بخشی از مقاله
چکیده:
در ایران با گذر زمان و گسترش روز افزون جمعیت، نیاز به استفاده از محصولات مستقیم و غیر مستقیم سوخت هاي فسیلی و همچنین روند رو به کاهش منابع ذخیره شده، مقابله با اثر فشار تحریم هاي خارجی بر فروش بین المللی محصولات و هدر رفت سرمایه هاي ملی براي خریداري تجهیزات و قطعات مورد نیاز اکتشاف و بهره برداري از منابع عظیم ملی، نیاز به جایگزینی منابعی تجدیدپذیر به شدت احساس می شود. از طرفی با حذف یارانه سوخت هاي فسیلی، انرژي هاي تجدید پذیر از موقعیت بهتري براي توسعه پایدار برخوردار خواهند بود. بنابراین از آنجا که از لوازم توسعه پایدار تامین منابع قابل اتکاي انرژي و تامین فضاي زندگی سالم براي آحاد جامعه است، توجه به انرژي هاي نو از جمله انرژي خورشیدي و بادي از گام هاي موردنیاز جهت نیل به توسعه پایدار است.
هدف از نگارش این مقاله بیان انواع انرژي هاي مطلوب تجدیدپذیر - انرژي هاي خورشیدي و بادي - بوده تا با ارزیابی هاي فنی این منابع در قیاس با نیروگاه هاي فسیلی، توجیهی فنی و اقتصادي براي طراحی و احداث نیروگاه سیکل ترکیبی انرژي هاي نو - تجدیدپذیر - و اتصال به شبکه سراسري برق کشور شکل گیرد. انرژي خورشیدي _ بادي در مقایسه با سوخت هاي فسیلی یک ذخیره پایان ناپذیر می باشد که استفاده از آن می تواند در آینده دور، مسئله بحران انرژي را حل و در حال حاضر و آینده نزدیک احتیاج به سوخت هاي غیرقابل تجدید بخصوص گاز و نفت را کمتر نماید.
براساس تحلیل هاي اقتصادي صورت گرفته، نیروگاه سیکل ترکیبی خورشیدي_بادي استان سمنان، شهرستان دامغان، منطقه امیریه براي ظرفیت تولید سالانه 1283 گیگاوات ساعت در سال در نظر گرفته شده تا بتواند انرژي لازم براي طرح قطار سریع السیر تهران_مشهد را تامین نماید. همچنین مطابق اطلاعات محاسبه شده از درآمد طرح و تعرفه فروش برق تولیدي و با درنظر گرفتن طول عمر 20 ساله تعیین شده نیروگاه سیکل ترکیبی انرژي هاي تجدیدپذیر طی 10 سال اول سرمایه اولیه بازگشت و طی دهه دوم کارکرد نیروگاه، سود بسیار خوبی حاصل خواهد شد.
مقدمه:
امروزه جوامع صنعتی و شهرهاي بزرگ با مشکل آلودگی محیط زیست مواجه اند و از سوي دیگر مشاهده می شود که مواد اولیه و سوخت مورد نیاز، روبه کاهش است، چرا که منابع فسیلی از جمله منابع غیرقابل تجدید است. اثرات مصرف بالاي انرژي در محیط زیست آشکار است و برخی تنها راه حل آن را در کاهش مصرف انرژي می دانند، حال آنکه این امر نه تنها صحیح نیست بلکه با توجه به مفهوم توسعه پایدار، ناممکن نیز می باشد. بنابراین از آنجا که از لوازم توسعه پایدار تامین منابع قابل اتکاي انرژي و تامین فضاي زندگی سالم براي آحاد جامعه است، توجه به انرژي هاي نو از جمله انرژي خورشیدي و بادي از گام هاي موردنیاز جهت نیل به توسعه پایدار می باشد.
ایران کشوري سرشار از منابع انرژي تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر بوده و موقعیت جغرافیایی آن موجب شده است که منبع بسیار بزرگی از انرژي هاي خورشیدي و بادي در آن موجود باشد. تابش نور خورشید در عرض هاي مختلف کره زمین موجب تغییراتی در فشار و دماي هوا شده و باد بوجود می آید. در مناطق گرمسیر، تابش نور خورشید سبب افزایش حرارت محیط می گردد و اما همین تابش نور خورشید پتانسیل خوبی براي تولید انرژي می باشد که بسیاري از مناطق مرکزي و جنوبی کشور ساعات آفتابی قابل توجهی داشته و موقعیت بسیار مناسبی براي استقرار نیروگاه هاي خورشیدي را دارند.
همچنین با بررسی آمار ده ساله وزش باد در ایستگاه هاي سینوپتیک کشور نشان داد که بسیاري از نواحی ایران، از جمله نواحی شرقی کشور به همراه چند نقطه پراکنده بادخیز هستند و در آنها توان تولید برق بادي، بویژه در فصل تابستان وجود دارد. البته، در بسیاري از نقاط دیگر کشور هم در زمان هاي محدودي از سال توان تولید برق بادي وجود دارد.
انرژي خورشیدي و محاسبه شدت تابش و موقعیت احداث نیروگاه هاي خورشیدي در ایران:
اولین مدلی که براساس پارامتر ساعات آفتابی، میزان تابش را بر روي سطح افقی برآورد کرد، رابطه تجربی آنگستروم-پریسکات بود.
با اخذ اطلاعات ایستگاه هاي تابشی و ساعات آفتابی روزانه براي سالهاي مختلف که بوسیله دستگاه هاي اندازه گیري مستقر در سازمان هواشناسی جمع آوري شده و ملاحظه می شود که ساعات آفتابی ایران قابل توجه بوده و موقعیت بسیار مناسبی براي استقرار نیروگاه هاي خورشیدي می باشد
نیروگاه خورشیدي با دریافت کننده مرکزي
نیروگاه خورشیدي از نوع دریافت کننده مرکزي - Central Receiver System - یکی از انواع نیروگاه هاي خورشیدي بوده و بدون ایجاد آلودگی زیست محیطی، انرژي حرارتی حاصل از تابش خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کند. در این نیروگاه، نور خورشید بوسیله آینه هاي بزرگی که هلیوستات نامیده می شوند و در طول روز آفتاب را دنبال می کنند بر روي یک دریافت کننده که بالاي برجی قرار دارد متمرکز و منعکس می کنند. سیال داخل دریافت کننده که سیال عامل خوانده می شود و بطور معمول از هوا، آب، روغن یا انواع نمک ها استفاده می شود، برج دریافت کننده، انرژي حرارتی حاصل شده از تمرکز نور خورشید را جذب و به سیال جاري در لوله ها انتقال می دهد، با گردش در یک سیکل بسته همانند نیروگاه هاي معمولی موجب تولید بخار و راه اندازي توربین ژنراتورها و در نهایت تولید الکتریسیته می شود.
در این نیروگاه ها یک سیستم ذخیره انرژي حرارتی تعبیه شده است که در هنگام کار نیروگاه مقداري انرژي حرارتی را ذخیره می کند و در مواقعی که تابش آفتاب وجود ندارد مانند ساعات ابري یا شب ها انرژي جذب شده را به سیکل نیروگاه برمیگرداند و موجب فعال نگهداشتن نیروگاه می شود - . - 2 سیستم هاي خورشیدي ازنوع دریافت کننده مرکزي قابلیت تولید الکتریسیته در ظرفیت هاي بالا را دارند و به دلیل بالا بودن درجه حرارت کارکردي، راندمان بیشتري نسبت به سایر سیستم هاي مشابه دارند. این سیستم ها از معدود سیستم هاي الکتریکی خورشیدي هستند که می توانند بطور مناسب انرژي خورشیدي را ذخیره کنند و در مواقع لزوم مانند شب یا هواي ابري انرژي ذخیره شده را به شبکه تزریق کند. از مزیت فوق می توان براي ذخیره انرژي و تحویل الکتریسیته در مواقع پیک شبکه - پیک سایی - استفاده نمود
محاسبه انرژي بازتابش شده از سطح هلیواستات
انرژي روزانه دریافت شده توسط هلیواستات در هواي کاملاً صاف از فرمول زیر بدست می آید:
که در آنها N شمار روزها، Hs ارتفاع منطقه از سطح دریا بر حسب کیلومتر و β زاویه شیب خورشید در لحظه مورد نظر می باشند. با استفاده از روابط فوق مقدار انرژي دریافت شده توسط هر واحد سطح هلیو استات در طول روز با هواي صاف و بدون ابر و آلودگی بر حسب Wh/M2 بدست می آید.
انرژي و توربین بادي:
باتوجه به پتانسیل بادخیزي بالایی که در سطح کشور وجود دارد، می بایست مراحل ششگانه مطالعات و بررسی هاي فنی و تخصصی به منظور احداث نیروگاه هاي بادي بصورت زیر بطور موازي انجام گیرد
