بخشی از مقاله
چکیده
دودکش خورشیدي یک فناوري نسبتا جدید براي تولید برق می باشد. این فناوري شامل سه بخش است که کلکتور به دلیل تشعشع خورشید باعث گرم شدن سیال شده و بخش دودکش موجب می گردد که سیال گرم شده به سمت بالا حرکت کرده و یک حالت مکش را ایجاد کندو در بخش توربینها نیز برق بدون هیچگونه هزینه عملیاتی تولید می شود.دراین مقاله معرفی کاربرد تازه اي از دودکش خورشیدي در کلان شهرها و در واقع شهر ها و مناطق پر جمعیتی که از مشکلات آلودگی هوا رنج می برند، انجام گرفته است .در واقع در این مقاله به بررسی عملکرد دودکش خورشیدي در کاهش آلودگی هوا پرداخته شده است ،بدین ترتیب که دودکش خورشیدي نه تنها براي تولید برق هیچ نوع الایندگی ندارد بلکه از تولید و انتشار آلاینده هاي ناشی از سوخت هاي فسیلی نیروگاه هاي حرارتی نیز جلوگیري می کند و با توجه به عملکرد دودکش خورشیدي به عنوان یک دستگاه جهت جابجایی هواي کلانشهرها، تاثیر دودکش خورشیدي بر جابجایی هواي تهران و کاهش اثرات پدیده وارونگی هوا مورد بررسی قرار گرفته است .
مقدمه
امروزه روشهاي متعددي براي تولید برق مورد استفاده قرار می گیرد . از مهم ترین عوامل انتخاب نوع روش تولید ، شرایط جغرافیایی و اقلیمی منطقه، عوامل اقتصادي و فنی و مسایل زیست محیطی مربوطه می باشد . با توجه به وضعیت زیست محیطی جهانی و اثرات قابل توجه بخش انرژي بر آن ، گرایش عمومی به سمت استفاده از روشهاي با کارایی بالاتر ودر نتیجه تولید برق با آلودگی کمتر است ، این امر بخصوص در کشورهاي در حال توسعه نمود بیشتري دارد . در کشورهایی که داراي منابع سوخت فسیلی هستند، هنوز استفاده از انرژي هاي فسیلی براي تولید برق در غالب موارد ارزانتر از سایر روشهاست . اما به طور کلی می توان اظهار داشت که کاربرد انرژي هاي نو و تجدید شونده به جاي استفاده از سوختهاي فسیلی براي تولید برق ،با توجه به مجموعه عوامل اقتصادي و زیست محیطی و جهانی بتدریج رو به گسترش است.
استفاده از نیروگاه هاي برق آبی و بخاري در حال حاضر منجر به ایجاد آلودگی ها و مضرات بسیاري از لحاظ زیست محیطی شده است که عامل اصلی در شتاب گرفتن تصمیمات و تمایلات به سمت استفاده از انرژیهاي تجدید پذیر به شمار می رود .دودکش خورشیدي رانیز می توان در زمره ي این نوع از انرژي ها دسته بندي نمود که در طی بیست ساله گذشته مورد استقبال خاصی قرار گرفته است . ایده دودکش خورشیدي اولین بار توسط پروفسور اشلایش در سال 1970مطرح گردید که از اصول ساخت بسیار ساده اي برخوردار می باشد و حتی کشورهاي جهان سوم نیز قادر به ساخت و استفاده از آن می باشند .
باید توجه داشت که تکنولوژي دودکش خورشیدي در واقع از سه عنصر اصلی تشکیل شده است که اولی جمع کننده هوا و عنصر بعدي برج یا همان دودکش و قسمت آخر نیزتوربینهاي باد آن
است و همه عناصر آن براي قرنها است که بصورت شناختهشده درآمده اند و ترکیب آنها نیز براي تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرارگرفته استژ1ب. در سال 1983-84 نیز نتایج آزمایشات و بحثهاي نمونه اي از دودکش خورشیدي که در منطقه مانزانارس در کشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد. در سال 1990 اشلایش و همکارانش درمورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودکش بحثی را ارایه کردندژ2ب. در سال 1995 اشلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار دادژ3ب. در ادامه در سال 1997کریتز طرحی را براي قرار دادن کیسه هاي پر از آب در زیر سقف کلکتور ارایه کرد تا از این طریق انرژي حرارتی ،ذخیره سازي شودژ4ب. گانون وهمکارانش در سال 2000 یک تجزیه و تحلیل براي سیکل ترمودینامیکی ارایه کردندتحلیل قرار دادندژ5ب.
در همین سال روپریت و همکارانش نتایج حاصل از محاسبات دینامیک سیالاتی و نیز طراحی توربین براي یک توربین خورشیدي 200 مگاواتی را منتشرساختندژ6ب. در سال 2003 دوز سانتوز و همکارانش تحلیلهاي حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به کمک کامپیوتر را ارایه کردندژ7ب .شکل 1 سه بخش اساسی دودکش خورشیدي شامل سطح شیشه اي کلکتور ، دودکش و توربینهاي بادي را نشان میدهد هوا در زیر سطح شیشه اي کلکتور گرم می شود.در مرکزاین سطح بزرگ برجی وجود دارد که داراي ورودي هوا باوحجم بالا در پایه ي خود می باشد . محل اتصال برج وکلکتور نقطه حساس این طرح می باشد .هواي گرم تر با توجه به اختلاف دانسیته اش با بیرون میل به صعود دارد وبه داخل دودکش هدایت می شود و از آن خارج شده ومجددا هواي ورودي به کلکتور در حال گرم شدن است.
انرژي موجود در حرکت سیال در محل اتصال دودکش وکلکتور به انرژي مکانیکی تبدیل شده که توسط توربینهاي بادي از آن برق تولید می شود. یک دودکش خورشیدي ساده اگر مشخصات کلکتور و برج آن صحیح و مناسب طراحی شده باشد ، قادر به تولید 100 تا 200 مگاوات برق می باشد .پس از انجام پروژه آزمایشی در مانزانارس اسپانیا، دیگر دودکش خورشیدي تنها یک طرح و پیشنهاد نبوده بلکه بعلاوه در سال 2003 نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و عملیاتی و اجرایی شده است و امروزه چندین واحد در نقاط مختلف دنیا در حال ساخت می باشد .از جمله آنها می توان به واحد 200 مگاواتی کشور استرالیا اشاره نمود که در مراحل پایانی ساخت خود است . دستیابی به دویست مگاوات برق مطمئنا کار ساده اي نیست اما میتوان با استفاده از یک دودکش
خورشیدي که تنها احتیاج به سرمایه گذاري اولیه دارد به این مهم دست یافت .دودکشهاي خورشیدي این قابلیت را دارند که با توجه به ابعاد مختلف و انجام تغییرات مورد نظر توانهاي مختلف و متنوعی را تولید کنند ،بدین منظور در جدول1 اندازه هاي مختلف فناوري دودکش خورشیدي براي ظرفیتهاي مختلف تولید برق ذکر شده است
