X
تبلیغات
رایتل

DG20.IRبهترینها؛برق،مکانیک،ساختمان،تکنولوژی،مدیریت،زبان

استفاده از "داکت" شیوه‌ای برای انتقال کابل های هوایی به زیر زمین


یادداشت سردبیر: استفاده از

 همه ما در خیابان و یا کوچه محل زندگی خود این صحنه را بارها مشاهده کرده ایم که روزی شهرداری خیابان را به طور کامل آسفالت کرده و همه چاله ها را پر می کند. ولی چند ماه بعد دوباره همان خیابان را حفر می کنند تا در زیر زمین لوله، سیستم تلفن و یا کابل برق جایگذاری کنند. بعد از پر کردن محل حفر شده، گروهی از شهرداری می آیند و آنجا را دوباره آسفالت می کنند. دوباره چند ماه بعد به دلیل عملیات کابل برگردان کارگران می آیند، زمین را حفر کرده و...

اما در کشورهای دیگر و بخصوص کشورهای پیشرفته از چه روشی برای کابل کشی به منازل استفاده می کنند تا مجبور نباشند بارها یک محل را حفر و مجددا آسفالت کنند؟ آیا می شود پیش از آسفالت کردن خیابان همه کابل ها را درون زمین قرار داد، تا دیگر نیازی نباشد چندبار زمین را حفر و جددا آسفالت کرد؟ در این صورت تکلیف کابل های جدید، استفاده فناوری های نوین و فیبر نوری چه می شود؟ در این مطلب قصد داریم انواع روش های کابل کشی در زیر زمین و را بررسی کنیم.

چندی پیش معاون وزیر نیرو در امور برق و انرژی، از توقف راه اندازی کابلهای برق هوایی خبر داده بود. مدیرعامل شرکت برق منطقه ای تهران نیز از توسعه تونل های زیرزمینی انتقال کابل توسط این شرکت خبر داد و تاکید نمود که تمامی کابلهای هوایی را زیرزمینی خواهند شد. همچنین در سال جاری حدود 150 میلیارد تومانبرای زیرزمینی کردن خطوط هوایی هزینه شد و اکنون کابلهای هوایی صدر زیرزمینی شده و به بهره برداری رسیده اند.

احداث خطوط هوایی برق در شهرهای بزرگی مانند تهران مشکلات زیادی را به همراه دارد و علاوه بر اینکه زیبایی شهر را خدشه دار می کنند، فضای کافی برای این کار نیز وجود ندارد. از مزایای خطوط زیرزمینی می توان به افزایش ضریب ایمنی شبکه، بهبود ولتاژ و کاهش تلفات اشاره کرد، همچنین نرخ خرابی و آسیب پذیری آنها در مقایسه با خطوط هوایی کمتر است؛ اما هزینه کابل نسبت به شبکه هوایی بسیار بیشتر می باشد. البته اگر هزینه های چندباره کندن زمین و آسفالت کردن را در نظر بگیریم، شاید استفاده از روش های زیرزمینی مقرون به صرفه باشد.

بر اساس اخبار بدست آمده، به نظر می رسد در کشور ما نیز برنامه ریزی هایی برای انتقال کابل ها به زیر زمین انجام شده است. اکنون که کشور عزیزمان در مرحله انتقال کابل های هوایی به زیر زمین است، خوب است نگاهی به انواع شیوه های انتقال شبکه برق و کابلها از زیر زمین بیاندازیم.

روش اول: تونل های زیرزمینی

یکی از روشهای انتقال کابلها، حفر تونلهای زیرزمینی است. احتمالا بیشتر شما با تونلهای زیرزمینی آشنا هستید و حداقل در فیلمهای خارجی آنها را دیده اید. تونلهای تاسیساتی (Utility tunnel) که به آنها یوتیلیدور (utilidor) نیز می گویند، دالان هایی در زیر زمین هستند که به منظور انتقال خطوط تاسیساتی مانند آب و برق و لوله های فاضلابی در زیر زمین ایجاد می شوند.

یکی از مزایای تونل ها این است که برای تعمیرات، ساخت و سازهای دوره ای و ارتقا کابلها یا لوله های زیر خاک؛ دیگر نیازی به حفاری های مکرر نیست. اما ساخت چنین تونلهایی نیز مشکلات خود و هزینه های بسیار سنگینی را نیز به همراه دارد. زیرا کابل‌های فشار قوی (230 کیلوولت) حتما باید از طریق کانال زیرزمینی شوند و بدین منظور باید در عمق 10 متری زمین تونلی با قطر سه متر حفاری شود. اما کابلهای فشارضعیف (20 تا 63 کیلو ولت) نیازی به این حفاری ها و هزینه های سنگین ندارند و می توانند در عمق یک متری زمین هم دفن شوند.

 

روش دوم: جایگذاری (مدفون کردن) کابلها در زیر خاک 

روش دوم که معمولا برای انتقال کابلهای برق فشار ضعیف و خطوط تلفن استفاده می شود، جایگذاری (مدفون کردن) کابلها در زیر خاک Direct-buried cable یا Trench می باشد.

مدیرعامل شرکت توزیع برق تهران نیز بیان کرده که کابل‌های فشار ضعیف هم به تدریج و با توجه به بودجه به زیر زمین می‌روند و برای این کار زمین را به عمق یک متر و قطر نیم متر حفر و کابل را دفن خواهند کرد. این روش متداول ترین روشی است که در کشور ما انجام می شود و کارگران برای جایگذاری چند لوله تمام کوچه و خیابان را حفاری کرده و بعد از مدتی پر می کنند! این اقدام شرکت توزیع برق تهران نیز با توجه به شرایط کنونی کشور ما می تواند این معضل را تشدید کند.

 

روش سوم: مجراهای زیرزمینی (underground conduit) یا کابل داکت ها (cable duct)

اما در اینجا روش دیگری را برای زیرزمینی کردن کابل های فشار ضعیف معرفی می کنیم که در کشورهای پیشرفته به کار گرفته شده و اثر بخش بوده اند. در این روش نه نیازی به تونلهای بسیار بزرگ می باشد و نه مشکل کندکاری‌های پیاپی بوجود می آید.

طبق بررسی ما کشورهای پیشرفته برای سیم کشی تلفن، کابل برق، فیبر نوری، تلویزیون کابلی و دیگر سیم هایی که نیاز است به منازل مردم برسند، روش جالبی را برگزیده اند. در این روش شرکت های پیمانکار پیش از آسفالت کردن خیابان ها (یا حداقل با یک بار حفر زمین) تعدادی "داکت" که لوله هایی مخصوص کابل گذاری می باشند را درون زمین قرار می دهند. سپس هر بار که شرکتی قصد دارد کابلی را از منطقه ای به منطقه دیگر بکشد، از این داکت ها استفاده کرده و بدون نیاز به حفر زمین و صرف هزینه های زیاد، با قراردادن کابل درون لوله های داکت کار خود را به اتمام می رساند. 

کابل داکتها cable duct نگهدارنده های کابلها الکتریکی هستند که در زیر زمین جایگذاری می شوند و کابلهای الکتریکی از داخل آنها عبور داده می شوند. به مجموعه ای از این خطوط الکتریکی که از زیر زمین وارد ساختمان ها می شوند، داکت بانک Duct bank گویند.

یک duct bank امکان جایگزینی کابلهای آسیب دیده یا افزودن کابلهای برق و ارتباطی را بدون نیاز به حفاری های مجدد فراهم می کند. همچنین از روش های Cable jetting یا Pulling برای وارد کردن کابلها به داکت ها استفاده می شود. 

درحالی که معمولا برای کابل گذاری در زیرزمین، از داکتهای فلزی استفاده می شود، اما داکتهای پلاستیکی از جنس پلی استر، پلی اتلین و PVC نیز مزایایی دارد. مزایایی از قبیل هزینه کمتر، نصب سریعتر و مقاومت بیشتر در برابر پوسیدگی و زنگ زدگی.

شاید برای مسئولین استفاده از روش های ارزان قیمت و کم هزینه توجیه اقتصادی بیشتری داشته باشد، اما با در نظر گرفتن دوباره کاری ها و صرف هزینه های مجدد جهت کندکاری و حفر زمین، بهتر است تصمیم گیری ها، همراه با آینده نگری بیشتر باشد تا بودجه های عمرانی برای ایجاد زیرساخت هایی استفاده شود که تا سال های سال بتوان از وجود آنها بهره برد.

سید مصطفی فقیه

تبدیل کل دیوارها با پریز برق

خیلی عالی می‌شود اگر روزی بتوانید بدون نگرانی بابت شارژ دستگاه‌های دیجیتال همراه و اینکه آیا در آن نزدیکی‌ها پریز برق وجود دارد، آن‌ها را با خود از جایی به جای دیگر ببرید و بدانید هر جای ساختمان که باشید برق دارید! برقی که به‌راستی «بی‌سیم» باشد رویایی است که بسیاری از مهندسان سال‌ها است به‌دنبالش هستند و البته پیشرفت‌ در این حیطه روند خیلی کندی داشته‌است.

اما اینک گروهی از پژوهشگران دانشگاه توکیو پیش‌نمونه‌ای از یک چنین سیستمی‌ را پدید آورده‌اند که سامانه انتقال بی‌سیم برق چندگره‌ای یا multi-hop wireless power transmission نام گرفته‌است. منظور از مولتی‌ - هوپ (multi-hop) ساختاری است که از چند گره تشکیل شده‌است و برای اینکه برق (یا هر چیز دیگری) از مبدا به مقصد برسد باید از میان این گره‌ها بگذرد. یعنی مبدا و مقصد با هم پیوند مستقیمی ندارد.

گفتنی است هم‌اکنون نیز برای شارژ بی‌سیم اسمارت‌فون‌ها راه‌کارهایی ارائه شده‌است اما محدودیت‌ بیشتری دارند چون لازمه‌اش این است که گوشی را مستقیماً روی یک پد القایی قرار دهید. ایده‌آل کنونی مهندسان این است که بتوانند برق را در هر جایی از اتاق و فارغ از آنکه پریز کجاست، روی دستگاه‌تان جاری کنند. امتیاز کلیدی‌ سامانه مولتی‌-هوپ در مقایسه با شیوه‌های فعلی این است که انرژی برق را با شدت در همه جهات گسیل می‌کند تا به دستگاه‌های موجود در آن محدوده برسند و برای این‌کار از چند رزوناتور یا تشدیدگر بهره می‌برد تا برق مانند قورباغه‌ای که برگ‌های سوسن شنارو روی برکه را یک‌به‌یک پشت سر می‌گذارد، از گره‌ها (در این‌جا، تشدیدگرها) بگذرد و به مقصد برسد. 

در این شیوه جدید، برق فاصله‌های بسیار بیشتری را می‌پیماید و همزمان، مقدار برقی که ضمن انتشار بی‌سیم در محیط هدر می‌رود اندک است. این سامانه به‌تازگی در نمایشگاه تکنو-فرانتیر (Techno-Frontier) به‌نمایش درآمد و در آن از نه دستگاه تشدیدگر استفاده شد که یکی از آن‌ها به خود منبع برق وصل بود و برق با استفاده از چند تشدیدگر از منبع به یک لامپ ال‌ای‌دی، فن الکتریکی و... ارسال می‌شد.

این سامانه با استفاده از چند تشدیدگر، برق را از تشدیدگر متصل به منبع برق به وسیله‌ای دورتر از منبع می‌فرستد، تا جریان برق را بازپخش یا تقویت کند. اما چون در این شیوه فرکانس بسته به فاصله بین تشدیگرها تغییر می‌کند، برای حل این مشکل، آن‌ها متدی را توسعه داده‌اند که فاصله (میان تشدیدگرها) را محاسبه می‌کند تا برق با فرکانس یکسان و فارغ از اینکه چه تعداد hop وجود دارد منتشر شود. در نمایش پیش‌نمونه، از فرکانس 13.56 مگاهرتز استفاده شد. می‌توان با استفاده از نرم‌افزار نیز مشخص کرد که کدام تشدیگرهای تقویت‌کننده باید به‌کار گرفته‌شوند و کدام‌یک از آن‌ها مقصد نهایی برق باشد.

پدیدآورندگان این فناوری پیش‌بینی‌ می‌کنند که با پیاده‌سازی آن در کف و دیوارهای هر ساختمان، دیگر برق همیشه دور و برمان خواهد بود.

عیب یابی خطوط برق مازندران با ربات پرنده
















برق منطقه ای مازندران و گلستان از ربات پرنده به منظور شناسایی و عیب یابی خطوط  انتقال وفوق توزیع (برای اولین بار در سطح ایران) استفاده کرد.

شناسایی وعیب یابی دکل های 400و230و63 کیلو ولت در سطح  استانهای  مازندران وگلستان از اهداف اجرای این پروزه جدید است.

مجری پروژه و مشاور پروژه دفتر فنی انتقال  شرکت برق منطقه ای مازندران بوده و پیمانکار پروژه شرکت توسعه دهندگان آسمان فرید است.


صیانت از نیروی انسانی، تسریع در کار، ایجاد خسارت کمتر به باغات و مزارع کشاورزی و شناسایی عیوب بابالاترین کیفیت از اثرات اجرایی پروژه می باشد. 

با توجه به گستردگی کار ونگهداری شبکه نیاز است روشهای نوین کاری در دستورکار شرکت قرارگیردبه همین منظور در مقطع فعلی بازدید صعودی با رباط پرنده –جهت دستیابی به پروژه فوق با شرکت توسعه دهندگان آسمان فرید مستقر در پارک علم وفناوری مازندران انجام می شود .


هزینه کل پروژه:840.000.000 ریال بوده است که تابستان امسال عملیاتی شده است. این پروژه توسط  شرکت برق منطقه ای مازندران وگلستان تعرف و به مرحله اجرا درآمده است.

تصاویر ارسالی از رباط پرنده

نیروگاه زمین گرمایی

ژئوترمال از کلمه یونانی ژئو به معنی زمین، و ترمال به معنی گرما و گرمایی گرفته شده است. بنابراین، انرژی ژئوترمال به معنای انرژی زمین گرمایی یا انرژی با منشا درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین منشا می گیرد و این انرژی در سنگ ها و آب های موجود در شکاف ها و منافذ داخل سنگ در پوسته زمین وجود دارد. مشاهدات به عمل آمده از معادن عمیق و چاه های حفاری شده نشان می دهد که درجه ی حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمین افزایش می یابد، هر چند نرخ افزایش درجه حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه حرارت در قسمت بالایی جبه به مقادیر بالایی می رسد و سنگها در این قسمت به نقطه ذوب خود نزدیک می شوند.

منشا این گرما در پوسته و جبه زمین، به طور عمده تجزیه مواد رادیواکتیو است. در طول عمر زمین، این گرمای درونی به طور آرام تولید شده و در درون زمین محفوظ و محبوس مانده است. همین امر موجب شده است که منبع انرژی مهمی فراهم شود و امروزه به عنوان انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی مورد توجه قرار گیرد.

از طرف دیگر، نظریه های موجود در خصوص تکامل زمین نیز مبنایی برای توضیح وجود گرما در داخل زمین هستند. مطالعات نشان می دهد که زمین در زمان پیدایش (حدود 5/4 میلیارد سال قبل) حالت مذاب داشته، تدریجا سرد شده و بخش خارجی آن به صورت جامد درآمده است. اما بخش های داخلی آن، به دلیل کندی از دست دادن گرما، حالت مذاب خود را حفظ کرده و دارای درجه حرارت بالایی است و می تواند منبع گرمایی درونی پوسته باشد که از هسته به طرف خارج منتقل می شود.

گرما از هسته زمین به طور پیوسته به طرف خارج حرکت می کند. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه حرارت و فشار به اندازه کافی بالا باشد، بعضی از سنگ های جبه ذوب می شوند و ماگما به وجود می آید. سپس به دلیل سبکی و تراکم کمتر نسبت به سنگ های مجاور، ماگما به طرف بالا منتقل می شود و گرما را در جریان حرکت، به طرف پوسته زمین حمل می کند.

گاهی اوقات، ماگمای داغ به سطح زمین می رسد و گدازه را به وجود می آورد. اما بیشتر اوقات، ماگما در زیر سطح زمین باقی می ماند و سنگ ها و آب های مجاور را گرم می کند. این آب ها بیشتر منشاء سطحی دارند و حاصل آب بارانی هستند که به اعماق زمین نفوذ کرده است. بعضی از این آب های داغ از طریق گسل ها و شکست های زمین به طرف بالا حرکت می کنند و به سطح زمین می رسند که به عنوان چشمه های آب گرم و آبفشان شناخته می شوند. اما بیشتر این آب ها در اعماق زمین، در شکاف ها و سنگ های متخلخل محبوس می مانند و منابع زمین گرما را به وجود می آورند.

 

مناطق دارای چشمه های آب گرم و آبفشان ها، اولین مناطقی هستند که در آنها انرژی زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفته و توسعه یافته است. در حال حاضر، تقریبا تمام نیروی الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می آید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته زمین، به اندازه کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان هایی که فرایندهای زمین شناسی اجازه داده اند ماگما تا نزدیکی سطح زمین بالا بیاید، یا به صورت گدازه جریان یابد، می تواند تشکیل شود. ماگما نیز در سه منطقه می تواند به سطح زمین نزدیک شود:

1-محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه آتش دور اقیانوس آرام.

2- مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره  کافتی آفریقا

3-نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.


در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند.

سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد:

1-نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.

2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.

3-نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.

مزایای استفاده از انرژی گرمایی برای تولید الکتریسیته:

1- تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی وخورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوختهای فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود.

2-بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد.

3-قابل اطمینان بودن: نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.

4-تجدید پذیری و دائمی بودن

5-صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.

6-کمک به رشد کشورهای در حال توسعه: نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند، استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق بالا ببرد.

انواع نیروگاه خورشیدی

یروگاههای حرارتی خورشیدی به 5 دسته تقسیم بندی می گردند:

  •     نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
  •     نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
  •     نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
  •     نیروگاههای دودکش خورشیدی(Solar Chimney)
  •     نیروگاه کلکتورهای فرنل ( Fresnel Collector)


 نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کننده ها می باشند. بخش متمرکزکننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه های شیشه ای تشکیل شده و روی یک مادۀ سازه نگهدارنده قرار می گیرند. دریافت کننده از لوله های جاذب با پوشش مخصوص تشکیل شده که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده می شوند و در طول خط کانونی قرار می گیرند. بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه‌گاه، قرار گرفته‌اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است. سیستم ردیابی خورشید در این دستگاهها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب انجام می گیرد. بگونه ای که پرتورهای خورشید در تمام مدت ردیابی بر روی لوله های جاذب منعکس شوند. یک سیال انتقال حرارت روغن با دمای حدود 400 درجه سانتیگراد از میان لوله های جاذب در جریان می باشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی آب را به بخار تبدیل و بخار سوپرهیت طی عبور از توربین ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند. 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 منعکس شده را جذب کرده و موجب گرمایش سیال انتقال دهنده گرما می شود
  •     مکانیزم حرکت دهنده (تک محوری) کلکتورهای سهموی به منظور ردیابی خورشید و کنترل کننده ها
  •     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


 

نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)

این سیستم شامل مجموعه ای از آینه هایی است(هلیوستات) که هر یک بطور جداگانه انرژی خورشید را متمرکز و به برج دریافت کننده مرکزی منتقل می کنند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که در روی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می شود جذب می‌شود. در آن جا 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 نماید.
اجزاء اصلی نیروگاههای دریافت کننده مرکزی
  • هلیوستات: سیستم گردآورنده پرتوهای خورشیدی شامل مزرعه ای از هلیوستات ها از نوع شیشه ای یا غشایی
  • دریافت‌کننده مرکزی: که گرمای پرتوهای خورشیدی را جذب و قابل استفاده می نماید.
  • سیستم انتقال انرژی گرمائی: که گرمای وارده به گیرنده را جذب نموده و به گردش وا می‌دارد. در طرحهای اولیه از آب و بخار بعنوان سیال جذب کننده وانتقال دهنده انرژی گرمائی استفاده می گردید  و در طرحهای توسعه یافته تر از سیالاتی چون نمکهای سدیم و پتاسیم مذاب استفاده می‌گردد.
  • سیستم تبدیل قدرت
  • سیستم ذخیره انرژی

 

  نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)

پرتوهای خورشید تابیده شده بر روی سطح متمرکز کننده سهموی در کانون آن جمع می شود. برای اینکه چنین سیستمی پربازده باشد لازم است که این گردآورنده همواره بطرف خورشید ردیابی شود و در نتیجه به یک مکانیسم ردیابی دو محوره نیاز دارد. در این سیستم، نور خورشید در یک نقطه کانونی متمرکز می‌شود و یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی این تشعشع تمرکز یافته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و به کمک یک آلترناتور از این انرژی مکانیکی، الکتریسیته تولید می‌گردد.

اجزاء اصلی نیروگاههای بشقابک سهموی
  • سطح متمرکزکننده : وظیفه آن متمرکز کردن شعاعهای نور خورشید در نقطه کانونی است.
  • موتور استرلینگ: انرژی گرمایی تمرکز یافته نور را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده که توسط یک آلترناتور از آن الکتریسیته تولید می گردد. این موتورها با سیستمهای دما بالا و پرفشار با انتقال حرارت خارجی هستند که گاز هلیوم یا هیدروژن بعنوان سیال عامل آنها عمل می‌کند. بهترین عملکرد انواع این موتورها در دماهای بالای 700 درجه سانتی‌گراد و فشارهایی تا 20 مگاپاسکال انجام می‌شود.
  • ردیاب و سیستم کنترل : سیستم ردیاب همواره سطح متمرکزکننده را در مقابل خورشید قرار می دهد تا نور دقیقاٌ در دریافت کننده موتور استرلینگ تمرکز یابد. بعلاوه سیستم کنترل با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف و همچنین موتور استرلینگ، در هر وضعیت فرمان مناسبی برای کنترل سیستم ارسال می نماید.
  • سازه و فونداسیون: برای نگه داشتن سطح متمرکزکننده، موتور استرلینگ و سایر اجزاء سیستم و تحمل بارهای اینرسی، باد و زلزله وجود یک فونداسیون و سازه ای سبک و با استحکام ضروریست.

 


 نیروگاههای دودکش خورشیدی (Solar Chimney)


نیروگاه دودکش خورشیدی، یک نیروگاه خورشیدی است که از ترکیب کلکتورهای هوای خورشیدی و برج هدایت کننده هوا برای تولید جریان هادی القائی هوا استفاده می‌کند و این جریان هوا موجب چرخش توربین‌های پله‌ای فشار و در نهایت تولید برق توسط ژنراتور می‌شود.

 

نحوه عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی
تابش خورشید موجب گرم شدن هوا در زیر سقف هادی نور (شفاف) که برج مرکزی را احاطه کرده است، می شود. در مرکز این سقف یک برج عمودی با دهانه ورودی عریض واقع شده است. محل اتصال این برج با سقف شیشه‌ای باید به نحوی ساخته شود که در مقابل نفوذ هوا مقاوم باشد. هوای گرم سبک‌تر از هوای سرد است لذا از برج بالا خواهد رفت. با مکش هوای گرم به بالای برج، هوای سرد مجدداً از فضای خارجی سقف وارد آن خواهد شد. این جریان مداوم هوا را با استفاده از توربین‌های پله‌ای فشار تبدیل به انرژی مکانیکی و سپس توسط ژنراتورهای مرسوم برق تولید می‌کند. شکل 1 نمایی از شماتیک عملکرد این نوع نیروگاههای خورشیدی را نشان می‌دهد. برای تولید 24 ساعته برق در این نیروگاه می‌توان از لوله‌های حاوی آب و یا محفظه‌های آب در زیر سقف استفاده نمود. این لوله‌ها یا محفظه‌ها تنها یک بار از آب پر می‌شوند و هیچ نیازی به آب‌گیری مجدد ندارند.


 شماتیک عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی
 اجزاء اصلی یک دودکش خورشیدی

•         سقف نیمه شفاف (مثلاً شیشه‌ای) که در ارتفاع چندمتری زمین نصب می‌گردد.

•         دودکش مرتفع که درمرکز سقف شیشه‌ای قرار می‌گیرد.

•         توربین های بادی که در پایة دودکش قرار می‌گیرند.

•         زمین که با روکش مناسبی پوشانده می‌شود.

 
نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
در این گونه نیروگاهها از کلکتور فرنل برای متمرکز کردن نور خورشید روی لوله گیرنده استفاده می شود.

در این نیروگاه همانند نیروگاههای سهموی خطی، کلکتورها به صورت خطی و در جهت شمال جنوب نصب می شوند. کلکتورهای آن تعداد زیادی آینه تخت با پهنای کم و طول زیاد  هستند که کنار هم دیگر قرار می گیرند. زاویه قرار گیری هر کدام از آینه ها بصورتی است که بازتاب نور خورشید را روی بخش دریافت کننده متمرکز  کنند.

در بخش دریافت کننده یک بازتاب دهنده ثانویه از نوع جفت سهموی قرار دارد که بازتاب آینه ها را جمع آوری کرده و روی لوله گیرنده می تاباند با گرم شدن لوله گیرنده سیال داخل آن گرم می شود.

برای نیروگاههای خورشیدی از این دست عملکرد ممکن است به دو صورت باشد در سیستم های متدوال سیال عامل داخل لوله گیرنده روغن است که پس از داغ شدن به مبدلهای حرارتی منتقل شده و سپس موجب تولید بخار می شود اما در نوع دیگر که نوع بخار مستقیم (direct steam) نامیده می شود طول کلکتورها بیش از یکصد متر می باشد. از یک طرف لوله دریافت کننده آب وارد شده و از طرف دیگر بخار خارج می شود و نیازی به سیستم های جانبی اضافی نیست. 

<< 1 2 3 4 >>