برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 

قاومت حرارتی بین سیال و دیواره 46
شکل2-19. شماتیکی از پنلهای طراحی شده 47
شکل2-20. نمودار انتقال حررت بر حسب دما 49
شکل2-21. تأثیر حرارت اتلافی و نقطه ی پینچ بر روی راندمان و قدرت خروجی 49
شکل2-22. دیاگرام دما/ حرارت برای بویلربازیاب تک مرحله ای در فشارهای متفاوت 50
شکل2-23. تأثیر فشار بخار زنده بر روی دمای گاز خروجی از بویلر بازیاب 50
شکل2-24. تأثیر فشار بخار زنده بر روی اتلاف حرارتی کندانسور 51
شکل2-25. شماتیکی از سیستم خنک کاری هوایی[26] 55
شکل2-26. شماتیکی از سیستم خنک کار برج تر [26] 55
شکل3-1. تاثیر افزایش مساحت و تعداد هلیوستات بر هزینه های تولید [4] 58
شکل3-2. سیکل توربین گاز نرخ تنزیل 17%، نرخ افزایش هزینه12% و نرخ افزایش درآمد 12% با احتساب سود ناشی از اسقاط 71
شکل3-3. نیروگاه برج خورشیدی نرخ تنزیل 17%، نرخ افزایش هزینه 12% و نرخ افزایش درآمد 12% با احتساب سود ناشی از اسقاط 71
شکل3-4. نیروگاه فتوولتاییک نرخ تنزیل 17%، نرخ افزایش هزینه 12% و نرخ افزایش درآمد 12% با احتساب سود ناشی از اسقاط 72
شکل3-5. مقایسه افزایش هزینهی اولیه با نرخ تنزیل 17%، نرخ افزایش هزینه 12% و نرخ افزایش درآمد 12% با احتساب قیمت سوخت داخلی و سود ناشی از اسقاط 72
شکل4-1. راندمان کسینوسی برای ردیف 21 هلیوستات ها در فاصله ی 266 متری از پایه ی برج مطابق با مختصات خورشید در اول مرداد ماه 75
شکل4-2. نمودار راندمان اتلافات جوی در مزرعهی خورشیدی برای دو شرایط آب وهوایی صاف (دید25کیلومتر) و مه آلود(دید 5 کیلومتر) 75
شکل4-3. شار دریافتی پنل های دریافت کننده ی مرکزی در روز پانزدهم خرداد در ساعت 12 ظهر خورشیدی 76
شکل4-4. نمودار تغییرات دمای سطح و مولتن سالت در دریافت کننده ی مرکزی 76

فهرست جداول
جدول1-1. .مصرف گاز طبیعی در بخشهای مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سالهای 1384-1390 (میلیون متر مکعب) [1] 3
جدول1-2. . درصد مصرف گاز طبیعی در بخشهای مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سالهای 1384-1390 (میلیون متر مکعب)[1] 3
جدول1-3. مشخصات نیروگاه بخار ایران مرتب شده بر اساس سال بهره برداری [3] 5
جدول1-4. مقایسهی مشخصات کلی نیروگاههای CSP [5] 10
جدول2-1. شرایط آب و هوایی استانهای دارای پتانسل بالا برای احداث نیروگاه خورشیدی برج مرکزی[13] 19
جدول2-2. درصد ترکیبات مولی هوا [16] 21
جدول2-3. ضرایب برای محاسبه ی گرمای ویژهی گازهای ایدهآل 21
جدول2-4. پارمترهای طراحی بویلربازیاب حرارتی 52
جدول3-1. ثابتهای معادلهی هزینههای هلیوستات[4] 59
جدول3-2. ثوابت هزینههای غیر مستقیم[4] 60
جدول3-3. هزینههای مربوط به سیکل خورشیدی 62
جدول3-4. هزینهی سیکل بخار 63
جدول3-5. هزینهی احداث نیروگاه خورشیدی برج مرکزی 63
جدول3-6. هزینههای پایه ی محاسباتی 64
جدول3-7. هزینههای ساخت یک نیروگاه گازی 19 مگاواتی 64
جدول3-8. هزینهی ساخت یک نیروگاه PV با 18 مگاوات [28] 64
جدول3-9. میزان سود فروش برق برای نیروگاههای مختلف 65
جدول3-10. میزان بازگشت سرمایه در نیروگاه گازی با قیمتهای سوخت جهانی 66
جدول3-11. میزان بازگشت سرمایه در نیروگاه گازی با قیمتهای سوخت و برق ایران (52 تومان به ازای هر کیلوات ساعت) 67
جدول3-12. میزان بازگشت سرمایه برای نیروگاه برج خورشیدی 68
جدول3-13. میزان بازگشت سرمایه برای نیروگاه فتوولتاییک 69
جدول3-14. مقایسه بین نیروگاه ها با نرخ تنزیل 17%، نرخ افزایش هزینه 12% و نرخ افزایش درآمد 12% با احتساب قیمت سوخت داخلی و سود ناشی از اسقاط (بدون احتساب سود ناشی از صرفه جویی CO2) 70
جدول4-1. اطلاعات کلی مزرعهی خورشیدی 73
جدول4-2. اطلاعات فیزیکی دریافت کننده مرکزی 73
جدول4-3. اطلاعات ترمودینامیکی دریافت کننده مرکزی 74
جدول4-4. اطلاعات نیروگاه برج خورشیدی در ایران (شهر اهواز) 74

مقدمه
اهمیت و ضرورت انجام طرح
در جهان امروز که مصرف انرژی سیر صعودی دارد و نیاز به انرژی در کشور و جهان رو به افزایش است(شکل1-1)،تغییر رویکرد در تأمین انرژی از منابع تجدیدناپذیر مانند سوختهای فسیلی و هستهای، به منابع تجدیدپذیر یک ضرورت میباشد.
در سالهای اخیر قیمت جهانی سوخت گاز رو به افزایش بوده است( شکل1- 2). این افزایش سوخت با توجه به بحرانهای جهانی اقتصادی در حال نوسان میباشد.
امروزه در یک نگاه سطحی به دلیل وفور و ارزانی منابع تجدیدناپذیر مانند گاز طبیعی در کشور، پرداختن جدی به انرژیهای تجدیدپذیر و سرمایه گذاری در این بخش غیر منطقی به نظر میرسد، اما با بررسی عمیقتر این موضوع و همچنین نگاه به گذشته و آینده متوجه میشویم که اولاً رو به پایان بودن انرژیهای فسیلی یک واقعیت انکار ناشدنی است و در آیندهی نهچندان دور سوختهای فسیلی نمیتوانند تأمین کنندهی نیاز انرژی بشر باشند. پس حرکت به سوی استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر اجتنابناپذیر است و دیر یا زود مجبور خواهیم بود که جایگزینی مناسب برای سوختهای فسیلی پیدا کنیم از این رو باید روند جایگزین کردن انرژیهای فسیلی با منابع انرژیهای پاک و قابل اطمینان هر چه سریعتر آغاز شود. ثانیاً همانطور که اشاره شد همواره در دهههای اخیر بهای سوختهای فسیلی با افزایش میزان تقاضا و با توجه به محدود بودن آنها در حال افزایش بوده و این روند با شدت بیشتر در آینده نیز برقرار خواهد بود(شکل1-1) و این در حالی است که این منابع جزء سرمایههای ملی و تاثیر گذار در زمینههای گوناگون هستند از اینرو مصرف داخلی سوختهای فسیلی به شکل کنونی و با این روند افزایشی به معنای به هدر دادن آنها
ست (جدول 1-1). از نگاهی دیگر استفاده از سوختهای فسیلی بحران جدی گرمایش زمین که یک خطر جهانی است و ناشی از افزایش گازهای گلخانهای در جو میباشد را بوجود آورده است. لذا ضرورت تغییر این روند بیش از پیش احساس میشود. مجموعهی این عوامل باعث شده است که کشورهای پیشرفته و حتی کشورهای در حال توسعهی جهان با توجه به شرایط و پتانسیلهای موجود در کشور خود در حال سرمایه گذاری در بخش انرژیهای تجدیدپذیر مانند نیروگاههای خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و … میباشند. میتوان مصرف سوخت گاز در کشور را از سال 1384 تا 1390 درجدول 1-1مشاهده نمود.

مطلب مرتبط :   پایان نامه ارشد با موضوعEmotional، In، Bar-On,، Bar-On

شکل 1-1. میزان کل مصرف گاز سالانهی کشور در سال های مختلف [1]

شکل 1-2. نوسانات قیمت گاز طبیعی بر حسب دلار بر هزار فوت مکعب تا سال 2012 [2]

مصرف گاز طبیعی در بخش های مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سالهای 1384-1390 (میلیون متر مکعب) [1]

درصد مصرف گاز طبیعی در بخش های مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سالهای 1384-1390 (میلیون متر مکعب)[1]

با توجه به جداول بیان شده میتوان نرخ افزایش مصرف سوخت در نیروگاههای ایران را با توجه به درخواست افزایش تولید برق مشاهده نمود. استفاده از نیروگاههای تجدیدپذیر در شبکهی برق کشور بسیار ناچیز میباشد (شکل1-3). روند پیش رو روندی مطلوبی نخواهد بود و با افزایش تولید گازطبیعی در ایران باز هم نخواهیم توانست شاهد رشد سود ناشی از صادرات باشیم. همچنین فرسوده بودن نیروگاههای کشور در تولید توان موجب افزایش مصرف سوخت شده است در جدول1-3 کارکرد نیروگاههای بخار با عمر بالای 30 سال با رنگ قرمز نشان داده شده است که نزدیک به 62/52 % از نیروگاههای بخار کل کشور را به خود اختصاص دادهاند و نیروگاههای با عمر بین 25 الی 30 سال در این جدول با رنگ زرد مشخص شده است در مجموع نیروگاههای بخار بالای 25 سال کارکرد 42/68% از کل نیروگاههای بخار را تشکیل میدهند که نشان از فرسوده بودن نیروگاههای بخار کل کشور است که این امر موجب بالا رفتن مصرف سوخت نیروگاهها میشود و میزان تولید توان را نیز به واسطهی فرسوده بودن کاهش میدهد.

شکل 1-3. سهم نیروگاه های مختلف در تولید برق ایران در سال 1383 [3]

شکل 1-4. سهم نیروگاه های مختلف در تولید برق ایران در سال 1390 [1]
مشخصات نیروگاه بخار ایران مرتب شده بر اساس سال بهرهبرداری [3]
نام نیروگاه
محل احداث
سال بهره برداری
تعداد واحد
ظرفیت هر واحد
مجموع
راندمان (%)
کارخانه سازنده
طرشت
تهران
1338
4
5/12
50
7/21
آلستوم
بعثت
تهران
1346-1347
3
5/82
5/247
1/29
جنرال الکتریک
اسلام آباد
اصقهان
1348
1353
1359-1367
مجموع
2
1
2
5
5/37
120
320

75
120
640
825

2/36

جی.ای.ئی
شهید منتظر قائم
کرج
52-1350
4
47/156
88/635
4/34
جنرال الکتریک
لوشان (شهید بهشتی)
گیلان
1352
2
120
240
6/36
ک.و.یونیون
زرند
کرمان
1352
2
30
60
8/24
اسپی باتین یول
مشهد
مشهد
53-1352
2
60
120
9/28
اشکودا
نکا (شهید سلیمی)
نکا
60-1358
4
440
1740
5/35
براون باوری
اهواز (رامین)
اهواز
78-1358
6
320
1280
4/42
تکنوبروم اکسپورت
بندرعباس
بندرعباس
64-1359
4
320
1280
0/34
جی.ای.ئی
شهید منتظری
اصفهان
78-1363
8
200
1600
7/35
تکنوبروم اکسپورت
توس
مشهد
66-1364
4
150
600
0/35
برائن باوری
تبریز
تبریز
68-1365
2
368
736
8/35
آلستوم
شهید رجائی
قزوین
1371
4
250
1000
5/30
میتسوبیشی
بیستون
کرمانشاه
1373
2
320
640
7/36
جی.ای.ئی
شهید مفتح (غرب)
همدان
1373
4
250
1000
5/35
میتسوبیشی
ایرانشهر
ایرانشهر
82-1374
4
64
256
7/29
اشکودا
شازند
اراک
80-1379
4
325
1300
5/42
دی.ای.سی
سهند
تبریز
84-1383
2
325
650
8/34
اس.ئی.سی

میزان بالا و ثبات انرژی خورشیدی این منبع انرژی را در حال حاضر به یکی از اصلیترین و مناسبترین انرژیهای تجدیدپذیر جهت استفاده تبدیل کرده است. باید توجه داشت که میزان انرژی تابشی خورشید در تمام نقاط جهان یکسان نیست و استفادهی وسیع از این منبع لایزال مشروط به شدت تابش مناسب انرژی خورشیدی در منطقهی مورد استفاده است. با توجه به موقعیت جغرافیایی و شرایط محیطی، خوشبختانه انرژی خورشید با شدت بالایی در کشور وجود دارد (شکل1-5). و این امر ایران را به یکی از مستعدترین نقاط دنیا برای بهره برداری از انرژی خورشید تبدیل کرده است. البته بهره برداری از انرژی خورشیدی در ایران در حال انجام است، اما این میزان در مقایسه با استفاده از انرژی حاصل از سوختهای فسیلی بسیار ناچیز است. در زمینهی تولید برق در کشور تا کنون از نیروگاههای آیینه سهموی مانند نیروگاه 250 کیلوواتی شیراز و صفحات فتوولتاییک استفاده شده است. این تناسب تولید توان در کشورهایی مانند آلمان که از شدت تابش خورشیدی به مراتب کمتر از ایران برخوردار هستند کاملا متفاوت بوده به گونهای که تا پایان سال 2020، 30% کل برق این کشور از انرژی تجدیدپذیر و عمدتا انرژی خورشیدی تأمین میشود[29] شکل1-5 نقشهی مقدار تابش خورشید در کشور ایران و شکل1-6 میزان تابش خورشید در اروپا را نشان میدهد.

مطلب مرتبط :   منابع مقاله دربارهمدل سازی، نیروگاه خورشیدی، میانگین دما، دینامیکی

شکل 1-5. نقشهی شدت تابش خورشید در نقاط مختلف کشور

شکل 1-6. تابش خورشید در نقاط مختلف اروپا و کشور اسپانیا
یکی از اصلیترین مشکلات نیروگاههای خورشیدی رایج در کشور ایران (فتوولتاییک و آیینه سهموی) فاکتور ظرفیت پایین آنها است به این معنا که این نیروگاهها قابلیت بالایی در ذخیرهی انرژی خورشید برای استفاده در ساعات نبود خورشید یعنی در طول شب و روزهای ابری و نیمه ابری را ندارند و در خلال ساعات ذکر شده عملاً بلا استفادهاند. این امر باعث شده که با توجه به هزینهی بالای صرف شده، این نیروگاهها بازده ترمودینامیکی و اقتصادی پایینی داشته باشند.
به طور کلی نیروگاههای خورشیدی را میتوان به دو دستهی نیروگاههای حرارتی خورشیدی و همچنین نیروگاههای فتوولتاییک تقسیم بندی کرد. نیروگاههای فتوولتاییک از نظر فنی و اقتصادی تقریباً توسعه یافتهاند. ولی نیروگاههای حرارتی خورشیدی به خصوص در کشور ایران کمتر شناخته شدهاند و کار بر روی آنها به صورت جدی انجام نشده است. لذا در ادامه به معرفی و مقایسهی نیروگاههای حرارتی خورشیدی پرداختهایم.
نیروگاههای حرارتی خورشیدی
نیروگاههای حرارتی خورشیدی1 (STE) عمدتاًًَ در چهار نوع فنآوری متمرکز کننده انرژی خورشیدی 2(CSP) خلاصه میشوند، در اینجا این چهار نیروگاه و میزان تولید آنها طبق آماری که در سال 2011 در سرتاسر جهان بیان شده است، معرفی شدهاند[4]:
parabolic dish collectors (PDC): نزدیک به 1 مگاوات در حال بهره برداری
linear Fresnel collectors(LFC): نزدیک به 10 مگاوات در حال بهره برداری و 30 مگاوات در دست ساخت
central receiver systems(CRS): نزدیک به 55 مگاوات در حال بهره برداری و 502 مگاوات در دست ساخت
Parabolic trough collectors(PTC): 1630 مگاوات در حال بهره برداری و 2130 مگاوات در دست ساخت.
نیروگاههای PDC وLFC نیاز به یک سیستم ردیابی تک محوری دارند. (شکل 1-7 را ببینید). نسبت تراکم پرتو خورشید در آنها کمتر از 100 برابر باقی میماند و اجازه نمیدهد تا دمای عملکرد آنها بیشتر از 550 [° C] باشد. (جدول 1-4را ببینید). از سوی دیگر، سیستمهای دیشسهموی و برج مرکزی نور خورشید را در یک نقطه متمرکز میکنند که این امر به واسطهی یک سیستم ردیابی دو محوری صورت میپذیرد به همین دلیل آنها میتوانند به تمرکز پرتو خورشید تا 1500 برابر و دمایی تا 1500 درجه سانتیگراد دست یابند و در نتیجه سیستم های دیش سهموی و برج مرکزی با توجه به چرخه کارنو دارای راندمان بیشتری نسبت به نیروگاههای آیینه سهموی و فرنسل هستند.

شکل 1-7. انوع متمرکز کننده های خورشیدی [4]

مقایسهی مشخصات کلی نیروگاههای CSP [5]
نیروگاه CSP
آینهسهموی PTC
برج مرکزی CRS
فرنسل خطیLFC
دیشسهموی PDC
کلکتورخورشیدی
تمرکز خطی
تمرکز نقطهای
تمرکز خطی
تمرکز نقطهای
رسیور
سیکل تولید توان
متحرک
RC,CC
ثابت
RC,CC,BC
متحرک
RC
ثابت
RC,SC
نسبت تمرکز
70-80
1000
60
1300
دمای عملکرد
متوسط
بالا
نسبتا پایین
بالاترین
راندمان کنونی
15-16
16-17
8-10
20-25
راندمان پیک
14-20
23-35
18
30
ظرفیتتولید (MW)
10-300
10-200
10-200
0.01-0.025
فاکتورظرفیت سالیانه
25-43 همراه ذخیره
55-75همراه ذخیره
22-24 بدون ذخیره
25-28 بدون ذخیره
وضعیت پیشرفت
تکامل یافتهی اقتصادی
اقتصادی
پروژهی آزمایشی
مرحلهی ارزیابی

با توجه به سیستم کارکرد نیروگاههای برج مرکزی و متمرکز کردن پرتوهای خورشید در سطحی کوچک که منجر به ایجاد دمایی در حدود 600 تا بالای 1000


دیدگاهتان را بنویسید