نشریه مباحث برگزیده در انرِژی

نسل‌های مختلف سلول‌های خورشیدی و مکانیسم عملکرد آن‌ها

برهان آذرم

انرژی خورشید از مهم ترین انواع انرژی های نو و تجدیدپذیر است که چنانچه جایگزین سوخت های فسیلی شود، می تواند به نگرانی های موجود درباره پایان پذیری و نیز آلودگی های زیست محیطی ناشی از حامل های انرژی فسیلی و نوسان قیمت ها و بحران های انرژی خاتمه دهد. با توجه به پتانسیل بالای انرژی خورشیدی در مناطق وسیعی از کشور ایران ، از میان منابع انرژی، انرژی خورشیدی دارای جذابیت بیشتری برای محققان است. در فناوری فتوولتائیک اساس تبدیل نور خورشید به الکتریسیته می باشد و امروزه کشورهای زیادی از آن در قالب متصل به شبکه و مستقل از شبکه استفاده می کنند. در حال حاضر چندین فناوری در ساخت سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که بازده سلول های نسل اول به دلیل کیفیت بالای مواد از بازدهی سلول های نسل های دیگر بیشتر است. انتظار می رود اختلاف بازده میان سلول های نسل های مختلف با گذشت زمان کمتر شده و تکنولوژی نسل دوم و سوم جایگزین تکنولوژی نسل اول شوند. در این مقاله ضمن بررسی کلی ساختارهای این سلول ها، راه های ممکن جهت بهبود عملکرد سلول های خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته است.

مطالعه عددی تأثیر دمای ذوب بر کارایی مواد تغییر فازدهنده در کاهش مصرف انرژی ساختمان

بهرنگ سجادی

در این تحقیق تأثیر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده بر کاهش مصرف سالانه انرژی سیستم تهویه مطبوع برای اتاقی واقع در یک ساختمان چندطبقه با استفاده از نرم افزار انرژی پلاس بررسی شده است. از آنجا که نقطه ذوب مواد تغییر فاز دهنده اهمیت زیادی در میزان اثربخشی آن ها دارد، به عنوان بخشی از تحقیق حاضر، تأثیر شرایط اقلیمی ایران بر روی دمای ذوب مناسب برای ماده تغییر فاز دهنده در 4 شهر تبریز در اقلیم سرد، تهران در اقلیم معتدل، یزد در اقلیم گرم و خشک و بندرعباس در اقلیم گرم و مرطوب مطالعه شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، دمای مناسب بین 21 تا 27 درجه سلسیوس و میزان صرفه جویی بین %6/1 تا %2/13 متغیر است. نتایج حاصل از این تحقیق در درک بهتر تأثیر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده بر کاهش مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع و شرایط مناسب به کارگیری آن ها مفید است.

بررسی کارایی شیشه در بهبود بازدهی تکنولوژی گرمایشی دیوار ترمب

سیدحسین هاشمی

امروزه سیستم گرمایشی دیوار ترمب به عنوان یکی از مهم ترین تکنولوژی کاهش مصرف شناخته شده است که با بهره گیری از انرژی خورشیدی سبب بهینه سازی مصرف انرژی شده است. در این مقاله اثرات تغییرات دمای شیشه و دمای دیوار ترمب بر عملکرد سیستم گرمایشی دیوار ترمب با توجه به شدت تابش خورشیدی به صورت عددی مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج حاکی از افزایش بازده عملکرد سیستم گرمایشی با توجه به شدت تابش خورشیدی ساطع شده به منطقه مورد مطالعه است. به گونه ای که با شدت تابش W/m²81/466 دمای نزدیک سطح شیشه (در کانال هوایی) تا میزان 422/14 درجه سانتی گراد می رسد؛ در حالی که با شدت تابش کمتر (W/m² 91/394) میزان درجه حرارت نهایی تا حدود 71/12 درجه سانتی گراد پیش می رود. لذا با توجه به شدت تابش خورشیدی بیشتر، می توان افزایش جریان انرژی گرمایی بیشتری را در کانال هوایی انتظار داشت. این تأثیرات زمینه ساز بهبود بازدهی عملکرد تکنولوژی گرمایشی دیوار ترمب می باشد. بر اساس نتایج این پژوهش، وابستگی تغییرات درجه حرارت شیشه به میزان شدت تابش خورشیدی قابل ملاحظه است. زمانی که شدت تابش حداکثری با میزان W/m² 81/466 مورد توجه باشد، تابش ثانویه بیشتری به شیشه ساطع می شود که در نتیجه درجه حرارت شیشه دارای بازه دمایی بین 32/11 تا 73/12 درجه سانتی گراد می باشد.

طراحی، ساخت و بررسی تجربی عملکرد گرمایی لوله حرارتی

مجتبی طحانی

در تحقیق حاضر به صورت تجربی به بررسی عملکرد لوله حرارتی پرداخته شده است. در ابتدا لوله حرارتی موردنظر با در نظر گرفتن پارامترهای مؤثر بر عملکرد لوله حرارتی طراحی و ساخته شده است. سپس با محاسبه ی مقدار سیال عامل موردنیاز و انجام عملیات شارژ لوله و همچنین نصب سنسورها و سایر تجهیزات جانبی مورد استفاده دستگاه آزمایش موردنظر آماده گردیده است. لوله حرارتی مورد آزمایش از جنس مس می باشد که از آب به عنوان سیال عامل استفاده می کند. پس از طراحی و ساخت مجموعه آزمایش با تغییر ولتاژ توان های مختلفی به گرمکن وارد شده و برای توان های ورودی مختلف توزیع دمای سطح لوله گرمایی در طول لوله به دست آمده است. در ادامه با استفاده از توزیع دمای به دست آمده، تغییرات مقاومت حرارتی و همچنین تغییرات ضریب هدایت معادل لوله گرمایی محاسبه شده است.

بهینه‌سازی هزینه انرژی مصرفی در سامانه‌های انتقال آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک

رسول رجب پور

با تعیین برنامه زمانی مناسب بهره برداری از پمپ های یک سامانه انتقال آب می توان صرفه جویی قابل توجهی در میزان هزینه انرژی مصرفی به دست آورد. در این مقاله برنامه بهره برداری بهینه از ایستگاه های پمپاژ با استفاده از الگوریتم ژنتیک به گونه ای تعیین گردید که هزینه انرژی مصرفی حداقل شود. برای مسئله تعیین برنامه بهره برداری بهینه پمپ ها یک مدل بهینه سازی-شبیه سازی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک تهیه شد. در این مدل الگوریتم ژنتیک در محیط نرم افزار متلب با بخش هیدرولیکی مدل ای پنت به عنوان مرجعی از فرامین و اطلاعات تلفیق گردید. از مدل پیشنهادی برای تعیین برنامه بهینه بهره برداری از سامانه انتقال آب از سد کوثر به شهر دوگنبدان در یک روز معمولی استفاده شد که مقایسه برنامه بهینه بهره برداری استخراج شده با حالت بهره برداری عادی، کاهشی برابر 8/26 درصد در هزینه انرژی مصرفی کل را نشان می دهد. این موضوع بیانگر تأثیر بسزای استفاده از این مدل در کاهش هزینه های انرژی مصرفی در سامانه های انتقال آب تحت فشار می باشد.

مطالعه تجربی برچسب انرژی پمپ گریز از مرکز

جواد زارع

در عصر حاضر با توجه به مصرف فزاینده ی انرژی بخصوص در بخش صنایع، لزوم بهینه سازی مصرف انرژی و تعیین کلاس بازده انرژی وسایل مختلف ضروری می باشد. در تحقیق حاضر به توسعه ی استاندارد تعیین کلاس بازده انرژی پمپ های گریز از مرکز پرداخته شده است. با توجه به اینکه استاندارد مورد استفاده در کشور ایران استاندارد 2-7817 نسخه اول تنها اثر بازده را در تعیین کلاس بازده انرژی در نظر می گیرد، روش پیشنهادی جدیدی جهت اصلاح این استاندارد ارائه گردیده است. در روش پیشنهادی تأثیر سرعت مخصوص بر بازده، با انتخاب یکی از منحنی های سرعت مخصوص ثابت در نمودار بازده برحسب دبی به عنوان منحنی مبنا و تصحیح بازده در هر سرعت مخصوص، در نظر گرفته شده است. در ادامه، پمپ های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و کلاس بازده انرژی آن ها از طریق استانداردهای مختلف تعیین گردیده است. در حالی که استاندارد مورد استفاده در کشور ایران، تمامی پمپ های مورد آزمایش را در یک کلاس دسته بندی می نماید، اما روش پیشنهادی جدید قادر به کلاس بندی مناسب پمپ ها، مشابه با استانداردهای اروپایی می باشد که به خوبی مزیت و قابلیت روش پیشنهادی جدید در دسته بندی و تعیین کلاس بازده انرژی پمپ های گریز از مرکز را نشان می دهد.