دانلود تحقیق دودکش خورشیدی چیست؟

تکنولوژی دودکش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشکیل شده است که اولی جمع‌‌کننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودکش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است که بصورت شناخته شده درآمده‌اند و ترکیب آنها نیز برای تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است.

در سال 84-1983 نیز نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودکش خورشیدی که در منطقه مانزانارس در کشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد.

در سال 1990 شلایش و همکاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودکش بحثی را ارایه کردند.

در سال 1995 شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد.

در ادامه در سال 1997کریتز طرحی را برای قرار دادن کیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری کننده حرارت ارایه کرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود.

گانون و همکاران در سال 2000 یک تجزیه و تحلیل برای سیکل ترمودینامیکی ارایه کردند و بعلاوه در سال 2003 نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند.

در همین سال روپریت و همکاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیک سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یک توربین خورشیدی 200 مگاواتی را منتشر ساختند.

در سال 2003 دوز سانتوز و همکاران تحلیل های حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به کمک کامپیوتر را ارایه کردند.

در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات و در صحرای آریزونای آمریکا نیروگاهی با ارتفاع دودکش 1000 متر در مرحله طراحی و اجرا میباشد.باید گفت که استرالیا و کشورهائی مثل ایران مکان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این کشورها زیاد بوده و زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی نیز در آنها زیاد است و دیگر اینکه تقاضا برای برق از رشد بالایی برخوردار است.

اصول کار هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود.

باید توجه داشت که وجود این سقف و زمین زیر آن بعنوان یک کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی عمل می‌کند.

در وسط این سقف شفاف یک دودکش یا برج عمودی وجود دارد که هوای زیادی از پایین آن وارد می‌شود.

هوای گرم چون سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند.

این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود.

جریان هوا در ورودی پائین دودکش باعث گردش توربینهای تولید برق که در آنجا نصب شده اند میشوند و برق تولید میگردد.

برای اینکه بتوان این فناوری را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا کیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده کرد.

با نصب این لوله ها و یا کیسه های آب در طول روز آب حرارت را جذب کرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد می‌کند.

قابل ذکر است که این لوله‌ها و یا کیسه ها فقط برای یکبار با آب پر میشوند و در نتیجه به آب اضافی مستمری نیازی نیست.

دودکش خورشیدی این نوشتار دربارهٔ سامانهٔ تهویهٔ طبیعی است.

برای فناوری تولید انرژی الکتریکی، برج مکشی خورشیدی را ببینید.

یک دودکش خورشیدی که هوا را از راه یک مبدل حرارتی زمینی می‌مکد تا به خنک‌کردن غیرفعال درون ساختمان کمک کند.

دودکش خورشیدی سازه‌ای است که با استفاده از اثر دودکش به تهویهٔ هوا کمک می‌کند.

یک دودکش خورشیدی ساده می‌تواند از یک لولهٔ سیاه‌رنگ (برای جذب بیشتر انرژی خورشیدی) با قطر مناسب تشکیل شده باشد که به اندازهٔ چند متر از سقف خانه بالاتر است.

در درون این دودکش‌ها ممکن است یک جرم حرارتی استفاده شود که به حفظ حرارت تا مدتی پس از غروب خورشید کمک می‌کند.

به غیر از نصب بر روی بام، چنین دودکشی را می‌توان در دیواری از خانه که به سمت خط استوا است، یا روی سطحی جداگانه که از بام ساختمان بلندتر است نصب کرد.

دودکش خورشیدی عمودی یا مایل نصب شود؛ آزمایش‌ها نشان می‌دهد که شیب بهینه برای یک دودکش خورشیدی در عرض جغرافیایی ۲۸٫۴°، بین ۴۵° تا ۷۰° است که همان زاویهٔ مناسب برای یک کلکتور خورشیدی است؛ این زاویه در طول روز تغییر می‌کند.

با وجود تحقیقات بسیار، هنوز توافقی بر روی شکل و مشخصات دودکش خورشیدی مناسب حاصل نشده است؛ اما روشن است که هرچه پهنا و بلندای دودکش بیشتر باشد، بازدهی آن بالاتر است.[۱] برای جلوگیری از خارج‌شدن هوای گرم در زمستان و کمک به تهویه در تابستان می‌توان از یک فن قابل تغییر جهت دور در داخل دودکش بهره جست.

همچنین روشی برای ورود هوای جایگزین باید در نظر گرفته شود.[۲] در مناطق بسیار گرم که آفتاب در مدت زیادی از روز می‌تابد، ممکن است از دو دودکش خورشیدی یکی در غرب (تهویه در بعد از ظهر) و دیگری در شرق ساختمان (برای تهویه در صبح‌هنگام) استفاده شود.

بررسی جنبه‌های صوتی بخش مهمی از طراحی سامانه‌های تهویهٔ طبیعی هستند، طراحی باید به گونه‌ای باشد که ضمن تهویهٔ قسمت‌های مختلف ساختمان بتوان حریم خصوصی صوتی اتاق‌های مختلف را محفوظ نگاه داشت.[۳] محتویات ۱ اجزاء ۲ عملکرد ۳ مزایا و معایب ۴ ساختمان وابسته به محیط زیست ۵ غیرفعال‌سازی جریان رو به پایین برج خنک‌کننده ۶ جستارهای وابسته ۷ منابع اجزاء دودکش خورشیدی یا برج نیرو از سه عنصر اصلی ساخته شده است: 1.

جمع‌کننده هوا 2.

برج یا همان دودکش 3.

توربین‌ های باد این دستگاه این سیستم مجموعه‌ای دایره‌ای هلیوستات‌ها را با یک ناحیه دایره‌ای زمین که پوشش شیشه‌ای دارد و برج گیرندهٔ مرکزی را با یک دودکش که یک توربین بادی در آن قرار دارد جایگزین شده‌است.

وجود سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی عمل می‌کند.

عملکرد هوایی که در زیر شیشه بوسیلهٔ خورشید گرم می‌شود توسط دودکش کشیده می‌شود ودر اثر این جریان توربین ژنراتور را به گردش وا می‌دارد.

هوای گرم به این دلیل که سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند.

این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد می‌شود.

انرژی حرارتی که به وسیله برکه‌های خورشیدی ایجاد می‌شود را می‌توان از طریق خطوط توزیع ناحیه‌ای بر گرمایش و سرمایش فضای ساختمانی بکار برد.

از دمای بیشتری که توسط متمرکز کننده‌ها ایجاد می‌شود می‌توان برای گرمای فرایندی در صنایع همراه یا ذخیره حرارتی در مخزن استفاده نمود.[۴] مزایا و معایب اگر کمبود جا یک محدودیت بحساب نمی‌آمداین سیستم‌ها می‌توانستند تا ۸۰٪ بار گرمایی را در نواحی بسیار آفتاب‌خیز و تا ۵۰٪ همین بار را در نواحی که شرایط هوا نا مساعد تر است تامیین نمایند.

همراه با انرژی معمولی پشتیبان جهت تامین بقیه بار اما قیمت انرژی گرمایی کمتر از انرژی برقی است و بنابراین یک بازار تجاری هیچگاه برای این نوع انرژی شکل نگرفته است.

تا زمانیکه قیمت انرژی پایین باقی بماند گردآورندهٔ مدور و خطی با شارژ فوتونی بسیار زیاد تنها در کاربردهای سم‌زدایی ممکن است بکار آیند.بررسی اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاه هادر مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی ۱۰۰ مگاوات) ساخته شوند قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاه‌های متداول است.

برق تولیدی از دودکش‌های خورشیدی جزو انرژی‌های تجدید پذیر محسوب می‌شود.این دودکش‌ها انرژی خورشیدی را به انرژی حرارتی در یک فضای محبوس تبدیل می‌کند که سپس از این انرژی برق تولید می‌شود.این دودکش‌ها دارای تجمیع کننده نور شفاف و یک دودکش با ارتفاعی حدود ۲۰۰ متر می‌باشند.

این دودکش زمانی برای تولید برق مقرون بصرفه است که ارتفاع دودکش زیاد باشد.کشور استرالیا در این زمینه در جهان پیشروست و دودکشی با ارتفاع ۱۰۰۰ متر ساخته است.[۵] ساختمان وابسته به محیط زیست ساختمان اداری موسسه علوم تحقیقات گارستون در بریتانیا از دودکش های خورشیدی به عنوان بخشی از سیستم تهویه خود بهره برده است.این دفاتر قصد داشتند مصرف انرژی و تولید گازهای گل خانه ای را تا 30% کاهش دهند و شرایط محیطی راحت را بدون به کار گیری تهویه مطبوع حفظ کنند.این دودکش ها توسط Feilden Clegg Bradley طراحی شد.

ویژگی های اصلی این ساختمان ،تهویه غیر فعال خورشیدی،سایه خورشیدی،استفاده از قطعه های بتنی تو خالی که در کف قرار داده شده است،می باشند.تهویه و سیستم های گرمایشی ساختمان، توسط سیستم مدیریت ساختمان(BMS)کنترل می شود.

این در حالی است که میزان استفاده هر کاربر برای تنظیم شرایط محیطی ساکنان ارائه شده است.در ساختمان 5 محور عمودی به عنوان بخش تهویه و استراتژی خنک سازی به کاربرده شده است.اجزای تشکیل دهنده این ناودان ها ،دیواره با قالب شیشه ای رو به جنوب،بلوک،فولاد ضد زنگ و خروجی ها که چند متر بالاتر از سطح بام قرار گرفته اند.

دودکش ها به قطعه های بتنی تو خالی که در کف قرار دارد متصل می شوند و از طریق تهویه شبانه خنک می شوند.لوله های جاسازی شده در کف می توانند خنک سازی اضافی را با به کار گیری آب زیر زمینی فراهم کنند.در روزهایی که باد گرم می وزد، هوا در فضای تو خالی قطعات بتنی کف جریان می یابد و تهویه به طور طبیعی از طریق دودکش های فولادی ضد زنگ انجام می شود،در نتیجه جریان هوا در تمام ساختمان افزایش می یابد.

حرکت هوا در سر تا سر دودکش ،تاثیر دودکش را افزایش می دهد.در روز های گرم ،ساختمان غالبا به تاثیر دود کش متکی است، این در حالی است که هوا از سمت سایه دار شمال گرفته می شود.همچنین قرار دادن فن های ضعیف در بالای دودکش ها می تواند برای افزایش جریان هوا به کار برده شوند.سیستم های]] تهویه قادرند هوای خنک شب را بین فضای خالی کف ذخیره و در روز بعد از آن استفاده کنند.پوشش منحنی سقف ،نما خمیده، سبب می شود سطح بیشتری در معرض هوا قرار بگیرد که این خود باعث کارایی بهتر دودکش ها می شود.تحقیقات نشان می دهد که این دودکش ها تهویه خنک سازی را درروزهای گرم و معتدل افزایش می دهند و همچنین می توانن پتانسیل خنک سازی شب هنگام را نیزداشته باشند.

غیرفعال‌سازی جریان رو به پایین برج خنک‌کننده تکنولوژی دودکش خورشیدی همانند برج خنک‌کننده تبخیری، یک جریان رو به پایین است.

در مناطق گرم و خشک، این رویکرد به شکلی پایدار ممکن است برای تهویه مطبوع مناسب باشد.تبخیر رطوبت از لنت‌های بالای ساختمانی که توسط مردم مالی در Toguna ساخته شده، در احساس خنکی افرادی که در زیر زمین استراحت می‌کردند دخیل بود.

ساختمان مربوط به زنان دور از مرکز شهر بود و به صورت دودکش‌های خورشیدی معمولی تر کار می‌کرد.

قاعده کلی تبخیر آب از بالای برج به دو صورت امکان پذیر می‌باشد: 1.

با به کارگیری پد‌های خنک کننده تبخیری 2.

با پاشیدن آب تبخیر، هوای ورودی را خنک می‌کند و باعث جریان رو به پایین هوای خنک می‌شود و این خود باعث کاهش دمای درون ساختمان می‌شود.

جریان هوا به کمک دودکش خورشیدی در ساختمان افزایش می‌یابد و همچنین باعث خروج هوای گرم از درون ساختمان می‌شود.

این موضوع برای بازدید کنندگان پارک ملی zion استفاده شده است.

مرکز بازدیدکننده‌ها، توسط طراحان ساختمان‌های با عملکرد بالا در لابراتوار انرژی ملی طراحی شد.

(NREL)اصل جریان رو به پایین برج خنک کننده برای تولید انرژی خورشیدی نیز بیان شده است.[۶] جستارهای وابسته برج مکشی خورشیدی سامانه غیرفعال خورشیدی دیوار ترومب بادگیر منابع 1.

Bainbridge and Haggard, Passive Solar Architecture: Heating, Cooling, Ventilation, Daylighting, and More Using Natural Flows, 125.

2.

Bainbridge and Haggard, Passive Solar Architecture: Heating, Cooling, Ventilation, Daylighting, and More Using Natural Flows, 125-126.

3.

Bainbridge and Haggard, Passive Solar Architecture: Heating, Cooling, Ventilation, Daylighting, and More Using Natural Flows, 126.

4.

واتسون.

دانلد و لب.

کنت.

طراحی اقلیمی (اصول نظری و اجرایی کاربرد انرژی در ساختمان)،ترجمه:وحید قبادیان و وحید مهدوی.

انتشارات دانشگاه تهران 5.

تائو.

ویلیام و جنیس ریچارد.

طراحی سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی در ساختمان، ترجمه:مهندس عبد الرضا دیوسالار.

انتشارات دانشگاه تربیت شهید رجائی.(۱۳۸۶) 6.

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Solar chimney»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۲۰۱۳-۱۲-۰۹).

Bainbridge, D.A.

and K.L.

Haggard.

Passive Solar Architecture: Heating, Cooling, Ventilation, Daylighting, and More Using Natural Flows.

Chelsea Green Pub., 2011.

ISBN ‎9781603584203.

Retrieved 2013-11-17 دودکش های خورشیدی · یکی از بهترین روشها جهت دستیابی به راههایی جهت کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای، استفاده از انرژی های تجدید‌پذیر است و در این راستا می توان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد.

· دودکش های خورشیدی یکی از انواع نیروگاههای تبدیل انرژی خورشید به برق می باشد.

یکی از بهترین روشها جهت دستیابی به راههایی جهت کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای، استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر است و در این راستا می توان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد.

این معرفی از آن جهت است که قسمت عمده کار با نیروی نسبتاً غیرماهر قابل انجام است و این سیستم قادر است بدون نیاز به تعمیر و نگهداری خاص برای مدت مدیدی برق تولید کند و مناسب برای کشورهایی است که میزان تابش خورشید در آنها زیاد است.

اگر بخواهیم انرژیهای تجدید‌پذیر از کاربرد وسیعی برخوردار شوند باید که تکنولوژی‌های ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و برای کشورهای کمتر توسعه یافته نیز مشکلات فنی به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نیز استفاده کرد.

در مرحله بعدی نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته باشد.

فناوری دودکش دارای این شرایط است.

بررسیهای اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاههای متداول است.

این موضوع کافی است که بتوان انرژی خورشیدی را در مقیاسهای بزرگ نیز به خدمت گرفت.

بر این اساس می‌توان انتظار داشت که دودکشهای خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق برای مناطق پرآفتاب نقش مهمی را ایفا کنند.

فناوری دودکش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشکیل شده است که اولی جمع‌‌کننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودکش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است.

درواقع استفاده از برج نیرو یا دودکش های خورشیدی روشی دیگر برای تولید الکتریسیته از انرژی خورشید می‌باشد.

در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود 200 متر و تعداد زیادی گرم خانه‌های 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 گلخانه‌ها قرار دارد، هدایت می‌شود.

این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و باعث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده‌است می‌گردد و بوسیله این ژنراتور برق تولید می‌شود.

یک نمونه از این سیستم در 160 کیلومتری جنوب مادرید احداث گردیده که ارتفاع برج آن به 200 متر می‌رسد.

مزایای نیروگاههای خورشیدی الف) تولید برق بدون مصرف سوخت ب) عدم احتیاج به آب زیاد پ) عدم آلودگی محیط زیست ت) امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای ث) استهلاک کم و عمر زیاد ث) استهلاک کم و عمر زیاد ج) عدم احتیاج به متخصص اصول کاردودکش خورشیدی درواقع هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود.

باید محل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد که منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد.

یکی از بهترین روشها جهت دستیابی به راههایی جهت کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای ، استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر است و در این راستا برای کشورهای در حال توسعه میتوان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد بر همگان روشن است که هوای گرم چون سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند.

این موضوع بسیار ساده انجام می‌شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب کرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد می‌کند.

قابل ذکر است که باید این لوله‌ها را فقط برای یکبار با آب پر کرده و به آب اضافی نیازی نیست.

بنابراین اساس کار بدین صورت است که تشعشع خورشیدی در این برج باعث ایجاد یک مکش به سمت بالا می‌شود که انرژی حاصل از این مکش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مکانیکی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می‌شود.

توان خروجی: به زبان ساده می‌توان توان خروجی برجهای خورشیدی را بصورت حاصل‌ضرب انرژی خورشیدی ورودی (Qsolar) در راندمان مربوط به جمع‌‌کننده، برج و توربین بیان کرد.

توان تولید برق یک دودکش خورشیدی متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح کلکتور است یعنی می‌توان با یک برج بلند و سطح کم و یا یک برج کوتاه با سطح وسیع به یک میزان برق تولید کرد.

البته اگر اتلاف اصطکاکی وارد شود دیگر موضوع فوق صادق نیست.

با این وجود تا زمانی که قطر کلکتور بیش از حد زیاد نشود می‌توان از قاعده سرانگشتی فوق استفاده کرد.

کلکتور: هوای گرم مورد نیاز برای دودکش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یک محوطه‌ای که با پلاستیک یا شیشه پوشانده شده و حدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود.

البته با نزدیک شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش می‌یابد تا تغییر مسیر حرکت جریان هوا بصورت عمودی با کمترین اصطکاک انجام پذیرد.

این پوشش باعث می‌شود که امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشعهای با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب کند.

زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیکی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی که از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حرکت می‌کند، پس می‌دهد.

ذخیره‌سازی: اگر به یک ظرفیت اضافی برای ذخیره‌سازی حرارت نیاز باشد، می‌توان از لوله‌های سیاه رنگ که با آب پر شده‌اند و بر روی زمین در داخل کلکتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست.

این لوله‌ها را باید فقط یکبار با آب پر کرده و دو طرف آنها را بست و بنابراین تبخیر نیز رخ نخواهد داد.

حجم آب درون لوله‌ها بنحوی انتخاب می‌شود که بسته به توان خروجی نیروگاه لایه‌ای با ضخامت 20-5 سانتیمتری تشکیل شود.

در شب زمانی‌که هوای داخل کلکتور شروع به سرد شدن می‌کند، آب داخل لوله‌ها نیز حرارت ذخیره شده در طول روز را آزاد می‌کند.

ذخیره حرارت به کمک آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاک به تنهایی است چون همانطور که می‌دانید انتقال حرارت بین لوله و آب بسیار بیشتر از انتقال حرارت بین سطح خاک و لایه‌های زیرین است و این از آن بابت است که ظرفیت حرارتی آب پنج برابر ظرفیت حرارتی خاک است.

توان تولید برق یک دودکش خورشیدی متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح کلکتور است یعنی می‌توان با یک برج بلند و سطح کم و یا یک برج کوتاه با سطح وسیع به یک میزان برق تولید کرد برج برج به خودی خودنقش موتور حرارتی نیروگاه را بازی می‌کند و همانند یک لوله تحت فشار است که به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطکاکی کمی برخوردار است.

در این برج سرعت مکش به سمت بالای هوا تقریباً متناسب با افزایش دمای هوا (خ”T) در کلکتور و ارتفاع برج است.

در یک دودکش خورشیدی چند مگاواتی، کلکتور باعث می‌شود که دمای هوا بین 35-30 درجه سانتیگراد افزایش یابد و این به معنی سرعتی معادل m/sec15 است که باعث حرکت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراین برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری می‌توان براحتی وارد آن شد و ریسک سرعت بالای هوا وجود ندارد.

توربین‌ها با بکارگیری توربینها، انرژی موجود در جریان هوا به انرژی مکانیکی دورانی تبدیل می‌شود.

توربینهای موجود در دودکش خورشیدی شبیه توربینهای بادی نیستند و بیشتر شبیه توربینهای نیروگاههای برقابی هستند که با استفاده از توربینهای محفظه‌دار، فشار استاتیک را به انرژی دورانی تبدیل می‌کنند.

سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریباً یکسان است.

توان قابل حصول در این سیستم متناسب با حاصلضرب جریان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربین است.

از نقطه نظر بهره‌وری بیشتر از انرژی، هدف سیستم کنترل توربین بحداکثر رساندن این حاصلضرب در تمام شرایط عملیاتی است.

با افزایش قیمت سوختهای فسیلی معادلات به نفع فناوریهای مرتبط با انرژیهای تجدید‌پذیر تغییر خواهد کرد.

در کشورهایی که دستمزد نیروی کار پایین است، هزینه تولید برق با این روش کاهش خواهد یافت چون تقریباً نیمی از هزینه ساخت یک چنین نیروگاهی مربوط به هزینه ساخت کلکتور می‌شود که با کارگران ارزان و نسبتاً غیرماهر می‌توان براحتی آن را ساخت.

ایمیل مدیر وبلاگ سایت علوم و تحقیقات زنجان سایت دانشگاه آزاد زنجان وبلاگ علوم و تحقیقات زنجان1 وبلاگ علوم و تحقیقات زنجان (2) وبلاگ دکتر صادق خانی وبلاگ برق picofile ساخت کد موزیک دریا مبینا هستی پروانه روستای دلم ( کژال ) بازار کار جام جم آنلاین همشهری آنلاین فروش اینترنتی شارژ سیم کارت اعتباری سارا وبلاگ کتاب و کتاب خوانی آخر یک خط خاکستری...

مریم قالب وبلاگ دکوراسیون داخلی قالب بلاگ اسکای آخرین مطالب [ بدون عنوان ] حسرت دیدار فقط دلتنگم Geri Dönersen Dön Ben Burdayım دیــروز پینــوکیــو...

چوبــی بمان !

دو قطره آب Sen benim gözbebeğim bitanemsin [ بدون عنوان ] عاشق چشماتم هنوز سال نو مبارک [ بدون عنوان ] مدت هاست دل من زیباترین حامیان وطن اسکین عکس | سامانه اس ام اس اسپرت | وی چت پارتیشن اداری و تک جداره | تزئینات داخلی چت | آرزوی سفر صفحات ثابت نیروگاه حرارتی پژشکی ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک HVDC کلید های قدرت دودکش خورشیدی - راهکاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی پدیده کرونا اعجاز قرآن مناسب ترین سن برای ازدواج چه سنی است؟

دودکش خورشیدی - راهکاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی دودکش خورشیدی - راهکاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی اساساً اگر بخواهید انرژیهای تجدید‌پذیر از کاربرد وسیعی برخوردار شوند باید که تکنولوژی‌های ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و برای کشورهای کمتر توسعه یافته نیز مشکلات فنی به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نیز استفاده کرد.

در همینجا باید گفت که تکنولوژی دودکش دارای این شرایط است.

باید توجه داشت که تکنولوژی دودکش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشکیل شده است که اولی جمع‌‌کننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودکش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است که بصورت شناخته شده درآمده‌اند و ترکیب آنها نیز برای تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است.

در ادامه در سال 1997 کریتز طرحی را برای قرار دادن کیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری کننده حرارت ارایه کرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود.

در همین سال روپریت و همکاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیک سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یک دوربین خورشیدی 200 مگاواتی را منتشر ساختند.

در سال 2003 دوز سانتوز و همکاران تحلیلهای حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به کمک کامپیوتر را ارایه کردند.

در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در مرحله طراحی و اجرا است http://www.enviromission.Com.au.

باید گفت که استرالیا مکان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این کشور زیاد است.

در ثانی زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی در آن زیاد است و دیگر اینکه تقاضا برای برق از رشد بالایی برخوردار است ونهایتاً اینکه دولت این کشور خود را به افزایش استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر ملزم کرده است و از این رو به 9500 گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد.

اصول کار: هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود.

بر همگان روشن است که هوای گرم چون سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند.

توان خروجی: به زبان ساده می‌توان توان خروجی برجهای خورشیدی را بصورت حاصل‌ضرب انرژی خورشیدی ورودی (Qsolar) در راندمان مربوط به جمع‌‌کننده، برج و توربین بیان کرد: در ادامه سعی می‌شود پارامترهای قابل محاسبه مشخص شوند ودر این راستا باید گفت که Qsolar را می‌توان بصورت حاصلضرب تشعشع افقی (Gh) درمساحت کلکتور (Acoll) نوشت.

در داخل برج جریان گرمایی ناشی از کلکتور به انرژی سینتیک (بصورت کنوکسیون) و انرژی پتانسیل (افت فشار در توربین) تبدیل می‌شود.

بنابراین متوجه می‌شویم که اختلاف دانسیته هوا که ناشی از افزایش دما در کلکتور است، بعنوان یک نیروی محرکه عمل می‌کند.

هوای سبکتر موجود در برج در قسمت تحتانی و در قسمت فوقانی برج به هوای اطراف متصل است و از این رو باعث ایجاد یک حرکت روبه بالا می‌شود.

در یک چنین حالتی یک اختلاف فشار بین قسمت پایین برج (خروجی کلکتور) و محیط اطراف ایجاد می‌شود که فرمول آن بصورت زیر است: بر این اساس با افزایش ارتفاع برج، ΔPtot افزایش خواهد یافت.

البته این اختلاف فشار را می‌توان (با فرض قابل صرفنظر کردن اتلافهای اصطکاکی) به اختلاف استاتیک و دینامیک تقسیم کرد: قابل ذکر است که اختلاف فشار استاتیک در توربین افت می‌کند و اختلاف فشار دینامیک بیانگر انرژی سینتیک جریان هوا است.

می‌توان بین توان موجود دراین جریان و اختلاف فشار کل و جریان حجمی هوا وقتی که ΔPs=0، رابطه‌ای نوشت: راندمان برج را بصورت زیر بیان می‌کنند: در عمل افت فشار استاتیک ودینامیک ناشی از توربین است.

در حالتی که توربین وجود نداشته باشد می‌توان به حداکثر سرعت جریان دست یافت و تمام اختلاف فشار موجود به انرژی سینتیک تبدیل می‌شود: بر اساس تخمین Boussinesq حداکثر سرعت قابل دسترسی برای جریان جابجایی آزاد بصورت زیر است: که دراین فرمول ΔT همان افزایش دما بین محیط و خروجی کلکتور (ورودی دودکش) است.

معادل زیر بیانگر راندمان برج و پارامترهای موثر در آن است: بر اساس این نمایش ساده شده در بین پارامترهای دخیل در دودکش خورشیدی، مهمترین عامل در راندمان برج، ارتفاع آن است.

مثلاً برای برجی به ارتفاع 1000 متر اختلاف بین محاسبات دقیق و محاسبه تقریبی ارایه شده، قابل صرفنظر کردن است.

با دقت در معادلات (1)، (2) و (3) می‌توان دریافت که توان خروجی یک دودکش خورشیدی متناسب باسطح کلکتور و ارتفاع برج است.

مشخص شد که توان تولید برق یک دودکش خورشیدی متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح کلکتور است یعنی می‌توان با یک برج بلند و سطح کم و یا یک برج کوتاه با سطح وسیع به یک میزان برق تولید کرد.

البته اگر اتلاف اصطکاکی وارد معادلات شود دیگر موضوع فوق صادق نیست.

برج: برج به خودی خودنقش موتور حرارتی نیروگاه را بازی می‌کند و همانند یک لوله تحت فشار است که به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطکاکی کمی برخوردار است.

در این برج سرعت مکش به سمت بالای هوا تقریباً متناسب با افزایش دمای هوا (ΔT) در کلکتور و ارتفاع برج است.

توربین‌ها: با بکارگیری توربینها، انرژی موجود در جریان هوا به انرژی مکانیکی دورانی تبدیل می‌شود.

سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریباً یکسان است..

مدل آزمایشی: برای ساخت یک مدل ازمایشی، تحقیقات تئوریک مفصلی انجام شده که آزمایشات تونل باد وسیعی را بهمراه داشت و نهایتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدی با توان تولید 50 کیلووات برق در منطقه مانزانارس (Manzanares) در 150 کیلومتری جنوب مادرید در کشور اسپانیا شد و این واحد از کمک مالی وزارت تحقیق و فناوری آلمان برخوردار بود.

هدف از این طرح تحقیقاتی، تطبیق، اندازه‌گیری محلی، مقایسه پارامترهای تئوریک و عملی و بررسی تاثیر اجزاء مختلف دودکش خورشیدی بر راندمان و نیز توان تولیدی این فناوری تحت شرایط واقعی و نیز شرایط خاص آب و هوایی بود.

پوشش سقف قسمت کلکتور نه تنها باید شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلکه باید محکم بوده و از قیمت قابل قبولی برخوردار باشد.

برای این پوشش نوعی از ورقه‌های پلاستیکی و نیز شیشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت کدامیک از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادی دارد.

باید توجه داشت که شیشه می‌تواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت کرده وآسیب نبیند و در مقابل بارانهای فصلی نیز نوعی خاصیت خود تمیز کنندگی بروز می‌دهد.

در عوض لایه‌های پلاستیکی را باید درون یک قاب قرار داد و وسط آنها نیز اصطلاحاً به سمت زمین شکم می‌دهد.

هرچند هزینه اولیه سرمایه‌گذاری ورقه‌های پلاستیکی کمتر است ولی در مانزانارس با گذشت زمان این لایه‌ها شکننده شدند و آسیب دیدند.

البته با پیشرفت در ساخت لایه‌های مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش می‌توان به استفاده از پلاستیکها نیز امیداور بود.

مدل ساخته شده در اسپانیا در سال 1982 تکمیل گشت و هدف اصلی از ساخت آن نیز گردآوری اطلاعات بود.

بین اواسط 1986 تا اوایل 1989 این واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق تولیدی آن نیز به شبکه برق سراسری متصل شد.

طی این دوره 32 ماهه این واحد بصورت کاملاً اتوماتیک راهبری شد.

در سال 1987 در این منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است.

یکی از مطالب قابل توجه در راهبری این مدل آزمایشی آن بود که اسپانیایی‌ها در زیر قسمت کلکتور اقدام به کشاورزی کردند تا این امکان را نیز در طرح خود مورد بررسی قرار دهند و اصطلاحاً از زمین بصورت بهینه استفاده کنند.

نتیجه این قسمت از تحقیق آن بود که توانستند گیاه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثیر آن را بر رطوبت هوای زیر سقف و دیگر پارامترهای مربوطه مورد ارزیابی قرار دهند.

تمامی نتایج بدست آمده بیانگر آن بوده است که این فناوری از قابلیت کافی جهت استفاده در مقیاسهای بزرگتر را دارا است.

بر پایه این نتایج یک سری تحقیقات توسط موسسات و دانشگاههای مختلف انجام شد تا وضعیت آن را شبیه سازی و مدلسازی کند تا بتوان نتایج این سیستم در مقیاس بزرگتر را پیشگویی کرده و قابل بررسی کرد.

تحولات آینده: همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد در آینده نزدیک قرار است یک نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در استرالیا ساخته شود که ارتفاع برج آن 1000 متر خواهد بود.

بر اساس اطلاعات بدست آمده کشور آفریقای جنوبی نیز در نظر دارد با کمک سازمانهای بین‌المللی و نیز نهادهای سازمان ملل متحد یک نیروگاه با برجی به ارتفاع 1500 متر احداث کند تا از آن برای رفع کمبود برق خود استفاده کند.

در این ارتباط باید متذکر شد که دولت هند نیز برای اجرای این طرح در ایالت گجرات اعلام آمادگی کرده است.

هر چند در ابتدا ساخت برجهای مرتفع کاری سخت بنظر می‌رسد ولی نباید از نظر دور ساخت که برج مرتفع شهر تورنتو کانادا در حال حاضر دارای 600 متر ارتفاع است و ژاپنیها در نظر دارند آسمانخراشهایی با ارتفاع 2000 متر در مناطقی بسازند که امکان زمین لرزه آنها نیز زیاد است و نهایتاً آنکه ساخت برج میلاد در کشورمان ایران نیز تاییدی بر این مدعاست که امروزه ساخت یک چنین سازه‌هایی دور از دسترسی نیست و ضمناً ما در ساخت سازه‌ سدهای آبی نشان داده‌ایم که براحتی می‌توانیم سازه‌های عظیم بتنی را برپا سازیم.

جهت اطلاع بیشتر در جدول 2 اندازه‌های مختلف فناوری دودکش خورشیدی برای ظرفیتهای مختلف تولید برق ذکر شده است.

نباید از نظر دور داشت که با افزایش قیمت سوختهای فسیلی معادلات به نفع فناوریهای مرتبط با انرژیهای تجدید‌پذیر تغییر خواهد کرد.

در ثانی در کشورهایی که دستمزد نیروی کار پایین است، هزینه تولید برق با این روش کاهش خواهد یافت چون تقریباً نیمی از هزینه ساخت یک چنین نیروگاهی مربوط به هزینه ساخت کلکتور می‌شود که با کارگران ارزان و نسبتاً غیرماهر می‌توان براحتی آن را ساخت.

نتیجه‌گیری: با توجه به اجرایی شدن معاهده زیست‌محیطی کیوتو پس از پیوستن روسیه و عضویت ایران در این معاهده، بنظر می‌رسد که باید به دنبال راههایی جهت کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای بود.

یکی از بهترین روشها جهت حصول به این هدف، استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر است و در این راستا برای کشورهای در حال توسعه میتوان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد.

بعلاوه نباید رشد بالای تقاضا برای برق در کشوری مانند ایران را نیز از یاد برد.

در ضمن می‌توان اینگونه طرحها را با استفاده از اعتبارات تعیین شده در معاهده کیوتو که اصطلاحاً CDM (Clean Development Mechanism) خوانده می‌شوند و حتی اعتبارات دیگر سازمانهای بین‌المللی پیگیری کرد چون بسیاری از سازمانها و کشورها حاضرند جهت استفاده از نتایج و نیز توسعه اینگونه فناوریها،‌کمکهایی را به کشورهای داوطلب اعطا کنند.