دودکش خورشیدی راهکاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی انرژی نو/عکس

 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 مرحله بعدی نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته باشد.در همینجا باید گفت که تکنولوژی دودکش دارای این شرایط است. بررسیهای اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی ۱۰۰ 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.
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 ۱۹۳۱ توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است.
در سال ۸۴-۱۹۸۳ نیز نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودکش خورشیدی که در منطقه مانزانارس در کشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد. در سال ۱۹۹۰ شلایش و همکاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودکش بحثی را ارایه کردند.
در سال ۱۹۹۵ شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد. در ادامه در سال ۱۹۹۷ 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.
گانون و همکاران در سال ۲۰۰۰ یک تجزیه و تحلیل برای سیکل ترمودینامیکی ارایه کردند و بعلاوه در سال ۲۰۰۳ 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 دوربین خورشیدی ۲۰۰ مگاواتی را منتشر ساختند.
در سال ۲۰۰۳ 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 ۲۰۰ 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 ۹۵۰۰ گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد.

● اصول کار:
اصول کار:  برای اینکه بتوان این فناوری را بصورت ۲۴ ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا کیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده کرد. 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.ذخیره حرارت به کمک آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاک به تنهایی است زیرا ظرفیت حرارتی آب پنج برابر ظرفیت حرارتی خاک است.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.

 دراین طرح بخشی از سطح زمین با سطحی شفاف یا نیمه شفاف پوشانده میشود. هوا در زیر این سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم شده 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. باید محل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد که منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. از آنجاییکه هوای گرم 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 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: در این مبحث توان خروجی حاصل از این تاسیسات بطورکلی وبابیانی ساده موردبررسی قرارمیگیرد.بطورکلی توان خروجی از دودکش خورشیدی مضربی از انرژی ورودی از خورشید و اثرات کلکتور , برج و توربین (توربینها ) است.

انرژی خورشیدی را می توان حاصلضرب تابش افقی خورشید و سطح کلکتور دانست.

برج در واقع جریان حرارتی را به دو نوع انرژی جنبشی و پتانسیل تبدیل میکند,  بنابراین اختلاف پتانسیل هوایی که در اثر اختلاف دما در برج ( دودکش ) بالا میرود مانند یک نیروی محرکه عمل میکند که توربین ها را به چرخش وا میدارد و هرچه ارتفاع برج بیشتر باشد این اختلاف فشار ودرنتیجه نیروی ایجاد شده بیشتر خواهد بود.

انرژی جنبشی موجب گردش هوا شده و انرژی پتانسیل روی توربینها اثر می گذارد.از این بحث مختصر روشن میگردد که از عوامل اساسی در میزان توان خروجی , ارتفاع برج و سطح کلکتور میباشد که هر دو رابطه ای مستقیم با توان خروجی دارندبطوریکه در طراحی این سازه بر روی این دو پارامتر مانوربیشتری داده می شودبه 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، &#۹۱۶;Ptot 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 &#۹۱۶;Ps=۰، 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 &#۹۱۶;T 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 ۱۰۰۰ متر اختلاف بین محاسبات دقیق و محاسبه تقریبی ارایه شده، قابل صرفنظر کردن است.
با دقت در معادلات (۱)، (۲) و (۳) 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. 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 تشعشعی 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.

 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. در یک دودکش خورشیدی چند مگاواتی، کلکتور باعث می‌شود که دمای هوا بین 35-30 درجه سانتیگراد افزایش یابد و این به معنی سرعتی معادلm/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.

شکوفه زنبق عنوان یکی از ساختمان های پایدار نمونه ای از دودکش خورشیدی

شکوفه زنبق عنوان یکی از ساختمان های پایدار

یک برج 140 متری در مرکز احاطه شده توسط برج در پایین شکل گل و تحت پوشش در پوشش گیاهی است  مرکز برج گسترش بطرف بالا به  صورت کاسه است و آرایه های بزرگ خورشیدی پوشیده شده در مواجه با خورشید میباشد  تا اشعه درست مثل گیاه واقعی است. محور عمودی باد شاخه های توربین تا از مرکز برج مانند گرزن. آب باران در کاسه جمع آوری شده و 120 متر دودکش خورشیدی در برج کمک می کند تا اخراج هوای داغ از ساختمان به راحتی انجام شود.

استراتژی این معماری به حداقل رساندن انرژی خورشیدی و نیز کشت سبزینگی در محیط پایدار ساختمان است ونیز رعایت گردش گرمایش و سرملیش است.

منبع: مرکز تحقیقات و فناوری اتوماسیون صنعتی ایران

بهره‌برداری از اولین توربین یک مگاواتی تولید برق از امواج

 شرکت استرالیایی اوشنلینکس که در زمینه انرژی امواج فعالیت می‌کنند جمعه به صورت رسمی از توربین موجی یک مگاواتی خود در بندر مکدونل در جنوب استرالیا بهره‌برداری نمود.

این ماشین که اولین نمونه تجاری این توربین تولید انرژی می‌باشد بعد از ۱۲ ماه تست و آزمایش راه‌اندازی شد و در مرحله تحقیقات به سایز تولید انرژی حتی تا ۱۰ مگاوات نیز رسید. این شرکت طی‌ قراردادی برای بازگشت سرمایه خود انرژی تولیدی را به شرکت الماس انرژی که در زمینه خرید و پخش انرژی فعال است واگذار می‌کند.

مکانیزم تولید انرژی در این تکنولوژی به این صورت است که ابتدا از طریق امواج، هوایی با فشار بالا تولید می‌نماید که در ادامه با ورود به توربین الکتریسیته تولید می‌کند. زیرسازی این واحد انرژی از سیمان است که در بستر دریا پس از زیرسازی مناسب در عمق ۱۰ تا ۱۵ متری نصب می‌شود. در مجموع ۸ میلیون دلار هزینه این پروژه تولید انرژی می‌باشد که ۴.۴ میلیون دلار از طرف آژانس انرژی‌های نوین استرالیا تامین شده است.

مدیر این شرکت، هدف این مجموعه را پیشرفت تکنولوژی و همچنین حل مسائل آینده بیان کرد و از استرالیا به‌عنوان یکی از مناطق دارای پتانسیل زیاد یاد نمود. این توربین هم اکنون در جزیره‌ی گاردن در نزدیکی بندر پرث در حال ساخت و بهره‌برداری می‌باشد.

 

منبع

تابلو توزیع برق سیار

این تابلوی سیار  که ساخت کمپانی ملتریک است ، برای توزیع برق و گرفتن انشعاب های متعدد از 20 تا 600  آمپر طراحی گردیده ، که می توان از آن در صنعت ساختمان ، کشتی سازی، نیروگاه و یا در شرایط اضطراری استفاده نمود.

سوئیچ های این تابلوی سیار که مورد تایید NEMA  می باشد بصورت نرگی و مادگی طراحی گردیده و از آن می توان در محیط های مرطوب و سخت استفاده نمود. 

این تابلو به راحتی توسط ماشین قابل جابجایی می باشد.

در زیر تصویر نمونه دیگری از این تابلو را مشاهده می نمایید.

شارژ گوشی‌همراه با آب جوش بدون نیاز به برق

BioLite یک باتری مانند دیگر باتری‌ها مخصوص شارژ است که بر روی ظرفی به نام KettleCharge قرار می‌گیرد؛ این کتری آب‌جوش بهترین وسیله برای کمپینگ در دشت است؛ کاربر دیگر نیازی به پریز برق ندارد فقط کافی است ظرف را با 750 میلی آب پر کنید، با استفاده از یک USB می‌توان با حرارات ظرف گوشی‌همراه یا آی‌پد را در 15 دقیقه شارژ کرد. KettleCharge برای مواقعی که برق نیست یا استفاده در کوه و دشت ساخته شده است. این دستگاه 150 دلار قیمت گذاری شده است.

  خبرآنلاین

"میتی‌کول"؛ یخچال سفالی بی نیاز از برق!

عصر ایران؛یک کارآفرین هندی یخچالی را اختراع کرده است که به طور کامل از سفال درست شده و می تواند مواد غذایی را بدون استفاده از برق خنک نگه دارد.
"مانسوخبهای پراجاپاتی"، سفالگر گجراتی، یخچال "میتی‌کول" را برای مردمی که در مناطق روستایی دسترسی به برق و یا یخچال های رایج ندارند، معرفی کرده است.

به گزارش "گروه فناوری و آی تی" عصر ایران، یخچال میتی‌کول از اثر سرمایشی طبیعی تبخیر آب برای تازه نگه داشتن سبزیجات تا یک هفته و نگهداری شیر تا سه روز استفاده می کند.
آب از قسمت بالایی این یخچال سفالی روی بخش های کناری فرو ریخته و به واسطه تبخیر، عملیات سرمایش انجام می شود. شیر آب کوچکی نیز در جلوی این یخچال قرار گرفته که می توان از آن برای نوشیدن آب استفاده کرد. طبقه اول میتی‌کول برای نگهداری سبزیجات و طبقه دوم برای نگهداری شیر قابل استفاده است. میتی‌کول نیازی به برق و همچنین تعمیر و نگهداری خاصی ندارد.