شکل۲‑۱- مثالی از یک هاب انرژی شامل ورودی، خروجی مبدل و ذخیره‌ساز [۴]
همان‌گونه که مشاهده می‌شود در سمت ورودی، حاملهای انرژی شامل الکتریسیته، گاز طبیعی، حرارت محلی و تراشه‌های چوبی وارد می‌شود. این حامل‌ها در داخل هاب انرژی به‌وسیله تجهیزات مناسب به شکلی از توان تبدیل می‌شوند که در سمت خروجیِ بار به آن‌ها نیاز است (الکتریسیته، گرمایش و سرمایش). در سمت خروجی نیز بار موردتقاضا قرار دارد که می‌تواند به اشکال مختلفی ازجمله الکتریسیته، گرما، سرما و غیره ظاهر شود. همان‌گونه که از شکل پیداست در داخل هاب، حاملهای انرژی به سه شیوه تبدیل و انتقال می‌یابند. [۵]
انتقال مستقیم
تبدیل به شکل‌های دیگر انرژی
ذخیره
در انتقال مستقیم، حامل ورودی بدون هیچ‌گونه تغییر شکلی و مستقیماً به بار می‌رسد. تنها مسئله‌ای که وجود دارد این است که ممکن است در اندازه آن تفاوت ایجاد شود. (مثلاً تبدیل دامنه ولتاژ و یا شکل آن از AC به DC). در قسمت دوم، حامل ورودی در داخل هاب به اشکال دیگر انرژی تبدیل خواهند شد. به‌عنوان‌مثال کوره گازی، گاز را از سمت ورودی دریافت کرده و به الکتریسیته و گرما در سمت خروجی تبدیل می‌کند. مبدل همزمان حرارت و الکتریسیته (CHP) نیز این مهم را انجام می‌دهد. در قسمت سوم نیز همان‌گونه که از اسم آن پیدا است، حاملهای انرژی در ذخیره‌سازها ذخیره می‌شوند و در زمان‌هایی که به آن‌ها نیاز است ، از آن‌ها استفاده می‌شود.
هاب انرژی شامل سه بخش اصلی است: [۶]
ورودی و خروجی
مبدل‌ها
ذخیره‌سازها
ورودی و خروجی
در سمت ورودی هاب اشکال مختلفی از حاملهای انرژی وارد می‌شوند. حامل الکتریسیته یکی از اشکال متداول و اصلی انرژی است که معمولاً در بیشتر هابهای انرژی به‌عنوان ورودی اصلی از آن استفاده می‌شود. در این حالت انرژی الکتریکی از شبکه اصلی گرفته شده و مستقیماً و یا پس از عبور از ترانسفورماتور به خروجی می‌رسد. در بعضی موارد می‌توان از نیروگاههای کوچکی که در اطراف هاب وجود دارند استفاده نمود. در حالاتی که بتوان هاب را با میکروگریدهای موجود ترکیب کرد، از شبکه اصلی استفاده کمتری می‌توان کرد. هرچند استفاده از شبکه برق، قابلیت اعتماد سیستم را بالاتر خواهد برد، زیرا در زمانی که هیچ‌کدام از حاملهای دیگر در دسترس نباشند، شبکه برق اصلی تنها گزینه برای تأمین توان خروجی‌هاب خواهد بود. علاوه بر شبکه اصلی، می‌توان از دیگر اشکال نیروگاههای برق نیز استفاده کرد. به‌عنوان‌مثال نیروگاه خورشیدی، بادی، آبی و … البته در انتخاب نوع نیروگاههای تجدید پذیر باید شرایط محیطی ، اقتصادی و فرهنگی آن منطقه نیز توجه داشت. در مناطقی که دارای شدت باد مناسب و یکنواخت می‌باشد، استفاده وسیع از نیروگاههای بادی می‌تواند جایگزین مناسبی برای شبکه برق محلی باشد تا هم بتوان قیمت برق تحویلی به مشتریان را پایین آورد و هم در زمان‌های پیک شبکه اصلی، تا حدودی به پایین آوردن نمودار پیک کمک کرد. البته در نصب نیروگاههای بادی باید به مسئله هزینه بالای سرمایه‌گذاری این‌گونه نیروگاهها توجه کرد. نیروگاههای خورشیدی یکی دیگر از اشکال تولید الکتریسیته پاک می‌باشد که در سالیان اخیر توجه ویژه‌ای به ساختن این‌گونه نیروگاهها 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 feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
نیروگاه خورشیدی
نیروگاههای خورشیدی وسایل و دستگاه‌هایی هستند که نور را به الکتریسیته تبدیل و برای استفاده در منازل ، مکان‌های اداری ، ساختمان‌ها ، خیابان‌ها و غیره بکار می‌روند .اصولاً نیروگاههای خورشیدی مرکب از تعدادی پانل خورشیدی یا ماژول فتوولتائیک ، اینورتر ، شارژ کنترلر و مجموعه باتری است .اساس کار نیروگاههای خورشیدی به این صورت است که نور به پانل‌های خورشیدی می‌تابد و در اثر آن انرژی فوتون به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود . جریان برق تولیدشده توسط پانل‌های خورشیدی مستقیم (DC) است که برای استفاده وسایل برقی معمول در منازل و نیاز روزمره بایستی مشابه برق شهر به جریان متناوب (AC) تبدیل شود . این کار توسط دستگاهی بنام اینورتر انجام می‌گیرد. وظیفه باتری‌ها در نیروگاههای خورشیدی ذخیره برق برای زمان‌هایی است که نور خورشید اصلاً وجود ندارد و یا شدت آن کافی نیست . اصولاً ظرفیت مجموعه باتری به میزان برق ذخیره مورد درخواست مشتری قابل‌محاسبه و تهیه می‌باشد .
نیروگاههای خورشیدی نیز مانند سایر نیروگاههای دیگر امکان اتصال به شبکه (On-Grid) و یا منفصل از شبکه (Off-Grid) را دارند .لازم به ذکر است میزان تابش خورشید در ایران بین ۱۸۰۰ الی ۲۲۰۰ کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده می‌شود بعلاوه ایران به‌طور متوسط ۲۸۰ روز آفتابی دارد که به لحاظ دریافت انرژی خورشید در بالاترین رده‌های جهانی قرار دارد . استفاده از انرژی رایگان خورشید و به‌کارگیری آن در نیروگاههای خورشیدی برای تأمین برق پاک امروزه در سراسر جهان و به‌ویژه ایران در حال گسترش و بهره‌برداری می‌باشد [۷]
انواع نیروگاههای خورشیدی
نیروگاههای حرارتی خورشیدی به ۵ دسته تقسیم‌بندی می‌گردند: [۸]
نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
نیروگاههای دریافت‌کننده مرکزی (CRS)
نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
نیروگاههای دودکش خورشیدی(Solar Chimney)
نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
نیروگاههای سهموی خطی
نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیف‌های موازی و طولانی از متمرکز کننده¬ها می‌باشند. بخش متمرکز کننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه‌های شیشه‌ای تشکیل شده و روی یک مادۀ سازه نگهدارنده قرار می¬گیرند. دریافت‌کننده از لوله‌های جاذب با پوشش مخصوص تشکیل شده که به‌وسیله شیشه پیرکس پوشانده می‌شوند و در طول خط کانونی قرار می‌گیرند. بخش دریافت‌کننده در قسمت‌های انتهایی روی دو تکیه‌گاه، قرار گرفته‌اند که این مجموعه روی تیرک‌های اصلی سازه سوار است. سیستم ردیابی خورشید در این دستگاه‌ها تک‌محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب انجام می‌گیرد. به‌گونه‌ای که پرتورهای خورشید در تمام مدت ردیابی بر روی لوله‌های جاذب منعکس شوند. یک سیال انتقال حرارت روغن با دمای حدود ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد از میان لوله‌های جاذب در جریان می‌باشد و روغن داغ در مبدل‌های حرارتی آب را به بخار تبدیل و بخار سوپرهیت طی عبور از توربین ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می‌کند. این نوع نیروگاهها با ذخیره حرارت قابلیت تولید برق را حتی در مواقعی که خورشید غروب نموده است را دارا هستند.
اجزاء اصلی نیروگاههای سهموی خطی
منعکس‌کننده از نوع آینه‌های سهموی
دریافت‌کننده تابش خورشیدی که پرتوهای منعکس‌شده را جذب کرده و موجب گرمایش سیال انتقال‌دهنده گرما می‌شود
مکانیزم حرکت دهنده (تک‌محوری) کلکتورهای سهموی به‌منظور ردیابی خورشید و کنترل‌کننده‌ها
اسکلت فلزی نگهدارنده و فونداسیون
سیستم‌های مربوط به تولید قدرت الکتریکی
تجهیزات مربوط به انتقال گرما
تجهیزات مربوط به تولید الکتریسیته و دفع گرمای تلف شده به محیط خارج
شکل۲‑۲- ساختار داخلی یک نیروگاه خورشیدی از نوع سهموی خطی [۹]
شکل۲‑۳- اجزای سازنده آینه نیروگاه خورشیدی سهموی خطی [۹]
نیروگاههای دریافت‌کننده مرکزی (CRS)
این سیستم شامل مجموعه‌ای از آینه‌هایی است(هلیوستات) که هر یک به‌طور جداگانه انرژی خورشید را متمرکز و به برج دریافت‌کننده مرکزی منتقل می‌کنند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که درروی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می‌شود جذب می‌شود. در آنجا آب به بخار سوپر هیت تبدیل شده و این بخار توربین ژنراتور را که در پائین برج نصب شده به حرکت در آورده و تولید برق می کند.
اجزاء اصلی نیروگاههای دریافت‌کننده مرکزی
هلیوستات: سیستم گردآورنده پرتوهای خورشیدی شامل مزرعه‌ای از هلیوستات ها از نوع شیشه‌ای یا غشایی
دریافت‌کننده مرکزی:که گرمای پرتوهای خورشیدی را جذب و قابل استفاده می کند.
سیستم انتقال انرژی گرمائی: که گرمای وارده به گیرنده را جذب نموده و به گردش وا می‌دارد. در طرح‌های اولیه از آب و بخار به‌عنوان سیال جذب‌کننده و انتقال‌دهنده انرژی گرمائی استفاده می‌گردید و در طرح‌های توسعه‌یافته‌تر از سیالاتی چون نمک‌های سدیم و پتاسیم مذاب استفاده می‌گردد.
سیستم تبدیل قدرت
سیستم ذخیره انرژی
شکل۲‑۴- نمای یک نیروگاه خورشیدی از نوع نیروگاههای دریافت‌کننده مرکزی (CRS) [9]
شکل۲‑۵- ساختار یک نیروگاه خورشیدی از نوع نیروگاههای دریافت‌کننده مرکزی[۱] [۹]
نیروگاههای بشقابک سهموی [۲]
پرتوهای خورشید تابیده شده بر روی سطح متمرکز کننده سهموی در کانون آن جمع می‌شود. برای اینکه چنین سیستمی پربازده باشد لازم است که این گردآورنده همواره به‌طرف خورشید ردیابی شود و درنتیجه به یک مکانیسم ردیابی دومحوره نیاز دارد. در این سیستم، نور خورشید در یک نقطه کانونی متمرکز می‌شود و یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی این تشعشع تمرکزیافته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و به کمک یک آلترناتور از این انرژی مکانیکی، الکتریسیته تولید می‌گردد.
اجزاء اصلی نیروگاههای بشقابک سهموی
سطح متمرکز کننده : وظیفه آن متمرکز کردن شعاع‌های نور خورشید در نقطه کانونی است.
