوا است. شکل زیر، تصویری از خنک‌کننده‌های خشک را نشان می‌دهد.

خنک کردن هایبرید

از آنجا که نیروگاه‌هایی که با جریان هوا خنک می‌شوند دارای مشکل کاهش کارایی در روزهای گرم می‌باشند، باید به دنبال روش جایگزین برای خنک کردن در روزهای گرم تابستان بود.

روشی که نسبت به هر دوی خنک کردن‌های گرم و سرد برتری دارد، همگام سازی بین هر دو روش مذکور است. در هوای سرد، خنک کردن با هوا اتخاذ می‌شود و در تابستان که دمای هوای محیط بالا است، از روش خنک کردن مرطوب استفاده می‌شود. واضح است که این سیستم هم هزینه‌ی ACC را به دنبال دارد و هم هزینه‌ی WCC، پس شاید استفاده از این روش در برخی از مکان‌ها مقرون به صرفه نباشد.

مکان‌های مناسب برای CSP

شکل زیر نشان دهنده‌ی مکان‌های مساعد برای نیروگاه‌های CSP می‌باشد. قسمت‌های نارنجی، بهترین مکان‌ها می‌باشند. همانطور مشاهده می‌کنید، ایران یکی از مساعدترین کشورها برای راه اندازی نیروگاه‌های سهومی خطی می‌باشد.

  

در ادامه عکس های بیشتری از نیروگاه آنداسول را مشاهده خواهید فرمود. همچنین دعوت می کنم از مطلب بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی سهموی خطی دنیا که هفته قبل در ابوظبی امارات افتتاح شد نیز دیدن فرمایید.

برگرفته از سایت:

http://ecogeek.ir/1392/01/solar-parabolic-through-part2/

نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی (قسمت اول)

• 

نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی (قسمت اول)

معرفی سیستم:

در حال حاضر تکنولوژی نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده‌ی سهومی خطی، قابل توجه‌ترین روش در بین روش‌های حرارتی-برقی برای تولید انرژی تجدیدپذیر می‌باشد. این تکنولوژی برای اولین بار از سال ۱۹۸۴ در صحرای مجاو کالیفرنیای آمریکا به کار گرفته شد ولی بعدها- هم به صورت خورشیدی و هم به صورت هیبرید- در کشورهایی مانند اسپانیا، مصر، مراکش و عمارات به کار گرفته شد. این نیروگاه‌ها که بر اساس ویژگی‌های آب و هوای روزانه کار می‌کنند، حدود ۱۴ تا ۸۰ مگاوات برق تولید می‌کنند.

بررسی اجمالی نیروگاه:

شکل زیر نشان دهنده‌ی روندی است که اکثر نیروگاه‌های حرارتی برقی امروزی بر اساس آن کار می‌کنند. یک کلکتور خطی سهموی، یک آینه‌ی ساده‌ی سهمی شکل است که اشعه‌ی خورشید را از محور طبیعی‌اش به محور خودش منحرف می‌کند (مانند شکل). مقطع آینه، یک منحنی سهمی شکل است و علت نام گذاری آن به خاطر همین موضوع است. شعاع انحنای این آینه‌ها حدود ۱ تا ۴ برابر فاصله کانونی است و نسبت تمرکز متداول، چیزی حدود ۸۰ می‌باشد ولی با استفاده از مقیاس‌های بزرگ‌تر، این مقدار می‌تواند بیشتر نیز باشد. این آینه‌ی سهمی شکل در امتداد محوری کشیده شده است که در واقع، خط کانون سهمی است. در محل محور مذکور یک کلکتور نصب می‌گردد که لوله‌ی جاذب نام دارد. آینه‌ها و لوله‌ها روی یک سازه‌ی فولادی نصب می‌گردند تا محکم در جای خود قرار گیرند (به شکل توجه شود). این سازه هر روز خورشید را از شرق به غرب دنبال می‌کنند تا این اطمینان حاصل شود که پرتوهای خورشید به دریافت کننده‌ی خطی می‌تابد.

مایع داخل لوله‌ی جاذب که به اختصار HTF نامیده شده است– معمولاً روغن ترکیب- گرم می‌شود، بنابراین، انرژی ذخیره شده از طریق گردش این مایع به مبدل حرارتی تخلیه می‌شود. انرژی تخلیه شده به آب موجود در یک چرخه‌ی بخار (رنکین) معمولی داده می‌شود که به این روند، تولید بخار غیرمستقیم گویند که دو مرحله‌ای است. یک روش دیگر نیز وجود دارد که روش تک مرحله‌ای است و در آن، مستقیماً از آب استفاده می‌شود(DSG).

نکات مثبت این تکنولوژی واضح است، مثلاً می‌توان در مواقعی که نور خورشید در دسترس نیست، از انرژی ذخیره شده بهره جست.

در روزهای گرم و طولانی تابستان، یک نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی می تواند حدود ۱۰ تا ۱۲ ساعت با توان نامی خود کار می‌کند. البته سعی بر این است که نیروگاه‌های جدید به صورت هیبرید ساخته شوند تا از یک میدان فسیلی به عنوان منبع پشتیبان در زمان‌های عدم تابش نور خورشید کافی، استفاده کنند.

در اینجا قصد داریم به بررسی یک نیروگاه با قابلیت ذخیره‌ی انرژی برای ۷.۵ ساعت و ظرفیت تولید ۵۰ مگاوات برق بپردازیم، یعنی چیزی شبیه به نیروگاه آنداسول در اسپانیا که اولین نیروگاه سهموی خطی در اروپا و اولین نیروگاه با سیستم ذخیره سازی در دنیا می‌باشد. شکل زیر بیانگر نیروگاه مورد مطالعه می‌باشد. در این شکل، نیروگاه شامل سه جزء اصلی است: مزرعه‌ی خورشیدی، سیستم ذخیره سازی و بلوک قدرت. این سه جزء از طریق دو مبدل حرارتی با یکدیگر ادغام می‌شوند. یک سیال حامل (HTF) در مرکز کلکتورها واقع در مزرعه‌ی خورشیدی گرم می‌شود. این مایع در چند مبدل حرارتی گردانده می‌شود تا بخاری با فشار بالا تولید کند. سپس همان طور که ذکر شد، بخار وارد چرخه‌ی رنکین شده تا توربین‌های رایج را تحریک کند. بخار با انرژی تخلیه شده به مایع تبدیل شده و برای گرم شدن مجدد آماده می‌شود.

وقتی توان گرمایی مزرعه‌ی خورشیدی به الزامات بلوک توان رسید، ذخیره انرژی گرمایی (سیستم غیر مستقیم با دو تانک) شارژ می‌شود. مازاد گرما، از طریق یک مبدل گرما به نمک مذاب منتقل می‌شود. نمک مذاب گرم شده، در تانک نمک گرم ذخیره می‌شود. تخلیه‌ی نمک از تانک گرم برای گرم کردن مجدد HTF در همان مبدل گرما رخ می‌دهد با این تفاوت که وقتی مزرعه‌ی خورشیدی میزان توان کافی برای تولید بخار را ندارد، جریان انتقال گرمای نمک در مبدل به صورت عکس می‌باشد.

مزرعه خورشیدی

عضو اصلی در مزرعه‌ی خورشیدی، کلکتور می‌باشد. کلکتور SKAL-ET150 با سیستم دنبال کننده‌ی مداوم را می‌توان به عنوان نمونه‌ای بارز نام برد. برخی از مشخصات کلکتورهای در جدول زیر آورده شده است:

سیستم ذخیره

سیستم ذخیره شامل تانک‌های گرم و خنک می‌باشد. محتوای این تانک‌ها، نمک نیترات مذاب (۶۰% NaNO3 + 40% KNO3 ) می‌باشد. سیستم ذخیره‌ی نیروگاه آنداسول توانایی تأمین توان نامی برای ۷.۵ ساعت را دارد. اطلاعات دقیق این سیستم به همراه عکس آن در ادامه آورده شده است:

• دمای تانک خنک: ۲۹۲ درجه سانتی‌گراد
• دمای تانک گرم: ۳۸۶ درجه سانتی‌گراد
• دبی: ۹۴۸ کیلوگرم بر ثانیه
• ارتفاع ۱۴ متر و قطر ۳۸ متر

بلوک قدرت

انرژی گرمایی از طریق سیال HTF به قسمت ژنراتورهای قدرت منتقل می‌شود. قسمت ژنراتور شامل سیستمی با چرخه‌ی رنکین است. به دلیل پایداری حرارتی HTF، بیشینه دمای بخار در چرخه‌ی توان نزدیک ۳۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌باشد.

نوع توربین بخار، شامل یک توربین منفرد و شش استخراج کننده‌ی بخار می‌باشد. در اینجا برای نمونه به توربین SST-700 زیمنس اشاره می‌کنیم که پارامترهای آن در زیر لیست شده‌اند:

•  ظرفیت نرمال ۵۰.۰ مگاوات
• بازده تبدیل ۳۸%
• شرایط ورودی توربین ۱۰۰بار ۳۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد، بازگرمای ۱۶.۵ بار ۳۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد
• جریان بخار نامی ۵۹ کیلوگرم بر ثانیه
• طراحی فشار ۰.۰۸ بار

برج خنک کننده، آبی که برای متراکم کردن بخار خارج شده از توربین استفاده می‌شود را خنک می‌کند که در بخش‌های بعدی، با این سیستم بیشتر آشنا خواهید شد.

برگرفته از سایت:

http://ecogeek.ir/1391/12/solar-parabolic-through-part1/

راه‌کارهای مناسب نصب پنجره در ساختمان برای صرفه جویی در هزینه و انرژی

• 

راه‌کارهای مناسب نصب پنجره در ساختمان برای صرفه جویی در هزینه و انرژی

آیا تاکنون به طرز قرارگیری پنجره خانه‌های محله خود دقت کرده‌اید؟ اوج نگرانی در نصب پنجره خانه‌ها، کاهش دید افراد بیرون از خانه است که مبادا ساکنین خانه را با زیر جامه مشاهده کنند مخصوصاً در کشور ما که پنجره خانه‌های شهری در ارتفاع مناسب نصب می‌گردد تا نسبت به خانه‌های روبرو یا کلاً بیرون از خانه دید کافی نداشته باشند. ولی مسئله فقط پوشیدگی و کاهش دید نیست.

پیدا کردن راهکار مناسب برای نصب پنجره بنا بر چند دلیل مهم است: آن‌ها به شما کمک می‌کنند تا بهتر بخوابید، خانه شمارا مکان بهتر و راحت‌تری برای زیستن می‌کنند و به شما کمک می‌کنند تا در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنید. آیا می‌دانستید یافتن راهکارهای مناسب و نصب صحیح پنجره به شما کمک خواهد کرد تا هرماه مبلغ قابل‌توجهی از قبض‌های برق و گاز شما کاسته شود؟ با سرمایه‌گذاری مناسب روی یافتن راهکار مناسب در نصب پنجره متناسب با محل سکونت و محیط اطرافتان می‌توانید از هدر رفتن گرمای داخل منزل در زمستان جلوگیری کنید و همچنین در فصل گرم تابستان، خانه را خنک‌تر نگه‌دارید. با چاره‌اندیشی‌های مناسب در نصب پنجره همچنین می‌توان در طول روز از نور کافی بهره‌مند شد بنابراین در مصرف انرژی الکتریکی بسیار صرفه‌جویی خواهد شد.

در ادامه مطلب با من باشید تا ببینیم بهترین راهکار و روش معقول برای نصب پنجره در ساختمان چیست.

چرا به دنبال راهکار مناسب برای نصب پنجره باشیم؟!

کنترل نور

علاوه بر کاهش دید منزل، یافتن راهکار مناسب در نصب پنجره دو عملکرد اولیه و اساسی دیگر را نیز پشتیبانی می‌کند: کنترل نور و کنترل دما در یک اتاق. عملکرد اصلی که در یافتن این راهکار باید مدنظر قرار گیرد، کنترل نور است. شاید خوشتان نیاید که اول صبح که در اوج خواب شیرین هستید، اتاقتان با نور خورشید روشن شود. یا ممکن است هنگام شب، نور زیبای ماه یا چراغ‌های کوچه و خیابان از خوابیدن شما جلوگیری کنند. یا شاید شما یک بچه کوچک بیش‌ازحد پرانرژی دارید که صبح‌ها با نور خورشید از خواب برمی‌خیزد درحالی‌که خوابیدن او تا لنگ ظهر برایتان غنیمت است. درواقع راهکارهای تاریک کننده اتاق بانام “سایه‌های خاموشی” وجود دارند که می‌توانند از قسمت اعظم نور مرئی که به داخل می‌تابند جلوگیری به عمل‌آورند. راهکارهایی مانند راهکار هانتر داگلاسمی‌تواند نور شدید خورشید را در اتاق، پخش و پراکنده کند. این راهکار، از خاموش کردن چراغ طبیعی و روشنایی مبتنی بر برق جلوگیری می‌کند. دیافراگم‌ها یا شاترها، نور ورودی را اغفال می‌کنند. ولی این راهکارها همه، تأثیرهای متفاوتی بر دمای محیط اتاق‌دارند بنابراین بسیار مهم است تا به نوع, مکان و موقعیت پنجره اتاق‌هایتان قبل از نیاز به انتخاب راهکار مناسب، به‌خوبی فکر کنید.

کنترل دما

کنترل نور پنجره و اینکه چقدر اشعه خورشید به داخل اتاق بتابد، رابطه مستقیم دارد با دمای اتاق. تابش مستقیم نور خورشید به داخل یک اتاق از طریق یک پنجره بزرگ، به‌سرعت منجر به بالا رفتن دمای داخل اتاق می‌گردد که به آن “بهره‌ی گرمای خورشیدی” می‌گوید. بهره گرمای خورشیدی در یک زمستان سرد می‌تواند مزیت بسیار خوبی باشد زیرا شما دیگر مجبور به استفاده از وسایل گرمایشی در برخی از ساعات نخواهید بود. ولی این خلافِ چیزی است که شما در تابستان به آن نیاز دارید یعنی وقتی سعی بر خنک نگه‌داشتن اتاق خود دارید. راهکار مناسب در نصب پنجره به شما کمک خواهد کرد تا جلوی تابش نور خورشید را در تابستان یا هر زمان دیگر که به نور احتیاج ندارید بگیرید درحالی‌که در زمستان قضیه برعکس خواهد شد. سایه‌بان، پرده، کرکره، نرده، طاق‌نما یا حتی فیلم‌های برچسبی، همه از راه‌های مؤثری هستند که به‌واسطه آن‌ها می‌توان میزان ورود اشعه خورشید به داخل اتاق را کنترل کرد.

راهکار مناسب در نصب پنجره به‌عنوان عایق

یک مورد دیگر که باید حتماً ساکنان مناطق سردسیر در نظر گرفته شود، عایق‌بندی پنجره است. درحالی‌که تابش نور خورشید در فصل سرما یک عامل بسیار خوشایند است، هدر رفتن گرما از طریق هدایت و همرفت یک عامل نامطلوب است. هرچه پنجره قدیمی‌تر یا نازک‌تر می‌شود، این موضوع اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. هدر رفتن گرما در شب، بحرانی‌تر نیز می‌شود زیرا در آن هنگام، خورشیدی نیست تا جبران‌کننده‌ی تلفات گرما از طریق پنجره باشد. اگر عکس‌های حرارتی یک منزل در شب را مشاهده فرمایید، واقف بر این موضوع خواهید شد که گرمای قابل توجهی از طریق پنجره‌ها از دست می‌رود. در زیر، یک عکس حرارتی از یک خانه را مشاهده می‌فرمایید. قسمت‌های قرمز، بیشترین گرما را هدر می‌دهند.

گرما می‌تواند مستقیماً از طریق پنل‌های شیشه‌ای و همچنین درزها و حاشیه‌های پنجره هدر رود. از طریق راهکارهای مناسب عایق‌بندی در نصب پنجره می‌توان هرگونه تلفات حرارتی از طریق پنجره را کاهش داد. همان‌طور که می‌دانید، بهترین راه برای عایق‌بندی پنجره، استفاده از شیشه‌های دوجداره‌ای است. استفاده از پرده با جنس پارچه ضخیم نیز نقش بسزایی در عایق‌بندی دارد ولی متداول‌ترین راهکار برای عایق‌بندی، استفاده از سایبان یا شید(shade) از نوع لانه‌زنبوری است که در قسمت بعد، چند تصویر از آن‌ها را مشاهده می‌فرمایید. این پرده‌ها باید به‌گونه‌ای نصب گردند تا هوا را در سلولی که بین خود و پنجره تشکیل داده‌اند، حبس کنند. این‌گونه پرده‌ها می‌توانند کارآمدترین نوع در بین پرده‌ها باشند. این پرده‌ها هرگونه پنجره از نوع قوس‌دار، دایره‌ای زاویه‌دار و نورگیر را باید پوشش دهند. شرکت دکوریو این‌گونه پرده‌ها را با جنس پارچه‌های مختلف، رنگ و انواع مختلف نصب می‌کند. این‌گونه پرده‌ها را بانام “پرده سلولی” نیز می‌شناسند. این پرده‌ها در سال ۱۹۸۵ توسط هانتر داگلاس اختراع شدند. صاحبان منازل می‌توانند با نصب پرده‌های سلولی، در فصل‌های سرد سال در مصرف انرژی بسیار صرفه‌جویی کنند و هزینه‌های خود را کاهش دهند. البته پرده‌ها ازنظر زیبایی‌شناسی نیز مهم هستند و مالکان در انتخاب رنگ و نوع پرده حتماً باید به رنگ محیط نیز توجه کنند.

پنجره خود را دقیقاً ارزیابی کنید

لیستی از تمامی پنجره‌ها، شرایط محیطی هر پنجره در هر اتاق و همچنین نیاز و دغدغه‌تان برای هر اتاق را مهیا کنید. مثلاً فلان اتاق رو به شمال است و رو به خیابان، فلان اتاق در تابستان بسیار روشن و داغ می‌شود و نیازمند پوشش مناسب در طول روز است و… . حین یافتن راهکار مناسب، مسائلی که باید حتماً در نظر گرفته شود این است:

• پنجره رو به چه جهتی است؟
• چه نوع پنجره‌ای دارید؟ (عایق‌بندی شده؟ باز می‌شوند؟)
• در مجاورت پنجره شما در طی ساعات روز چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ خورشید در هر ساعت در چه موقعیتی نسبت به پنجره قرار دارد؟
• آیا پنجره‌های بسیار بلند یا پنجره‌هایی دارید که به‌راحتی در دسترس نیستند؟
• آیا به دلیل وجود فرزند کوچک یا حیوانات خانگی بازیگوش نیاز به پرده‌های بدون بند دارید؟
• می‌خواهید پنجره‌تان به‌صورت برقی باشد یا دستی؟
• آیا قصد دارید با کنترل از راه دور، تبلت یا موبایل کنترل شوند؟
• کدام‌یک از موارد فوق برای شما اولویت‌دارند؟

جهت‌گیری یک خانه نسبت به خورشید، تأثیر بسیار زیادی بر هزینه‌های سرمایش و گرمایش خانه دارد که اکثر هزینه‌های ناشی از انرژی خانه ناشی از این مسئله می‌شود. درحالی‌که برخی از افراد هزینه و وقت بسیاری صرف عایق‌بندی و تقویت دستگاه‌های گرمایش و سرمایش می‌کنند، یکی از راحت‌ترین موارد برای بهبود سرمایش و گرمایش ساختمان، یافتن استراتژی مناسب برای پرده و پنجره است. باید به این موضوع اندیشید که خورشید در طول روزهای سال، چه مسیری را طی می‌کند. آیا پنجره‌های خانه شما بیشتر از دیگر خانه‌ها در معرض تابش نور خورشید است؟ مثلاً اگر پنجره اتاق شما در هنگام صبح بیشترین نور خورشید را وارد اتاق می‌کند (رو به شرق) و شما فرد سحرخیزی هستید و عاشق روشنایی صبح هستید، لازم نیست در مورد پرده وسواس زیادی به خرج بدهید، یک پرده شید ساده کفایت می‌کند. اگر پنجره اتاق رو به غرب باشد و هنگام غروب بیشترین نور خورشید را وارد منزل کند، درصورتی‌که خانه در مناطق سردسیر باشد که بسیار عالی است ولی درصورتی‌که خانه در مناطق گرمسیر باشد حتماً باید از سایبان و پرده مناسب استفاده کرد. پنجره‌های رو به شمال، کمترین بهره را از نور خورشید می‌برند و بیشترین پتانسیل برای از دست دادن گرما را دارند.

برخی از مهم‌ترین راهکاری‌های پنجره و پرده:

پرده‌های تزئینی (دراپری)

پرده‌های تزئینی یا دراپری (یا drapes) آویخته پارچه‌ای از یک میله یا تکیه‌گاه است. دراپری، روش بسیار خوبی برای عایق‌بندی در زمستان است زیرا مانند یک فرش عمل می‌کنند(!) و از خانه در برابر از دست دادن گرما محافظت می‌کنند. در تابستان نیز دراپری یک وسیله خوب برای جلوگیری از تابش نور خورشید به داخل منزل است. دراپری بیشتر با آرایه‌گری (دکوراسیون) سنتی و کلاسیک همخوانی دارد و برای اتاق‌ها، لطافت و گرما را به ارمغان می‌آورد. می‌توان گفت دراپری‌ها عمودی رایج‌ترین نوع پرده در منازل هستند ولی نوع افقی این پرده‌ها بسیار کمتر مشاهده می‌شود که در زیر تصاویر آن‌ها را مشاهده می‌کنید:

شید (shades)

شیدها پرده‌هایی هستند که به‌طور عمودی به پایین یا بالا حرکت می‌کنند. البته در ایران من پرده‌ای تاکنون ندیده‌ام که رو به پایین هم حرکت کند. شیدهای غلتکی (roller shades) ، پرده‌های رومی یا ویگنت (vignette) و پرده‌های لانه‌زنبوری یا سلولی که در موردش بحث شد، از انواع پرده‌های شید می‌باشند.

شیدهای لانه‌زنبوری

همان‌طور که پیش‌تر در این مطلب ذکر شد، شیدهای لانه‌زنبوری می‌توانند با گرم‌تر نگه‌داشتن اتاق در زمستان و خنک‌تر نگه‌داشتن آن در تابستان، بهترین انتخاب برای کسانی باشند که دغدغه انرژی دارند و همچنین می‌خواهند بدون استفاده از سیستم‌های مکانیکی گرمایش و سرمایش، کنترل بهتری روی دمای داخل اتاق داشته باشند. این پرده‌ها به‌طور قابل توجهی روند انتقال نور خورشید و تلفات حرارتی را کاهش می‌دهند. با استفاده ازاین‌گونه پرده‌ها، درواقع ارزش R پنجره از ۳.۵ (برای یک پنجره معمولی) به نزدیک ۷ افزایش پیدا می‌کند. ارزش R بیانگر مقاومت حرارتی مورداستفاده در صنعت سازه و ساختمان است و برای اطلاعات بیشتر در این مورد می‌توانید به ویکیپدیا مراجعه فرمایید.

کرکره (شاتر و بلایند)

شاتر، بهره‌جویی از موادی همچون پلاستیک یا چوب است که می‌تواند باز باشد یا توسط یک میله یا ریسمان، کامل بسته شود. کرکره‌ها در تمامی آب‌وهواها جذابیت خاص خود را دارند. شاترها عایق‌های خوبی در فصل زمستان هستند.

بلایندها، اصولاً عایق خوبی نیستند بنابراین، گرم‌ترین گزینه برای زمستان نیستند. بااین‌حال، مانند شاترها، بلایندها نیز به‌خوبی نور را کنترل می‌کند. به خاطر همین موضوع این پرده‌ها در مناطق گرم و روشن مانند جنوب و جنوب غرب کالیفرنیا استفاده می‌شوند، جایی که مردم نیاز به کنترل دقیق نور در طول سال دارند.

فیلم (پرده نازک)

فیلم ها یا غشاهای پنجره نوعی راهکار همیشگی و دائم هستند و در پنجره‌هایی مورداستفاده قرار می‌گیرند که به دلیل شکل، سایز یا محل قرارگیری‌شان، امکان پوشش آن‌ها توسط شید یا شاتر امکان‌پذیر نیست. گاهی این راهکار در کنار دیگر راهکارها مورداستفاده قرار می‌گیرد تا بازده انرژی پنجره به بیشترین حد خود برسد. فیلم‌ها اصولاً از جنس پلی‌استر با قابلیت چسبندگی هستند و حفاظت، ظاهر و کنترل نور پنجره را ارتقا می‌بخشند. وقتی اشعه خورشید به پنجره برخورد می‌کند، فیلم پنجره به‌عنوان یک صفحه خورشیدی عمل می‌کند تا از عبور اشعه ماوراءبنفش جلوگیری کند درحالی‌که عبور نور و گرما را نیز کنترل می‌کند. معروف‌ترین پوشش پنجره ، Low-E یا نشر-کم هست. فیلم‌های پنجره اصولاً در اتومبیل‌ها یا ساختمان‌های تجاری به چشم می‌خورند ولی گاهی در پنجره خانه‌های شخصی نیز استفاده می‌شود.

سایبان

سایبان‌ها راهکاری هستند که اکثراً توسط مغازه‌های ایران و همچنین خانه‌های پاریس مورداستفاده قرار می‌گیرد. سایبان‌ها یک وسیله کارآمد در کنترل بهره حرارتی خورشید هستند زیرا در تابستان، جلوی نور خورشید را می‌گیرند ولی به خورشیدی زمستانی اجازه تابش به داخل را می‌دهند. سایبان‌هایی که روی پنجره‌های رو به جنوب نصب می‌گردند در فصل تابستان، بهره حرارتی را تا میزان ۶۵ درصد کاهش می‌دهند و آن‌هایی که روی پنجره‌های رو به غرب نصب می‌گردند، بهره را تا میزان ۷۷ درصد کاهش می‌دهند. سایبان‌هایی که قابلیت بسته شدن دارند، در زمستان بسته می‌شوند تا امکان ورود نور خورشید به داخل را فراهم کنند.

شاید کمی مضحک به نظر برسد که از درختان، تحت عنوان راهکار مناسب برای پنجره نام ببریم ولی حقیقت این است که درختانی که در کنار پنجره‌های رو به جنوب رشد می‌کنند نیز مانند یک سایبان برای پنجره عمل می‌کنند. در تابستان، با برگ‌ها و شاخه‌های انبوه خود جلوی نور خورشید را می‌گیرند ولی در زمستان، شاخه‌های بی‌برگ آن‌ها در برابر عبور نور خورشید مقاومت کمتری می‌کنند و اجازه می‌دهند تا نور عبور کند.

فنّاوری‌های جدید در راهکارهای نصب پنجره

راهکارهای مناسب نصب پنجره در دهه‌های اخیر پررنگ‌تر شده‌اند و با افزایش اهمیت انرژی، مهم‌تر نیز می‌شوند. در عکس‌های قبل، شیدهایی را مشاهده فرمودید که امکان بالا و پایین رفتن به هر نحوی را دارند و در موقعیت موردنظر کاربر قرار می‌گیرند. بنابراین برخلاف پرده‌هایی که در حال حاضر در ایران وجود دارند، علاوه بر حفظ حریم خصوصی و دید از فضای خارج، می‌تواند نمای زیبای آسمان را برای داخل منزل فراهم کنند. پرده‌های بدون بند، از دست کودکان و حیوانات خانگی در امان هستند. پرده‌های موتوری، تنها با یک کلید روی دورفرمان (ریموت کنترل) پایین یا بالا می‌روند.

پرده‌ها می‌تواند به‌واسطه یک آی پد، آیفون یا گجت‌های آندرویدی قابل‌کنترل باشند و همچنین می‌توانند طوری برنامه‌ریزی شوند تا با زاویه تابش خورشید خود را تنظیم کنند. پرده‌ها همچنین می‌توانند به سیستم‌های اتوماسیون خانگی متصل شوند تا حتی وقتی کسی در خانه نیست، متناسب با نور آفتاب تنظیم شوند. حس‌گرهای حرارتی که در بسیاری از مکان‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند، در پنجره نیز می‌توانند استفاده شوند تا در صورت بالا رفتن دمای داخل، با فرمان به سیستم اتوماسیون، پرده را طوری تنظیم کنند تا دما به میزان ایده آل برسد. پنجره‌های خودکار می‌توانند طوری برنامه‌ریزی شوند تا در ساعات بیشینه مصرف برق، کامل بسته شوند تا از میزان اتلاف گرما بکاهند.

اگر راهکارهای دیگری در نصب پنجره می‌شناسید که در به کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند

برگرفته از سایت:

http://ecogeek.ir/1393/04/how-to-find-the-right-window-treatments-to-save-energy-and-money/

 Save

• 

آشنایی با اولین خانه “انرژی مثبت” دنیا: خانه آفتاب‌گردان

یکی از زیبایی‌های طبیعت، گل‌های آفتاب‌گردان هستند که خورشید را همچون معشوق خود دنبال می‌کنند. برترین تکنولوژی‌های دنیا نیز آن‌هایی هستند که از طبیعت و قوانین جاری در آن الهام گرفته‌اند.

خانه‌ی گردان خورشیدی، زاییده‌ی افکار آقای رالف دیچ (Ralph Disch) برای توسعه خورشیدی ساننشیف (Sonnenschiff) و جنبش خورشیدی مدرن در آلمان است. این خانه، به طور کامل از مزیت انرژی خورشیدی بهرمند می‌شود زیرا متناسب با زاویه‌ی تابش نور خورشید، می‌چرخد. این منجر می‌شود تا فضای داخلی خانه نیز از طریق پنجره‌های سه‌گانه به بهترین شکل ممکن از نور طبیعی خورشیدی بهرمند شود. بنابراین، پنل‌های خورشیدی و لوله‌های گرمایشی خورشیدی که در بام خانه نصب شده‌اند به خوبی با گرمای خورشیدی تغذیه می‌شوند. نتیجه‌ی آنچه که خدمتتان عرض شد، اولین خانه‌ی مدرن “انرژی-مثبت” در دنیا است که حدود ۵ برابر انرژی مورد نیاز خود را تولید می‌کند.

بیست و پنج سال قبل، وقتی مسئولین فرایبورگ آلمان تصمیم به احداث یک نیروگاه انرژی اتمی در آن حوالی گرفتند، آقای رالف با شور و نشاط در جهت جلوگیری از احداث آن نیروگاه اقداماتی انجام داد. وقتی او احساسات و تعصب را خود برای یافتن یک راه جایگزین بکار گرفت، به خورشید نگاه کرد. نتیجه، خانه‌ی مفهومی آفتاب‌گردان بود که توسط انرژی جنبشی خود، به بهترین شکل ممکن از انرژی خورشیدی استفاده می‌کرد. این خانه به طوری زمان‌بندی شد تا در طول روز، همراه با خورشید، ۱۸۰ درجه بچرخد. پنل‌های خورشیدی ۶.۶ کیلواتی بر روی بام، با تولید مازاد انرژی مورد نیاز خانه، آن را تبدیل به یک خانه‌ی انرژی-مثبت کرده است. یک سیستم ریلی بر روی بام، گرمای حاصل شده در لوله‌های حرارتی جهت گرمایش آب مصرفی و رادیاتورها را دو برابر افزایش می‌دهد.

این خانه همچنین آب‌های خاکستری و آب باران را مجددا برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار می‌دهد. در خانه‌ی آفتاب‌گردان از سیستم کمپوست کننده‌ی توالت نیز استفاده شده است.

اولین نسخه آزمایشی در سال ۱۹۹۴ به عنوان خانه‌ی آقای رالف در فرایبورگ ساخته شد. اکنون سه نمونه از این خانه در آلمان وجود دارد. دو نمونه بعدی یکی به عنوان ساختمان نمایشگاه برای یک شرکت در آفنبورگ و نمونه دوم به عنوان آزمایشگاه یک دندانپزشکی در بایرن مورد استفاده قرار گرفت. ساختمان گل آفتابگردان برای اولین بار در جهان برای تولید انرژی کاملا تجدید پذیر و انتشار رایگان مورد استفاده قرار گرفت.

در این ساختمان، چندین گیرنده برای برداشت انرژی در نظر گرفته شده: دو محور پنل ردیابی خورشیدی فتوولتائیک به مساحت ۶۰ متر مربع، یک مبدل زمین گرمایی، نرده‌های خورشیدی بالکن که برای تامین حرارت و فراهم کردن آب گرم مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ساختمان، یک ساختمان کربن-صفر نیز هست یا به عبارتی، دی اکسید کربن تولید نمی‌کند.

در افزایش بازده این خانه و صرفه‌جویی در انرژی، استفاده از عایق‌های مناسب نیز سهیم بوده‌اند.

PlusEnergy یا انرژی مثبت یک مفهوم جدید بود که توسط رالف ابداع شد. این کلمه نشان می‌دهد انرژی تولید شده بیش از انرژی مصرفی است. او با تکمیل محل اقامت خصوصی خود گل افتابگردان (در سال ۱۹۹۴) اولین خانه انرژی مثبت را به جهان معرفی کرد. هدف بعدی او فضاهای مسکونی، تجاری و خرده فروشی بود. PlusEnergy یا انرژی مثبت یک مفهوم ساده است که در طراحی فنی تحقق می‌یابد و یک ضرورت اساسی زیست محیطی است. رالف ادعا می‌کند که طراحی ساختمان پسیو یا غیر فعال کافی نیست، زیرا همچنان دی اکسید کربن به اتمسفر منتشر می‌کند.

برگرفته از سایت:

http://ecogeek.ir/1392/10/heliotrope-the-worlds-first-energy-positive-solar-home/#prettyPhoto

نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از بشقاب سهموی (قسمت دوم)

• 

نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از بشقاب سهموی (قسمت دوم)

موتورها

موتور در یک سیستم بشقاب/موتور، طی رفتاری شبیه به موتورهای احتراق داخلی رایج چهار زمانه، گرما را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. انرژی مکانیکی از طریق یک ژنراتور یا مبدل، به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. تعدادی چرخه‌ی ترمودینامیکی و سیال‌های عملگر برای سیستم‌های بشقاب/موتور در نظر گرفته شده است از جمله چرخه‌ی رنکین که از آب یا یک سیال عمل کننده‌ی آلی استفاده می‌کند؛ برایتون با چرخه‌ی باز یا بسته و چرخه‌ی استرلینگ. چرخه‌های ترمودینامیک عجیب و غریب دیگر و تغییرات چرخه‌‌های مذکور نیز در نظر گرفته شده‌اند. موتورهای احتراق که عموماً موفق بوده‌اند، از چرخه‌های استرلینگ و برایتون باز (توربین گازی) استفاده کرده‌اند. استفاده از چرخه‌ی موتورهای وسایل نقلیه‌ی Otto و دیزل عملی نیست زیرا یکپارچه سازی آن‌ها با متمرکز کننده‌های خورشیدی بسیار دشوار است. گرما همچنین می‌تواند توسط سوزاننده‌ی گاز تکمیلی فراهم شود تا عملکرد در هوای ابری یا در هنگام شب نیز ممکن شود. خروجی الکتریسیته در نمونه‌های اولیه‌ی سیستم‌های بشقاب/موتور کنونی حدود ۲۵ kWe برای سیستم‌های بشقاب/استرلینگ و حدود ۳۰ kWe برای سیستم‌های برایتون است. سیستم‌های کوچک‌تر با خروجی ۵ تا ۱۰kWe نیز توسعه داده شده‌اند.

چرخه‌ی استرلینگ:

موتورهایی با چرخه‌ی استرلینگ که در سیستم‌های خورشیدی بشقاب/استرلینگ استفاده می‌شوند، موتورهایی با دمای بالا و فشار بالا هستند که از بیرون گرم می‌شوند و از گاز عملگر هلیوم یا هیدروژن استفاده می‌کنند. دماهای گاز عملگر حدود ۷۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد با فشار ۲۰Mpa می‌باشند که در موتورهای استرلینگ مدرن با کارایی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در چرخه‌ی استرلینگ، گاز عملگر طی روندهای دما-ثابت و حجم-ثابت، متناوباً گرم و یا خنک می‌شود. موتورهای استرلینگ معمولاً با یک “باز تولیدکننده‌” (regenerator) با قابلیت افزایش بازده همکاری می‌کنند که طی روند خنک کردن حجم-ثابت، گرما را جذب می‌کند و این گرما را حین گرم شدن گاز در حجم-ثابت، جایگزین می‌کند. شکل زیر نشان دهنده‌ی چهار روند پایه‌ی چرخه‌ی موتور استرلینگ می‌باشد.

تعدادی ساختار مکانیکی وجود دارد که این روندهای حجم-ثابت و دما-ثابت را بکار می‌گیرد که اکثر آن‌ها شامل استفاده از پیستون‌ها و سیلندرها می‌باشند. برخی از آن‌ها از یک جایگزین کننده استفاده می‌کنند (displacer، پیستونی که گاز عملگر را بدون تغییر حجم، جایگزین می‌کند) تا گاز عملگر را از ناحیه‌ی داغ به ناحیه‌ی سرد موتور، به عقب و جلو حرکت دهد. برای اکثر طراحی‌های موتور، توان توسط یک میل‌لنگ گردنده، به طور جنبشی استخراج می‌شود. ساختار پیستون آزاد، یک مورد استثنا است که در آن، پیستون‌ها توسط میل لنگ یا دیگر مکانیزم‌ها مقید نمی‌شوند. آن‌ها روی فنرها به جلو و عقب حرکت می‌کنند و توان، توسط مبدل خطی یا پمپ از پیستون توان استخراج می‌شود. تعدادی مرجع قابل دسترس وجود دارد که اصول ماشین‌های استرلینگ را بیان می‌کنند. بهترین موتورهای استرلینگ برای تبدیل گرما به الکتریسیته، دارای بازده حدود ۴۰ درصد می‌باشند[۶-۸].  موتورهای استرلینگ کاندیداهای خوبی برای سیستم‌های بشقاب/موتور می‌باشند زیرا گرمای خارجی موتور، آن‌ها را با شار خورشید متمرکز شده تطبیق می‌دهد و بازده آن‌ها در حد قابل قبولی است.

در حال حاضر رقابت بین موتورهای استرلینگ حرکتی (kinematic) برای استفاده در سیستم خورشیدی موتور/بشقاب  بین موارد  زیر می‌باشد:

SOLO 161 11-kWe

Kockums4-95 25-kWe

Stirling General Motors STM 4-120 25-kWe

در حال حاضر هیچ موتور استرلینگ پیستون آزادی برای کاربرد در سیستم بشقاب/موتور توسعه داده نشده است. موتورهایی که برای استفاده در کاربردهای خورشیدی در نظر گرفته شده‌اند، در واقع برای کاربردهای دیگری ساخته شده‌اند. در مسیر بهره‌برداری از تکنولوژی سیستم خورشیدی بشقاب/موتور، تجاری سازی موفق هرکدام از موتورهای مذکور می‌تواند سدها و موانع را حذف کند. موتور SOLO برای اولین بار در آلمان کاربرد خود را پیدا کرد؛ Kockums در حال توسعه‌ی یک نسخه‌ی بزرگ از موتور ۴-۹۵ برای نیرومحرکه‌ی زیردریایی به سفارش نیروی دریایی سوئد است، DTM4-120 توسط جنرال موتورز و برای نسل بعدی خودروها (هیبرید) توسعه داده شده است.

چرخه‌ی برایتون:

موتور برایتون که موتور جت، توربین احتراق یا توربین گازی نیز نامیده می‌شود، یک موتور احتراق داخلی است که با کنترل احتراق سوخت، توان تولید می‌کند. در موتور برایتون شبیه به Otta و موتورهایی با چرخه‌ی دیزلی، هوا فشرده، سوخت افزوده، و ترکیب موجود سوخته می‌شود. در یک سیستم بشقاب/برایتون گرمای خورشید با سوخت جایگزین می‌شود یا به آن ضمیمه می‌شود. گاز گرم حاصل، منبسط شده و برای تولید توان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در توربین گازی، سوختن به طور مداوم رخ می‌دهد و گاز منبسط شده برای گردش توربین و مبدل استفاده می‌شود. مانند موتور استرلینگ ،بهبود اتلاف گرما کلید دست‌یابی به بازده بالا می‌باشد. بنابراین، گرمای خارج شده از توربین برای گرمای مجدد هوای متراکم کننده (کمپرسور) استفاده می‌شود. موتورهایی با بازیافت گرما، دارای دمای ورودی ۸۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌باشند. بازده گرما-به-الکتریسیته پیش‌بینی شده برای موتورهای برایتون در کاربردهای بشقاب/برایتون، به بیش از ۳۰درصد می‌رسد[۹,۱۰].

تجهیزات کمکی

مبدل: وسیله‌ی تبدیل کننده‌ی انرژی مکانیکی به الکتریسیته که در سیستم خورشیدی بشقاب/موتور استفاده می‌شود بستگی به موتور و کاربرد سیستم دارد. ژنراتورهای القایی مورد استفاده روی موتورهای استرلینگ حرکتی به یک شبکه‌ی برق متصل می‌شود. ژنراتورهای القایی با شبکه همگام سازی (سنکرون) می‌شوند و می‌توانند توان یک یا سه فاز ۲۳۰ یا ۴۶۰ ولت تولید کنند. بازده ژنراتورهای القایی حدود ۹۴ درصد می‌باشد. ممکن است خروجی ژنراتورها یکسو شود (برق DC) و سپس مجدداً تبدیل به توان AC شود تا  عدم تطابق در سرعت بین خروجی موتور-در نتیجه برق تولید شده توسط ژنراتور- و شبکه‌ی برق رفع گردد. مثلاً خروجی توربین گازی با سرعت بالا، یک توان با فرکانس بسیار بالا در مبدل را به دنبال دارد که ابتدا توسط یک یکسو کننده به برق DC تبدیل شده و سپس به برق تک یا سه فاز با فرکانس ۶۰ یا ۵۰ هرتز (استاندارد شبکه‌های برق) تبدیل می‌شود.

سیستم خنک‌کننده:

موتورهای حرارتی نیاز دارند تا گرمای خود را به محیط منتقل کنند. موتورهای استرلینگ از یک رادیاتور برای انتقال گرمای اضافه به اتمسفر استفاده می‌کنند. توان پارازیتی نیازمند عملکرد یک فن و پمپ سیستم خنک کننده‌ی استرلینگ دارد.

کنترل کننده‌ها:

عملیات خودمختار توسط استفاده از ریزپردازنده‌ها که روی بشقاب نصب می‌گردند، امکان پذیر می‌شود. بشقاب، به کمک پردازنده‌ی مذکور می‌تواند مسیر حرکت خورشیدی را دنبال کند. برخی از سیستم‌های خورشیدی از یک کنترل کننده‌ی مجزا برای کنترل موتور استفاده می‌کنند. برای پروژه‌های بزرگ، از کنترل کننده‌ی مرکزی SCADA=System Control and Data Acquisition استفاده می‌شود.

برگرفته از سایت :

http://ecogeek.ir/1392/01/solar-dish-engine-part-2/