تحقیق درباره پتانسیل کاربرد انرژی خورشیدی در ایران

تحقیق درباره پتانسیل کاربرد انرژی خورشیدی در ایران

فهرست مطالب
چکیده 1
پيش گفتار: 3
چرا انرژي خورشيدي؟ 3
الف- واكنش هسته اي فيژن: 6
ب- واكنش هسته اي فيوژن: 8
انرژي خورشيد: 9
فصل اول 12
آشنايي با برج نيرو 12
اجزاء برج نيرو: 14
2- توربين و ژنراتور: 15
3- كلكتور: 16
امكانات بهره برداري اضافي: 17
فصل دوم 19
انتقال انرژي از طريق تشعشع 19
خواص تشعشعي: 21
قانون پلانك: 22
تشعشع خورشيد: 23
اثر فاصله زمين از خورشيد: 25
June 26
تأثير زاويه ميل: 26
صفحات پوششي: 29
قابليت انعكاس پوشش: 29
قابليت عبوردهي پوشش: 30
قابليت جذب پوشش: 30
جنس پوشش: 30
اثر رنگ برروي جذب انرژي تشعشعي: 32
فصل سوم 33
محاسبات دودكش 33
فشار رانش: 34
راندمان دودكش: 36
تلفات اصطكاكي: 38
فصل چهارم 39
محاسبات توربين 39
توان كلي: 40
فصل پنجم 46
مختصري در مورد كلكتور 46
بالانس انرژي: 47
فصل ششم 50
ارزيابي اقتصادي برجهاي نيرو 50
بررسي هزينه مخصوص: 51
مقايسه برج نيرو با ساير نيروگاهها: 57
2- بدون مصرف آب: 58
فصل هفتم 60
برج آزمايشي مانزانارس 60
و نتايج حاصل از آن 60
مدهاي بهره برداري توربين: 63
مراجع: 69

چکیده
در شرايط كنوني، تلاش در جهت خودكفايي و رفع وابستگي هاي تكنولوژي كشورمان، يكي از مبرمترين وظايف آحاد ملت ايران است و هركس بنابه موقعيت خويش بايستي در اين راستا گام بردارد. يكي از صنايع كشور كه پيشرفت ديگر صنايع در گرو پيشرفت و توسعه آن است، صنعت برق مي باشد. نيروگاههاي موجود توليد برق از تكنولوژي بسيار بالايي برخوردارند، به طوري كه در حال حاضر طراحي و ساخت آنها در انحصار چند كشور خاص مي باشد. با توجه به اينكه رسيدن به اين تكنولوژي در آينده نزديك براي مان مقدور نيست، اين سؤال پيش مي آيد كه براي تأمين انرژي بدون نياز به تكنولوژي وارداتي چه بايد كرد؟ برج نيرو پاسخ مناسبي است به اين سؤال چرا كه از يك سو بحران انرژي را حل كرده و از سوي ديگر با داشتن تكنولوژي ساده و در عين حال مناسب براي شرايط اقليمي كشورمان مي تواند ما را در تأمين انرژي موردنياز ياري نمايد.
در ابتدا پيش گفتاري در مورد بحران انرژي در جهان آورده شده و در ادامه آن مقايسه اي اجمالي بين انواع انرژيهاي موجود و لزوم استفاده از انرژي خورشيد مورد بررسي قرار گرفته است.
در فصل اول پس از آشنايي مقدماتي با برج نيرو، مختصري در مورد كيفيت ساختماني اجزاء برج و عملكرد آنها بيان شده و نهايتاً امكانات بهره برداري اضافي و افزايش راندمان در برجهاي نيرو مطرح شده است.
فصل دوم به تئوري تشعشع خورشيد اختصاص داده شده. در اين قسمت با توجه به نيازي كه مشاهده گرديد ابتدا مكانيزم پديده تشعشع و قوانين مربوط به آن به طور خيلي مختصر گفته شده است. در ادامه مطلب، تشعشع خورشيد و عواملي كه برروي شدت تشعشع آن اثر مي گذارند و نهايتاً پوشش ها بررسي شده اند.
فصل سوم شامل محاسبات دودكش است. در اين فصل فشار رانش دودكش، دماي هواي خروجي از دودكش، تلفات دودكش و بالاخره راندمان دودكش مطرح شده است.

تحقیق درباره پتانسیل کاربرد انرژی خورشیدی در ایران
در فصل چهارم به بررسي تئوريك توربين پرداخته شده است. ابتدا با داشتن افت فشار در دوطرف پروانه قدرت ماكزيمم توربين محاسبه شده و سپس با داشتن قدرت ماكزيمم، فاكتور بتز، براي اين نوع توربين خاص بدست آمده است. نهايتاً توان واقعي و نيروي وارد بر پره ها، مورد بررسي قرار گرفته اند.
فصل پنجم شامل اطلاعات مختصري در مورد كلكتور است. در اين فصل به بررسي بالانس انرژي در كلكتور، پرداخته شده است. همچنين مقايسه اي بين بالانس انرژي برجهاي نيرو و ساير نيروگاههاي خورشيدي انجام شده است.
فصل ششم به ارزيابي اقتصادي برجهاي نيرو اختصاص داده شده. در اين قسمت ابتدا، هزينه مخصوص اجزاء مختلف (دودكش، توربين، كلكتور) و سپس هزينه مخصوص كل پروژه براي دو نوع پوشش شيشه اي و پلاستيكي مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه برخي از مزيتهاي برج نيرو نسبت به ساير نيروگاهها، بيان شده است.
در فصل آخر مشخصات و نتايج حاصل از اولين برج نيروي آزمايشي كه در مانزانارس اسپانيا احداث گرديده آورده شده است.

پيش گفتار:
چرا انرژي خورشيدي؟
مصرف انرژي در جهان به طور سرسام آوري رو به ازدياد است. بالارفتن سطح زندگي مردم كه با جانشين شدن انرژي مكانيكي بجاي انرژيهاي انساني و حيواني همراه بوده است از يكسو و ازدياد جمعيت از سوي ديگر باعث بالارفتن ميزان مصرف انرژي شده اند. بشر مترقي امروز براي توليد آب آشاميدني، براي توليد مواد غذايي و براي كليه كارهاي روزمره خود نيازمند استفاده از انرژي مي باشد. بطوريكه بدون انرژي زندگي او كلاً مختل مي گردد.
طبق برآوردهايي كه دانشمندان نموده اند، از ابتداي خلقت تا سال 1852 ميلادي، بشر معادل 1.2×1015 كيلووات ساعت و در فاصله 1852 تا 1952 نيز معادل 1.2×1015 كيلووات ساعت انرژي مصرف نموده است. پيش بيني مي شود كه در فاصله 1952 تا 2052 مصرف انرژي بشر به 30×1015 تا 120×1015 كيلووات ساعت برسد.
امروزه بين تقاضاي انرژي و انرژيهاي در دسترس و قابل مهار هماهنگي وجود ندارد و دنياي امروز با اين بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم است منابع شناخته شده انرژي مورد استفاده بشر (نظير ذغال سنگ، نفت، گاز و غيره) در صورتيكه صددرصد نيزقابل مهار و استخراج باشند نمي توانند پاسخگوي نيازهاي آتي بشر باشند و ديري نخواهد پائيد كه اين منابع نيز به اتمام خواهند رسيد. در ضمن نگهداري و حفظ بعضي از منابع جهت كاربردهاي فوق العاده ويژه نظير تغذيه و داروسازي ضرورت دارد از سوي ديگر استفاده از اينگونه انرژيها با مشكلاتي توأم مي باشد. مثلاً در مورد سوختهاي هسته اي، امكان تبديل آنها محدود بوده و همچنين استفاده از آنها تكنولوژي پيشرفته اي لازم دارد. بعلاوه از بين بردن فضولات آن نيز مشكلاتي ايجاد مي كند.
در مورد سوختهاي فسيلي نيز استفاده مداوم از هريك از آنها در درازمدت ضمن داشتن مخاطره هاي محيط زيست هزينه هاي اقتصادي فزاينده اي را به دنبال دارد.

تحقیق درباره پتانسیل کاربرد انرژی خورشیدی در ایران
منابع شناخته شده انرژي عبارتند از:
– سوختهاي فسيلي (شيميايي) نظير زغال سنگ، نفت، گاز طبيعي
– چوب، فضولات گياهي، حيواني و انساني (بيوماس)
– مواد غذايي (انرژي مصرفي انسان و حيوان)
– جريان آبهاي سطحي مانند رودخانه ها و آبشارها
– باد
– امواج دريا
– جزر و مد
– حرارت زير پوسته زمين (ژئوترمال)
– حرارت آب سطح درياها
– واكنشهاي هسته اي
– انرژي خورشيد.
در اين قسمت منابع مختلف انرژي بطور مختصر با يكديگر مقايسه مي شوند.
1- سوختهاي فسيلي: سوختهاي فسيلي مرسومترين منبع انرژي مورداستفاده بشر است. بشر براي اينكه از منابع سوختهاي فسيلي استفاده كند مجبور است كه آنها را سوزانده بصورت انرژي گرمايي درآورد تا هم براي مصارف گرمايي و هم براي تبديل به ساير انرژيها مثل الكتريكي و مكانيكي مناسب باشد. مشهورترين اثر نامطلوب استفاده از سوختهاي فسيلي، آلودگي محيط زيست مي باشد، بخصوص سوختن زغال سنگ باعث توليد گازهاي اكسيد گوگرد، اكسيد ازت، دي اكسيد كربن و نيز ريزش بارانهاي اسيدي مي‌گردد. در ضمن گازكربنيك بصورت مانعي در مقابل تشعشع حرارتي زمين به آسمان عمل مي كند و در درازمدت موجب افزايش دماي كره زمين مي گردد كه خود اثرات نامطلوبي برروي محيط زيست مي گذارد. مشخصه ديگر سوختهاي فسيلي محدود بودن منابع آن است و بشر فقط تا چند سال ديگر قادر خواهد بود كه احتياجات خود را از اين منابع تأمين نمايد. بدين ترتيب منابعي را كه طبيعت در مدت چهار ميليون سال بوجود آورده، بشر در مدتي كمتر از چهارصد سال بكلي مصرف خواهد نمود.
البته كشور ما خوشبختانه بخاطر بهره از منابع عظيم نفت و گاز نسبت به بسياري از كشورهاي جهان، وضعيت خوبي دارد، ولي ناچار به جستجوي راههاي مطمئن تر و پايدار تر براي توليد انرژي مصرفي در سالهاي آتي هستيم. بخصوص كه در وضعيت فعلي، مقدار زيادي از نفت استخراجي كشور در بازارهاي جهاني به فروش مي رسد.
2- چوب، فضولات گياهي، حيواني و انساني: اين مواد كه قابل تبديل به انرژي هستند كلاً به نام بيوماس ناميده مي شوند. روش تبديل اين مواد به انرژي به دو صورت زير مي‌باشد:
مواد گياهي، حيواني يا انساني فوق الذكر را يا از طريق سوزاندن مستقيماً به حرارت تبديل مي كنند و يا اينكه تحت شرايط خاصي آنها را تخمير كرده و با توليد بيوگاز، قسمتي از انرژي موردنياز را تأمين مي كنند.
اشكال روش فوق تكنولوژي نسبتاً پييچده آن است كه استفاده از آن را در محيطهاي روستايي با توجه به نيروي انساني متخصص، محدود مي كند.
مسأله قابل توجه اين است كه اين گونه انرژيها نيز محدود بوده و نمي تواند به عنوان يك منبع انرژي مطمئن براي بشر محسوب گردند.
3- ديگر انرژيها: مانند انرژي جريان آبهاي سطحي، رودخانه ها و آبشارها، انرژي باد، انرژي جزر و مد درياها (كه بدليل جاذبه ماه ايجاد مي شود) انرژي ژئوترمال ( كه استفاده از آن محدود به نواحي است كه به اين انرژي دسترسي دارند). اين انرژيها تا حدودي مي‌توانند نيازهاي انرژي جهان را برطرف كنند، لكن هيچيك از اين انرژيها تكيه گاه مطمئني براي انرژي بشر محسوب نمي گردد.
تنها انرژيهايي كه مي توانند به عنوان تأمين كننده نيازهاي انرژي بشر در آينده موردبحث قرار گيرند، انرژي خورشيد و انرژي واكنشهاي هسته اي آن هم از نوع فيوژن مي باشد.
در اين مقاله با اينكه بر آن هستيم كه كاربرد انرژي خورشيدي را مطرح كنيم، اما با توجه به اينكه پيش بيني مي شود واكنشهاي هسته اي فيوژن اهميت زيادي در تأمين انرژي آتي بشر دارد، لازم مي دانيم كه تاحدودي نيز در اين باره بحث گردد.
واكنشهاي هسته اي: واكنشهاي هسته اي كه بشر مي تواند از آنها كسب انرژي نمايد عموماً بر دو نوع زير مي باشند.
الف- واكنش هسته اي فيژن:
واكنش هسته اي فيژن عبارتست از شكست هسته اتمهاي سنگين و بهره برداري از انرژي حاصل از شكست هسته (فيژن). اين كار در واقع در سال 1939 توسط گروهي به سرپرستي فرمي، آغاز شد. مسأله مبتني بر فرمول معروف اينشتين يعني E=mc2 بود. بدين ترتيب كه وقتي هسته يك اتم سنگين مثل اورانيوم 235 ، بمباران نوتروني شود، اورانيوم به اتمهاي سبكتري شكسته مي شود بطوريكه مجموع جرم آنها (اتمهاي سبك ايجاد شده و نوترونهاي آزاد شده) از مجموع جرم اورانيوم و نوترون بمباران كننده كمتر خواهد بود. برطبق فرمول اينشتين اين كاهش جرم بصورت انرژي آزاد مي گردد. چنانچه اين تبديل جرم به انرژي بصورت زنجيره اي انجام گيرد، انرژي فوق العاده اي ايجاد مي شود كه قابل استفاده خواهد بود.
البته تمام انرژي آزاد شده توسط فيژن قابل استفاده و بهره برداري نيست و قسمتي از آن به صورت تشعشع در مي آيد، ولي بيشتر آن كه قابل بهره برداري است، بصورت انرژي جنبشي توسط نوترونهاي ساطع شده و ذرات حاصل از فيژن حمل مي شود.
در عمل مي توان توسط دستگاهي به نام رآكتور اين انرژي را به سيالي مانند آب داده و از انرژي بخار آن بهره برداري كرد. طبق آمار سال 1982 جمعاً 277 نيروگاه هسته اي در 24 كشور جهان با ظرفيت توليدي 160,000 مگاوات قدرت الكتريكي وجود داشته كه تقريباً 15% از مصرف برق جهان را در اين سال تأمين نموده است. با اينكه با كشف امكان استفاده از واكنش هسته اي فيژن براي توليد انرژي در سطح بسيار گسترده، به يك منبع جديد از انرژي متمركز دست يافته شده، ولي اين منبع نيز بخاطر محدودبودن منابع اورانيوم، نمي تواند نگراني بشر را براي سالهاي پربحران آينده كه همچنان سير صعودي افزايش مصرف ادامه خواهد داشت، رفع كند.

ب- واكنش هسته اي فيوژن:
واكنش هسته اي فيوژن عبارتست از در هم رفتن هسته اي اتمهاي سبك. اين روش توليد انرژي همان طريقي است كه در طبيعت انرژي توليد مي شود. بدين معنا كه در خورشيد و ساير ستارگان، اتمهاي هيدروژن درهم رفته و تبديل به اتمهاي هليوم مي شوند. در نتيجه اين عمل مقدار زيادي انرژي توليد مي گردد. اين روش توليد انرژي در كره زمين نيز در ساخت بمبهاي هيدروژني بكار گرفته شده است. بدين ترتيب كه در اطراف مخزني از اتم دوتريم كه ايزوتوپي از هيدروژن است يك بمب منفجر مي كنند و در نتيجه در هم رفتن هسته انجام مي شود كه انرژي فوق العاده توليد مي نمايد. اما توليد كنترل شده انرژي به روش درهم رفتن هسته اي، مسأله مهندسي دشواري است كه در دهه هاي اخير مورد مطالعه قرار گرفته است. دوتريم را مي توان از آب دريا بدست آورد. با توجه به اينكه در 6500 اتم هيدروژن در آب يك اتم دوتريم وجود دارد، محاسبه نشان مي دهد كه در هر ليتر آب دريا معادل 200 ليتر بنزين، انرژي حرارتي وجود دارد.
براي توليد انرژي درهم رفتن هسته اي لازم است كه يك سري فعل و انفعالات هسته اي رخ دهد. اين فعل و انفعالات همان فعل و انفعالات انجام شده در خورشيد و ديگر ستارگان است كه در خورشيد در

تحقیق درباره پتانسیل کاربرد انرژی خورشیدی در ایران

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر