کوره خورشیدی

کوره خورشیدی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه فیزیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

کوره خورشیدی

 مقدمه

آینده زمین و بشر به میزان زیادی منوط به توانایی ما در کاهش نرخ افزایش جمعیت در کشورهای جهان سوم با استفاده از ادوات پیشرفته می‌باشد. نکته کلیدی برای این امر افزایش استانداردهای زندگی جهت فایق آمدن بر فقر غیرانسانی و محرومیت می‌باشد. دسترسی به این ادوات سنتی بیش از این کفایت نخواهد نمود. چنانچه برحسب مثال بیان گشته پاراداکسون کشورهایی که کشاورزی آنها بیش از ۲۰% محصول ناخالص ملی را تشکیل می‌دهد جزء کشورهایی هستند که با فقر و گرسنگی دست و پنجه نرم می‌نمایند!

توسعه نیاز به انرژی و مکانیزه شدن دارد. مصرف انرژی متناسب با محصول ناخالص ملی افزایش می‌یابد و یا احتمالا به هنگامی که رشد جمعیت بطور همزمان و بشکل نمایی کاهش می‌یابد(شکل ۱).

بسیاری از کشورهای در حال توسعه تقریبا دارای هیچگونه منابع انرژی نبوده و جمعیت آنها در هر ۱۵ الی ۳۰ سال دوبرابر می‌گردد. نتایج کاملا مشخص می‌باشد: جنگهای داخلی و بنیادگرایی. چنانچه به این کشورهای در حال توسعه تنها میزان حداقل انرژی اختصاص داده شود، مصرف جهانی انرژی به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد.

چه کسی می‌تواند چنین میزان زیادی از انرژی را بدون تخریب اکولوژیکی و ایمنی لازم و همچنین بدون از دست رفتن سریع منابع طبیعی به منظور حفظ آن برای نسلهای آینده تامین نماید ؟(چرا که کشورهای ضعیف قادر به محافظت از محیط زیست نبوده و آشنایی چندانی با ملزومات ایمنی نیروگاههای هسته‌ای ندارند).

خورشید! بسیاری از این کشورها به میزان کافی از نعمت انرژی تابشی خورشید در نواحی بیابانی خود برخوردار هستند.

مورد فوق‌الذکر جزء مواردی می‌باشد که در بیست و یکمین جلسه کنفرانس       Rio-UN  مطرح گشته است. همه تنها براین خصوص صحبت می‌کنند و هیچکس اقدامی را انجام نمی‌‌دهد.

چرا؟ به واسطه آنکه این مسئله به عنوان یک رمز خوب نگه‌داشته شده می‌ماند که استفاده از انرژی خورشیدی آنهم در مقیاس زیاد امروزه ممکن بوده و قابل پیاده‌سازی و رقابت می‌باشد.

کوره خورشیدی

استفاده از تکنولوژیهای قدیمی

انسان فرا گرفت که چگونه از انرژی خورشیدی در مراحل اولیه زندگی خود استفاده فعال نماید: گلخانه‌ها، کمک جهت رشد مواد غذایی، لوله مکش، سیستم تهویه مطبوع و خنک‌سازی ساختمان‌ها و آسیابهای بادی، مزارع ذرت و پمپ‌های آب.

سه عنصر مهم کوره‌خورشیدی ـ جمع‌کن شیشه‌ای سقفی، کوره و توربینهای بادی‌ـ از زمانهای قدیمی شناخته می‌شدند.

یک کوره گرمایی خورشیدی به سادگی آنها را به شکل جدیدی ترکیب نموده است(شکل ۲).

هوا به وسیله تابش خورشیدی در زیر یک استوانه شیشه‌ای که گوشه‌های آن باز است گرم می‌شود. این امر باعث می‌شود که دستگاه و زمین زیر آن به صورت محفظه‌ای که گرمای هوا را جمع‌آوری می‌کنند درآید. با قرار دادن لوله‌های پر شده از آب در زیر سقف، آب گرم ۲۴ ساعته تضمین می‌گردد. آب در طول مدت روز گرم شده و گرمای خود را در طول شب انتشار می‌دهد. این لوله‌ها تنها یکبار پر  می‌گردد و نیاز به آب بعدی ندارد. در وسط سقف یک کوره عمودی قرار گرفته که دارای وردیهای هوای بزرگی در قسمت پایه آن می‌باشد. اتصال بین سقف و قسمت انتهایی کوره غیر قابل نفوذ می‌باشد. از آنجائیکه هوای گرم از هوای سرد سبکتر می‌باشد به سمت بالای کوره حرکت می‌نماید. عمل مکش از کوره موجب کشش هوای گرم بیشتر از منبع جمع‌آوری گردیده و هوای سرد از محیط پیرامون بیرونی وارد می‌گردد. از این رو تابش خورشیدی باعث بوجود آمدن یک کوران به سمت بالا در کوره می‌گردد. انرژی حاصله با استفاده از مرحله فشار توربینهای بادی در محل انتهای کوره تبدیل به انرژی مکانیکی و با استفاده از ژنراتورهای متعارف تبدیل به انرژی الکتریکی می‌گردد.

…

کوره خورشیدی

تکنولوژی

جمع‌آوری کننده

دمای گرم برای کوره خورشیدی بوسیله تاثیر گلخانه‌ای تولید می‌گردد. برای تولید این تاثیر از  یک جمع‌آوری کننده ساده که شامل یک شیشه و یا لایه پلاستیکی است استفاده شده و آن را بصورت افقی به میزان دو تا شش متر بالای زمین قرار می‌دهند. بلندی منطقه تحت پوشش مجاور با کوره افزایش یافته، بگونه‌ای که هوا با حداقل میزان اصطکاک دارای حرکت عمودی می‌گردد. این پوشش امواج کوتاه تابش خورشیدی را گرفته و امواج بلند تابش را از زمین گرم شده بدست می‌آورد. از اینرو، زمین زیر سقف گرم شده و گرما را به جریان هوای بالای آن از منطقه بیرونی به داخل کوره خورشیدی منتقل می‌نماید.

ذخیره انرژی

لوله‌های سیاه پر شده از آب در کنار یکدیگر، در منطقه‌ای با‌ داشتن پوشش سطوح سیاه و یا پوششی از خاک، در زیر جمع‌کننده سقفی شیشه‌ای قرار گرفته‌اند. آنها برای یک بار با آب پر شده و پس از آن لوله‌ها بسته می‌شوند، بگونه‌ای که آب داخل آن نتواند تبخیر شود. حجم آب داخل لوله‌ها مترادف با سطح آب با مق ۵ الی ۲۰ سانتی متر برحسب نوع دلخواه برق خروجی انتخاب گشته است.

کوره خورشیدی

این کوره بخودی خود یک موتور حقیقی گرمایی بشمار می‌آید، یک لوله فشار با حداقل اصطکاک(نظیر لوله فشار هیدروالکتریک یا دریچه‌ تنظیم جریان آب) بواسطه نسبت حجم ـ سطح بهینه آن. فشار هوا بطرف بالا که در دستگاه جمع‌کن گرم شده تقریبا مترادف با دمای هوای  در دستگاه جمع‌کن و حجم آن(یعنی، بلندی H_c و قطر D_c ) در کوره می‌باشد. در کوره‌های خورشیدی بزرگ دستگاه جمع‌کن دمای هوا را تا ۳۵ درجه افزایش می‌دهد. این امر موجب بروز کوران بسمت بالا با سرعت در حدود m/s15 می‌شود. از اینرو می‌توان کوره‌های خورشیدی را بدون برخورد با مشکلات عملیاتی نمود.

توربینها

با استفاده از توربین‌ها، خروجی مکانیکی بشکل انرژی چرخشی را می‌توان از جریان هوای داخل کوره بدست آورد. توربینها در کوره‌های خورشیدی با سرعت مرحله‌ای نظیر یک مبدل انرژی بادی با گردش آزاد کار نمی‌کنند، بلکه کار آنها نظیر یک فشار قالب مرحله‌ای تربوژنراتور بادی می‌باشد، که در آن، مشابه با یک نیروگاه برق هیدروالکتریکی، فشار استاتیک، با استفاده از یک توربین قالبی، تبدیل به انرژی چرخشی می‌گردد- در این کاربرد بر روی لوله نصب گردیده است. انرژی رها شده از این سیستم در حدود هشت برابر بیش از توربین هوای آزاد مرحله‌ای ـ سرعت با قطر مشابه می‌باشد.سرعت هوا قبل و بعد از توربین تقریبا یکسان می‌باشد. خروجی بدست آمده دارای تقریب نسبت به محصول جریان حجم برحسب واحد زمان و افت فشار در توربین می‌باشد. با نگاه به بازده حداکثر انرژی، هدف سیستم تنظیم‌کننده توربین به حداکثر رسانی این محصول تحت شرایط عملیاتی می‌باشد.

یک ایستگاه برق هیدروالکتریکی برای بیابان

کوره‌های خورشیدی از نظر تکنیکی بسیار مشابه ایستگاههای برقی هیدروالکتریکی می‌باشند- که تاکنون جزء تنها منبع تجدیدپذیر انرژی موفق واقعی با مقیاس بزرگ محسوب گردیده است: سقف جمع‌‌کن مساوی مخزن و لوله یا دریچه آب بوده است. هر دوی سیستمهای تولید انرژی با توربینهای مرحله‌ای‌ـ فشار کار می‌کنند و هر دو هزینه کمی را برای تولید انرژی مصرف می‌نمایند و دارای عمر طولانی نیز می‌باشند. نواحی مربوط به جمع‌کن سقفی و مخزن نیز می‌بایست، برای خروجی مشابه الکتریکی، در حد همدیگر باشند. اما جمع‌کن سقفی را می‌توان در مناطق بیابانی خشک ساخته و آن را بدون مشکل حمل نمود، در حالیکه مخزن می‌بایست در داخل زمین قرار گیرد.

کوره خورشیدی

نمونه کوره خورشیدی در Manzanares

تحقیقات مقدماتی با بهره‌گیری از جزئیات آن و تجربه‌های بدست آمده از تونل باد منجر به تاسیس یک نیروگاه آزمایش گردید که دارای پیک خروجی kW50 می‌باشد. این سایت که در منطقه Manzanares(در حدود ۱۵۰ کیلومتری جنوب مادرید) در سال ۱۹۸۱- ۸۲ بوسیله اتحادیه الکتریکی ”فنوسا“ و با کمک مالی وزارت تحقیقات و تکنولوژی آلمان(BMFT) تاسیس گردید.

طراحی کوره‌های بزرگ خورشیدی

موارد اندازه‌گیری شده از نیروگاه فوق‌الذکر و برنامه‌های شبیه‌سازی شده رفتار ترمودینامیکی کوره‌های خورشیدی برای طرحی کوره خورشیدی با خروجی     MW200 یا بیشتر بکار گرفته شد. بررسیهای بیشتر بهمراه جزئیات آن، با پشتیبانی از آزمایشات شدید تونل باد، نشان داد که محاسبات ترمودینامیکی برای جمع‌کننده‌ها، برجها و توربینها برای بسیاری از نیروگاههای بزرگ نیز کاربرد داشته و قابل اطمینان می‌باشند. با وجود تفاوت منطقه و حجم بین نیروگاه بالا با پروژه  MW100، فاکتورهای کلیدی ترمودینامیکی در هر دوی موارد مشابه می‌باشند. با کاربرد افزایش دما و سرعت باد در دستگاه جمع‌کننده بطور مثال، افزایش دما در نیروگاه Manzanares بیش از ^۰k17 بوده و سرعت باد نیز بیش از ۱۲ متر در ثانیه می‌گردید، در حالیکه این ارقام برای یک تاسیسات MW100 در حدود ^۰k35 و ۱۶ متر در ثانیه می‌باشد.

کوره خورشیدی

هزینه‌های تولید انرژی

با پشتیبانی شرکتهای سازنده، صنایع شیشه وتولیدکنندگان توربین، می‌توان هزینه تقریبی تاسیس یک کوره خورشیدی MW200 را ارزیابی و تعیین نمود. ما با استفاده از یک برنامه کاربردی بزرگ بنام ”Energie in Baden-Wurttemberg“ قادر خواهیم بود تا هزینه‌های تولید انرژی در مقایسه با نیروگاههای زغالی و سیکل ترکیبی را براساس روشهای مساوی و یا مشترک تعیین نمائیم.