چکیده :
هدف از این تحقیق بکارگیری انرژی خورشیدی در تأمین آبگرم مصرفی منازل و مراکز صنعتی، یکی ازکاربردی ترین و مقرون به صرفه ترین روش های استفاده از انرژیهای تجدید شونده در جهان امروزی است و به همین دلیل اکثر کشورهای پیشرفته و در حال توسعه در حال سرمایه گذاری کلان در این راستا می باشند. با توجه به این که انرژی در زندگی نقش بسیار مهمی ایفا می کند و انرژی های تجدید نا پذیر از جمله سوخت های فسیلی، زغال، گاز های طبیعی رو به کاهش است و اثرات مخرب زیست محیطی نیز دارد استفاده از انرژی های نو (تجدید پذیر ) از جمله انرژی خورشیدی در حال حاضر بهترین گزینه برای جایگزینی انرژی های تجدید نا پذیر می باشد. لذا این تحقیق به بررسی قیمت تمام شده انرژی خورشیدی در مقایسه با گاز طبیعی بخش خانگی پرداخته است. قلمرو مکانی پژوهش، شامل خانوارهای ۴ و ۵ نفره در شهرستان شیراز می باشد. قلمرو زمانی پژوهش نیز سال ۱۳۹۳ می باشد و روش تحقیق در پژوهش حاضر تحلیلی – توصیفی- کاربردی است. نتایج نشان داد که در شرایط کنونی اقتصادی و سیاسی، سیستم های گرمایش خورشیدی برای تولید آب گرم از منظر یک سرمایه گذار خصوصی مقرون به صرفه نمی باشد.در این تحقیق از نرم افزار Retscreen version 4 استفاده شده است.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

واژگان کلیدی: انرژی خورشیدی، آبگرمکن خورشیدی، گازطبیعی، منازل مسکونی
فصل اول
کلیات تحقیق
مقدمه
سالمون اهل فرانسه در سال ۱۶۱۵ بیانیه ای در رابطه با موتور خورشیدی منتشر نمود. او با بهره گرفتن از تعدادی عدسی نصب شده بر روی یک قاب، اشعه خورشید را بر روی یک استوانه فلزی سربسته که قسمتی از آن از آب پر شده بود، متمرکز نمود. تابش خورشید باعث گرم شدن هوای داخل استوانه شده و با انبساط هوا، فشار داخل محفظه افزایش یافته و آب به بیرون از محفظه رانده شد. موشو اولین کلکتور خورشیدی با متمرکزکننده مخروطی شکل را طراحی نمود. بحران انرژی در سال ۱۹۷۳، اهمیت استفاده از انرژی خورشیدی را افزایش داد و سرمایه گذاری های زیادی در اغلب کشورهای جهان به ویژه در کشورهای صنعتی برای دستیابی به طرح های بهینه کاربردهای مختلف انرژی خورشیدی انجام پذیرفت. زنگ خطر محدودیت منابع کره زمین در سال ۱۹۷۰، توسط پیچی، بازرگان ایتالیایی، و کینگورا از متولیان سازمان رم کلاب، به صدا درآمد. آنان در گزارشی به نام “محدودیت رشد"، محدودیت انرژی را اعلام کردند که محدودیت انرژی و وابستگی جهان به کاربرد سوختهای فسیلی به خصوص نفت، دنیا را به لرزه در خواهد آورد(عیوضی، ۱۳۸۴).
نخستین اختراع تجاری آبگرمکن خورشیدی توسط کلارنس کمپ در سال ۱۸۹۱ صورت گرفت. این آبگرمکن موسوم به کلیماکس شامل چهار مخزن آب استوانه ای شکل بلند از جنس آهن گالوانیزه و آغشته به رنگ سیاه بود که به طور افقی در جعبه ای عایق با پوششی از شیشه قرار داشت. آبگرمکن خورشیدی به شکل کنونی آن توسط ویلیام جی بیلی در سال ۱۹۰۹ در کالیفرنیا به ثبت رسید که مشابه سیستم ترموسیفون بود بر اساس آنالیز فنی- اقتصادی بر روی سیستم های آبگرمکن خورشیدی در کشور اردن در سال ۲۰۰۴، مشخص شد که استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی مناسب تر از آبگرمکن گازی می باشد. در سال ۲۰۰۴، آنالیزی بر روی سیستم های آبگرمکن خورشیدی در کشور برزیل انجام شد و نتایج نشان داد استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی خانگی برای افراد کم درآمد برزیل از نظر اقتصادی بسیار مناسب است. در کشور لبنان حدود ۹۹ % انرژی اولیه مصرفی از سایر کشورها تأمین می شود و الکتریسیته مهمترین سوخت مصرفی این کشور می باشد. بنابراین استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی باعث کاهش میزان مصرف برق و صرفه جویی اقتصادی به میزان میلیونها دلار شده است. در تحقیقی تحت عنوان استراتژی افزایش انرژی های تجدیدپذیر در کشور تایوان اثبات گردید که تولید آب گرم توسط سیستمهای آبگرمکن خورشیدی از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و گزینه مناسبی برای توسعه انرژیهای تجدیدپذیر در این کشور می باشد. استفاده از آبگرمکن های خورشیدی خانگی در یونان طی سالهای ۱۹۷۸ الی ۲۰۰۷ باعث صرفه جویی در مصرف برق و کاهش انتشار آلاینده های هوا گردید. و انتشار را به میزان %۴۴/۷کاهش داد. گرمایش آب به طور متوسط ۲۰ الی ۳۰ درصد کل انرژی مصرفی در منازل را شامل می شود. با بهره گرفتن از آبگرمکن خورشیدی می توان سالیانه %۷۷ انرژی مورد نیاز برای گرمایش آب را تأمین نمود. اکثر آبگرمکن های خورشیدی به سادگی بر روی بام منازل قابل نصب بوده و با لوله کشی و اتصال تانک ذخیره به سیستم آبگرمکن داخلی قابل استفاده می باشند. استفاده از آبگرمکن خورشیدی تا حدود ۷۰ % از میزان هزینه های انرژی را جهت تأمین آبگرم مصرفی می کاهد. به دلیل بهره مندی از انرژی خورشیدی، خطرات مسمومیت، آتش سوزی، انفجار و برق گرفتگی که ناشی از مصرف گاز و سوخت های مایع، جامد و برق است، کاملاً حذف می شود. استفاده از گرمایش خورشیدی برای تأمین آبگرم مصرفی در ایران از طریق راه اندازی دو نوع سیستم آبگرمکن های خانگی خورشیدی و حمام های عمومی خورشیدی صورت گرفته است. در زمینه نصب آبگرمکن ها و حمام های خورشیدی، دو وزارتخانه نیرو و نفت اقداماتی را انجام داده اند. تا قبل از سال ۱۳۸۵، وزارت نیرو تعداد ۱۰۴۱ آبگرمکن خورشیدی نصب نمود و در سالهای ۱۳۸۵ و ۱۳۸۶ عملکردی در این خصوص نداشته است. وزارت نفت نیز طی سالهای ۱۳۸۰ الی ۱۳۸۶ در مجموع ۱۴۹۳۰ آبگرمکن خورشیدی و ۳۴۱ حمام خورشیدی نصب و راه اندازی کرده است. در سال ۱۳۸۶ تعداد ۱۵۰۰آبگرمکن خورشیدی و ۵۳ حمام خورشیدی به مرحله بهره برداری رسیده است(کعبی نژاد، ۱۳۸۷).
بیان مساله
بهای تمام شده کالا و خدمات مفهومی مالی است که برای دستیابی به آن با بهره گرفتن از روش های مرسوم و بر اساس اطلاعات متداول مالی مبادرت به شناسایی، بررسی، مقایسه و تجزیه و تحلیل عناصر هزینه، رفتار هزینه و علل آن نموده و نتایج حاصل میتواند مبنای مناسبی برای تصمیم گیری در خصوص تولید، فروش و. . . در اقتصاد باشد. بالا بودن هزینه های انرژی های تجدید ناپذیر و محدودیت در مصرف و اثرات مخرب زیست محیطی این انرژی ها سبب شد محققان به فکر جایگزینی برای آن باشند که آیندگان از نعمت انرژی بی بهره نمانند. از آن جایی که مصرف انرژی در بخش خانگی بسیار بالا می باشد با جایگزینی آبگرمکن خورشیدی به جای آبگرمکن گازی اقدام موثری در این راستا صورت می گیرد. انرژیهای قدیمی شامل چوب، زغال، بار (برای کشتی های باری) نفت و. . . می باشد. انرژیهای جدید شامل خورشید، بار (برای ماشینهای بادی امروزی) هیدروژن، اتم و انرژی هسته ای هستند(سادات حسینی، ۱۳۸۸).
انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی می‌باشد. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این انرژی بیش از ۱۴ میلیارد سال می‌باشد. در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به ‌عنوان منبع عظیم انرژی تجدید پذیر تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد. سیستمهای انرژی خورشیدی، فنآوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی بکار می روند. فنآوری های حرارتی خورشیدی به دو بخش نیروگاه های حرارتی خورشیدی و کاربردهای غیر نیروگاهی سیستمهای خورشیدی تقسیم بندی می شوند. انواع نیرو گاه های حرارتی خورشیدی را می توان به صورت زیر نام برد:
۱-نیروگاه سهموی خطی^[۱]
۲-نیروگاه دریافت کننده مرکزی^[۲]
۳-نیروگاه دیش استرلینگ^[۳]
کاربردهای غیر نیروگاهی سیستم های خورشیدی بصورت زیر می باشد :
۱– آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی
۲ – خانه‌های خورشیدی
۳ – آب شیرین کن خورشیدی
۴ – خشک کن خورشیدی
۵ – اجاقهای خورشیدی
۶ – کوره خورشیدی
۷ – گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌‌باشد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی‌ از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد بطور متوسط انرژی تابشی‌ خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴. ۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است. بخش اعظم مصرف انرژی در ایران در بخش خانگی مصرف می شود که با توجه به مطالعات انجام شده به طور متوسط هزینه انرژی خانواده های شهری معادل ۲/۲ درصد مجموع هزینه های خانوار می باشد که گاز طبیعی ۲۷ درصد این مقدار را به خود اختصاص می دهد. بنابرین در مورد میزان و نحوه مصرف انرژی باید تجدید نظر گردد یکی از عواقب مصرف گاز های طبیعی مشکلات زیست محیطی است که بخش خانگی عمومی و تجاری تولید کننده اصلی co2 در مناطق شهری می باشد هزینه ای که باید برای غلبه بر اثرات مخرب یک آلاینده صرف شود هزینه اجتماعی نامیده می شود. برای مثال در ایران مجموع هزینه های اجتماعی گازهای آلاینده و گلخانه ای در سال ۱۳۸۷ معادل ۱/۲۰ درصد تولید ناخالص ملی بوده است. مجموع این مشکلات بخصوص در نواحی شهری باعث شده است که استفاده از مبدل های انرژی کارآمدتر مانند پیل های سوختی و منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار گر فت. استفاده از گرمایش خورشیدی برای تامین آبگرم مصرفی در ایران از طریق راه اندازی دو نوع سیستم آبگر مکن های خانگی خورشیدی و حمام های عمومی خورشیدی صورت گرفته است(صالحی و قدمیان، ۱۳۸۹).
آبگرمکن خورشیدی از طریق جذب انرژی خورشید و تابش نور بر صفحات جاذب ( کلکتور)عمل مینماید و راندمان گرمایشی آنها در فصول مختلف سال و بر حسب موقعیت های جغرافیایی هر شهر متفاوت می باشد. این محصول می تواند در اقلیم های مختلف و متفاوت تا ۸۵ درصد انرژی مورد نیاز آب گرم مصرف کنندگان را تامین نماید. با توجه به مطالب گفته شده، در این پژوهش آنالیز فنی اقتصادی و زیست محیطی استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی در ساختمان های مسکونی صورت خواهد گرفت.
بنابر این مسئله اصلی این پژوهش باتوجه به هدف اصلی پژوهش عبارتست از اینکه:
” آیا استفاده از انرژی خورشیدی در مقایسه با گاز طبیعی مقرون به صرفه می باشد؟ “
اهمیت و ضرورت تحقیق
یکی از عوامل موثر در حرکت به سمت توسعه ی پایدار، توسعه ی سیستم های انرژی کم هزینه، مطمئن و سازگار با محیط زیست است. بهبود راندمان مصرف انرژی و دیگر مواد اولیه و کاهش انتشار کربن، نقش مهمی در حرکت به سمت توسعه ی پایدار ایفا می کند. نیل به این اهداف، نیاز به نوآوری در فن آوری های بخش انرژی و ظهور فن آوری های جدید سازگار با محیط زیست است. بر اساس آمارهای به ثبت رسیده طی ۳۰ سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال ۱۹۶۰ مصرف انرژی جهان معادل ^[۴]Gtoe 3/3 بوده است. در سال ۱۹۹۰ این رقم به Gtoe 8/8 بالغ گردید، که دارای رشد متوسط سالانه ۳/۳ درصد می باشد و در مجموع ۱۶۶ در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان Gtoe/year 10 بوده و پیش بینی می شود این رقم در سال ۲۰۲۰ به Gtoe/year 14 افزایش یابد. این رقم نشان می دهد که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و از آنجائیکه در حال حاضر ۷۷ درصد کل انرژی مصرفی جهان را سوخت های فسیلی تامین می کنند این سوال مهم مطرح می شود که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود یا خیر؟ روند افزایشی مصرف انرژی، محدود بودن منابع انرژی های فسیلی و آلاینده بودن آنها، توجه به انرژی های جایگزین (انرژی های نو) ضروری به نظر می رسد. انرژی خورشیدی یکی از مهمترین انواع انرژی های نو است، این انرژی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، یکی از مهمترین گزینه های جایگزین برای سوخت های فسیلی به شمار می آید که نگرانی های بشر را در مورد پایان پذیری، افزایش آلودگی های ناشی از تبدیل آن به انرژی های دیگر و. . . . . بر طرف کرده است(عتابی و همکاران ۱۳۹۰).
خوشبختانه کشور ما به دلیل موقعیت ویژه ی جغرافیایی، توان بالایی در دریافت انرژی خورشیدی دارد، به طوری که میانگین سالانه ی تابش خورشیدی در کشور ۵ کیلو وات ساعت در روز برآورد شده که این رقم در مقایسه با دیگر کشورها بسیار قابل ملاحظه است. بنابراین می توان با بهره گرفتن از انرژی خورشیدی در مناطق مختلف کشور به ویژه مناطق آفتاب خیز جنوب، ضمن بهره مندی از این انرژی رایگان و حفظ ذخایر فسیلی برای نسل های آینده، آلودگی های زیست محیطی را کاهش داده و زمینه را برای رسیدن به توسعه ی پایدار فراهم آورد. در این باره، صرفه جوییهای حاصل شده در بلند مدت (صرفه جویی در مصرف سوخت و صرفه جویی حاصل از کاهش آلودگی) می تواند شرکت های صنعتی را در تخصیص بهینه ی منابع محدود خود در تامین انرژی یاری رساند.
اهداف مشخص تحقیق (شامل اهداف آرمانی، کلی، اهداف ویژه و کاربردی)
هدف کلی
با توجه به این که انرژی در زندگی نقش بسیار مهمی ایفا می کند و انرژی های تجدید نا پذیر از جمله سوخت های فسیلی، زغال، گاز های طبیعی رو به کاهش است و اثرات مخرب زیست محیطی نیز دارد استفاده از انرژی های نو (تجدید پذیر ) از جمله انرژی خورشیدی در حال حاضر بهترین گزینه برای جایگزینی انرژی های تجدید نا پذیر می باشد. پس اهداف این تحقیق موارد زیر را می توان نام برد:

• بررسی قیمت تمام شده انرژی خورشیدی در مقایسه با گاز طبیعی بخش خانگی با چشم انداز بالا بردن بهره وری انرژی

• محاسبه قیمت تمام شده استفاده از انرژی خورشیدی در بخش خانگی

• مقایسه بهای تمام شده انرژی خورشیدی با گاز طبیعی

در صورت داشتن هدف کاربردی، نام بهره‏وران ذکر شود
نتایج این تحقیق می ­تواند برای وزارت نیرو، شرکتهای خصوصی و دولتی و خانوارها مورد استفاده قرار گیرد.
مطالعه در زمینه انرژی های نو
اهداف آرمانی:
جایگزینی انرژی خورشیدی با گازهای طبیعی موجب کاهش هزینه های انرژی مشتریان می گردد. همچنین از انتشار آلاینده ها تا حدودی جلوگیری می شود و با توجه به این که انرژی های تجدید ناپذیر رو به کاهش است این اقدام باعث می شود که نسل های آینده با بحران کمبود انرژی مواجه نشوند.
۱-۵- سؤالات تحقیق

• آیا قیمت تمام شده انرژی خورشیدی در مقایسه با گازهای طبیعی کمتر است؟