دانشگاه آزاد اسلامي
واحد سمنان
دانشکده فنی مهندسی ، گروه مکانیک
پايان نامه براي دريافت درجه کارشناسي ارشد در رشته تبدیل انرژی (M.Sc.)
عنوان:
تحلیل فنی اقتصادی سیستم های آبگرمکن خورشیدی در ایران با بهره گیری از نرم افزار شبیه ساز POLYSUN
استادان راهنما:
دکتر عبداله خالصی دوست
استاد مشاور:
دکتر نادر رهبر
نگارش:
بابک توکلی مقدم
زمستان 1392
سپاسگزاري
اين پژوهش نتيجه تلاش‌ها، تحمل‌ها و کمک‌هاي بي‌دريغ بسياري از افرادي است که در مسير انجام آن مرا ياري داده اند و جا دارد در اينجا از اين عزيزان به واسطه همياري‌شان سپاسگزاري شود. سپاس و درود من براي دوستان که همواره مرا در انجام اين پروژه ياري دادند. همچنين از آقايان دکتر عبداله خالصی دوست و دکتر نادر رهبر که نهايت همکاري را با بنده داشته اند و در اين راه ياري رسان علمي من بوده اند به طور ويژه قدر‌داني مي نمايم.و تشکر فراوان از پدر و مادر عزيزم که همواره در کنارشان آرامش و امنيت را معنا ميکنم.
تقديم به:
دکتر عبداله خالصی دوست
دکتر نادر رهبر
فهرست
فصل اول9
مقدمه10
1-1- اهميت و ضرورت انجام تحقيق14
1-2- نوآوری در تحقیق15
1-3- اهداف تحقيق23
1-4- سوال تحقیق24
1-5- فرضيه‏هاي تحقيق24
1-6- روش تحقیق25
فصل دوم26
مقدمه27
2-1- مروري بر بکارگيري انرژي خورشيدي از گذشته تا کنون29
2-1-1- تاريخچه بکارگيري انرژي خورشيدي29
2-1-2- استفاده کنوني از انرژي خورشيدي در جهان31
2-1-3- کاربرد انرژی خورشیدی در ایران32
2-1-4- فعالیتهای اجرا شده و در حال اجرا در حوزه انرژی خورشیدی در ایران33
2-2- انواع سيستم هاي آبگرمكن خورشيدي37
2-2-1- آبگرمكن خورشيدي جابجايي طبيعي (ترموسيفون)37
2-2-2- آبرگرمكن خورشيدي جابجايي اجباري (پمپي)38
2-2-3- تشریح کلکتورهای مسطح39
فصل سوم:41
مقدمه42
3-1- نرم افزارهاي شبيه سازي سیستم های خورشیدی44
3-1-1- انواع نرم افزارهاي شبيه سازي44
3-1-2- نرم افزار شبیه ساز TRNSYS47
3-1-3- نرم افزار شبیه ساز Polysun48
3-2- محاسبات خورشیدی51
3-2-1- تابش خورشيدي51
3-2-2- تعيين عملکرد کلکتور خورشيدي51
3-2-3- سهم خورشيدي58
3-3- ذخیره سازی انرژی58
3-3-1- بارهاي فرآيند خورشيدي59
3-3-2- لايه‌بندي در مخازن ذخيره60
3-4- تحلیل اقتصادی61
3-4-1- عوامل اقتصادی فرآیند خورشیدی61
3-4-2- هزینههای سیستمهای فرآیند خورشیدی62
3-4-3- روشهاي ارزيابي اقتصادي64
3-4-4- تنزيل و تورم65
3-4-5- هزينه‌هاي اجتماعي66
فصل چهار:68
مقدمه69
4-1- موقعیت جغرافیایی استان آذربایجان شرقی70
4-1-1- شرايط اقليمي استان آذربایجان شرقی (شهر تبريز)70
4-1-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان آذربایجان شرقی71
4-1-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان آذربایجان شرقی73
4-2- موقعیت جغرافیایی استان آذربایجان غربی74
4-2-1- شرايط اقليمي استان آذربایجان غربی (شهر ارومیه)74
4-2-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان آذربایجان غربی75
4-2-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان آذربایجان غربی77
4-3- موقعیت جغرافیایی استان اردبیل78
4-3-1- شرايط اقليمي استان اردبیل (شهر اردبیل)78
4-3-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان اردبیل79
4-3-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان اردبیل81
4-4- موقعیت جغرافیایی استان اصفهان82
4-4-1- شرايط اقليمي استان اصفهان (شهر اصفهان)82
4-4-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان اصفهان83
4-4-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان اصفهان85
4-5- موقعیت جغرافیایی استان البرز86
4-5-1- شرايط اقليمي استان البرز (شهر البرز)86
4-5-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان البرز87
4-5-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان البرز89
4-6- موقعیت جغرافیایی استان ایلام90
4-6-1- شرايط اقليمي استان ایلام (شهر ایلام)90
4-6-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان ایلام91
4-6-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان ایلام93
4-7- موقعیت جغرافیایی استان بوشهر94
4-7-1- شرايط اقليمي استان بوشهر (شهر بوشهر)94
4-7-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان بوشهر95
4-7-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان بوشهر97
4-8- موقعیت جغرافیایی استان تهران98
4-8-1- شرايط اقليمي استان تهران (شهر تهران)98
4-8-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان تهران99
4-8-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان تهران101
4-9- موقعیت جغرافیایی استان چهارمحال بختیاری102
4-9-1- شرايط اقليمي استان چهارمحال بختیاری (شهر شهرکرد)102
4-9-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان چهارمحال بختیاری103
4-9-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان چهارمحال بختیاری105
4-10- موقعیت جغرافیایی استان خراسان جنوبی106
4-10-1- شرايط اقليمي استان خراسان جنوبی (شهر بیرجند)106
4-10-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان خراسان جنوبی107
4-10-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان خراسان جنوبی109
4-11- موقعیت جغرافیایی استان خراسان رضوی110
4-11-1- شرايط اقليمي استان خراسان رضوی (شهر مشهد)110
4-11-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان خراسان رضوی111
4-11-3-نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان خراسان رضوی113
4-12- موقعیت جغرافیایی استان خراسان شمالی114
4-12-1- شرايط اقليمي استان خراسان شمالی (شهر بجنورد)114
4-12-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان خراسان شمالی115
4-12-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان خراسان شمالی117
4-13- موقعیت جغرافیایی استان خوزستان118
4-13-1- شرايط اقليمي استان خوزستان (شهر اهواز)118
4-13-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان خوزستان119
4-13-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان خوزستان121
4-14- موقعیت جغرافیایی استان زنجان122
4-14-1- شرايط اقليمي استان زنجان (شهر زنجان)122
4-14-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان زنجان123
4-14-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان زنجان125
4-15- موقعیت جغرافیایی استان سمنان126
4-15-1- شرايط اقليمي استان سمنان (شهر سمنان)126
4-15-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان سمنان127
4-15-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان سمنان129
4-16- موقعیت جغرافیایی استان سیستان و بلوچستان130
4-16-1- شرايط اقليمي استان سیستان و بلوچستان (شهر زاهدان)130
4-16-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان سیستان و بلوچستان131
4-16-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان سیستان و بلوچستان133
4-17- موقعیت جغرافیایی استان فارس134
4-17-1- شرايط اقليمي استان فارس (شهر شیراز)134
4-17-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان فارس135
4-17-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان فارس137
4-18- موقعیت جغرافیایی استان قزوین138
4-18-1- شرايط اقليمي استان قزوین (شهر قزوین)138
4-18-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان قزوین139
4-18-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان قزوین141
4-19- موقعیت جغرافیایی استان قم142
4-19-1- شرايط اقليمي استان قم (شهر قم)142
4-19-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان قم143
4-19-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان قم145
4-20- موقعیت جغرافیایی استان کردستان146
4-20-1- شرايط اقليمي استان کردستان (شهرستان کردستان)146
4-20-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان کردستان147
4-20-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان کردستان149
4-21- موقعیت جغرافیایی استان کرمان150
4-21-1- شرايط اقليمي استان کرمان (شهر کرمان)150
4-21-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان کرمان151
4-21-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان کرمان153
4-22- موقعیت جغرافیایی استان کرمانشاه154
4-22-1- شرايط اقليمي استان کرمانشاه (شهر کرمانشاه)154
4-22-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان کرمانشاه155
4-22-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان کرمانشاه157
4-23- موقعیت جغرافیایی استان کهگیلویه و بویراحمد158
4-23-1- شرايط اقليمي استان کهگیلویه و بویراحمد (شهر یاسوج)158
4-23-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان کهگیلویه و بویراحمد159
4-23-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان کهگیلویه و بویراحمد161
4-24- موقعیت جغرافیایی استان گلستان162
4-24-1- شرايط اقليمي استان گلستان (شهر گلستان)162
4-24-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان گلستان163
4-24-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان گلستان165
4-25- موقعیت جغرافیایی استان گیلان166
4-25-1- شرايط اقليمي استان گیلان (شهر رشت)166
4-25-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان گیلان167
4-25-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان گیلان169
4-26- موقعیت جغرافیایی استان لرستان170
4-26-1- شرايط اقليمي استان لرستان (شهر خرم آباد)170
4-26-1- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان لرستان171
4-26-2- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان لرستان173
4-27- موقعیت جغرافیایی استان مازندران174
4-27-1- شرايط اقليمي استان مازندران (شهرساری)174
4-27-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان مازندران175
4-27-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان مازندران177
4-28- موقعیت جغرافیایی استان مرکزی178
4-28-1- شرايط اقليمي استان مرکزی (شهر اراک)178
4-28-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان مرکزی179
4-28-3- نتايج حاصل از تحلیل اقتصادی استان مرکزی181
4-29- موقعیت جغرافیایی استان هرمزگان182
4-29-1- شرايط اقليمي استان هرمزگان (شهربندر عباس)182
4-29-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان هرمزگان183
4-29-3- نتايج تحليل اقتصادي در استان هرمزگان185
4-30- موقعیت جغرافیایی استان همدان186
4-30-1- شرايط اقليمي استان همدان (شهر همدان)186
4-30-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان همدان187
4-30-3- نتايج تحليل اقتصادي در استان همدان189
4-31- موقعیت جغرافیایی استان یزد190
4-31-1- شرايط اقليمي استان یزد (شهر یزد)190
4-31-2- نتايج حاصل از شبيه سازي فني Polysun در استان یزد191
4-31-3- نتايج تحليل اقتصادي در استان یزد193
فصل پنجم:194
5-1- نتايج فني و اقتصادي195
جدول 5-1 مقدار پارامتر های فنی محاسبه شده مدت زمان بازگشت سرمایه برای مراکز استان ها196
5-2- هزينه هاي اجتماعي197
5-3- نتایج و پیشنهادات199
فهرست منابع فارسي203
فهرست منابع غير فارسي204
نمایه205
چكيده انگليسي206
چکيده
کشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرار گرفته است و در منطقه‌اي واقع شده كه به لحاظ دريافت انرژي خورشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين رده‌ها قرار دارد. ميزان تابش خورشيدي در ايران بين 1800 تا 2200 كيلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمين زده شده است كه البته بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. در ايران به‌طور متوسط ساليانه بيش از 280 روزآفتابي گزارش شده است كه بسيار قابل توجه است. از اين انرژي مي‌توان به طرق مختلف، مثل توليد برق، گرمايش و سرمايش، توليد آب شيرين، تامين آب گرم و.. . استفاده نمود. يکي از عمومي‌ترين روش‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي گرمايش آب جهت مصرف در ساختمان يا صنعت است. مهم‌ترين بخش يک سيستم آب‌گرم‌کن خورشيدي کلکتور خورشيدي نام دارد که داراي انواع مختلف است. در اين تحقيق عملکرد فني، اقتصادي و منطقه‌اي يک سيستم گرمايش آب خورشيدي از نوع جابجايي طبيعي در 31 مرکز استان های ايران که داراي بررسي ميگردد. اين تحقيق بر روي کاربرد سيستم گرمايش آب خورشيدي براي مصرف کنندگان در ايران تمرکز دارد که از منابع اوليه انرژي براي گرمايش آب استفاده ميکنند، که در حال حاضر بيش از 63 ميليون بشکه نفت خام در سال مي‌باشد تغييرات در صرفه جويي انرژي مصرفي به واسطه استقاده از آبگرم مصرفي، دماي آب ورودي و منابع خورشيدي تخمين زده شد و اطلاعات به دست آمده براي محاسبه فني اقتصادي استفاده گرديد. براي يک مصرف کننده خانگي نمونه، يک سيستم آبگرمکن خورشيدي ميزان تقاضاي انرژي حرارتي آبگرم را ‌43-92 % کاهش و يا 5000-2700 کيلو وات ساعت در سال صرفه جويي خواهد داشت. يک سيستم آبگرمکن خورشيدي سالانه بين 2700-1400 کيلوگرم کاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي داده و همچنين سالانه باعث 3000000-6000000 ريال صرفه جويي در هزينه‌هاي اجتماعي ميگردد. هزينه اوليه يک سيستم آبگرمکن خورشيدي در ايران به طور متوسط، به واسطه صرفه جويي در مصرف انرژي، بعد از 5/3-16 سال باز ميگردد.
فصل اول
کلیات تحقیق (مقدمه ، بیان مسئله ، اهميت و ضرورت تحقيق ، اهداف و فرضيه ها)
مقدمه
آلودگی محیط زیست از منابع گوناگون صورت می‌گیرد. با پیشرفت تمدن بشری و توسعه فن‌آوری و ازدیاد روز افزون جمعیت ، در حال حاضر دنیا با مشکلی به نام آلودگی در هوا و زمین روبرو شده است که زندگی ساکنان کره زمین را تهدید می‌کند. بطوری که در هر کشور حفاظت محیط زیست مورد توجه جدی دولتمردان است. امروزه وضعیت زیست محیطی به گونه‌ای شده است که مردم یک شهر یا حتی یک کشور از آثار آلودگی در شهر یا کشور دیگر در امان نیستند.
کشورهاي پيشرفته با سرمايه گذاري در بخش انرژي تجديدپذير ، بهبود کارايي انرژي و فناوري هاي نوين گام هاي بزرگي در زمينه کنترل آلودگي هاي زيست محيطي بخش انرژي برداشته‌اند اما هنوز در اين مورد کشورهاي در حال توسعه با چالش جدي مواجه هستند و ايران نيز از اين امر مستثني نميباشد. نمودار 1-1 ، نمودار جریان انرژی ایران را در سال 1390 نشان می دهد که در آن جمع منابع انرژی و کل مصرف نهایی را نمایان می سازد.
نمودار 1-1: جریان انرژی ایران را در سال 1390
همچنین در جدول 1-1 و 1-2 و نمودار 1-2 ميزان انتشار گازهاي آلاينده و گلخانه اي و سهم هريک از بخش هاي مصرف کننده انرژي در انتشار اين گازها را در سال 1390 در ايران نشان مي دهد. بر اساس اين جداول مشخص مي گردد که بخش هاي نيروگاهي و خانگي، تجاري و عمومي بيشترين ميزان انتشار co2 را در اين سال به خود اختصاص داده اند.
جدول 1-1: میزان انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای ناشی از تولید و مصرف انرژی کشور در سال 1390 (تن)
جدول 1-2: سهم هر یک از بخش های مصرف کننده انرژی در انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای در سال 1390 (درصد)
نمودار 1- 2: میزان انتشار co2 در بخش های مختلف انرژی در سال 1390
ابتدا باید بدانیم که هزینه های اجتماعی ؛ هزينه هایی می باشند که اثرات تخريب کننده يا سوء يک آلاينده يا فعاليت را بر محصولات کشاورزي، اکوسيستم ها، مواد و سلامت انسان برآورد ميکنند و اغلب هزينه هایی است که در قيمت تمام شده در نظر گرفته نميشوند . از جمله معايب انرژي هاي فسيلي هزينه هاي اجتماعي بالا مي باشد که جهت محاسبه هزينه هاي اجتماعي نياز به کمي کردن اثر آلاينده ها و فعاليت ها در محيط هاي اثر پذير ميباشد. هزينه‌هاي اجتماعي تخريب محيط زيست در اثر مصرف حامل هاي انرژي فسيلي در کشور آمده است. این هزینه بر اساس مطالعات بانک جهانی و سازمان حفاظت محیط زیست ایران محاسبه شده است. همانطور که ملاحظه می شود مجموع هزینه های اجتماعی در سال 1390 حدود 99 هزار میلیارد ریال (بر اساس قیمت ثابت سال 1381) می باشد. در جدول 1-4 سهم هر یک از بخش ها در هزینه های اجتماعی محاسبه شده است.

جدول 1-3: هزینه های اجتماعی انتشار گازهای آلاینده و گاخانه ای بر اساس قیمت های ثابت سال 1381
جدول 1-4: هزینه های اجتماعی بخش های مصرف کننده انرژی در سال 1390 بر اساس قیمت های ثابت سال 1381
مصرف بيش از حد سوخت هاي فسيلي باعث پي آمدهاي زنجيره اي زيست محيطي و مالي در ايران شده است. يکي از راه حل هاي جالب توجه براي حل اين مشکل بهره برداري اصولي و سيستماتيک از منابع انرژي هاي تجديد پذير موجود، همانند انرژي خورشيدي به منظور کاهش و صرفه جويي انرژي، کنترل عرضه و تقاضاي انرژي، کاهش هزينه هاي اجتماعي و همچنين کاهش گازهاي آلاينده در بخشهاي مختلف مصرف کننده انرژي ميباشد.
در اين ميان در ايران بخش خانگي با مصرف 4/432 ميليون بشکه معادل نفت خام و سهمی بیش از 36 درصد از کل مصرف نهايي انرژي در سال 1390 بزرگترين مصرف کننده انرژي در کشور مي باشد. از کل مصرف انرژي بخش خانگي 1/318 ميليون بشکه معادل نفت خام سهم گاز طبيعي، 5/55 ميليون بشکه معادل نفت خام سهم فرآورده هاي نفتي ، 9/52 ميليون بشکه معادل نفت خام سهم برق ، 9/5 ميليون بشکه معادل نفت خام سهم منابع تجدید پذیر قابل احتراق و 1/0 ميليون بشکه معادل نفت خام سهم زغال سنگ است. بنابراين توجه ويژه به اين بخش در امر بهينه سازي و استفاده از انرژي هاي تجديد پذير ميتواند اثرات مطلوبي نيز در صرفه جويي انرژي، کاهش آلاينده هاي زيست محيطي و هزينه هاي اجتماعي به همراه داشته باشد.
لذا هدف از اين تحقيق ، مطالعه امکان پذيري و تحليل فني استفاده ازسيستمهاي آبگرمکن خورشيدي در تمام استان ها با توجه به اقليم‌هاي متفاوت آب و هوايي و همچنين بررسي مزاياي زيست محيطي و اقتصادي حاصل از استفاده از سيستم‌هاي آبگرمکن خورشيدي در ايران مي باشد.
1-1- اهميت و ضرورت انجام تحقيق
ما روي سياره اي گام مي زنيم که هسته مرکزي اش درعمق 6370 کيلومتري و حدود 3700 تا 4300 درجه سانتيگراد دما دارد و خورشيدي بر ما مي تابد که اگر تنها يک درصد از صحراهاي جهان به نيروگاههاي خورشيدي تبديل گردد برق سالانه کره زمين را تأمين خواهدکرد.
شکل 1-1: فاصله قسنت های مختلف هسته تا پوسته زمبن
امروزه معماري بومی اقصی نقاط دنیا که با توجه به طبیعت و محیط پیرامون خود شکل می گرفته است و همساز با اقلیم به وجود می آمده، به دست فراموشی سپرده شده است. کناره گیري از معماري سنتی و افزایش مصرف سوخت هاي فسیلی علاوه بر اتلاف منابع انرژي، موجب آلودگی روزافزون محیط زیست نیز شده است. بر این اساس استفاده بهینه از انرژي هاي تجدیدپذی امري ضروري شمرده می شود، که مهم ترین آن، انرژي خورشیدي می باشد. انسان ها هزاران سال است از انرژي خورشیدي به صورتهاي مختلف استفاده می کنند، اما آنچه مطرح است، تبدیل این انرژي به سایر انرژي هاي متداول و مورد نیاز بشر است. یکی از الگوهاي پایداري در معماري استفاده از انرژي هاي طبیعی و مصرف حداقل انرژي فسیلی و هم زیستی با شرایط طبیعی و اقلیمی است، که طراحی خورشیدي ساختمان گامی در جهت رسیدن به آن می باشد.
با توجه به پایان پذیر بودن منابع غیر طبیعی لازم است بسیار جدي تر و بیشتر از گذشته به استفاده علمی ازانرژي هاي طبیعی تجدید پذیر توجه کرده و بدنبال طرحهاي نوینی بخصوص در ساختمان سازي باشیم. هرچه بیشتر از مقدار انرژي هاي مصرفی در ساختمان بکاهیم و به این وسیله به سمت توسعه پایدار پیش می رویم که با نیازهاي نسل امروز منطبق بوده و تأمین نیازهاي نسل فردا را به خطر نمی اندازد. با توجه به اینکه تامین نیازهاي گرمایشی و سرمایشی توسط انرژي هاي تجدید پذیر یکی از اهداف معماري پایدار است با حرکت به سمت طراحی ساختمانهاي خورشیدي گامی مهم در جهت توسعه پایدار برمی داریم و از وابستگی به سوختهاي فسیلی فاصله می گیریم.
در همین راستا ، ايران بر روي کمربند خورشيدي کره ی زمین واقع شده است و يکي از کشورها با تابش بالا مي باشد. ميزان روزهاي آفتابي در ايران در حدود 240-250 روز در سال مي باشد بنابراين گستره کاربرد انرژي خورشيدي در ايران بسيار وسيع ميباشد بدين منظور تخمين درست پتانسيل سيستم‌هاي آبگرمکن خورشيدي و محاسبه ميزان صرفه جويي براي برنامه ريزي و توسعه اين تکنولوژي ضروري مي باشد .
1-2- نوآوری در تحقیق
تامين بهینه آبگرم مصرفي با تلفیق کلکتور خورشيدي و سيستم كمكي (برقي) جهت حداکثر استفاده از انرژي تجديد پذير خورشيد و کاهش چشمگیر انرژی های فسيلي و محاسبه ميزان کاهش گاز Co2 در ايران.
محاسبه ميزان سهم حاصل از تابش خورشيد و صرفه جويي خورشيدي در ايران.
تهيه نقشه‌ با نرم افزار GIS جهت برآورد تابش خورشید در تمام نقاط ایران.
تحليل اقتصادي استفاده از سيستم‌هاي آبگرمکن خورشيدي در 31 استان ايران با اقلیم های متفاوت آب و هوایی.
تحليل مزاياي زيست محيطي و بررسي هزينه‌هاي اجتماعي و بازگشت سرمایه جهت استفاده از آبگرمکن‌هاي خورشيدي در ايران.
1-3- اهداف تحقيق
تامین بهینه آبگرم مصرفی جهت گرمایش.
تحلیل اقتصادی بمنظور بازگشت هزینه و صرفه اقتصادی.
تحلیل فنی انرژی خورشیدی به منظور کاهش اثرات زیست محیطی.
کاهش چشمگیر در استفاده از انرژی های فسیلی در تامین شرایط آسایش.
رسیدن به ظرفیت های گرمایی بالا و در عین حال کاهش مصرف انرژی.
1-4- سوال تحقیق
انتخاب نمونه آبگرمکن خورشیدی و محاسبه توزیع دما در کلکتورهای مسطح و محاسبه ضریب تلفات گرمای کلی کلکتور.
تعیین عملکرد کلکتور مسطح در اقلیم های مختلف ایران با در اختیار داشتن داده های هواشناسی و جغرافیایی و با توجه به تابش متوسط روزانه خورشید در ماه های مختلف سال.
محاسبه ی میزان جذب انرژی خورشیدی توسط نرم افزار شبیه ساز Polysun جهت بکارگیری در کلکتور مورد استفاده در سیستم آبگرمکن خورشیدی.
تحلیل اقتصادی سیستم آبگرمکن خورشیدی با شبیه سازی نرم افزار Polysun جهت تخمین هزینه راه اندازی ، هزینه نگهداری و درصد تورم و مدت زمان مورد نیاز جهت بازگشت هزینه بمنظور صرفه اقتصادی و کاهش مصرف سوخت فسیلی در تامین شرایط آسایش.
1-5- فرضيه‏هاي تحقيق
مفروض بودن تامين کامل آبگرم مصرفي توسط سيستم ترکيبي آبگرمکن خورشيدي و سيستم کمکي (المنت برقی).
باید توجه شود که ميزان بازگشت سرمايه يک سيستم آبگرمکن خورشيدي به نوع سيستم، نوع اقليم و هزينه حامل‌هاي انرژي وابسته بوده و در شرایط مختلف ، متغيير مي‌باشد.
فرض بر صحیح بودن و در دسترس بودن اطلاعات هواشناسي میباشد.
محاسبات انجام شده در طول تحقیق با فرض مشخص بودن تابش خورشيد بر روي سطح افق و شيب دار صورت گرفته شده است.
1-6- روش تحقیق
جمع آوري اطلاعات تابشي روي سطح افق و محاسبه تابش روي سطح شيب دار در اقلیم های مختلف آب و هوايي ايران.
تحلیل فنی تامين بهینه آبگرم مصرفي با تلفیق کلکتور خورشيدي و سيستم كمكي (المنت برقي) و استخراج اطلاعات فني سيستم در مناطق مختلف ايران.
تحلیل اقتصادی سیستم آبگرمکن خورشیدی با شبیه سازی نرم افزار Polysun جهت مدت زمان مورد نیاز برای بازگشت هزینه بمنظور صرفه اقتصادی و زمان بازگشت سرمایه در مناطق مختلف ايران.
تهيه نقشه با نرم افزار GIS

فصل دوم
مروري بر ادبيات تحقيق و پيشينه تحقيق
مقدمه
استفاده از انرژی خورشیدی در جهان به طور روز افزون کاربرد چشمگیری داشته و کشور هایی که دارای پتانسیل بسیار مناسب انرژی خورشیدی هستند ، مستعد بکارگیری این گونه انرژی می باشند. انرژی های تجدید پذیر علاوه بر پایان ناپذیری ، جزو انرژیهای پاک بوده و محیط زیست را آلوده نمی کنند.در میان انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی بعلت میزان و گستردگی کاربردآن ازاهمیت ویژه ای بر خوردار است.
متداول ترين روش استفاده از انرژي خورشيدي از طريق آب داغ توسط آب گرم کن هاي خورشيدي بوده و آب داغ براي مصارف محلي و صنعتي مانند خانه ها، هتل ها، بيمارستان ها، و صنايع خدماتي و توليد انبوه ضرورت دارد.
با توجه به اطلاعات قابل دسترس ؛ کل مساحت کلکتور خورشیدی که در سرتاسر جهان نصب شده اند بالغ بر 58 کیلومتر مربع براورد شده است؛ برای مثال در لبنان، 70% خانه های مسکونی از الکتریسیته برای گرم کردن آب استفاده کرده در حالی که 25% از دیزل، و 5% از گاز، چوب، انرژی خورشیدی و دیگر منابع انرژی بهره می برند. سهم آب گرم کن های خورشیدی در سال 2002 برابر با 1.7% کل نیاز انرژی اُردن بود و همچنین انتظار می رفت که تا سال 2010 حدود 100 کیلومتر مربع کلکتور خورشیدی در اروپا نصب شود. این حقیقت که آب گرم کن های خورشیدی قیمت مناسبی داشته و جایگزین ارزانی برای سوخت فسیلی تجاری و غیرتجاری به شمار می روند آنها را بسیار محبوب می سازد.
کشور ترکیه میزان بالای تابش خورشید را در تمام سال دریافت می دارد که شدت انرژی خورشیدی آن روزانه به طور متوسط 12.96 MJ m-2 d-1 و مدت تابش خورشید حدود 7.2 ساعت می باشد. پتانسیل خورشیدی محدود نشده توسط مقتضیات فنی، اقتصادی یا زیست محیطی ترکیه معادل سالانه حدود 88 میلیون تن نفت (toe) است که 40% آن از نظر اقتصادی قابل استفاده به شمار می رود. سه چهارم (سالانه 24.4 میلیون toe) از این پتانسیل قابل استفاده از نظر اقتصادی برای استفاده گرمایی و بقیه (8.8. میلیون toe) برای تولید برق مناسب در نظر گرفته می شوند. مصرف انرژی خانوار ترکیه شامل الکتریسیته، زغال سنگ، گاز طبیعی، نفت و منابع انرژی تجدیدپذیر هستند. بیشترین سهم از چوب تأمین شده و سهم انرژی خورشیدی در سال 2002 تنها حدود 1.1% بود. سهم بخش خانوار در مصرف در سال 2002 برابر با 31% و در قیاس با 40% کشورهای پیشرفته کمتر بود. افزایش این نسبت می تواند مجموع انتشار دی اکسید کربن ناشی از سوخت های فسیلی برابر با 61.7 مگاتن کربن و نرخ سرانه گسیل 0.87 تن کربن را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش دهد. گزارش ها نشان می دهند که در بیروت، کلکتور صفحه ای2.5 متر مربعی با ظرفیت ذخیره سازی 114 لیتر که در شیب 33.8 درجه قرار گرفته بود توانست کاهش 1.42 تنی انتشار دی اکسید کربن به عنوان گاز گلخانه ای را به دنبال داشته باشد.
متداول ترين دستگاه آب گرم کن خورشيدي براي نيازهاي خانگي از طريق نوع گردش طبيعي است که شامل کلکتور خورشيدي صفحه اي تخت متصل به مخزن ذخيره سازي عايق بندي شده مي‌باشد. اشعه هاي خورشيد از ميان شيشه عبور کرده و در فضاي بين روکش و صفحه گرفتار و توسط صفحه جاذب جذب مي‌شوند. آب در حال جريان از ميان شبکه آبرسان واقع در زير صفحه جاذب حرارت داده شده و بعد به مخزن ذخيره سازي انتقال مي يابد. کلکتورهاي صفحه تخت زماني مناسب مي‌باشند که دماي زير 100 درجه سانتي گراد مورد نياز باشد. اين کلکتورها از نظر مونتاژ ساده بوده و امتيازات ديگر آنها عبارتند از هزينه کم، سهولت در طراحي و ساخت؛ با دوام، عدم نياز به رديابي خورشيد، امکان استفاده در روزهاي ابري و ايجاب کمترين ميزان نگهداري. متوسط عمر دستگاه آب گرم کن خورشيدي به طور معمول تقريباً 20 سال فرض مي شود.
استفاده از انرژي تجديدپذير براي گرم کردن آب مي تواند ذخاير الکتريکي را افزايش داده، فاکتور بار دستگاه را ارتقاء داده و ضمن بهبود بخشيدن به امکانات بعدي بار نياز به گسترش ظرفيت را کاهش دهد. علاوه بر آن، استفاده از منابع انرژي تجديدپذير فرصت هاي آشکاري براي کاهش دي اکسيد کربن، مونوکسيد کربن، نيتروژن اکسيد، سولفور اکسيد، ترکيبات آلي فرّار و ذرات بسيار ريز در حين توليد برق را فراهم مي کند. وقتي فناوري هاي چهارگانه آب گرم کن به صورت آلترناتيو (گرم کردن الکتريکي و استاندارد آب، گرم کردن آب با استفاده از پمپ حرارتي، دستگاه آب داغ خورشيدي و سوپرگرم کن هاي خنثي ساز پمپ حرارتي) با هم مقايسه شدند نتايج حاکي از آن بودند که دستگاه هاي آب داغ خورشيدي مؤثرترين بوده و بيشترين کاهش را در تقاضاي پيک الکتريکي دارا مي باشند.
در اين تحقيق، ارزيابي فني- اقتصادي متداول ترين دستگاه هاي آب گرم کن خورشيدي در ايران با کميت سنجي ميزان انرژي خورشيدي به دست آمده، مورد نياز و استفاده شده و دوره بازگشت سرمایه مورد بررسی قرار می گیرد و نکته بسیار مهم که باید به آن توجه داشت ، این است که عملکرد دستگاه آب گرم کن هاي خورشيدي به جهت گيري آن، خواص اُپتيکي و هندسي آن، شرايط جوي خرد و کلان، موقعيت جغرافيايي، پارامترهاي عملياتي و مدت استفاده بسيار بستگي دارد.
2-1- مروري بر بکارگيري انرژي خورشيدي از گذشته تا کنون
2-1-1- تاريخچه بکارگيري انرژي خورشيدي
کاربرد انرژی خورشیدی به قرن هفتم قبل از میلاد مسیح باز می گردد. از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنائی و روشن نمودن آتش استفاده می کردند. یونانیان و رومیان باستان معماری هایی را برای استفاده از نور و گرمایش انرژی خورشیدی در داخل ساختمان خود داشته اند. در قرن هفتم قبل از میلاد مسیح مردمان باستان از ذره بین برای تمرکز نور خورشید جهت روشن نمودن آتش استفاده می کردند. در قرن سوم قبل از میلاد مسیح رومیان و یونانیان با استفاده از آینه مشعلهای خود را روشن می نمودند و در قرن دوم پیش از میلاد مسیح ؛ ارشمیدس دانشمند یونانی با استفاده از بازتابش نور خورشید از سپری برنزی و متمرکز نمودن نور خورشید توانست کشتی های چوبی دشمنان را آتش بزند.
شکل 2-1: به آتش کشیدن کشتی های چوبی به کمک متمرکز نمودن نور خورشید
بیست سال بعد از میلاد مسیح مردمان چین از آینه برای روشن نمودن مشعلهای خود استفاده کردندو در فواصل قرن یک تا چهارم میلادی رومیان حمامهای خانه های خود را به گونه ای طراحی نمودند که از نور خورشید برای گرم شدن آب بهره ببرند. در قرن سیزدهم میلادی اجداد پوئبلو در آمریکای شمالی خانه های صخره ای خود را رو به جنوب ساختند تا از گرمای خورشید در زمستان بیشتر بهره ببرند.
به همین ترتیب کاربرد انرژی خورشیدی ادامه یافت تا در سال 1767 میلادی دانشمندی سوئیسی اولین کلکتور خورشیدی را ساخت و در سال 1839 میلادی ادموند بکرل دانشمند فرانسوی اثر فتوولتائیک را کشف نمود. او هنگام کار با پیل الکترولیز که با دو الکترود فلزی در محلول الکترولیت خود بود به این نتیجه رسید که وقتی در معرض نور خورشید قرار می گیرد میزان تولید برق افزایش می یابد . در سال 1860 میلادی ریاضیدان فرانسوی August Mouchet کار بر روی موتور بخار خورشیدی را آغاز کرد. بعد از 20 سال او و دستیارش Abel Pifre  موتورهایی را ساختند که نمونه های مدرن آن در حال حاضر در کلکتورهای سهموی خطی استفاده می گردد. تحقیقات ادامه پیدا کرد تا در سال 1873 میلادی Willoughby Smith قابلیت هدایت نور سلنیوم را کشف نمود و William Grylls Adams  و Richard Evans Day کشف کردند که وقتی سلنیوم در مقابل نور خورشید قرار می گیرد برق تولید می کند. اکتشافات ادامه پیدا کرد تا در سال 1891 میلادی اولین آب گرمکن خورشیدی توسط کلارنس آمریکایی ثبت اختراع گردید و در سال 1908 میلادی ویلیام جی بیلی یک کلکتور با سیم پیچ مسی و یک جعبه عایق ساخت که این طرح تقریبا شبیه همان طرحی است که امروزه برای کلکتورهای خورشیدی استفاده می شود.
حال نوبت به بهره گیری از این اکتشافات بود که برای اولین بار از سال‌ 1940 به بعد استفاده از انرژي خورشيدي در توليد آب گرم مصرفي و گرمايش ساختمان‌ها در کشورهاي آمريکا، روسيه (تاشکند و عشق‌آباد)، استراليا و ساير کشورهاي جهان، رو به توسعه گذاشت. در اين زمان، 80% خانه‌هاي جديدي که در ميامي طي سال‌هاي 1935 و 1941 ساخته شد، سيستم‌هاي خورشيدي داشت. شايد حدود 60000 آبگرمکن خورشيدي طي اين دوره، تنها در اين ناحيه فروخته شد. همچنين، آزمايش‌هايي در زمينه به کارگيري انرژي خورشيدي براي گرم کردن خانه‌ها به وسيله مؤسسه فناوري ماساچوست در کلرادو صورت گرفت. در سال 1946 در هندوستان، کوره‌هايي ساخته شد که با انرژي خورشيدي کار مي‌کردند و در اواسط دهه 1950 میلادی اولین ساختمان اداری تجاری در جهان که با آبگرمکن خورشیدی کار می کرد طراحی شدو در سال 1963 میلادی ژاپن یک پنل 24 واتی را بر روی یک فانوس دریایی نصب نمود. همچنین همچنین سال 1964 میلادی یک رخداد تاریخی صورت پذیرفت و ناسا اولین ماهواره ای که با سلولهای فتوولتائیک به ظرفیت 470 وات تغذیه می گردید توسط سفینه فضایی به فضا پرتاب نمود و همچنین مرکز تحقیقات لوئیس ناسا برای اولین بار شروع به نصب 83 سیستم فتوولتائیک در سرتاسر جهان نمود که برای روشنائی درمانگاهها، پمپاژ آب و تلویزیون کلاس ها و موارد دیگر به کار می رفت.
طراحی های عظیم در راستای استفاده از انرژی تجدیدپذیر خورشید ادامه پیدا کرد تا اینکه در سال 2002 میلادی بزرگترین سیستم خورشیدی پشت بامی در کالیفرنیا نصب گردید و در اواخر سال 2008 میلادی بزرگترین پارک خورشیدی در آلمان بوسیله سیستمهای تین فیلم راه اندازی گردید.

2-1-2- استفاده کنوني از انرژي خورشيدي در جهان
با توجه به آمار جهانی انرژی خورشیدی در راستای سیستم های فتوولتائیک ،حدود 30 گیگاوات از ظرفیت فتوولتائیک جدید در سراسر جهان در سال 2011 عملیاتی شده است و با افزایش 74 درصدی در کل دنیا به میزان 70 گیگاوات رسیده است. نصب و راه اندازی واقعی در طول سال 2011 نزدیک به 25 گیگاوات بوده است چراکه بعضی از ظرفیتهای متصل شده به شبکه در سال 2010 نصب شده بوده اند. ظرفیت عملیاتی سیستمهای فتوولتائیک در آخر سال 2011 در حدود 10 برابر میزان کل نصب شده جهانی در 5 سال قبل بوده است و بدین وسیله به طور متوسط نرخ رشد سالانه 58 درصدی را در بازه زمانی 2006 تا 2011 به ارمغان آورده است.
گرمايش خورشيدي آب نیز سهم عمدهاي در دستيابي به هدف کاهش انتشار CO2 را دارا بوده است. براي اين منظور، هدف کوتاه مدت اتحاديه اروپا دستيابي به 15 ميليون متر مربع جمعکننده تا سال 2004 بوده است. وضعيت فعلي بازار وآمارها نشان ميدهدکه روشنترين راهبرد توسعه بازارحرارتي خورشيدي، بکارگيري آبگرمکن هاي خورشيدي در خانههاي ويلايي و سيستمهاي اشتراکي (جمعي) گرمايش آب در کل کشورهاي اتحاديه اروپاست. هدف بلند مدت اتحاديه اروپا دستيابي به 100 ميليون مترمربع سطح جمعکننده تا سال 2010 است.

2-1-3- کاربرد انرژی خورشیدی در ایران
خوشبختانه در چند سال اخير فعاليت در زمينه انرژي خورشيدي در ايران گسترش چشمگيري داشته است. در چند مرکز، از جمله مرکز تحقيقات و کاربرد انرژيهاي نو و مرکز پژوهشهاي خواص و کابرد مواد و نيرو و چند دانشگاه و همچنين در تعدادي مراکز توليدي فعاليت در زمينه انرژي خورشيدي در جريان است. اولين سمينار انرژيهاي نو در ايران در ارديبهشت 1360 تشکيل شد و تعداد 20 مقاله در اين سمينار ارائه شد. در دومين سمينار انرژيهاي نو در تير 1362 تعداد 17 مقاله در زمينه انرژي خورشيدي ارائه شد.
کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و میتواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید. ایران کشوری است که بين عرض جغرافيايي 25 تا 5/39 درجه شمالي قرار گرفته است و با وجود حدود 300 روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش 5/5 – 5/4 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز ، یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. 

شکل 2-2: پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران
مقدار کل تابش به وسيله زاويه تابش تعيين مي شود. در نتيجه جنوب ايران به دليل زاويه عمودي تر مقدار انرژي بيشتري نسبت به شمال دارد. يکي ديگر از دلايل افزايش شدت تابش از شمال به طرف جنوب ابرناکي آسمان است که مقداري از تابش را بر مي گرداند. سواحل درياي خزر به علت کمي ساعات آفتابي و ارتفاع کم حداقل انرژي تابشي را دارد. تمام مناطق آذربايجان، بخشي از کردستان و قسمتهاي از شمال شرقي انرژي کمي دريافت مي کند، مناطق با تابش زياد شامل دامنه هاي جنوبي البرز، ارتفاعات خراسان، زاگرس مياني، جلگه و سواحل جنوب و نيز مناطق با تابشي خيلي زياد شامل زاگرس جنوبي، دشت لوت، چاله جازموريان و ارتفاعات بشاگرد مي‌باشد.
2-1-4- فعالیتهای اجرا شده و در حال اجرا در حوزه انرژی خورشیدی در ایران
احداث نیروگاه حرارتی خورشیدی سهموی خطی شیراز به ظرفیت 250 کیلووات تا مرحله تولید بخار و انجام تحقیقات در زمینه فناوری ساخت و تست قالب مربوط به آینه کلکتور.
شروع این پروژه در سال 1379 بوده و در سال 1387 نیز فاز بخار آن تکمیل شده است. نیروگاه خورشیدی شیراز از 48 عدد کلکتور سهموی در 8 ردیف 6 تایی تشکیل شده است که در راستای شمال- جنوب نصب گردیده است. طول هر کلکتور 25 متر و دهانه آن 4/3 متر میباشد بر روی هر کلکتور 6 عدد لوله جاذب استوانه ای شکل با پوشش کرم سیاه یا سرمت میباشد که بوسیله شیشه های پیرکس پوشانده شده است. این لوله ها در طول خط کانونی کلکتور قرار میگیرد.کل مجموعه بر روی سازه های نگهدارنده نصب شده است و توسط سیستم های ردیابی با سیستم کنترلی خورشید را در طول روز تعقیب میکند.
انرژی حرارتی پرتو های خورشید توسط لوله های گیرنده جذب شده و به سیال انتقال حرارت که روغن میباشد منتقل میشود . سیال تا 265 درجه سانتیگراد گرم میشود و سپس روغن داغ وارد مبدلهای حرارتی شده و پس از عبوراز مبدل، آب را به بخار سوپر هیت تبدیل میکند و بخار حاصل وارد ماشین بخار شده و توسط ژنراتور برق تولید میشود .نیروگاه خورشیدی شیراز  شامل 48 عدد کلکتور ، 4992 عدد آینه نصب شده بر روی کلکتور ها ، 288 عدد لوله گیرنده میباشد.همچنین هر آینه تعداد 4 عدد پایه سرامیکی و هر کلکتور 416 عدد پایه سرامیکی دارد. مجموع تعداد پایه سرامیکی کل نیروگاه 19968 عدد می باشد .
برقرسانی فتوولتائیک به روستاها (برقرسانی به 358 خانوار روستایی) جمعاً به ظرفیت386 کیلووات
طرح برقرسانی روستایی در سال 1385 ابتدا از استان قزوین آغاز و سپس دراستانهای گیلان ، زنجان ، بوشهر ، یزد و کردستان اجراءگردید  .در این پروژه مجموعاً نصب  58 سیستم فتوولتائیک جهت برق رسانی به روستاهای فاقد برق و به صورت پایلوت با موفقیت انجام شده است . تنوع توانهای 700 وات و 5/1 کیلووات به جهت تست شرایط مختلف در سیستم های پایلوت ، تجربه های مفیدی را در بر داشته است که از جمله مهمترین آنها استفاده بهینه از این سیستمها میباشد بطوریکه مشاهده میگردد این سیستمها قابلیت استفاده در سراسر ایران را دارد ، چنانچه فرهنگ مدیریت بر مصرف و نگهداری این سیستمها وجود داشته باشد. در همین راستا پروژه برقرسانی به 634 خانوار روستایی نیز در سال 1387 تعریف گردیده و تاکنون در دست اجرا می باشد.
طراحی ،نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 97 کیلووات در منطقه سرکویر سمنان
این پروژه در سال 1373  آغاز و در سال 1374 توسط سازمان انرژی اتمی ایران به پایان رسید . و در سال 1383 بعد از مصوبه تجمیع به وزارت نیرو منتقل گردید.نیروگاه فتوولتائیک سمنان شامل: 2 باب ساختمان ( هر کدام حدود 90 متر مربع زیر بنا که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود 450 پانل 53 وات ژاپنی و 1550 پانل ایرانی45 وات، 220 عدد باطری 2 ولت 490 آمپر ساعت ، 6 دستگاه اینورتر ایرانی و 6 دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی 20 کیلوولت متصل شده است. دستاورد اصلی این پروژه تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV  و تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه می باشد.
طراحی، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 30 کیلووات متصل به شبکه در طالقان
سیستم فتولتائیک 30 کیلووات متصل به شبکه در سایت طالقان در دامنه البرز جنوبی واقع می باشد. طول جغرافیایی محل نیروگاه 50 درجه و 34 دقیقه و عرض جغرافیایی 36 درجه و 11 دقیقه می باشد، ظرفیت نصب شده 40 کیلووات و قابلیت افزایش تا 100 کیلووات را دارا می باشد این نیروگاه در سال 1381 به بهره برداری رسیده و عمر مفید آن 25 سال تخمین زده می شود. هدف از اجرای این پروژه  تولید انرژی الکتریکی و تزریق آن به شبکه سراسری و تأمین بخشی از نیاز کشور می باشد.
طراحی ، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 5 کیلووات در منطقه دربید یزد
این پروژه توسط سازمان انرژی اتمی ایران اجراء گردیده و در سال 1383 به وزارت نیرومنتقل گردیده است. این نیروگاه شامل: 2 باب ساختمان( هر کدام حدود 90 متر مربع که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود 450 پانل 53 وات ژاپنی و 1550 پانل ایرانی45 وات، 220 عدد باطری 2 ولت 490 آمپر ساعت ، 6 دستگاه اینورتر ایرانی و 6 دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی 20 کیلوولت متصل شده است. این نیروگاه در 120 کیلوومتری جنوب دامغان مجاور دو روستای حسینان و معلمان واقع شده است. ظرفیت نصب شده آن 97 کیلووات می باشد و به منظور تزریق برق تولیدی به شبکه فشار ضعیف روستا برای جبران کاهش ولتاژ و توان شبکه و تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV . تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه احداث گردیده است.
سيستم فتوولتايي روشنايي تونل ـ تونلهاي جاده چالوس، با 4400 پانل و خروجي KW200
تامين انرژي الکتريکي لازم براي پاسگاههاي مرزي مربوط به وزارت کشور
روشنايي برق فتوولتايي کرج ـ با سه پانل ـ و لامپ W70 از نوع NaHP و باتري AH120 و خروجي W135
پمپ خورشيدي کرج براي کشاورزي با 84 پانل و حجم ذخيره آب day/3m50 و خروجي KW5/3 (مرکز تحقيقات و آموزش مديريت واقع در مهرشهر کرج)
برق فتوولتايي چراغهاي روشنايي پارک پرديسان
تجهيز موزه نيرو با سيستمهاي انرژيهاي تجديدپذير (فتوولتايي)، 1378
مطالعه انواع فن اوریهای آب شیرین کن خورشیدی
هدف از اجرای این پروژه تحقیقاتی که در سال 1387 آغاز گردید، بررسی و شناخت استانداردهای مربوط به آب آشامیدنی ، بررسی و شناخت انواع سیستمهای آب شیرین کن ها و بررسی استانداردهای مربوطه از دیدگاه فنی ، اقتصادی و زیست محیطی و بررسی و شناخت انواع آب شیرین کن های خورشیدی و معرفی انواع مناسب آن برای مناطق مختلف اقلیمی کشور میباشد. همچنین ارزیابی اقتصادی نیز در خصوص آب شیرین کن های انتخابی صورت خواهد گرفت.
طرح آب شيرينکن و حمام خورشيدي در روستاي بابا چشمه از توابع اسفراين.
ارزیابی رفتار مصرف کنندگان سیستم های انرژی خورشیدی(آبگرمکن و اجاق) در منطقه جنگلی آرمرده
بررسی تجارب جهانی در زمینه استفاده از سیستم های آبگرمکن و اجاق خورشیدی، تحقیق و مکانیابی جهت انتخاب یک روستای مناسب در کشور، مطالعه وبررسی میزان تابش در منطقه انتخابی و تعیین عوامل موثر بر عملکرد سیستم های خورشیدی(آب گرمکن و اجاق خورشیدی)، بررسی الگوی مصرف انرژی ساکنان روستای انتخابی، راه اندازی و بهره برداری از سیستم های خورشیدی، تدوین دستورالعملهای استفاده از سیستم های خورشیدی و آموزش مصرف کنندگان، ایجاد مکانیزم مناسب جهت پردازش اطلاعات میدانی و جمع آوری اطلاعات از مصرف کنندگان و تحلیل نتایج و مقایسه آن با نتایج مورد انتظار، ارزیابی و تحلیل رفتار مصرف کنندگان از جمله فعالیتهایی است که در این پروژه انجام گردیده است.
آبگرمکن خورشيدي براي مدارس و ساختمانهاي عمومي با ظرفيت lit/day.Modular150 و جمعکننده با مساحت سطحي 2m2 از نوع اکسيدآندي سياه و لوله مسي يک اينچي براي لولههاي چند راهه (چند شاخه) و لوله مسي 5/0 اينچي براي لولههاي بالا برنده.
تأمين آبگرم مصرفي شهرهاي زابل و زهک در استان سيستان با استفاده از سيستمهاي خورشيدي با 15 جمعکننده به مساحت 2m30 و حجم منبع ذخيره، همراه با مبدل حرارتي lit1200 و پمپ به قدرت W110 و منبع انبساط به حجم lit150.
تأمين آبگرم مصرفي براي مصلي شهرستان زهک در 30 کيلومتري زابل که شامل 10 جمعکننده موازي و سري است، براي تامين آبگرم و روشنايي و گرمايش و سرمايش کليه مسجدها و نمازخانهها و استراحتگاههاي بين شهري
2-2- انواع سيستم هاي آبگرمكن خورشيدي
2-2-1- آبگرمكن خورشيدي جابجايي طبيعي (ترموسيفون)
آب‌گرم‌کن خورشیدی دستگاهی است که با جذب انرژی خورشیدی آب مورد نیاز را گرم می‌کند. استفاده از انرژی خورشیدی جهت گرم نمودن آب به جهت رایگان بودن این منبع عظیم انرژی، از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می‌باشد. سیستم‌های آبگرمکن خورشیدی دارای تقسیم بندی‌های مختلفی می‌باشند.
سيستم آبگرمكن خورشيدي جابجايي طبيعي و يا ترموسيفون از كلكتور خورشيدي، مخزن دو جداره، المنت برقي، لوله و شير آلات و سازه نگهدارنده تشكیل شده است. اين سيستم كه متداولترين و سادهترين سيستم آبگرمکن خورشيدي مي باشد بر همرفت طبيعي آب گرم متکي است. اين سيستم شامل دو سيكل باز و بسته مي باشد، در سيكل بسته محلول آب و ضديخ، درون كلكتور و جداره خارجي مخزن در گردش مي باشد در اثر تابش نور خورشيد به صفحات جاذب كلكتورها و جذب انرژي گرمايي توسط اين صفحات سيال موجود در كلكتورها در اثر خاصيت رسانايي گرم مي شود. در اثر وجود اختلاف دما چگالي بين ابتدا و انتهاي رايزر متفاوت است. اين پديده باعث بوجود آمدن خاصيت ترموسيفون در رايزر مي شود و بنا به اين خاصيت سيال گرم به بالا حركت كرده و به منبع ذخيره وارد مي گردد و سپس اين گرما از جداره خارجي مخزن به آب گرم مصرفي انتقال مي يابد.در استفاده از آبگرمکنهاي ترموسيفوني اقدامهاي احتياطي لازم است، زيرا با وجود بالا بردن سطح مخزن ذخيره، امکان جريان معکوس سيال از مخزن به جمعکننده در شبهاي سرد هست.
در سيكل باز آب سرد تغذيهکننده از قسمت پايين به مخزن ذخيره هدايت ميشود و آبگرم مصرفي نيز از بالاترين نقطه مخزن به طرف مصرف ميرود. به علت بسته بودن سيستم و براي جلوگيري از خطر انبساط حرارتي سيال، وجود يک مخزن انبساط باز و يا بسته مجهز به شير اطمينان ضروري است.
شکل 2-3: آب گرمکن خورشیدی ترموسيفوني
2-2-2- آبرگرمكن خورشيدي جابجايي اجباري (پمپي)
برای توصیف این مدل از آبگرمکن خورشیدی ابتدا به توصیف هرکدام از قسمت های تشکیل دهنده این سیستم می پردازیم.
1- کلکتور خورشیدی نوع خاصی از مبدل حرارتی است که در شکل 2-4 انواع مختلف کلکتورهای مسطح خوشیدی نمایش داده شده است که در این تحقیق بیشتر مد نظر می باشد که به تشربح آن می پردازیم. کلکتور خورشیدی انرژی تابشی خورشید را به گرما تبدیل میکند. کلکتور خورشیدی از چندین لحاظ با مبدلهای حرارتی متداول تفاوت میکند. مبدلهای حرارتی معمولاً تبادل مایع با مایع را انجام میدهند که این تبادل با نرخ انتقال حرارت بالایی انجام میپذیرد که در آن تابش عامل غیر مهمی است. در کلکتور خورشیدی، انرژی تبادل شده از منبع با فاصله زیاد به صورت انرژی تابشی به سیال منتقل میشود.

شکل 2-4: انواع کلکتورهای مسطح خورشیدی
کلکتورهای مسطح برای کاربردهایی که نیازمند تحویل انرژی در دمای متوسط شاید تا 100درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط هستند، طراحی میشود. آنها از هر دو تابش خورشیدی مستقیم و پراکنده استفاده میکنند و نیازمند ردیابی خورشید نبوده و نگهداری ناچیزی نیاز دارند. از نظر مکانیکی نسبت به کلکتورهای متمرکزکننده سادهترند. اصلی ترین کاربرد این واحدها در آبگرمکنهای خورشیدی، گرمایش ساختمان، تهویه مطبوع و پروسههای گرمایش صنعتی میباشد. گرمایش غیر فعال ساختمان را میتوان به صورت موارد خاص کلکتورهای مسطح، جاذبهایی مثل اتاق یا دیوار ذخیرهای در نظر گرفت.

2-2-3- تشریح کلکتورهای مسطح
اجزای اصلی معمول کلکتورهای خورشیدی مسطح گرمایش مایع، همان طور که در شکل 2-5 نشان



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید