دانلود پایان نامه ارشد : طراحی نیروگاه خورشیدی برج مرکزی به همراه ذخیره سازی انرژی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک

گرایش : مهندسی تبدیل انرژی

عنوان : طراحی نیروگاه خورشیدی برج مرکزی به همراه ذخیره سازی انرژی

دانشگاه شهید بهشتی
پردیس فنی شهید عباسپور

دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی

طراحی نیروگاه خورشیدی برج مرکزی به همراه ذخیره سازی انرژی برای شهر اهواز

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد  مهندسی مکانیک

مهندسی تبدیل انرژی

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر احمد فصیح فر

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

  این پایان نامه در ابتدا به توجیه و الزامات پرداختن به نیروگاه­های پاک با انرژی­های تجدیدپذیر می ­پردازد و در این جهت و با توجه به پتانسیل انرژی خورشیدی موجود در کشور به معرفی انواع نیروگاه­های خورشیدی پرداخته است. در این تلاش پس از  مطالعه و بررسی خصوصیت و توانایی نیروگاه­های خورشیدی به واسطه­ی قابلیت بالا در تولید توان و ذخیره سازی انرژی در نیروگاه برج مرکزی به طراحی این نیروگاه با سیال عامل مایع (مذاب نمک نیترات) پرداخته شده است. در گام اول، شرایط محیطی مرتبط بررسی شده است، چرا که تابش و موقعیت خورشید در طول زمان، و همچنین درجه حرارت محیط، سرعت باد و جهت آن از عوامل تأثیر گذار بر روی طراحی این نیروگاه می­باشد. لذا در ابتدا به بررسی شرایط آب و هوایی منطقه­ی مورد نظر پرداخته شده است. سپس آرایش آینه­ها به لطف یک الگوریتم که با ملاحظه­ی مصالحه بین تراکم آینه و تداخل آنها نوشته شده، تعیین شده است. سپس با بررسی شار هر آیینه و تاثیر آن بر دریافت کننده­ مرکزی خصوصیات فیزیکی این دریافت کننده و توزیع شار روی آن و تلفات تشعشعی و جابجایی و همچنین دبی سیال ورودی به رسیور تعیین شده است. سپس بخش نیروگاهی و مخازن ذخیره­ی انرژی متناسب با ظرفیت مزرعه­ی خورشیدی و دریافت کننده­ مرکزی طراحی شده است. در پایان با بهره گرفتن از اطلاعات موجود از نیروگاه جماسولار که در نزدیکی سویا در اسپانیا ساخته شده و به بهره برداری رسیده است، به اعتبار سنجی کار و آنالیز اقتصادی پرداخته شده است و با نیروگاه گازی و فتوولتاییک مقایسه شده است.

فهرست مطالب

فصل1 . مقدمه. 1

1-1. اهمیت و ضرورت انجام طرح.. 1

1-2. نیروگاه­های حرارتی خورشیدی.. 8

1-3. معرفی نیروگاه برج مرکزی و سابقه­ی آن.. 10

1-4. کارهای انجام شده. 14

1-5. هدف و روش   16

فصل2 . طراحی بخش های مختلف نیروگاه 18

2-1. بررسی شرایط محیطی و آب و هوا 18

2-1-2. فشار محیط.. 19

2-1-3. دمای محیط.. 19

2-1-4. شدت تابش خورشید. 20

2-2. مدل سازی هوای محیط… 20

2-2-2. خواص ترمودینامیکی و فیزیکی هوا 21

2-2-2-1. ظرفیت گرمایی [17] 21

2-2-2-2. ویسکوزیته. 22

2-2-2-2-1. مدل سادرلند با دو ثابت.. 22

2-2-2-2-2. قانون سادرلند با سه ثابت.. 23

2-2-2-2-3. قانون توانی.. 23

2-2-2-3. هدایت حرارتی.. 23

2-2-2-4. چگالی هوا 24

2-3. مزرعه­ی خورشیدی.. 24

2-3-1. راندمان مزرعه­ی خورشیدی.. 25

2-3-1-1. بلاک و شادو. 26

2-3-1-2. اثر کسینوسی.. 27

2-3-1-3. راندمان بازتابش . 29

2-3-1-4. راندمان تمیزی سطح هلیوستات .. 29

2-3-1-5. راندمان اتلافات جوی .. 29

2-3-2. طراحی مزرعه­ی خورشیدی.. 29

2-3-2-1. نیروگاه­های سایز کوچک (<10 MW_el) 30

2-3-2-2. نیروگاه های سایز متوسط و بزرگ ( >10MW_el ) 32

2-3-2-3. تفسیر چینش هلیوستات­ها 34

2-4. طراحی رسیور  35

2-4-1. انواع رسیور و خصوصیات آنها : 35

2-4-2. اصول حرارتی و ترمودینامیکی برای طراحی رسیور 39

2-4-2-1. اتلافات بازتابش: 40

2-4-2-2. اتلافات جابجایی.. 40

2-4-2-3. اتلافات تشعشعی: 42

2-4-3. روش طراحی.. 42

2-4-3-2. راه حل اول.. 44

2-4-3-3. راه حل دوم. 48

2-5. طراحی نیروگاه بخار برای نیروگاه خورشیدی.. 48

2-2.سیکل ترکیبی   48

2-5-1. نیروگاه های برج خورشیدی با سیکل مولتن سالت.. 51

2-5-1-1. طراحی HRSG.. 51

2-5-1-2. مدل سازی توربین بخار 53

2-5-2. مدل سازی کندانسور و پمپ.. 54

2-6. طراحی سیستم ذخیره ساز. 56

فصل3 . آنالیز اقتصادی.. 57

3-1. هزینه­ سرمایه گذاری.. 57

3-1-1. هزینه های مربوط به زمین[4] 57

3-1-2. هزینه­ هلیوستات.. 57

3-1-3. هزینه­ برج و رسیور 61

3-1-4. هزینه­ بخش نیروگاهی شامل ذخیره ساز، توربین بخار، ژنراتور و بخش کنترل. 62

فصل4 . نتیجه گیری و پیشنهادات.. 73

4-1. نتیجه گیری    73

4-2. پیشنهادات      77

مراجع. 78

• اهمیت و ضرورت انجام طرح

      در جهان امروز که مصرف انرژی سیر صعودی دارد و نیاز به انرژی در کشور و جهان رو به افزایش است(شکل1-1)،تغییر رویکرد در تأمین انرژی از منابع تجدیدناپذیر مانند سوخت­های فسیلی و هسته­ای، به منابع تجدید­پذیر یک ضرورت می­باشد.

در سال­های اخیر قیمت جهانی سوخت گاز رو به افزایش بوده است( شکل1- 2). این افزایش سوخت با توجه به بحران­های جهانی اقتصادی در حال نوسان می­باشد.

       امروزه در یک نگاه سطحی به دلیل وفور و ارزانی منابع تجدیدناپذیر مانند گاز طبیعی در کشور، پرداختن جدی به انرژی­های تجدیدپذیر و سرمایه گذاری در این بخش غیر منطقی به نظر می­رسد، اما با بررسی عمیق­تر این موضوع و همچنین نگاه به گذشته و آینده متوجه می­شویم که اولاً رو به پایان بودن انرژی­های فسیلی یک واقعیت انکار ناشدنی است و در آینده­ی نه­چندان دور سوخت­های فسیلی نمی­توانند تأمین کننده­ نیاز انرژی بشر باشند. پس حرکت به سوی استفاده از انرژی­های تجدیدپذیر اجتناب­ناپذیر است و دیر یا زود مجبور خواهیم بود که جایگزینی مناسب برای سوخت­های فسیلی پیدا کنیم از این رو باید روند جایگزین کردن انرژی­های فسیلی با منابع انرژی­های پاک و قابل اطمینان هر چه سریعتر آغاز شود. ثانیاً همانطور که اشاره شد همواره در دهه­های اخیر بهای سوخت­های فسیلی با افزایش میزان تقاضا و با توجه به محدود بودن آن­ها در حال افزایش بوده و این روند با شدت بیشتر در آینده نیز برقرار خواهد بود(شکل1-1) و این در حالی است که این منابع جزء سرمایه­های ملی و تاثیر گذار در زمینه ­های گوناگون هستند از این­رو مصرف داخلی سوخت­های فسیلی به شکل کنونی و با این روند افزایشی به معنای  به هدر دادن آن­هاست (جدول 1-1). از نگاهی دیگر استفاده از سوخت­های فسیلی بحران جدی گرمایش زمین که یک خطر جهانی است و ناشی از افزایش گازهای گلخانه­ای در جو می­باشد را بوجود آورده است. لذا ضرورت تغییر این روند بیش از پیش احساس می­شود. مجموعه­ی این عوامل باعث شده است که کشور­های پیشرفته­ و حتی کشورهای در حال توسعه­ی جهان با توجه به شرایط و پتانسیل­های موجود در کشور خود در حال سرمایه گذاری در بخش انرژی­های تجدیدپذیر مانند نیروگاه­های خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و … می­باشند. می­توان مصرف سوخت گاز در کشور را از سال 1384 تا 1390  درجدول 1-1مشاهده نمود.

شکل 1-1. میزان کل مصرف گاز سالانه­ی کشور در سال های مختلف [1]

شکل 1-2. نوسانات قیمت گاز طبیعی بر حسب دلار بر هزار فوت مکعب تا سال 2012 [2]

• مصرف گاز طبیعی در بخش های مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سال­های 1384-1390 (میلیون متر مکعب) [1]
• درصد مصرف گاز طبیعی در بخش های مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سال­های 1384-1390 (میلیون متر مکعب)[1]

با توجه به جداول بیان شده می­توان نرخ افزایش مصرف سوخت در نیروگاه­های ایران را با توجه به درخواست افزایش تولید برق مشاهده نمود. استفاده از نیروگاه­های تجدیدپذیر در شبکه­ی برق کشور بسیار ناچیز می­باشد (شکل1-3). روند پیش رو روندی مطلوبی نخواهد بود و با افزایش تولید گازطبیعی در ایران باز هم نخواهیم توانست شاهد رشد سود ناشی از صادرات باشیم. همچنین فرسوده بودن نیروگاه­های کشور در تولید توان موجب افزایش مصرف سوخت شده است در جدول1-3 کارکرد نیروگاه­های بخار با عمر بالای  30 سال با رنگ قرمز نشان داده شده است که نزدیک به 62/52 % از نیروگاه­های بخار کل کشور را به خود اختصاص داده­اند و نیروگاه­های با عمر بین 25 الی 30 سال در این جدول با رنگ زرد مشخص شده است در مجموع نیروگاه­های بخار بالای 25 سال کارکرد 42/68% از کل نیروگاه­های بخار را تشکیل می­ دهند که نشان از فرسوده بودن نیروگاه­های بخار کل کشور است که این امر موجب بالا رفتن مصرف سوخت نیروگاه­ها می­شود و میزان تولید توان را نیز به واسطه­ی فرسوده بودن کاهش می­دهد.

شکل 1-3. سهم نیروگاه های مختلف در تولید برق ایران در سال 1383 [3]

شکل 1-4. سهم نیروگاه های مختلف در تولید برق ایران در سال 1390 [1]

• مشخصات نیروگاه بخار ایران مرتب شده بر اساس سال بهره ­برداری [3]

نام نیروگاه	محل احداث	سال بهره برداری	تعداد واحد	ظرفیت هر واحد	مجموع	راندمان (%)	کارخانه سازنده
طرشت	تهران	1338	4	5/12	50	7/21	آلستوم
بعثت	تهران	1346-1347	3	5/82	5/247	1/29	جنرال الکتریک
اسلام آباد	اصقهان	1348 1353 1359-1367 مجموع	2 1 2 5	5/37 120 320 –	75 120 640 825	2/36	جی.ای.ئی
شهید منتظر قائم	کرج	52-1350	4	47/156	88/635	4/34	جنرال الکتریک
لوشان (شهید بهشتی)	گیلان	1352	2	120	240	6/36	ک.و.یونیون
زرند	کرمان	1352	2	30	60	8/24	اسپی باتین یول
مشهد	مشهد	53-1352	2	60	120	9/28	اشکودا
نکا (شهید سلیمی)	نکا	60-1358	4	440	1740	5/35	براون باوری
اهواز (رامین)	اهواز	78-1358	6	320	1280	4/42	تکنوبروم اکسپورت
بندرعباس	بندرعباس	64-1359	4	320	1280	0/34	جی.ای.ئی
شهید منتظری	اصفهان	78-1363	8	200	1600	7/35	تکنوبروم اکسپورت
توس	مشهد	66-1364	4	150	600	0/35	برائن باوری
تبریز	تبریز	68-1365	2	368	736	8/35	آلستوم
شهید رجائی	قزوین	1371	4	250	1000	5/30	میتسوبیشی
بیستون	کرمانشاه	1373	2	320	640	7/36	جی.ای.ئی
شهید مفتح (غرب)	همدان	1373	4	250	1000	5/35	میتسوبیشی
ایرانشهر	ایرانشهر	82-1374	4	64	256	7/29	اشکودا
شازند	اراک	80-1379	4	325	1300	5/42	دی.ای.سی
سهند	تبریز	84-1383	2	325	650	8/34	اس.ئی.سی

     میزان بالا و ثبات انرژی خورشیدی این منبع انرژی را در حال حاضر به یکی از اصلی­ترین و مناسب­ترین انرژی­های تجدیدپذیر جهت استفاده تبدیل کرده است. باید توجه داشت که میزان انرژی تابشی خورشید در تمام نقاط جهان یکسان نیست و استفاده­ی وسیع از این منبع لایزال مشروط به شدت تابش مناسب انرژی خورشیدی در منطقه­ی مورد استفاده است. با توجه به موقعیت جغرافیایی و شرایط محیطی، خوشبختانه انرژی خورشید با شدت بالایی در کشور وجود دارد (شکل1-5). و این امر ایران را به یکی از مستعدترین نقاط دنیا برای بهره برداری از انرژی خورشید تبدیل کرده است. البته بهره برداری از انرژی خورشیدی در ایران در حال انجام است، اما این میزان در مقایسه با بهره گرفتن از انرژی حاصل از سوخت­های فسیلی بسیار ناچیز است. در زمینه­ تولید برق در کشور تا کنون از نیروگاه­های آیینه سهموی مانند نیروگاه 250 کیلوواتی شیراز و صفحات فتوولتاییک استفاده شده است. این تناسب تولید توان در کشورهایی مانند آلمان که از شدت تابش خورشیدی به مراتب کمتر از ایران برخوردار هستند کاملا متفاوت بوده به گونه­ای که تا پایان سال 2020، 30% کل برق این کشور از انرژی تجدیدپذیر و عمدتا انرژی خورشیدی تأمین می­شود[29] شکل­1-5 نقشه­ی مقدار تابش خورشید در کشور ایران و شکل1-6 میزان تابش خورشید در اروپا را نشان می­دهد.

تعداد صفحه : 98

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

 

در صورتیکه با پرداخت آنلاین مشکلی دارید می توانید مبلغ مربوط به هر فایل را به شماره کارت 6037991199500590 به نام خيريه محک واريز کرده و تصوير پرداختي و عنوان فايل درخواستي را به ایمیل asa.gohari@gmail.com

ارسال کرده تا فايل برایتان ارسال شود.