دودکش خورشیدی

صفحه 1:


صفحه 2:
| ‏دودكش‎ ‎Solar chimneys 

صفحه 3:
مقدمه تاریخچه کاربرد اصول کار توان خروجی 

صفحه 4:
اساسا اگر بخواهید انرژي هاي تجدیدپذیر از کاربرد وسيعي برخوردار شوند باید که تكنولوژي‌هاي ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و براي كشورهاي کمتر توسعه یافته نیز مشکلات فني به همراه نداشته باشد و بتوان ‎i‏ منايع محدود مواد خام آنها نیز استفاده کرد. در مرحله بعدي نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته اشته باشد. در همينجا بايد كفت که تكنولوژي دودکش داراي این شرایط است. بررسي هاي اقتصادى نشان داده است كه اكر اين نيروكاه ها در مقياس بزرك (بزركتر يا مساوي 100 مگاوات) ساخته شوندء قيمت برق توليدي آنها قابل مقايسه با برق نيروكّاه هاي متداول است. 

صفحه 5:
; اين موضوع كافي است که بتوان انرژي خورشيدي را در مقیاس هاي بزرگ نیز به خدمت گرفت. بر این اساس می‌توان انتظار داشت که دودکش های خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق براي مناطق پرآفتاب نقش مهمي را ایفا کنند. 

صفحه 6:
بايد توجه داشت که تکنولوژي دودکش خورشيدي در واقع از سه عنصر اصلي تشکیل شده است که اولي جمع‌کننده هوا و عنصر بعدي ج يا همان دودکش و قسمت آخر نیز توربین هاي باد آن است و همه عناصر آن براي قرن ها است که بصورت شناخته شده درآمده‌اند و ترکیب آنها نیز براي تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است. در سال 1983-84 نیز نتایج آزمایشات و بحث هاي نمونه‌اي از دودکش خورشيدي که در منطقه مانزانارس در کشور اسپانیا ساخته شده بود ارایه شد. در سال 1990 شلایش و همکاران در مورد نتایج بدست آمده از این نمونه دودکش بحثي را ارایه کردند. 

صفحه 7:
در سال 1995 شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبيني قرار داد. در ادامه در سال 7 کریتز طرحي را براي قرار دادن کيسه‌هاي پر از آب در زیر سقف جمع‌آوري کننده حرارت ارایه کرد تأ از این طریق انرژي حرارتي ذخيره‌سازي شود. گانون و همکاران در سال 0 يك تجزيه و تحليل براي سيكل ترموديناميكي ارايه كردند و بعلاوه در سال 2003 نيز مشخصات توربين را مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. در همين سال رويريت و همكاران نتايج حاصل از محاسبات ديناميك سيالاتي و نيز طراحي توربین براي يك توربین خورشيدي 200 مگاواتي را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همکاران تحلیل هاي حرارتي و فني حاصل از محاسبات حل شده به كمك کامپیوتر را ارایه کردند. 

صفحه 8:
در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودکش خورشيدي با ظرفیت 200 مگاوات در مرحله طراحي و اجرا است. باید گفت که استرالیا مکان مناسبي براي این فناوري است چون شدت تابش خورشید در این کشور زیاد است. در ثاني زمین هاي صاف و بدون پستي و بلندي در آن زیاد است و دیگر اینکه ضا براي برق از رشد بالايي برخوردار است ونهایتاً اينکه دولت این کشور خود را به افزایش استفاده از انرژي هاي تجدیدپذیر ملزم کرده است و از این رو به 9500 گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد. 

صفحه 9:
كاريرد 1- كرمايش در فصول زمستان Thermal storage 2- سرمایش در فصول تابستان ‎Day‏ : Collector 3- تهويه هوا 2 ‎Night! 00‏ 0 4 تولید برق = ‎fi‏ 0 هت 9 ۱ 

صفحه 10:
۳۱ هوا در زیر يك سقف شفاف که تشعشع خورشيدي را عبور مي‌دهد. گرم مي‌شود. باید توجه داشت که وجود این سقف و زمین زیر آن بعنوان يك کلکتور يا جمع‌کننده خورشيدي عمل مي‌کند. در وسط این سقف شفاف يك دودکش یا برج عمودي وجود دارد که هواي زيادي از پا آن وارد مي‌شود. بايد محل اتصال سقف شفاف و اين برج به صورتي باشد که منفذي نداشته باشد و أصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همكان روشن است كه هواي كرم جون سبكتر از هواي سرد است به سمت بالاي برج حركت ميكند. اين حركت باعث ايجاد مكش در يايين برج مي‌شود تا هواي گرم بيشتري را به درون بکشد و هواي سرد پيراموني به زیر سقف شفاف وارد شود. 

صفحه 11:
۳۱ براي اینکه بتوان این فناوري را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد مي‌توان از لولهها يا کيسه‌هاي پرشده از آب در زیر سقف استفاده کرد. این موضوع بسیار ساده انجام مي‌شود يعني در طول روز آب حرارت را جذب کرده وگرم مي‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد مي‌کند. قابل ذکر است که باید اين لوله‌ها را فقط براي یکبار با آب پر کرده و به آب اضافي نيازي نیست. بنابراین اساس کار بدین صورت است که تشعشع خورشيدي در اين برج باعث ايجاد يك مکش به سمت بالا مي‌شود که انرژي حاصل از اين مکش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژي مكانيكي تبدیل شده و سپس به برق تبدیل مي‌شود. 

صفحه 12:
نمايى كلى از عملكرد دودكش خورشيدى 

صفحه 13:
به زبان ساده مي‌توان توان خروجي برج هاي خورشيدي را بصورت حاصل‌ضرب انرژي خورشيدي ورودي(05012) در راندمان مربوط به جمع‌کننده» برج و توربین بیان کرد: در ادامه سعي مي‌شود پارامترهاي قابل محاسبه مشخص شوند ودر اين راستا بايد كفت كه 050۱۲ را مي‌توان بصورت حاصلضرب تشعشع افقي (60) درمساحت کلکتور(۸00۱) نوشت. در داخل برج» جریان گرمايي ناشي از کلکتور به انرژي سينتيك و انرژي پتانسیل (افت فشار در توربین) تبدیل مي‌شود. 

صفحه 14:
۰ بنابراین متوجه مي‌شویم که اختلاف دانسیته هوا که ناشي از افزایش دما در کلکتور است. بعنوان يك نيروي محرکه عمل مي‌کند. هواي سبکتر موجود در برج در قسمت تحتاني و در قسمت فوقاني برج به هواي آطراف متصل است و از اين رو باعث ایجاد يك حرکت روبه بالا مي‌شود. .بر این اساس با افزایش ارتفاع برج ۸۳۱0۱ افزایش خواهد یافت. 

صفحه 15:
توان خروجي يك دودکش خورشيدي متناسب باسطح کلکتور و ارتفاع برج است. مشخص شد که توان تولید برق يك دودکش خورشيدي متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح کلکتور است يعني مي‌توان با يك برج بلند و سطح کم و يا يك برج کوتاه با سطح وسیع به يك میزان برق تولید کرد. البته اگر اتلاف اصطكاكي وارد معادلات شود دیگر موضوع فوق صادق نیست. با اين وجود تا زماني که قطر کلکتور بیش از حد زیاد نشود مي‌توان از قاعده سرانگشتي فوق استفاده کرد. 

صفحه 16:
IT ‏ب‎ 

صفحه 17:
هواي گرم مورد نیاز براي دودکش خورشيدي توسط پدیده گلخانه‌ای در يك محوطه‌اي که با پلاستيك پا شيشه پوشانده شده و حدوداً چند متري از زمین فاصله دارد» ایجاد می‌شود. 

صفحه 18:
البته با نزديك شدن به پایه برج. ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش مي‌یابد تا تغییر مسیر حرکت جریان هوا بصورت عمودي با کمترین اصطکاك انجام پذیرد. این پوشش باعث مي‌شود که امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشع ‎glo‏ با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب کند. زمین زیر این سقف شيشداي يا يلاستيكي» گرم شده و حرارت خود را به هوایی که از بیرون وار اين ناحيه شده است و به سمت برج حرکت مي‌کند. پس مي‌دهد. 

صفحه 19:
اگر به يك ظرفیت اضافي براي ذخيره‌سازي حرارت نیاز باشد. مي‌توان از لوله‌هاي سیاه رنگ که با آب پر شده‌اند و بر روي زمین در داخل کلکتور قرار داده شده‌اند بهره چست. این لوله‌ها را باید فقط یکبار با آب ير كرده و دو طرف آنها را بست و بنابراين تبخير نيز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لولهها بنحوي انتخاب ميشود كه بسته به توان خروجي نیروگاه ‎Ly pla‏ ضخامت 5-20 

صفحه 20:
در شب زماني‌که هواي داخل کلکتور شروع به سرد شدن مي‌کند. آب داخل لوله‌ها نیز حرارت ذخیره شده در طول روز را آزاد مي‌کند. ذخیره حرارت به كمك آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاك به تنهايي است چون همانطور که مي‌دانید انتقال حرارت بین لوله و آب بسیار بیشتر از انتقال حرارت بین سطح خاك و لايه‌هاي زیرین است و این از آن بابت است که ظرفیت حرارتي آب پنج برابر ظرفیت 0 s حرارتي خاك است. 

صفحه 21:
برج به خودي خودنقش موتور حرارتي نیروگاه را بازي مي‌کند و همانند يك لوله تحت فشار است که به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطكاكي کمي برخوردار است. در این برج سرعت مکش به سمت بالاي هوا تقریباً متناسب با افزایش دماي هوا(آ۵) در کلکتور و ارتفاع برج است. در يك دودکش خورشيدي چند مگاواتي» کلکتور باعث مي‌شود که دماي هوا بین 30-35 درجه سانتيكراد افزايش يابد و اين به معني سرعتي معادل ‎each aS Cuwlm/secl5‏ حرکت شتاب دار هوا نخواهد شد و بنابراین براي انجام عملیات تعمیر و نگهداري مي‌توان براحتي وارد آن شد و ريسك سرعت بالاي هوا وجود ندارد. 

صفحه 22:
با بكارگيري توربین هاء انرژي موجود در جریان هوا به انرژي مكانيکي دوراني تبدیل می‌شود. توربین هاي موجود در دودکشر خورشيدي شبیه توربین هاي بادي نیستند و بیشتر شبیه هاي محفظه‌دار. فشار استانياک رابه انرژي دورآني تبدیل مي‌کنند. 

صفحه 23:
سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریبا 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 بهره‌وري بیشتر از انرژی. هدف سیستم کنترل توربین به حداکثر رساندن این 

صفحه 24:
براي ساخت يك مدل ازمايشي, تحقیقات نئوريك مفصلي انجام شده که آزمایشات تونل باد وسيعي را به همراه داشت و نهایتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدي با توان توليد 50 كيلووات برق در منطقه مانزانارس1/1302308165)) در 150 كيلومتري جنوب مادريد در كشور اسيانيا شد و اين واحد از كمك مالي وزارت تحقيق و فناوري آلمان برخوردار بود. هدف از این طرح ت تطبیق, اندازه‌گيري محليء مقايسه يارامترهاي تثوريك و عملي و بررسپ تاثیر اجزاء دودکش خورشيدي بر راندمان و نیز توان توليدي اين فناوري تحت شرایط واقعي و نیز شرایط خاص آب و هوايي بود. 

صفحه 25:
‎2٠‏ پوشش سقف قسمت کلکتور نه تنها بايد شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلکه باید محکم بوده و از قیمت قابل قبولي برخوردار باشد. ‏: براي اين يوشش نوعی از ورقه‌هاي پلاستيكي و نیز شيشه مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت كداميك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادي دارد. ‏۰ بايد توجه داشت كه شيشه ميتواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت کرده وآسیب نبیند و در مقابل بارانهاي فصلي نیز نوعي خاصیت خود تمیز كنندگي بروز مي‌دهد. 

صفحه 26:
‎2٠‏ پوشش سقف قسمت کلکتور نه تنها بايد شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلکه باید محکم بوده و از قیمت قابل قبولي برخوردار باشد. ‏: براي اين يوشش نوعی از ورقه‌هاي پلاستيكي و نیز شيشه مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت كداميك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادي دارد. ‏۰ بايد توجه داشت كه شيشه ميتواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت کرده وآسیب نبیند و در مقابل بارانهاي فصلي نیز نوعي خاصیت خود تمیز كنندگي بروز مي‌دهد. 

صفحه 27:
‎٠‏ در عوض لايه‌هاي پلاستيكي را باید درون يك قاب قرار داد و وسط آنها نیز اصطلاحاً به ‎٠‏ هرچند هزینه اولیه سرمايه‌گذاري ورقه‌هاي پلاستيكي کمتر است ولي در مانزانارس با گذشت زمان این لایه‌ها شکننده شدند و آسیب دیدند. ‏البته با پیشرفت در ساخت لايه‌هاي مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش مي‌توان به استفاده از پلاستیکها نیز امیداور بود. 

صفحه 28:
* مدل ساخته شده در اسيانيا در سال 1982 تكميل كشت و هدف اصلي از ساخت آن نيز كردآوري اطلاعات بود. بين اواسط 1986 تا اوايل 1989 اين واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق توليدي آن نیز به شبکه برق سراسري متصل شد. ‎٠‏ طي این دوره 32 ماهه این واحد بصورت کاملاً اتوماتيك راهبري شد. در سال 1987 در این منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش 150 ۷۷/۲۳2 وجود دآأشته است. 

صفحه 29:
۰ يكي از مطالب قابل توجه در راهبري این مدل آزمايشي آن بود که اسپانيايي‌ها در زیر قسمت كلكتور إقدام به كشاورزي كردند اين امكان را نیز در طرح خود مورد بررسي قرار دهند و اصطلاحاً از زمين بصورت بهينه استفاده كنند. ۰ نتيجه اين قسمت از تحقيق آن بود كه توانستند گیاه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثیر آن را بر رطوبت هواي زیر سقف و دیگر پارامترهاي مربوطه مورد ارزيابي قرار دهند. 

صفحه 30:
۰ تمامي نتایج بدست آمده بیانگر آن بوده است که این فناوري از قابلیت كافي جهت استفاده در مقياسهاي بزرگتر را دارا است. ‎٠‏ بر پایه این نتایج يك سري تحقیقات توسط موسسات و دانشگاههاي مختلف انجام شد تا وذ آن را شبیه سازي و مدلسازي کند تا بتوان نتایج این سیستم در مقیاس بزرگتر را پيشگويي کرده و قابل بررسي کرد. ‎ 

صفحه 31:
IT ‏ب‎ 

صفحه 32:
همانطور که در ابتداي مقاله اشاره شد در آینده نزديك قرار است يك نیروگاه دودکش خورشيدي با ظرفیت 200 مگاوات در استرالیا ساخته شود که ارتفاع برج آن 1000 متر خواهد بود. بر اساس اطلاعات بدست آمده کشور آفريقاي جنوبي نیز در نظر دارد با کمك سازمان هاي بین‌المللي و نیز نهادهاي سازمان ملل متحد يك نیروگاه با برجي به ارتفاع 1500 متر احداث کند تا از آن براي رفع کمبود برق خود استفاده کند. در اين ارتباط باید متذکر شد که دولت هند نیز براي اجراي اين طرح در ایالت گجرات اعلام آمادگي کرده است. 

صفحه 33:
۰ هر چند در ابتدا ساخت برچ هاي مرتفع كاري سخت بنظر مي‌رسد ولي نباید از نظر دور ساخت که برج مرتفع شهر تورنتو کأنادا در حال حاضر داراي 600 متر ارتفاع است و ژاپني ها در نظر دارند آسمان خراش هايي با ارتفاع 2000 متر در مناطقي بسازند که امکان زمین لرزه آنها نيز زياد است. ‎٠‏ ونهايتاً آنكه ساخت برج ميلاد در كشورمان ايران نيز تاييدي بر اين مدعاست كه امروزه ساخت يك جنين سازههايي دور از دسترسي نيست و ضمناً ما در ساخت سازه سدهاي آبي نشان داده‌ایم که براحتي مي‌توانیم سازه‌هاي عظیم بتني را برپا سازيم ‎ 

صفحه 34:
نباید از نظر دور داشت که با افزایش قیمت سوخت هاي فسيلي معادلات به نفع فناوري هاي مرتبط با انرژي هاي تجدیدپذیر تغییر خواهد کرد. در ثاني در کشورهايي که دستمزد نيروي کار پایین است. هزینه تولید برق با این روش كاهش خواهد يافت جون 2 نيمي از هزینه ساخت يك < نيروگاهي مربوط به هزينه ساخت كلكتور ميشود كه با كاركران ارزان و نسبتا غيرماهر ميتوان براحتي آن را ساخت. 

صفحه 35:
با توجه به اجرايي شدن معاهده زیست محيطي کیوتو پس از پیوستن روسیه و عضویت ايران در اين معاهده: بنظر مي‌رسد که باید به دنبال راه هایي جهت کاستن از میزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي بود. يكي از بهترین روش ها جهت حصول به این هدف. استفاده از انرژي هاي ‎JOT‏ ‏است و در این راستا براي كشورهاي در حال توسعه میتوان فناوري «دودکش خورشيدي» ‎ly‏ ‏معرفي کرد. این معرفي از آن جهت است که قسمت عمده کار با نيروي نسبتاً غیرماهر قابل انجام است و این سیستم قادر است بدون نیاز به تعمیر و نگهداري خاص براي مدت مديدي برق تولید کند و مناسب براي كشورهايي است که میزان تابش خورشید در آنها زیاد است. بعلاوه نباید رشد بالاي تقأضا براي برق در كشوري مانند ایران را نیز از یاد برد. 

صفحه 36:
در ضمن مي‌توان اینگونه طرح ها را با استفاده از اعتبارات تعیین شده در معاهده کیوتو که اصطلاحاً ‎(Clean Development Maechanism)‏ 00خوانده مي‌شوند و حتي اعتبارات دیگر سازمانهاي بين‌المللي پيگيري کرد چون بسياري از سازمانها و کشورها حاضرند جهت استفاده از يج و نيز توسعه آینگونه فناوري هاءکمك هايي را به كشورهاي داوطلب اعطا کنند. 

صفحه 37:
یوتیوب ۰ 002109۲ Peg.co.com ٠ 9 

صفحه 38:


دودکش خورشیدی Solar chimneys فهرست • • • • • مقدمه تاریخچه کاربرد اصول کار توان خروجی • • • • • معرفی اجرا مدل آموزشی تحوالت آینده نتیجه گیری منابع مقدمه • اس.اسا ً اگ.ر بخواهي.د انرژ.ي هاي تجديد‌پذي.ر از كاربرد وس.يعي برخوردار شون.د باي.د كه تكنولوژي‌هاي اراي.ه شده س.اده و قاب.ل اعتماد بوده و براي كشورهاي كمت.ر توس.عه يافت.ه نيز مشكالت فن.ي ب.ه همراه نداشت.ه باش.د و بتوان از مناب.ع محدود مواد خام آنه.ا ني.ز استفاده كرد .در مرحله بعدي نيز بايد به آب زياد نياز نداشته باشد. • در همينج..ا باي.د گف.ت ك..ه تكنولوژ.ي دودك..ش داراي اي.ن شراي.ط اس.ت .بررسي هاي اقتص.ادي نشان داده اس.ت ك.ه اگ.ر اي.ن نيروگاه ه.ا در مقياس بزرگ (بزرگت.ر ي.ا مساوي 100 مگاوات) س.اخته شون.د ،قيم.ت برق توليدي آنه.ا قاب.ل مقايس.ه با برق نيروگاه هاي متداول است. مقدمه • اي.ن موضوع كاف.ي اس.ت ك.ه بتوان انرژ.ي خورشيدي را در مقياس هاي بزرگ ني.ز به خدم.ت گرفت .بر اي.ن اس.اس مي‌توان انتظار داش.ت ك.ه دودك.ش هاي خورشيدي بتوانند در زمينه توليد برق براي مناطق پرآفتاب نقش مهمي را ايفا كنند. تاریخچه • باي.د توج.ه داش.ت ك.ه تكنولوژ.ي دودك.ش خورشيدي در واق.ع از س.ه عنص.ر اص.لي تشكيل شده اس.ت ك.ه اول.ي جمع‌‌كننده هوا و عنص.ر بعدي برج ي.ا همان دودك.ش و قس.مت آخ.ر نيز توربي.ن هاي باد آ.ن اس.ت و هم.ه عناص.ر آ.ن براي قرن ه.ا اس.ت ك.ه بص.ورت شناخته شده درآمده‌ان.د و تركي.ب آنه.ا ني.ز براي تولي.د برق در س.ال 1931توس.ط گونت.ر مورد بحث قرار گرفته است. • در سال 1983-84ني.ز نتايج آزمايشات و بحث هاي نمونه‌اي از دودك.ش خورشيدي كه در منطق.ه مانزانارس در كشور اس.پانيا س.اخته شده بود ،اراي.ه شد .در س.ال 1990شاليش و همكاران در مورد نتايج بدست آمده از اين نمونه دودكش بحثي را ارايه كردند. تاریخچه • در س.ال 1995شالي.ش مجددا ً اي.ن بح.ث را مورد بازبين.ي قرار داد .در ادام.ه در سال 1997كريت.ز طرح.ي را براي قرار دادن كيس.ه‌هاي پ.ر از آ.ب در زي.ر سقف جمع‌آوري كننده حرارت اراي.ه كرد ت.ا از اي.ن طري.ق انرژ.ي حرارت.ي ذخيره‌س.ازي شود .گانون و همكاران در سال 2000يك تجزيه و تحلي.ل براي سيكل ترموديناميكي ارايه كردند و بعالوه در سال 2003نيز مشخصات توربين را مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. • در همي.ن س.ال روپري.ت و همكاران نتاي.ج حاص.ل از محاس.بات دينامي.ك س.ياالتي و نيز طراح.ي توربي.ن براي ي.ك توربي.ن خورشيدي 200مگاوات.ي را منتش.ر س.اختند .در سال 2003 دوز س.انتوز و همكاران تحلي.ل هاي حرارت.ي و فن.ي حاص.ل از محاس.بات ح.ل شده ب.ه كمك كامپيوتر را ارايه كردند. تاریخچه • در حال حاض.ر در اس.تراليا طرح نيروگاه دودك.ش خورشيدي ب.ا ظرفيت 200مگاوات در مرحل.ه طراح.ي و اجرا اس.ت .باي.د گف.ت ك.ه اس.تراليا مكان مناس.بي براي اي.ن فناوري است چون شدت تابش خورشيد در اين كشور زياد است. • در ثان.ي زمي.ن هاي ص.اف و بدون پس.تي و بلندي در آ.ن زياد اس.ت و ديگ.ر اينك.ه تقاضا براي برق از رش.د باالي.ي برخوردار اس.ت ونهايتا ً اينك.ه دول.ت اي.ن كشور خود را ب.ه افزايش اس.تفاده از انرژ.ي هاي تجديد‌پذي.ر ملزم كرده اس.ت و از اي.ن رو ب.ه 9500گيگاوات ساعت برق در سال از منابع تجديد پذير جديد نياز دارد. کاربرد • -1گرمایش در فصول زمستان • -2سرمایش در فصول تابستان • -3تهویه هوا • -4تولید برق اصول کار • هوا در زي.ر ي.ك س.قف شفاف ك.ه تشعش.ع خورشيدي را عبور مي‌ده.د ،گرم مي‌شود .بايد توج.ه داش.ت ك.ه وجود اي.ن س.قف و زمي.ن زي.ر آ.ن بعنوان ي.ك كلكتور يا جمع‌كننده خورشيدي عمل مي‌كند. • در وس.ط اي.ن س.قف شفاف ي.ك دودك.ش ي.ا برج عمودي وجود دارد كه هواي زيادي از پايين آن وارد مي‌شود .بايد محل اتصال سقف شفاف و اين برج به صورتي باشد كه منفذي نداشته باشد و اصطالحا ً «هوا بند» شده باشد. • بر همگان روش.ن اس.ت ك.ه هواي گرم چون س.بكتر از هواي س.رد اس.ت ب.ه سمت باالي برج حرك..ت مي‌كند .اي..ن حرك..ت باع..ث ايجاد مك..ش در پايي..ن برج مي‌شود تا هواي گرم بيشتري را به د.رون بكشد و هواي سرد پيراموني به زير سقف شفاف وارد شود. اصول کار • براي اينك.ه بتوان اي.ن فناوري را بص.ورت 24س.اعته مورد استفاده قرارداد مي‌توان از لوله‌ها يا كيسه‌هاي پرشده از آب در زير سقف استفاده كرد. • اي.ن موضوع بس.يار س.اد.ه انجام مي‌شود يعن.ي در طول روز آب حرارت را جذب كرده وگرم مي‌شود و در طول شب اين حرارت را آزاد مي‌كند .قابل ذك.ر است كه بايد اين لوله‌ها را فقط براي يكبار با آب پر كرده و به آب اضافي نيازي نيست. • بنابراي.ن اس.اس كار بدي.ن ص.ورت اس.ت ك.ه تشعش.ع خورشيدي در اي.ن برج باعث ايجاد ي.ك مك.ش ب.ه س.مت باال مي‌شود ك.ه انرژ.ي حاص.ل از اي.ن مك.ش توس.ط چن.د مرحل.ه توربين تعبيه شده در برج به انرژي مكانيكي تبديل شده و سپس به برق تبديل مي‌شود. نمایی کلی از عملکرد دودکش خورشیدی توان خروجی • ب.ه زبان س.اده مي‌توان توان خروج.ي برج هاي خورشيدي را بص.ورت حاص.ل‌ضرب انرژي خورشيدي ورودي( )Qsolarدر راندمان مربوط به جمع‌‌كننده ،برج و توربين بيان كرد: • در ادام.ه س.عي مي‌شود پارامترهاي قاب.ل محاس.به مشخ.ص شون.د ودر اي.ن راس.تا بايد گف ..ت ك ..ه Qsolarرا مي‌توان بص ..ورت حاص ..لضرب تشعش ..ع افق ..ي ( )Ghدرمساحت كلكتور( )Acollنوشت. • در داخ.ل برج ،جريان گرماي.ي ناش.ي از كلكتور ب.ه انرژ.ي س.ينتيك و انرژ.ي پتانس.يل (افت فشار در توربين) تبديل مي‌شود. توان خروجی • بنابراي.ن متوج.ه مي‌شوي.م ك.ه اختالف دانس.يته هوا ك.ه ناش.ي از افزاي.ش دما در كلكتور اس..ت ،بعنوان ي..ك نيروي محرك..ه عم..ل مي‌كند .هواي س..بكتر موجود در برج در قسمت تحتان.ي و در قس.مت فوقان.ي برج ب.ه هواي اطراف متص.ل اس.ت و از اي.ن رو باع.ث ايجاد يك حركت روبه باال مي‌شود. • بر اين اساس با افزايش ارتفاع برج ΔPtot ،افزايش خواهد يافت. توان خروجی • توان خروجي يك دودكش خورشيدي متناسب باسطح كلكتور و ارتفاع برج است. • مشخ.ص ش.د ك.ه توان تولي.د برق ي.ك دودك.ش خورشيدي متناس.ب ب.ا حج.م حاصل از ارتفاع برج و س.طح كلكتور اس.ت يعن.ي مي‌توان ب.ا ي.ك برج بلن.د و س.طح ك.م و ي.ا يك برج كوتاه با سطح وسيع به يك ميزان برق توليد كرد. • البت.ه اگ.ر اتالف اص.طكاكي وارد معادالت شود ديگ.ر موضوع فوق ص.ادق نيس.ت .ب.ا اين وجود ت.ا زمان.ي ك.ه قط.ر كلكتور بي.ش از ح.د زياد نشود مي‌توان از قاعده سرانگشتي فوق استفاده كرد. کلکتور • هواي گرم مورد نياز براي دودكش خورشيدي توسط پديده گلخانه‌اي در ي.ك محوطه‌اي ك.ه ب.ا پالس.تيك ي.ا شيشه پوشانده شده و حدودا ً چند متري از زمين فاصله دارد ،ايجاد مي‌شود. کلکتور • البت.ه ب.ا نزدي.ك شدن ب.ه پاي.ه برج ،ارتفاع ناحي.ه پوشانده شده ني.ز افزاي.ش مي‌ياب.د تا تغيير مسير حركت جريان هوا بصورت عمودي با كمترين اصطكاك انجام پذيرد. • اي.ن پوشش باع.ث مي‌شود ك.ه امواج تشعش.ع خورشي.د وارد شده و تشعش.ع هاي با طول موج باال مجددا ً از زمي.ن گرم بازتاب كند .زمي.ن زي.ر اي.ن س.قف شيشه‌اي ي.ا پالستيكي ،گرم شده و حرارت خود را ب.ه هواي.ي ك.ه از بيرون وارد اي.ن ناحي.ه شده اس.ت و ب.ه سمت برج حركت مي‌كند ،پس مي‌دهد. • اگ..ر ب..ه ي..ك ظرفي..ت اضافي براي ذخيره‌س.ازي حرارت نياز باشد ،مي‌توان از لوله‌هاي س..ياه رن..گ ك..ه ب..ا آ..ب پر شده‌ان.د و بر روي زمي.ن در داخل كلكتور قرار داده شده‌‌اند ،بهره جست. • هه.ا را باي.د فق.ط يكبار ب.ا آب اي.ن لول ‌ پ ..ر كرده و دو طرف آنه ..ا را بست و بنابراي..ن تبخي..ر ني..ز رخ نخواهد داد. حج.م آ.ب درون لوله‌ها بنحوي انتخاب مي‌شود ك ..ه بس ..ته ب ..ه توان خروجي نيروگاه اليه‌اي ب.....ا ضخامت 5-20 سانتيمتري تشكيل شود. ذخیره سازی ذخیره سازی • در ش.ب زماني‌ك.ه هواي داخ.ل كلكتور شروع ب.ه س.رد شدن مي‌كن.د ،آ.ب داخ.ل لوله‌ه.ا نيز حرارت ذخيره شده در طول روز را آزاد مي‌كند. • ذخيره حرارت به كمك آب بسيار موثرتر از ذخيره در خاك به تنهايي است چون همانطور ك.ه مي‌داني.د انتقال حرارت بي.ن لول.ه و آ.ب بس.يار بيشت.ر از انتقال حرارت بي.ن سطح خاك و اليه‌هاي زيري.ن اس.ت و اي.ن از آ.ن باب.ت اس.ت ك.ه ظرفي.ت حرارت.ي آ.ب پن.ج برابر ظرفيت حرارتي خاك است. برج • برج ب.ه خودي خودنق.ش موتور حرارت.ي نيروگاه را بازي مي‌كن.د و همانن.د ي.ك لول.ه تحت فشار اس.ت ك.ه ب.ه دلي.ل دارا بودن نس.بت مناس.ب س.طح ب.ه حج.م از اتالف اص.طكاكي كمي برخوردار است. • در اي.ن برج س.رعت مك.ش ب.ه س.مت باالي هوا تقريبا ً متناس.ب ب.ا افزايش دماي هوا()ΔT در كلكتور و ارتفاع برج است. • در يك دودك.ش خورشيدي چن.د مگاوات.ي ،كلكتور باع.ث مي‌شود ك.ه دماي هوا بين 30-35 درج.ه س.انتيگراد افزاي.ش ياب.د و اي.ن ب.ه معن.ي س.رعتي معادل m/sec15اس.ت ك.ه باعث حرك.ت شتاب دار هوا نخواه.د ش.د و بنابراي.ن براي انجام عمليات تعمير و نگهداري مي‌توان براحتي وارد آن شد و ريسك سرعت باالي هوا وجود ندارد. توربین ها • ب.ا بكارگيري توربي.ن ه.ا ،انرژ.ي موجود در جريان هوا ب.ه انرژ.ي مكانيك.ي دوران.ي تبديل مي‌شود. • توربي.ن هاي موجود در دودك.ش خورشيدي ش.بيه توربي.ن هاي بادي نيس.تند و بيشت.ر شبيه توربي.ن هاي نيروگاه هاي برق آ.بي هس.تند ك.ه ب.ا اس.تفاده از توربين هاي محفظه‌دار ،فشار استاتيك را به انرژي دوراني تبديل مي‌كنند. توربین ها • س.رعت هوا در قب.ل و بع.د از توربي.ن تقريبا ً يكس.ان اس.ت .توان قاب.ل حص.ول در اين س.يستم متناس.ب ب.ا حاص.لضرب جريان حج.م هوا در واح.د زمان و اختالف فشار در توربين است. • از نقط.ه نظ.ر بهره‌وري بيشت.ر از انرژ.ي ،هدف س.يستم كنترل توربي.ن ب.ه حداكث.ر رس.اندن اين حاصلضرب در تمام شرايط عملياتي است. مدل آموزشی • براي س.اخت ي.ك مدل ازمايش.ي ،تحقيقات تئوري.ك مفص.لي انجام شده كه آزمايشات تون.ل باد وس.يعي را ب.ه همراه داش.ت و نهايتا ً در س.ال 1981منج.ر ب.ه س.اخت واحدي با توان تولي..د 50كيلووات برق در منطق..ه مانزانارس ))Manzanaresدر 150كيلومتري جنوب مادري..د در كشور اس..پانيا ش..د و اي..ن واح..د از كم..ك مال..ي وزارت تحقيق و فناوري آلمان برخوردار بود. • هدف از اي.ن طرح تحقيقات.ي ،تط.بيق ،اندازه‌گيري محل.ي ،مقايس.ه پارامترهاي تئوريك و عمل.ي و بررس.ي تاثي.ر اجزاء مختل.ف دودك.ش خورشيدي بر راندمان و ني.ز توان توليدي اين فناوري تحت شرايط واقعي و نيز شرايط خاص آب و هوايي بود. مدل آموزشی • پوشش س.قف قس.مت كلكتور ن.ه تنه.ا بايد شفاف ي.ا حداقل نيم.ه شفاف باشد بلك.ه بايد محكم بوده و از قيمت قابل قبولي برخوردار باشد. • براي اي.ن پوش.ش نوع.ي از ورقه‌هاي پالس.تيكي و ني.ز شيشه‌ مورد توج.ه قرار گرفتن.د تا مشخص شود در درازمدت كداميك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادي دارد. • باي.د توج.ه داش.ت ك.ه شيش.ه مي‌توان.د س.اليان س.ال در مقاب.ل طوفان و باد مقاومت كرده وآسيب نبيند و در مقابل بارانهاي فصلي نيز نوعي خاصيت خود تميز كنندگي بروز مي‌دهد. مدل آموزشی • پوشش س.قف قس.مت كلكتور ن.ه تنه.ا بايد شفاف ي.ا حداقل نيم.ه شفاف باشد بلك.ه بايد محكم بوده و از قيمت قابل قبولي برخوردار باشد. • براي اي.ن پوش.ش نوع.ي از ورقه‌هاي پالس.تيكي و ني.ز شيشه‌ مورد توج.ه قرار گرفتن.د تا مشخص شود در درازمدت كداميك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادي دارد. • باي.د توج.ه داش.ت ك.ه شيش.ه مي‌توان.د س.اليان س.ال در مقاب.ل طوفان و باد مقاومت كرده وآسيب نبيند و در مقابل بارانهاي فصلي نيز نوعي خاصيت خود تميز كنندگي بروز مي‌دهد. مدل آموزشی • در عوض اليه‌هاي پالس.تيكي را باي.د درون ي.ك قاب قرار داد و وس.ط آنه.ا ني.ز اص.طالحا ً به سمت زمين شكم مي‌دهد. • هرچن.د هزين.ه اولي.ه س.رمايه‌گذاري ورقه‌هاي پالس.تيكي كمت.ر اس.ت ول.ي در مانزانارس با گذشت زمان اين اليه‌ها شكننده شدند و آسيب ديدند. • البت.ه ب.ا پيشرف.ت در س.اخت اليه‌هاي مقاوم در برابر دم.ا و اشع.ه ماوراء بنفش مي‌توان به استفاده از پالستيكها نيز اميداور بود. مدل آموزشی • مدل س.اخته شده در اس.پانيا در س.ال 1982تكمي.ل گش.ت و هدف اص.لي از س.اخت آن ني.ز گردآوري اطالعات بود .بي.ن اواس.ط 1986ت.ا اواي.ل 1989اي.ن واح.د بطور مرت.ب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق توليدي آن نيز به شبكه برق سراسري متصل شد. • ط.ي اي.ن دوره 32ماه.ه اي.ن واح.د بص.ورت كامال ً اتوماتي.ك راه.بري شد .در سال 1987در اين منطقه حدود 3067ساعت با شدت تابش w/m2 150وجود داشته است. مدل آموزشی • يكي از مطالب قابل توجه در راهبري اين مدل آزمايشي آن بود كه اسپانيايي‌ها در زير قسمت كلكتور اقدام به كشاورزي كردند تا اين امكان را نيز در طرح خود مورد بررسي قرار دهند و اصطالحا ً از زمين بصورت بهينه استفاده كنند. • نتيجه اين قسمت از تحقيق آن بود كه توانستند گياه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثير آن را بر رطوبت هواي زير سقف و ديگر پارامترهاي مربوطه مورد ارزيابي قرار دهند. مدل آموزشی • تمام.ي نتاي.ج بدس.ت آمده بيانگ.ر آ.ن بوده اس.ت ك.ه اي.ن فناوري از قابلي.ت كاف.ي جهت استفاده در مقياسهاي بزرگتر را دارا است. • بر پايه اين نتايج يك سري تحقيقات توسط موسسات و دانشگاههاي مختلف انجام شد تا وضعي.ت آن را شبيه سازي و مدلس.ازي كن.د تا بتوان نتايج اين سيستم در مقياس بزرگتر را پيشگويي كرده و قابل بررسي كرد. تحوالت آینده • همانطور ك.ه در ابتداي مقال.ه اشاره ش.د در آينده نزدي.ك قرار اس.ت ي.ك نيروگاه دودكش خورشيدي ب.ا ظرفي.ت 200مگاوات در اس.تراليا س.اخته شود ك.ه ارتفاع برج آ.ن 1000متر خواهد بود. • بر اس.اس اطالعات بدس.ت آمده كشور آفريقاي جنوب.ي ني.ز در نظ.ر دارد ب.ا كم.ك سازمان هاي بين‌الملل.ي و ني.ز نهادهاي س.ازمان مل.ل متح.د ي.ك نيروگاه ب.ا برج.ي ب.ه ارتفاع 1500متر احداث كند تا از آن براي رفع كمبود برق خود استفاده كند. • در اي.ن ارتباط باي.د متذك.ر ش.د ك.ه دول.ت هن.د ني.ز براي اجراي اي.ن طرح در ايالت گجرات اعالم آمادگي كرده است. تحوالت آینده • ه.ر چن.د در ابتدا س.اخت برج هاي مرتف.ع كاري س.خت بنظ.ر مي‌رس.د ول.ي نباي.د از نظر دور س.اخت ك.ه برج مرتف.ع شه.ر تورنت.و كانادا در حال حاض.ر داراي 600مت.ر ارتفاع اس.ت و ژاپني ه.ا در نظ.ر دارن.د آس.مان خراش هاي.ي ب.ا ارتفاع 2000مت.ر در مناطق.ي بس.ازند ك.ه امكان زمين لرزه آنها نيز زياد است. • و نهايتا ً آنك.ه س.اخت برج ميالد در كشورمان ايران ني.ز تاييدي بر اي.ن مدعاس.ت كه امروزه ساخت يك چنين سازه‌هايي دور از دسترسي نيست و ضمنا ً ما در ساخت سازه‌ سدهاي آبي نشان داده‌ايم كه براحتي مي‌توانيم سازه‌هاي عظيم بتني را برپا سازيم. تحوالت آینده • نباي.د از نظ.ر دور داش.ت ك.ه ب.ا افزاي.ش قيم.ت س.وخت هاي فس.يلي معادالت ب.ه نفع فناوري هاي مرتبط با انرژي هاي تجديد‌پذير تغيير خواهد كرد. • در ثان.ي در كشورهاي.ي ك.ه دس.تمزد نيروي كار پايي.ن اس.ت ،هزين.ه تولي.د برق ب.ا اين روش كاه.ش خواه.د ياف.ت چون تقريبا ً نيم.ي از هزين.ه س.اخت ي.ك چني.ن نيروگاه.ي مربوط به هزين.ه س.اخت كلكتور مي‌شود ك.ه ب.ا كارگران ارزان و نس.بتا ً غيرماه.ر مي‌توان براحت.ي آن را ساخت. نتیجه گیری • با توج.ه به اجرايي شدن معاهده زيست‌محيطي كيوتو پس از پيوستن روسيه و عضويت ايران در اين معاهده ،بنظر مي‌رسد كه بايد به دنبال راه هايي جهت كاستن از ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي بود. • يك.ي از بهتري.ن روش ه.ا جه.ت حص.ول ب.ه اي.ن هدف ،اس.تفاده از انرژ.ي هاي تجديد‌پذير اس.ت و در اي.ن راستا براي كشورهاي در حال توسعه ميتوان فناوري «دودكش خورشيدي» را معرفي كرد. • اي.ن معرف.ي از آ.ن جه.ت اس.ت ك.ه قس.مت عمده كار ب.ا نيروي نس.بتا ً غيرماه.ر قابل انجام است و اين سيستم قادر است بدون نياز به تعمير و نگهداري خاص براي مدت مديدي برق تولي.د كن.د و مناس.ب براي كشورهاي.ي اس.ت ك.ه ميزان تاب.ش خورشي.د در آنه.ا زياد است. بعالوه نبايد رشد باالي تقاضا براي برق در كشوري مانند ايران را نيز از ياد برد. نتیجه گیری • در ضم.ن مي‌توان اينگون.ه طرح ه.ا را ب.ا اس.تفاده از اعتبارات تعيين شده در معاهده كيوت..و ك..ه اص..طالحا ً )CDM (Clean Development Mechanismخوانده مي‌شون..د و حتي اعتبارات ديگ..ر س..ازمانهاي بين‌الملل..ي پيگيري كرد چون بس..ياري از س..ازمانها و كشورها حاضرن.د جه.ت اس.تفاده از نتاي.ج و ني.ز توس.عه اينگون.ه فناوري ه.ا‌،كم.ك هاي.ي را به كشورهاي داوطلب اعطا كنند. منابع یوتیوب ChatGPT Peg.co.com ... و • • • • پایان تشکر از توجه شما