پیش گفتار:

چرا انرژی خورشیدی؟
مصرف انرژی در جهان به طور سرسام آوری رو به ازدیاد است. بالارفتن سطح زندگی مردم که با جانشین شدن انرژی مکانیکی بجای انرژیهای انسانی و حیوانی همراه بوده است از یکسو و ازدیاد جمعیت از سوی دیگر باعث بالارفتن میزان مصرف انرژی شده اند. بشر مترقی امروز برای تولید آب آشامیدنی، برای تولید مواد غذایی و برای کلیه کارهای روزمره خود نیازمند استفاده از انرژی می باشد. بطوریکه بدون انرژی زندگی او کلاً مختل می گردد.
طبق برآوردهایی که دانشمندان نموده اند، از ابتدای خلقت تا سال 1852 میلادی، بشر معادل 1.2×1015 کیلووات ساعت و در فاصله 1852 تا 1952 نیز معادل 1.2×1015 کیلووات ساعت انرژی مصرف نموده است. پیش بینی می شود که در فاصله 1952 تا 2052 مصرف انرژی بشر به 30×1015 تا 120×1015 کیلووات ساعت برسد.
امروزه بین تقاضای انرژی و انرژیهای در دسترس و قابل مهار هماهنگی وجود ندارد و دنیای امروز با این بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم است منابع شناخته شده انرژی مورد استفاده بشر (نظیر ذغال سنگ، نفت، گاز و غیره) در صورتیکه صددرصد نیزقابل مهار و استخراج باشند نمی توانند پاسخگوی نیازهای آتی بشر باشند و دیری نخواهد پائید که این منابع نیز به اتمام خواهند رسید. در ضمن نگهداری و حفظ بعضی از منابع جهت کاربردهای فوق العاده ویژه نظیر تغذیه و داروسازی ضرورت دارد از سوی دیگر استفاده از اینگونه انرژیها با مشکلاتی توأم می باشد. مثلاً در مورد سوختهای هسته ای، امکان تبدیل آنها محدود بوده و همچنین استفاده از آنها تکنولوژی پیشرفته ای لازم دارد. بعلاوه از بین بردن فضولات آن نیز مشکلاتی ایجاد می کند.
در مورد سوختهای فسیلی نیز استفاده مداوم از هریک از آنها در درازمدت ضمن داشتن مخاطره های محیط زیست هزینه های اقتصادی فزاینده ای را به دنبال دارد.

 

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………..1
پیش گفتار:………………………………………………………………… 3
چرا انرژی خورشیدی؟……………………………………………………… 3
الف- واکنش هسته ای فیژن……………………………………………..: 6
ب- واکنش هسته ای فیوژن……………………………………………..: 8
انرژی خورشید………………………………………………………………: 9

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول

مقدمه:
برج نیرو مدرن ترین و اقتصادی ترین مولد انرژی الکتریکی، با استفاده از انرژی خورشید است. انرژی خورشید در کلکتور این برج، در مقیاسی وسیع هوای گرم تولید نموده و آن را به سمت یک دودکش بلند هدایت می کند. در اثر تغییر دانسیته هوا بعلت گرم شدن و همینطور اختلاف فشار بالا و پایین دودکش جریان شدیدی از باد بوجود می آید. باد حاصل که اصطلاحاً باد القائی نامیده می شود، دارای انرژی زیادی بوده که می توان بوسیله یک توربین بادی این انرژی را به انرژی الکتریکی تبدیل نمود و آن را مورد استفاده قرار داد.
فکر ایجاد این نیروگاه از جمع سه اصل شناخته شده علمی مربوط به طرز کار گرم خانه‌های آفتابی، آسیابهای بادی و یک دودکش بلند سرچشمه گرفته است که ابتکار آن از پروفسور اشلایش استاد دانشگاه اشتوتگارت می باشد.
برج نیرو از اجزاء زیرتشکیل شده است:
الف- محوطه گلخانه ای یا اصطلاحاً کلکتور که خاک و هوای زیر پوشش بوسیله تشعشع خورشید گرم می شود.
ب- دودکش که در اثر اختلاف فشار طرفین آن، هوا در داخلش به جریان می افتد.
ج- توربین بادی که انرژی باد را از طریق ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
عملکرد برج نیرو را می توان بدین گونه تشریح کرد:
انرژی خورشید پس از عبور از پوشش شفاف کلکتور، جذب خاک می شود. کف کلکتور (سطح زمین) را اصطلاحاً جذب کننده می گوییم. برای افزایش ضریب جذب، سطح جذب‌کننده را با خاک سیاه می پوشانند. خاک که به عنوان یک جذب کننده طبیعی عمل می کند، پس از گرم شدن با انتقال حرارت به روشهای جابجایی و تشعشع در باند طول موج بلند، باعث افزایش درجه حرارت زیر پوشش می گردد. از آنجا که پوشش برای تشعشعات با طول موج بلند، همانند یک جسم کدر رفتار می کند (مانع عبور تشعشعات حرارتی با طول موج بلند می شود) از تلفات حرارتی زیاد به بیرون جلوگیری می کند. هوا در اثر افزایش درجه حرارت، سبک شده و با توجه به اختلاف فشاری که دودکش ایجاد می کند، جریانی از باد به سمت دودکش روانه می شود. این جریان باد باعث مکش هوا از پیرامون کلکتور به درون آن می گردد. بطور مداوم هوا پس از کسب گرما، منبسط شده و در داخل دودکش جریان می یابد و به این صورت جریان پیوسته ای از باد بوجود آمده که پس از ورود به دودکش و برخورد به توربین، انرژی جنبشی آن به انرژی مکانیکی و در نهایت به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

آشنایی با برج نیرو………………………………………………………………. 12
اجزاء برج نیرو…………………………………………………………………….: 14
2- توربین و ژنراتور………………………………………………………………..: 15
3- کلکتور:………………………………………………………………………….15
امکانات بهره برداری اضافی………………………………………………………: 17

فصل دوم

مقدمه:
انرژی از طریق تشعشع بدون توجه به نوع آن، با سرعت نور انتشار می یابد. انتقال انرژی از طریق تشعشع، بصورت امواج الکترومغناطیسی انجام می گیرد. تشعشع در محیط عاری از جرم نیز صورت می گیرد، مانند انتقال انرژی از خورشید به زمین که از میلیونها کیلومتر فضای خلأ می گذرد و به زمین می رسد. در تشریح پدیده تشعشع می توان از دو نظریه تئوری الکترومغناطیسی و تئوری ذره ای استفاده کرد.
تئوری الکترومغناطیسی بیان می کند که تشعشع را میتوان بصورت امواجی که با فرکانس v نوسان می کنند و دارای تولید موج λ هستند، در نظر گرفت که سرعت انتشار معادل سرعت نور است و از حاصلضرب فرکانس درطول موج بدست می آید.

تئوی‌ذره فرض‌می‌کند که‌انرژی‌تشعشعی بصورت‌واحدهای‌کوچک‌انرژی که فوتون نام دارد منتقل‌می شود.هر فوتون با سرعت ‌نورحرکت ‌کرده ‌و مقدار انرژی ‌آن از رابطه زیر بدست می‌آید:

که در این رابطه h ضریب پلانک است. مکانیزم آزاد شدن انرژی برمبنای تئوری ذره ای بدین صورت توجیه می شود که وقتی جسم گرم می شود الکترونهای آزاد می توانند به مدار بالاتری جهش نمایند. این وضعیت از نظر ساختمان اتمی ناپایدار است و الکترون مجدداً به مدار قبلی خود باز می گردد. هنگامیکه یک الکترون به مدار انرژی خود باز می‌گردد یک فوتون رها می کند که انرژی آن برابر با اختلاف بین انرژی در قسمت جهش یافته و حالت تعادل. انرژی ساطع شده از جسم بصورت طیفی از فرکانسهای مختلف در فضا پراکنده می شود. انتشار انرژی فقط به علت افزایش دمای جسم صورت می گیرد.
همانطوریکه ذکر شد، بر مبنای نظریه الکترومغناطیسی انرژی از طریق تشعشع به صورت امواج الکترومغناطیسی صورت می گیرد. یک طیف الکترومغناطیسی به چند ناحیه از طول موجها تقسیم می گردد. تشعشع حرارتی بین طول موجهای 10-7-10-4 متر قرارگرفته است.
خواص تشعشعی:
خواص تشعشعی تابعی از طول موج هستند. این خواص، چگونگی انتشار، انعکاس و جذب را در سطوحی که در معرض تشعشع قرار دارند بررسی می کند. مثلاً یک سطح ممکن است منعکس کننده خوبی برای طول موجهای مرئی و منعکس کننده بدی برای اشعه مادون قرمز باشد. همچنین این خواص، تابع جهتی است که در آن اشعه به سطح برخورد می کند. وقتی انرژی تشعشعی به سطحی برخورد می کند، مقداری از آن منعکس و مقداری جذب و مقداری نیز از آن عبور می کند. اگر ضریب انعکاس را با Pr و ضریب جذب را با α و ضریب انتقال را نیز با t نمایش دهیم، خواهیم داشت:

انتقال انرژی از طریق تشعشع……………………………………………………………….. 19
خواص تشعشعی:…………………………………………………………………………….. 21
قانون پلانک:…………………………………………………………………………………….. 22
تشعشع خورشید……………………………………………………………………………… 23
اثر فاصله زمین از خورشید:…………………………………………………………………… 25
تأثیر زاویه میل………………………………………………………………………………….. 26
صفحات پوششی……………………………………………………………………………… 29
قابلیت انعکاس پوشش………………………………………………………………………. 29
قابلیت عبوردهی پوشش:…………………………………………………………………… 30
قابلیت جذب پوش…………………………………………………………………………….. 30
جنس پوشش…………………………………………………………………………………. 30
اثر رنگ برروی جذب انرژی تشعشعی:……………………………………………………. 32

 

فصل سوم

محاسبات دودکش…………………………………………………………………………. 33
فشار رانش…………………………………………………………………………………. 34
راندمان دودکش:…………………………………………………………………………… 36
تلفات اصطکاکی:………………………………………………………………………….. 38

فصل چهارم

محاسبات توربین…………………………………………………………………………….. 39
توان کلی:……………………………………………………………………………………. 40

فصل پنجم

بالانس انرژی:
بالانس‌انرژی دربرجهای‌نیرو باسایرنیروگاههای‌خورشیدی‌متفاوت‌است. تشعشعات با طول موج‌بلند نقش‌مهمی دربالانس‌انرژی برجهای نیرودارند. برجهای‌نیروحتی در شرایطی‌که هوا کاملاً ابری است، می‌توانند کارایی داشته‌باشند. حال آنکه در سایر نیروگاههای خورشیدی، تشعشعات با طول موج بلند تأثیر قابل ملاحظه‌ای برروی عملکرد متمرکزکننده‌ها و سلولهای فتوولتائیک ندارند و فقط تحت تابش مستقیم می‌توانند کارایی داشته باشند.
عملکرد برجهای نیرو به عوامل مختلفی مانند: دمای محیط و تغییرات آن در لایه های اتمسفر، خصوصیات فیزیکی خاک، کیفیت بادهای محلی و موقعیت مکانی و زمانی (فصل، ماه، روز، ساعت) بستگی دارد. شکل زیر بالانس انرژی در کلکتور را نشان می دهد:

مختصری در مورد کلکتور………………………………………………………………………… 46
بالانس انرژی:……………………………………………………………………………………. 47

فصل ششم

طبق تحقیقات انجام شده هزینه احداث برجهای تا ارتفاع 1000 متر، متناسب با سطح جانبی کلکتور و دودکش است.
هزینه‌احداث‌دودکش‌اعم‌ از دودکشهای‌فلزی‌(مانند دودکش برج‌آزمایشی‌مانزانارس)وبتنی با قطروارتفاع مناسب و همچنین عمرمطلوب، حدود 350 مارک بر متر مربع برآورده شده است.

ارزیابی اقتصادی برجهای نیرو…………………………………………………………………… 50
بررسی هزینه مخصوص:………………………………………………………………………… 51
مقایسه برج نیرو با سایر نیروگاهها…………………………………………………………….. 57
2- بدون مصرف آب:……………………………………………………………………………….. 58

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل هفتم

مقدمه:
اولین آزمایش درباره عملی بودن طرح برجهای نیرو بوسیله وزارت پژوهشهای صنعتی آلمان، در اسپانیا و در منطقه ای به نام مانزانارس انجام گرفت.
آزمایشات اولیه با موفقیت زیادی به انجام رسید و در اوایل بهار 1983 برج آزمایشی، مورد بهره برداری قرار گرفت. این برج صرفاً بصورت آزمایش احداث شد تا تحقیقات لازم و بررسیهای فنی برروی آن انجام گیرد. نتایج حاصل از این آزمایش بسیار مطلوب بود و اطلاعات علمی و فنی گرانبهایی از آن بدست آمد که ضامن پیشرفت و تکمیل تکنولوژی برجهای نیرو گردید. موفقیت در عملی بودن این طرح، آلمانیها را بر آن داشت تا یک نیروگاه 120 مگاواتی را که جزء برنامه های میان مدت آینده است، طرح ریزی کنند.
مشخصات برج آزمایشی:
کلکتور: پوشش کلکتور بصورت دایره ای و به قطر 250 متر و از مواد پلاستیکی نظیر پلی وینیل کلرید P.V.C و پلی وینیل فلوراید P.V.F در قطعات کوچک هریک به مساحت 6 متر مربع ساخته شده است که در وسط هریک، یک ناودان جهت برف و باران و یا آب ناشی از شستشوی پوشش درنظر گرفته شده. عمر پوشش را برای 5 سال در نظر گرفته اند. ارتفاع متوسط پوشش از زمین 1.85 متر است.
دودکش: ارتفاع دودکش 195 متر و قطر آن 10.3 متر است که از ورقه های آهنی به ضخامت 1-1.25 میلی متر و عرض 8 متر ساخته شده است. دودکش از سوارکردن قطعات استوانه ای شکل بر روی هم که هرکدام دارای ارتفاع 8 متر می باشند، تشکیل شده. اتصال و استحکام قطعات‌مجاور به کمک رینگ‌های مخصوصی برقرار شده است. وزن دودکش در حدود200 تن بوده که بوسیله 24 رشته سیم فولادی و چندوزنه بالانس مهارگردیده است.

برج آزمایشی مانزانارس…………………………………………………………………………….. 60
و نتایج حاصل از آن ……………………………………………………………………………………60
مدهای بهره برداری توربین………………………………………………………………………….. 63
مراجع……………………………………………………………………………………………………69



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان