بخشی از مقاله
چکیده
انرژیهای تجدید پذیر منبعی لایتنهایی برای تامین انرژی مورد نیاز بشریت میباشد که بهره گیری از آنها مسلتزم سیستمهای نوین و پیشرفته میباشد. استفاده تواما از انرژی باد و خورشید، عملکرد سیستم را تا حد مطلوبی بالا برده و بسیار قابل اطمینان می باشد. هدف این مقاله ساخت سریع مدل آزمایشگاهل و بررسی توان خروجی بادگیر خورشیدی می باشد که به توان آنرا به صورت مجزا برای هر واحد مسکونی و یا مزرعه بادی و خورشیدی توسعه داد. بادگیر خورشیدی تلفیق بادگیر سنتی، توربین باد ساوینوس و سلول خورشیدی می باشد. این سیستم علاوه بر پایداری در تولید برق، قابل استفاده در تهویه طبیعی ساختمان را نیز می باشد. ساخت این مجموعه توسط پرینترهای سه بعدی به روش FDM گامی موثر در تولید و بهره برداری سریع می باشد. این مدل آزمایشگاهی با تولید 17 وات توان الکتریکی که به صورت تواما از انرژی باد و خورشید بدست می آید را در یک باطری ذخیره می کند و توان مورد نیاز ما را به ارمغان می آورد. علاوه بر تولید برق با انتقال جریان خروجی باد به سمت کانال مورد می توان از تهویه طبیعی نیز برخوردار شد.
واژه های کلیدی:بادگیر خورشیدی، سلول خورشیدی، توربین باد ساوینوس، پرینتر سه بعدی
.1 مقدمه
ازسال 1973 میلادی، مصادف با وقوع اولین شوک نفتی درجهان مسئله کارآیی انرژی در کشور مطرح، اما هیچگاه در برنامهریزیها به صورت جدی مورد توجه قرار نگرفته است. از منابع جایگزین قابل اطمینان میتوان به انرژی بادی و خورشیدی اشاره کرد. خصوصیت مهم این انرژیهای تجدیدپذیر در دسترس بودن و قابلیت حصول بسیار آسان میباشد که در زمره پاکترین انرژیها قرار دارند. به منظور دستیابی به انرژی پاک و ابدی، انرژی های تجدیدپذیر ایده مناسب برای این مهم میباشد. از طرفی استحصال انرژی از انرژی های تجدیدپذیر نیازمند سیستمی با کارآیی مناسب میباشد.با توجه به ارگانهای انرژی بادی جهان و اروپا، ظرفیت انرژی بادی نصب شده تا سال 2010 به 197 گیگاوات دست یافته است که تنها 3000 مگاوات از کل تولیدی مربوط به توربینهای نصب شده در نواحی ساحلی و دریایی است.
ظرفیت تولیدی برق بادی جهان در سال 2013 در حدود 318 گیگاوات تخمین زده شده است که در حدود 13 درصد بیش از سال گذشته است.[1]ایران با داشتن حدود 300 روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان میباشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راههای برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدلهای انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حملنقل، نگهداری و عوامل مشابه میباشد.با توجه به استانداردهای بینالمللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز باﻻتر از 5٫3 کیلووات ساعت در مترمربع 3500 - وات/ساعت - باشد استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستمهای فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است.[2]
در این پژوهش با بهره گیری از دانش ساخت سریع مدلها، بادگیرهای سنتی ایران، توربین باد محور عمودی ساوینوس و سلول های خورشیدی سیستمی، بادگیر خورشیدی را معرفی می کنیم. سیستم بادگیر خورشیدی دارای یک توربین محور عمودی ساوینوس و سلولهای خورشیدی میباشد که این امر سبب بهرهگیری از این سیستم در هر زمان و مکانی میباشد. این سیستم تولید برق را در دستور کار خود قرار داده است که علاوه بر تولید هیبریدی برق میتوان از جریان خروجی بادگیر خورشیدی جهت تهویه طبیعی ساختمان از آن بهره جست. این سیستم قابلیت اطمینان بسیار بالایی دارد که می توان آن را به عنوان یک نیروگاه تولید پراکنده یاد کرد.
.2 بیشینه پژوهش
توربین باد ساوینوس برای اولین بار توسط یک مهندس فنلاندی به نام اس جی ساوینوس در سال 1931 استفاده گردید .[3] بردینر و همکاران، مدلی از ترکیب توربین بادی ساوینوس و سلول خورشیدی استفاده کرده است که با نصب LED برای روشنایی استفاده کرده اند. این نمونه برای استفاده در روشنایی خیابانها مورد استفاده قرار گرفته است. در این مدل ترکیبی با استفاده از یک توربین باد ساوینوسی به قطر 91 سانتی متر و ارتفاع 69 سانتی متر و سطح 0,48 متر مربع برای سلول خورشیدی توان لازم برای استفاده آن در تامین انرژی روشنایی می باشد. در این پژوهش مدل به صورت پروتوتایپ ساخته شده و با نتایج CFD انجام شده مقایسه شده که نتایج قابل قبولی مشاهده شده است. [4]چانگ و همکاران با استفاده از ترکیب توربین بادی ساوینوس و سلول خورشیدی، سیستمی برای تامین انرژی الکتریکی و همچنین جمع آوری آب باران طراحی و ساخته اند.
