عرفان سلیم زاده
11th March 2012, 01:34 PM
مشخصات نيروگاه خورشيدي شيراز
نوع نيروگاه: خورشيدي با آينه هاي سهموي خطي- تحقيقاتي
محل نيروگاه: شيراز، 15 كيلومتري پل فسا، جنب نيروگاه سيكل تركيبي فارس
مشخصات آينه ها: شامل 48 عدد كلكتور سهموي خطي در 16 رديف 3 تايي در راستاي شمالي- جنوبي (طول كلكتورها 25 متر و عرض دهانه آن ها 4/3 متر)
ظرفيت كل نيروگاه : 250 كيلووات
مشخصات جغرافيايي: طول جغرافيايي:52 درجه 26 سانتي متر عرض جغرافيايي: 29 درجه 36 سانتي متر
ارتفاع از سطح دريا: 1550 متر
متوسط روزهاي آفتابي: 243 روز
تاريخ شروع: سال 1378
پيش بيني پايان پروژه: تكميل مزرعه كلكتورها، پايان سال 1385
سرمايه گذاري انجام شده تاكنون:52،433،400،000 ريال
سيستم كنترل: ردياب خورشيدي
سيكل بخار: شامل: گرمكن باز، كندانسور هوايي، ماشين بخار، سه عدد مبدل حرارتي
مشاور: دانشگاه شيراز
پيمانكار : شركت هاي ساخت نيرو، گلسافر، كيارش فارس، مپصا، الكتروكنترل، معبر، شيراز وسعت، فيم شيراز و متن نيرو
كل هزينه پيش بيني شده جهت احداث: 70،000 ميليون ريال + 300 هزار دلار (ارزي)
محل تامين اعتبار: طرح فناوري انرژي هاي نو به شماره 40618001
پيشرفت فيزيكي *: 80 درصد
عمر نيروگاه: 15 سال
* توضيح: تاكنون مراحل مربوط به عمليات ساختماني و عمراني، تسطيح محوطه، مزرعه كلكتور و اجراي سيستم كنترل كلكتور خورشيدي، لوله كشي، آبرساني، خريد و نصب تجهيزات و تاسيسات مكانيكي، توليد و نصب آيينه ها و خريد روغن، خريد لوله هاي گيرنده و نصب بخشي از لوله هاي گيرنده انجام گرفته است و لوپ اول نيروگاه با موفقيت تست و راه اندازي شده است.
فعاليتهاي دانشگاه شيراز:
حدود 30 سال پيش آقاي دكتر بهادرينژاد مركزي را به نام مركز انرژي خورشيديدر دانشگاه شيراز تأسيس كردند. از آن زمان تحقيقات در بخشهاي مختلف انرژي خورشيدي در دانشگاه شيراز انجام ميگيرد.پروژههايي مانند فتوولتائيك و انواع كلكتورهاي خورشيدي از مواردي هستند كه در مركز انرژي خورشيدي به آنها پرداخته شده و تحقيق و فعاليت در اين زمينهها هنوز هم ادامه دارد.
اواخر سال 52 از طرف وزارت نيرو، پروژهاي تحت عنوان ساخت نيروگاه خورشيدي تعريف شد كه آقاي دكتر بهادرينژاد مسئول آن بودند. قبل از اجراي پروژه، انقلاب اسلامي بوقوع پيوست و طرح متوقف گرديد. در سال 73 وزارت نيرو ساخت نيروگاههاي خورشيدي را جزء برنامههاي خود قرار داد. دانشگاه شيراز در اين زمينه پيشنهادي ارايه داد كه مورد موافقت قرار گرفت. به اين ترتيب طراحي و ساخت نيروگاه به دانشگاه شيراز واگذار شد. اين پروژه از نظر تكنولوژي و وسعت كار، اولين پروژة پايلوت است كه در اين حجم در كشور و حتي در كشورهاي منطقه انجام ميشود.
مشورت با كارشناسان خارجي پس از اتمام طراحي:
به دليل محرمانه نبودن اطلاعات نيروگاههاي خورشيدي در دنيا، دسترسي به مستندات طرحهاي موجود در اين زمينه امكانپذير ميباشد. هر چند در طراحي نيروگاه شيراز از منابع فوق استفاده شده، ولي همة طراحيها توسط دانشجويان كارشناسي و كارشناسي ارشد اين دانشگاه انجام گرفته است. البته كارشناسان باتجربة داخلي نيز در ساخت تجهيزات و طراحي تفصيلي نقش داشتهاند. پس از اتمام طراحي، از متخصصان آلماني براي مشورت دعوت به عمل آمد كه طراحيهاي انجام گرفته مورد تأييد قرار گرفت. فقط در چند مورد راجع به پايههاي آيينهها از نظر طول عمر مشكل وجود داشت كه اصلاحاتي در اين زمينه به عمل آمد.
براي انجام پروژههاي مشابه ميتوان از تجربة دانشجوياني كه در طراحي نيروگاه شيراز نقش داشتند استفاده كرد. اگر وزارت نيرو يا هر سازمان ديگري، در زمينة ساخت نيروگاههاي خورشيدي فعاليت كند، ميتواند از افرادي كه در طراحي نيروگاه شيراز دخيل بودند، كمك بگيرد.
اهميت ساخت نيروگاه شيراز
. اهميت ساخت نيروگاه شيراز در دستيابي به تكنولوژي آن است. با توجه به اينكه همة طراحيها در داخل انجام شده، بنابراين ميتوان گفت كه تكنولوژي طراحي نيروگاههاي خورشيدي در كشور موجود ميباشد.در ساير نقاط دنيا ساخت نيروگاههاي سهموي به حد صرفة اقتصادي رسيده است و ميتواند با نيروگاههاي رايج رقابت كند؛ به شرطي كه ظرفيت آن 30 مگاوات يا بيشتر باشد. بنابراين با توجه به در دست داشتن تكنولوژي طراحي نيروگاههاي خورشيدي در داخل كشور و توجيه اقتصادي آنها در مقياسهاي بزرگ، ميتوان به سرمايهگذاري در اين بخش در آينده اميدوار بود
نيروگاه خورشيدي شيراز
http://azenasanatparsian.com/images/stories/6666.jpg
نيروگاه خورشيدي شيراز نخستين نيروگاه خورشيدي در ايران مي باشد که مراحل طراحي و نصب وراه اندازي راپشت سر مي گذراند . اين نيروگاه ازدو سيکل روغن و بخار تشکيل شده است . سيکل روغن شامل مزرعه کلکتورها بوده ، که از 48عدد کلکتورهاي که در8 رديف 6 تايي چيده شده اند تشکيل يافته است . از ديگر اجزاء مي توان به لوله هاي ارتباطي ، مخازن ذخيره روغن و مبدل هاي حرارتي اشاره کرد اين نيروگاه به منظور توليد الکتريسيته طراحي شده است . مزرعةکلکتورآن از نوع توزيع شده مي باشد . کل مزرعه شامل 48 کلکتور مي باشدکه درزميني به ابعاد 90×150متر متر چيده شده اند . هريک ازکلکتورهاي داراي طول25 متر و پهناي دهانه 40/3 متر مي باشندکه درهشت مسيرموازي قرارگرفته اند . مساحت کل کلکتورها 4080 متر مربع بوده ودر مسير موازي شش کلکتور در امتداد شمال - جنوب وجود دارد که دريک مسير U شکل قرارگرفته اند . روغن در سه کلکتوراول ازشمال بطرف جنوب و در سه کلکتوربعدي از جنوب به طرف شمال حرکت مي کند.
لوله هاي دوکلکتور مجاور بوسيلۀ لوله هاي خرطومي که قابليت تحمل دما ، تاحدود 285 درجه سانتيگراد را دارا مي باشند، متصل گرديده اند . وجود اين لوله ها امکان قرار گرفتن دوکلکتورها مجاوررادرزواياي مختلف ميسر مي سازد. فاصلۀدوکلکتوردردو مسير پشت سرهم درراستاي عمود بر محورکلکتور8 متر درنظر گرفته شده است بنحوي که جاي کافي براي انجام تعميرات و نصب وجود داشته و مدت زمان وجود سايه روي کلکتورها در ابتدا و انتهاي روز زياد شده نباشد. بدليل چرخش خورشيد و نياز به تعقيب آن توسط کلکتورها ، يک سيستم ردياب خورشيد موردنيازمي باشد. اين سيستم بايد قادرباشد در شرايط بحراني که دماي روغن خروجي از حد نهايي آن بيشترشد ، تعدادي ازکلکتورها را از مسير تابش خورشيد خارج نمايد.
طول خطوط لوله متصل به هريک از مسيرهاي موازي به گونه اي است که افت فشار در تمام مسيرها درحالت عادي يکسان بوده، لذا دبي روغن عبوري از تمام مسيرها برابرمي باشد. روغن خروجي از هر مسير وارد لوله خروجي مربوطه شده و با به هم پيوستن تمام روغن هاي عبوري ازهشت مسير موازي دماي روغن خروجي ، متوسط دماي خروجي آنها مي گردد. اين نيروگاه مي تواند حداکثر تواني معادل kw250 را با تشعشع خورشيدي معادل 900 وات بر متر مربع توليد کند.
مروري بر نيروگاه خورشيدي شيراز
نيروگاه خورشيدي شيراز، نيروگاهي است که در آن انرژي تابشي خورشيد جذب شده، و در يک فرايند ترموديناميکي به منظور توليد بخار استفاده مي شودکه مي تواند يک توربين بخاريا يک موتوربخار را راه اندازي کند. نوع کلکتورهاي استفاده شده در اين نيروگاه سهموي است . تکنولوژي سهموي امروزه اقتصادي ترين و بهترين تکنولوژي الکتريکي – حرارتي خورشيد در جهان است و به منظور ساخت نيروگاه هاي خورشيدي در ابعاد بزرگ و تجاري بکار گرفته شده است.
http://azenasanatparsian.com/images/stories/555555.jpg
سيکل روغن
منظور از توليد غير مستقيم بخاراستفاده از يک سيال واسط در لوله گيرنده به نام سيال انتقال حرارت ( HTF ) مي باشد . اين سيال پس ازگرم شدن در لوله گيرنده با عبور از مبدلهاي حرارتي آب عبوري از آنها را به بخار داغ تبديل مي کند. با وجود لزوم استفاده ازيک پمپ و سه مبدل اضافي براي توليد بخار و کاهش دماي حداکثر سيکل بخار در روش توليد غيرمستقيم ، مزايايي مانند استفاده از سيال با فشار کم درون لوله گيرنده ، کاهش وزن وکلکتورها و سهولت کنترل نيروگاه دلايل عمده و موجهي براي بهره گيري از سيال انتقال حرارت درون لوله گيرنده مي باشند . سيال مناسب براي متمرکز کننده هاي سهموي ناوداني روغنهاي حرارتي مي باشد.
بمنظور دستيابي به عملکردهاي فوق ، سيکل روغن شامل اجزاء متعددي است :
1- مزرعة کلکتورها
2- مجموعه هاي از مبدل هاي حرارتي
3- تانکرهاي ذخيره و انبساط
4- لوله هاي اتصال دهنده
5- دريچه ها وپمب هاي روغن
مزرعه کلکتورها
کلکتور داراي يک سطح سهموي1 است تا بتواند اشعۀ مستقيم تابش خورشيد را برروي يک لولۀ دريافت کننده2 که در نقطة کانوني سهمي قرارگرفته است متمرکزکند. سيال انتقال حرارت به درون لولۀ دريافت کننده پمپ مي شود و حرارت انتقالي ازطريق ديواره هاي لولةگيرنده را به خود جذب مي کند . اين لوله ها ازتابش متمرکز شدۀ خورشيد به منظورگرم کردن روغن حرارتي ، که از قسمت تحتاني تانکر ذخيرۀ حرارتي استخراج مي شود استفاده مي کنند . اين روغن در مزرعة کلکتور به گردش درآمده وتوسط يک پمپ که دردهانۀ ورودي مزرعه واقع شده است به بالاي تانکربرمي گردد. بواسطة خصوصيات لايه بندي حرارتي خوب تانکر ذخيره ، روغن در بالاي تانکر مي تواند براي مدت چند روز در يک دماي بالا نگه داشته شود. اين سيستم توسط يک فلسفه چند حالته فراهم مي شود ، که به روغن اجازه مي دهد تا در مزرعه بطور مجدد به گردش درآيد تا زمانيکه دماي دهانۀ خروجي آن براي ورود به تانکر ذخيره کافي ومناسب باشد. ديا گرام ساده شدهء مزرعةکلکتور را مي توان مطابق ( 3 -2 ) نمايش داد. مزرعه کلکتورها شامل يک ميدان وسيعي ازردياب سهموي تک محوري کلکتورهاي خورشيدي است . ميدان خورشيدي از تعداد زيادي رديف موازي کلکتور تشکيل شده که در محور افقي شمالي – جنوبي قرار گرفته است.
هرکلکتورخورشيدي ، يک منعکس کننده سهموي شکل خطي دارد که تابش مستقيم خورشيد را برروي دردريافت کننده لوله اي خطي متمرکز مي کند که در کانون سهمي قراردارد . سهمي يک آيينه شيشه اي يا فلزي است که فقط دريک بعد خم شده است. کلکتورها در طي روز خورشيد را از شرق تا غرب روي محور شمالي – جنوبي رديابي مي کنند تا مطمئن شوند که خورشيد به طور پيوسته روي دريافت کننده خطي لوله اي متمرکز مي شود.
درمزرعه کلکتورها ، روغن با دبي جرمي مشخصي در طول لوله دريافت کننده به گردش در مي آيد . منعکس کننده هاي سهموي ، تابش مستقيم خورشيد را روي لوله متمرکز مي کنند و انرژي خورشيدي به روغن ازبين فلز لوله هاي دريافت کننده منتقل مي شود. درنهايت ، روغن گرم مزرعه کلکتورها را ترک مي کند.
مزرعةکلکتور شامل 48 کلکتور ازنوع شلجمي باز مي باشدکه درهشت مسير موازي به صورت U شکل قرار دارند. مساحت کل کلکتورها 4080 متر مربع مي باشد ودرزميني به ابعاد 90×150متر چيده شده است و گرمايي که 1670 کيلووات در ساعات طراحي ( روز اول بهار) جذب مي نمايند وبا استفاده از گرماي جذب شده دماي روغن داخل سيکل را بالا مي رود. هر کلکتور از دو قسمت آينه ولوله جاذب تشکيل شده است.
آيينه ها (پنل هاي بازتابش نور خورشيد)
اين پانلها از جنس شيشه بوده و به صورت گرم شکل دهي مي گردند . خاصيت آينه اي با نقره کاري درسطح زيرين آن تأمين مي گردد. جنس شيشه هاي ازنوع شيشه Float مي باشد که با فرآيند صنعتي خاصي با استفاده از يک حوضچه قلع مذاب تهيه مي گردند. ميزان ناخالصي آهن موجود در اين شيشه کمتر از 15% مي باشد . خلوص شيشه باعث بالا بردن ضريب بازتابش مي گردد . ضريب تمرکز آين آيينه ها 26 است. کيفيت ساختن آيينه ها به گونه اي پيش بيني شده که ضريب انعکاس آيينه 94% باشد و 97% انرژي منعکس شده را روي لوله گيرنده درکانون سهمي متمرکز نمايد.
طول هر آينه 170 سانتيمتر و پهناي آن 125 سانتيمتر مي باشد. طول کل مجموعه آيينه ها 25 متر است که در دو زير مجموعه 5/12متري چيده شده اند . درهرزير مجموعه از دو رديف 12 تايي خرپا در دو طرف براي مهار کردن آيينه ها استفاده مي گردد. در هر دستگاه کلکتور ازحدود 27 متر مربع آيينه استفاده مي شود .
آيينه ها همواره با تغيير جهت خورشيد در آسمان با دقت دو درجه آن را رديابي مي نمايد. اين تغيير جهت به وسيله يک سنسور ردياب خورشيد حس مي شود و توسط فرماني که به جک هاي هيدروليکي مي فرستد باعث تغيير جهت مجموعه به صورتي مي شود که هميشه کانون سهمي در راستاي خورشيد ثابت بماند.
لوله جاذب نور خورشيد
گيرنده خورشيدي شامل يک لوله فولادي به قطر42ميليمتر است که روي آن از پوشش مخصوص کرم سياه1 پوشيده شده است . دراطراف اين لوله فولادي يک لوله شيشه اي به قطر70ميليمتر قرار دارد که اين لوله داراي ضريب عبوربالايي است . بين لوله شيشه اي و لوله فولادي خلا ايجاد مي گردد تا اتلاف گرما از طريق جابجاي طبيعي به حداقل ممکن برسد. لوله شيشه اي در دو انتها بوسيله يک قطعه آکاردئوني و يک برش واسط به لوله فولادي متصل است . وظيفه اين قطعه آکاردئوني جبران اختلاف انبساط ناشي از تغيير دماي لوله فولادي و شيشه اي است . اتصال شيشه به قطعه آکاردئوني طوري است که خلاء ايجاد شده بين دولوله هيچ گونه راهي براي نفوذ هوا ندارد . در نقاطي که لوله شيشه اي با پايه هاي فلزي به سازۀ کلکتور متصل است حلقه اي به ضخامت 25 ميليمتر از جنس مواد نسوز وجود دارد که ازخيز بيش ازحد مجموعه گيرنده جلوگيري مي نمايد . پوشش مخصوص روي لوله ازجنس کرم سياه مي باشد که در طيف نورقابليت رؤيت داراي ضريب جذبي حدود 94% مي باشد . اين پوشش در دماي حدود 300 درجه سانتيگراد ( دماي کارکرد طراحي شده 280 درجه سانتيگراد است ) داراي ضريب صدورحدود 25% مي باشد.
سيستم رديابي خورشيد
يک سيستم کنترل با سيکل که دستورات خود را از يک سنسور خورشيدي مي گيرد. وظيفه رديابي کلکتور را بعهده دارد. نور تمرکز يافته خورشيد همواره بايستي روي لوله گيرنده تجمع داشته باشد تا بيشترين راندمان براي سيستم حاصل گردد . دستورات از سنسور خورشيدي که داراي يک عدسي محدب براي تمرکز نور خورشيد در ناحيه اي بين دو فتورزيستو است. به کامپيوتر ارسال مي گردد. هرگاه نور متمرکز شده ازبين دوفتورزيستورخارج گردد دستوري مبني بر حرکت کلکتور از طرف کامپيوتر صادر مي گردد و فرمانهاي لازم به مدار هيدروليکي ارسال مي گردد درنتيجه فرمان ، موتور الکتريکي AC روشن گرديده و پمپ هيدروليکي به کار مي افتد . روغن پر فشار پس از 4ثانيه از روشن شدن موتور الکتريکي به کمک دستوري که از طريق کامپيوتر براي باز شدن شير سلونوئيدي هيدروليک صادر مي گردد ، به جکهاي هيدروليکي هدايت مي گردند. وظيفه اين جکها چرخش کلکتور و سمت دهي مناسب آن در جهت خورشيد مي باشد.
بطورکلي سيستمهاي رديابي خورشيد وظيفه دارند براي بهره گيري ازحداکثر راندمان ،کلکتورها را در وضعيتي قرار دهند که نور خورشيد همواره به صورت عمودي برسطح آنها بتابد و براي دستيابي به اين منظور دونوع سيستم رديابي خورشيد وجود دارد.
1- سيستم ردياب تک محوره
2- سيستم ردياب دو محوره
در کلکتورها با ردياب دومحوره ، همواره نورخورشيد برسطح کلکتور عمود بوده و بنابراين بنظر مي رسدکه ازحداکثر انرژي خورشيدي استفاده مي شود. اين درحالي است که تحقيقات وتجربيات بدست آمده از نيروگاه ساخته شده در اسپانيا نشان مي دهد که علاوه بر نياز به سطح زمين بيشتر براي کلکتورهاي دو محوره ، ساعات خرابي و تلفات حرارتي وتلفات حرارتي از لوله هاي رابط بين کلکتورها نسبت به کلکتورهاي يک محوره زيادتر بوده و نهايتا"مقدارحرارت جمع آوري شده توسط کلکتورهاي دو محوره کمتر ازکلکتورهاي يک محوره مي باشد.
اثرجريان باد روي کلکتور خورشيدي
انرژي باديکي از قدمي انرژي هاي غير فسيلي است که از قديم براي کارهاي مختلف از جمله چرخ آسياب ، کشتي و غيرو استفاده مي گرديد.
نيروي باد همان طورکه مفيد بوده و براي مصارف صنعتي استفاده مي شود ولي در موارد ديگر مي تواند مضر باشد. به عنوان مثال سازه هاي کلکتور بايد در مقابل نيروي باد مقاومت کافي داشته است .درحقيقت اين سازه ها بايدتحمل نيروي ناشي از وزن کلکتورها ونيروي باد را باهم داشته باشد . البته طراحي براي تحمل نيروي وزن آينه ها نسبتا"راحت است ولي طراحي براي نيروي باد مستلزم داشتن توزيع فشارروي سطح آينه ها است که سبب ايجاد تنش اضافي روي سازۀ پشت کلکتور مي گردد.
همان طورکه مي دانيم مزرعة کلکتوربايد در يک دشت باز باشد تا به راحتي مسير خورشيد توسط کلکتورها بدون تشکيل سايه دنبال شود وانرژي بيشتري از خورشيد گرفته شود . وقتي باد با سرعت کم مي وزد مي توان ازاثراتش چشم پوشي کرد ولي براي سرعتهاي بالا مثلا"بالاتر از m/s5< v اتفاقات مختلفي از جمله تغيير شکل پايه هاي نگهدارنده آينه1 وجدايي ميان آينه وپايه هاي نگهدارنده آينه2و ارتعاشات سازه3 مي تواند رخ دهد.
در ايران غالبا"ما شاهد طوفان شن وبادهاي با سرعت زياد در مکان هاي مختلف هستيم مثلا"در اطراف شيرازودرمحلي که نيروگاه خورشيدي شيراز قرار دارد حتي باد با سرعت km/h 90 هم وزيده است . لذا لازم است که طراحي سازۀ پشت کلکتورها براساس سرعتهاي بالاي انجام پذيرد تا خطري براي کلکتورها وآيينها از جالب پيش نيابد.
طراحي سازه اي که اکنون انجام شده براساس ديوار تخت با سرعت باد km/h 125در نظر گرفته شده است يعني طبق آيين نامه باد با سرعتkm/h125 دردشت صاف نيرويي معادل kh/m2 180نيرو در دشت صاف از آيين نامه به دست مي آيد . البته اين طراحي انجام شده داراي اشکالاتي مي باشد که از آن جمله مي توان گفت :
1- کلکتور داراي شکل سهموي است که متفاوت از سطح تخت است در صورتيکه طراحي هاي انجام شده براي به دست آوردن نيروي وارده از جانب باد برروي کلکتور براي کلکتوري با صفحه تخت انجام شده است.
2- بين قسمت بالاي آيينه ها و پايين آن يک فاصله آزاد به طول کلکتور وعرض cm12هنگامي کلکتورعمود برجريان باد قرارمي گيرد . وجود داردکه باعث قرارجريان باد مي شود ودرنتيجه سبب کاهش نيروي وارده روي کلکتور مي گردد که اين درطراحي سازه ها در نظر گرفته نشده است.
3- طراحي فوق براساس يک توزيع سرعت ثابت باد km/h 125انجام شده در صورتي که مي دانيم که جريان باد داراي يک توزيع سرعت منحني الخط مي باشد . باوجود اين تفاوت ها مي توان گفت که براي طراحي دقيقتر سازۀ پشت کلکتورها و آيينه ها احتياج به داشتن يک توزيع فشارصحيح بر روي آينه هاي کلکتور است که اين کاربه وسيلۀ شبيه سازي جريان مغشوش عملي مي باشد.
با کمک شبيه سازي جريان و انرژي مي توان ضريب جابجايي روي لولۀ محافظ جاذب را نيز به دست آورد وسپس به طور دقيق ميزان تلفات حرارت لولۀ جاذب را محاسبه نمود.
مجموعه مبدل هاي حرارتي
يکي ديگر از ارکان مهم نيروگاه خورشيدي ، مبدل هاي حرارتي مي باشد. نيروگاه خورشيدي شيراز سه مبدل حرارتي ازنوع Sell&Tube مي باشد مبدل حرارتي از نوع Split Backing Ring بوده وجهت بالا بردن دماي آب متراکم و پيش گرم کردن آن از 136 درجه سانتيگرادتا 4/233 درجه سانتيگراد بکار مي رود ( E -201 ) .
مبدل حرارتي از نوع Kettle Reboiler بوده و آب اشباع شده از مبدل پيش گرم کن را به بخار 4/233درجه سانتيگراد تبديل مي کند ( E-202) .
مبدل سوپرهيترازنوع Split Backing Ring مي باشد که براي تبديل بخار اشباع به بخار داغ 260 درجه سانتيگراد بکار مي رود (E-203) که اين بخار براي توليد برق يا مصارف ديگر به سيکل بخارارسال مي شود.
تانکرهاي ذخيره وانبساط
استفاده ازمخزن ذخيره انرژي به منظور مقابله با پديده هاي جوي مانند تغييرآب و هوا وهمچنين کاهش ميزان تابش خورشيد مي باشد. بنابراين مي توان گفت که مهمترين مزيت نيروگاه هاي گرمايي نسبت به انواع ديگر نيروگاه هاي خورشيدي مانند نيروگاه هاي فتوولتائيک قابليت ذخيره انرژي گرمايي در اين نيروگاه ها مي باشد. اهميت استفاده از مخزن ذخيره را نشان مي دهد.
خورشيد در زمان t1 طلوع کرده ودر زمان t2 رديابي خورشيد شروع مي شود. از زمان t3 ميزان سيال عامل داغ توليدي در کلکتورها بيشتر از مقدار مورد نياز است و در زمان t4 شارژ مخزن تمام مي شود.
در فاصله زماني t4 تا t5 ، سيال عامل داغ موردنياز توسط کلکتورها ومخزن ذخيره انرژي تأمين شده ودر زمان غروب خورشيد مدت زمان t5 تا t6 ، سيال عامل مورد نياز فقط توسط مخزن ذخيره انرژي تأمين مي شود. همانطور که ملاحظه مي شود
با استفاده از سيستم ذخيره انرژي حتي پس از غروب آفتاب مي توان توليد برق پرداخت.
ذخيره سازي انرژي گرمايي مي تواند با توجه به مکانيزم هاي شيميايي ، نهان و محسوس و مفاهيم ذخيره سازي فعال و طبيعي دسته بندي شود. ذخيره انرژي در نيروگاه خورشيدي شيراز با مکانيزم محسوس صورت مي گيرد.انرژي گرمايي بصورت تغيير دما ودر نتيجه تغيير انرژي دروني سيستم ذخيره مي شود وميزان انرژي ذخيره شده از حاصلضرب جرم در گرماي ويژه متوسط و تغييرات دما بدست مي آيد. ماده ذخيره کننده انرژي مي تواند جامد يا مايع باشد و در صورت استفاده از مايع ، گرما به دليل اختلاف چگالي ناشي ازاختلاف دما ذخيره خواهد شد . دراين نوع سيستم ها به علت اختلاف چگالي ، سيال سرد در پايين و سيال گرم دربالا قرار مي گيرد. اين نوع مخازن به مخازن ذخيره انرژي ترموکلين موسوم مي باشند.
تانکر ذخيره ، TK-202 (شکل 3-1 ) ، يک تانکر استوانه اي است که به دقت ايزوله شده است . کار اين تانکر ذخيرۀ روغن داغ درزماني است که سطح تابش خورشيد بسيار بالا باشد وهنگامي استفاده مي شود که مزرعۀ کلکتور قادر به جذب و جمع آوري گرماي کافي به منظور تبخير آب درمبدل هاي حرارتي درزمان کم بودن تابش خورشيد نباشد.
در طي پرکردن دستگاه ، روغن فوق العاده گرم از بالاي تانک وارد شده و روغن سرد از پايين آن خارج مي گردد . در حالت تخليه ، روغن داغ از بالاي تانک بيرون رفته و روغن سرد از پايين تانک وارد مي گردد. تانک انبساط TK-203 ( شکل 3-1 ) براي جلوگيري از نوسانات در دماي ورودي به مزرعه کلکتورها و اثرات تخريب کننده بکار مي رود.
لوله هاي اتصال دهنده
اين لوله بخش هاي مختلف سيکل روغن را در لوپ هاي مختلف به هم متصل مي کنند و به منظور جلوگيري از اتلاف انرژي بخوبي عايق بندي شده اند . درشکل (3-1) ، اين لوله ها توسط اعداد 1-13 مشخص شده اند . طول ، قطر وضخامت آنها در شاخه هاي مختلف متغير است.
دريچه وپمپ هاي روغن
درشکل (3-1 ) ، پمپ هاي روغن توسط اعدادP-201A/B و P-202 مشخص شده اند و کار آنها به گردش در آوردن روغن در لوپ هاي سيکل روغن است . پمپ P-201A/B پمپ اصلي روغن است که جريان روغن را از طريق مزرعۀ کلکتور تأمين مي کند. در وضعيت دشارژ تانکر ذخيره ، پمپ
P-202 روغن داغ را به مسير مبدل هاي حرارتي ارسال مي نمايد. دريچه ها وظيفة کنترل فلوي روغن در لوپ هاي مختلف سيکل روغن را برعهده دارند.
سيستم کنترل
از آنجا که شرايط محيطي و تشعشع خورشيد که از پارامترهاي عمده هستند با زمان تغيير مي باشد عملکرد سيکل در ساعات مختلف روزدرروزهاي مختلف سال متفاوت از شرايط طراحي خواهد بود. لذا ضروري است سيکل روغن به صورت غيرپايدار شبيه سازي ونحوه گردآوري انرژي خورشيد و انتقال آن به آب بطور زمانمند دريک شرايط واقعي تر بررسي شود وکارآئي سيکل در کل سال مشخص و سهم خورشيد درتوليد برق بطوردقيقتر محاسبه وارائه گردد.
با توجه به اينکه درابتداي روز دماي روغن درسيکل کم است به تدريج دما در مسيربسته افزايش مي يابد تا دماي خروجي از مزرعه کلکتور به c275برسد. در اين موقع روغن به سمت مبدلهاي حرارتي مي رود ولي چون روغن درون مبدلهاي حرارتي داراي دماي کمي مي باشد وقتي وارد مزرعه کلکتور مي گرددمجددا" دماي خروجي از مزرعه کلکتورکاهش مي يابد . همچنين وقتي در مبدلهاي حرارتي بخار توليد مي گردد افت دماي زيادي در روغن بوجود مي آيد که جبران آن توسط مزرعه کلکتور در ابتداي صبح باتوجه به تابش کم خورشيد امکان پذير نمي باشد. درروزهاي تابستاني وقتي مخزن در حال شارژ کامل است دماي انتهاي آن افزايش مي يابد و موجب بالا رفتن دماي ورودي به مزرعه شده و براي اين که دماي خروجي از مزرعه ثابت بماند دبي روغن بطور ناگهاني افزايش مي يابد و در موقع شارژ کامل مخزن باعث مي شود چند خط از خطوط مزرعه بطور ناگهاني از مسير خارج شود و بعداز لحظاتي هنگامي که ديگرمخزن شارژ نمي گردد و روغن خروجي از آن با روغن ورودي به مزرعه مخلوط نمي گردد ودماي ورودي به مزرعه کاهش مي يابد. دوباره خطوط بايد به مسير برگردند. به همين دليل در ابتداي صبح دماي روغن داخل سيستم را تا .c240 بالا مي بريم و زماني روغن براي توليد بخاربه سمت مبدلهاي حرارتي مي رود که دماي خروجي ازمزرعه برابر .C 275 و دبي kg/s 5 را داشته باشيم . دراين موقع انرژي تابشي به مقدار کافي زياد مي باشد که جبران افت دماي روغن در مبدلهاي حرراتي را مي نمايد. هر گاه دبي روغن توليدي درمزرعه کلکتور بيشتر از kg/s 5/16 رسيد يک خط از شبکه خطوط مزرعه کلکتور از مسير خارج مي گردد و کنترل لازم براي کاهش دبي صورت مي گیرد.
منبع:http://azenasanatparsian.com/articles/1390-11-04-19-46-29/38-1389-10-14-16-52-22.html
نوع نيروگاه: خورشيدي با آينه هاي سهموي خطي- تحقيقاتي
محل نيروگاه: شيراز، 15 كيلومتري پل فسا، جنب نيروگاه سيكل تركيبي فارس
مشخصات آينه ها: شامل 48 عدد كلكتور سهموي خطي در 16 رديف 3 تايي در راستاي شمالي- جنوبي (طول كلكتورها 25 متر و عرض دهانه آن ها 4/3 متر)
ظرفيت كل نيروگاه : 250 كيلووات
مشخصات جغرافيايي: طول جغرافيايي:52 درجه 26 سانتي متر عرض جغرافيايي: 29 درجه 36 سانتي متر
ارتفاع از سطح دريا: 1550 متر
متوسط روزهاي آفتابي: 243 روز
تاريخ شروع: سال 1378
پيش بيني پايان پروژه: تكميل مزرعه كلكتورها، پايان سال 1385
سرمايه گذاري انجام شده تاكنون:52،433،400،000 ريال
سيستم كنترل: ردياب خورشيدي
سيكل بخار: شامل: گرمكن باز، كندانسور هوايي، ماشين بخار، سه عدد مبدل حرارتي
مشاور: دانشگاه شيراز
پيمانكار : شركت هاي ساخت نيرو، گلسافر، كيارش فارس، مپصا، الكتروكنترل، معبر، شيراز وسعت، فيم شيراز و متن نيرو
كل هزينه پيش بيني شده جهت احداث: 70،000 ميليون ريال + 300 هزار دلار (ارزي)
محل تامين اعتبار: طرح فناوري انرژي هاي نو به شماره 40618001
پيشرفت فيزيكي *: 80 درصد
عمر نيروگاه: 15 سال
* توضيح: تاكنون مراحل مربوط به عمليات ساختماني و عمراني، تسطيح محوطه، مزرعه كلكتور و اجراي سيستم كنترل كلكتور خورشيدي، لوله كشي، آبرساني، خريد و نصب تجهيزات و تاسيسات مكانيكي، توليد و نصب آيينه ها و خريد روغن، خريد لوله هاي گيرنده و نصب بخشي از لوله هاي گيرنده انجام گرفته است و لوپ اول نيروگاه با موفقيت تست و راه اندازي شده است.
فعاليتهاي دانشگاه شيراز:
حدود 30 سال پيش آقاي دكتر بهادرينژاد مركزي را به نام مركز انرژي خورشيديدر دانشگاه شيراز تأسيس كردند. از آن زمان تحقيقات در بخشهاي مختلف انرژي خورشيدي در دانشگاه شيراز انجام ميگيرد.پروژههايي مانند فتوولتائيك و انواع كلكتورهاي خورشيدي از مواردي هستند كه در مركز انرژي خورشيدي به آنها پرداخته شده و تحقيق و فعاليت در اين زمينهها هنوز هم ادامه دارد.
اواخر سال 52 از طرف وزارت نيرو، پروژهاي تحت عنوان ساخت نيروگاه خورشيدي تعريف شد كه آقاي دكتر بهادرينژاد مسئول آن بودند. قبل از اجراي پروژه، انقلاب اسلامي بوقوع پيوست و طرح متوقف گرديد. در سال 73 وزارت نيرو ساخت نيروگاههاي خورشيدي را جزء برنامههاي خود قرار داد. دانشگاه شيراز در اين زمينه پيشنهادي ارايه داد كه مورد موافقت قرار گرفت. به اين ترتيب طراحي و ساخت نيروگاه به دانشگاه شيراز واگذار شد. اين پروژه از نظر تكنولوژي و وسعت كار، اولين پروژة پايلوت است كه در اين حجم در كشور و حتي در كشورهاي منطقه انجام ميشود.
مشورت با كارشناسان خارجي پس از اتمام طراحي:
به دليل محرمانه نبودن اطلاعات نيروگاههاي خورشيدي در دنيا، دسترسي به مستندات طرحهاي موجود در اين زمينه امكانپذير ميباشد. هر چند در طراحي نيروگاه شيراز از منابع فوق استفاده شده، ولي همة طراحيها توسط دانشجويان كارشناسي و كارشناسي ارشد اين دانشگاه انجام گرفته است. البته كارشناسان باتجربة داخلي نيز در ساخت تجهيزات و طراحي تفصيلي نقش داشتهاند. پس از اتمام طراحي، از متخصصان آلماني براي مشورت دعوت به عمل آمد كه طراحيهاي انجام گرفته مورد تأييد قرار گرفت. فقط در چند مورد راجع به پايههاي آيينهها از نظر طول عمر مشكل وجود داشت كه اصلاحاتي در اين زمينه به عمل آمد.
براي انجام پروژههاي مشابه ميتوان از تجربة دانشجوياني كه در طراحي نيروگاه شيراز نقش داشتند استفاده كرد. اگر وزارت نيرو يا هر سازمان ديگري، در زمينة ساخت نيروگاههاي خورشيدي فعاليت كند، ميتواند از افرادي كه در طراحي نيروگاه شيراز دخيل بودند، كمك بگيرد.
اهميت ساخت نيروگاه شيراز
. اهميت ساخت نيروگاه شيراز در دستيابي به تكنولوژي آن است. با توجه به اينكه همة طراحيها در داخل انجام شده، بنابراين ميتوان گفت كه تكنولوژي طراحي نيروگاههاي خورشيدي در كشور موجود ميباشد.در ساير نقاط دنيا ساخت نيروگاههاي سهموي به حد صرفة اقتصادي رسيده است و ميتواند با نيروگاههاي رايج رقابت كند؛ به شرطي كه ظرفيت آن 30 مگاوات يا بيشتر باشد. بنابراين با توجه به در دست داشتن تكنولوژي طراحي نيروگاههاي خورشيدي در داخل كشور و توجيه اقتصادي آنها در مقياسهاي بزرگ، ميتوان به سرمايهگذاري در اين بخش در آينده اميدوار بود
نيروگاه خورشيدي شيراز
http://azenasanatparsian.com/images/stories/6666.jpg
نيروگاه خورشيدي شيراز نخستين نيروگاه خورشيدي در ايران مي باشد که مراحل طراحي و نصب وراه اندازي راپشت سر مي گذراند . اين نيروگاه ازدو سيکل روغن و بخار تشکيل شده است . سيکل روغن شامل مزرعه کلکتورها بوده ، که از 48عدد کلکتورهاي که در8 رديف 6 تايي چيده شده اند تشکيل يافته است . از ديگر اجزاء مي توان به لوله هاي ارتباطي ، مخازن ذخيره روغن و مبدل هاي حرارتي اشاره کرد اين نيروگاه به منظور توليد الکتريسيته طراحي شده است . مزرعةکلکتورآن از نوع توزيع شده مي باشد . کل مزرعه شامل 48 کلکتور مي باشدکه درزميني به ابعاد 90×150متر متر چيده شده اند . هريک ازکلکتورهاي داراي طول25 متر و پهناي دهانه 40/3 متر مي باشندکه درهشت مسيرموازي قرارگرفته اند . مساحت کل کلکتورها 4080 متر مربع بوده ودر مسير موازي شش کلکتور در امتداد شمال - جنوب وجود دارد که دريک مسير U شکل قرارگرفته اند . روغن در سه کلکتوراول ازشمال بطرف جنوب و در سه کلکتوربعدي از جنوب به طرف شمال حرکت مي کند.
لوله هاي دوکلکتور مجاور بوسيلۀ لوله هاي خرطومي که قابليت تحمل دما ، تاحدود 285 درجه سانتيگراد را دارا مي باشند، متصل گرديده اند . وجود اين لوله ها امکان قرار گرفتن دوکلکتورها مجاوررادرزواياي مختلف ميسر مي سازد. فاصلۀدوکلکتوردردو مسير پشت سرهم درراستاي عمود بر محورکلکتور8 متر درنظر گرفته شده است بنحوي که جاي کافي براي انجام تعميرات و نصب وجود داشته و مدت زمان وجود سايه روي کلکتورها در ابتدا و انتهاي روز زياد شده نباشد. بدليل چرخش خورشيد و نياز به تعقيب آن توسط کلکتورها ، يک سيستم ردياب خورشيد موردنيازمي باشد. اين سيستم بايد قادرباشد در شرايط بحراني که دماي روغن خروجي از حد نهايي آن بيشترشد ، تعدادي ازکلکتورها را از مسير تابش خورشيد خارج نمايد.
طول خطوط لوله متصل به هريک از مسيرهاي موازي به گونه اي است که افت فشار در تمام مسيرها درحالت عادي يکسان بوده، لذا دبي روغن عبوري از تمام مسيرها برابرمي باشد. روغن خروجي از هر مسير وارد لوله خروجي مربوطه شده و با به هم پيوستن تمام روغن هاي عبوري ازهشت مسير موازي دماي روغن خروجي ، متوسط دماي خروجي آنها مي گردد. اين نيروگاه مي تواند حداکثر تواني معادل kw250 را با تشعشع خورشيدي معادل 900 وات بر متر مربع توليد کند.
مروري بر نيروگاه خورشيدي شيراز
نيروگاه خورشيدي شيراز، نيروگاهي است که در آن انرژي تابشي خورشيد جذب شده، و در يک فرايند ترموديناميکي به منظور توليد بخار استفاده مي شودکه مي تواند يک توربين بخاريا يک موتوربخار را راه اندازي کند. نوع کلکتورهاي استفاده شده در اين نيروگاه سهموي است . تکنولوژي سهموي امروزه اقتصادي ترين و بهترين تکنولوژي الکتريکي – حرارتي خورشيد در جهان است و به منظور ساخت نيروگاه هاي خورشيدي در ابعاد بزرگ و تجاري بکار گرفته شده است.
http://azenasanatparsian.com/images/stories/555555.jpg
سيکل روغن
منظور از توليد غير مستقيم بخاراستفاده از يک سيال واسط در لوله گيرنده به نام سيال انتقال حرارت ( HTF ) مي باشد . اين سيال پس ازگرم شدن در لوله گيرنده با عبور از مبدلهاي حرارتي آب عبوري از آنها را به بخار داغ تبديل مي کند. با وجود لزوم استفاده ازيک پمپ و سه مبدل اضافي براي توليد بخار و کاهش دماي حداکثر سيکل بخار در روش توليد غيرمستقيم ، مزايايي مانند استفاده از سيال با فشار کم درون لوله گيرنده ، کاهش وزن وکلکتورها و سهولت کنترل نيروگاه دلايل عمده و موجهي براي بهره گيري از سيال انتقال حرارت درون لوله گيرنده مي باشند . سيال مناسب براي متمرکز کننده هاي سهموي ناوداني روغنهاي حرارتي مي باشد.
بمنظور دستيابي به عملکردهاي فوق ، سيکل روغن شامل اجزاء متعددي است :
1- مزرعة کلکتورها
2- مجموعه هاي از مبدل هاي حرارتي
3- تانکرهاي ذخيره و انبساط
4- لوله هاي اتصال دهنده
5- دريچه ها وپمب هاي روغن
مزرعه کلکتورها
کلکتور داراي يک سطح سهموي1 است تا بتواند اشعۀ مستقيم تابش خورشيد را برروي يک لولۀ دريافت کننده2 که در نقطة کانوني سهمي قرارگرفته است متمرکزکند. سيال انتقال حرارت به درون لولۀ دريافت کننده پمپ مي شود و حرارت انتقالي ازطريق ديواره هاي لولةگيرنده را به خود جذب مي کند . اين لوله ها ازتابش متمرکز شدۀ خورشيد به منظورگرم کردن روغن حرارتي ، که از قسمت تحتاني تانکر ذخيرۀ حرارتي استخراج مي شود استفاده مي کنند . اين روغن در مزرعة کلکتور به گردش درآمده وتوسط يک پمپ که دردهانۀ ورودي مزرعه واقع شده است به بالاي تانکربرمي گردد. بواسطة خصوصيات لايه بندي حرارتي خوب تانکر ذخيره ، روغن در بالاي تانکر مي تواند براي مدت چند روز در يک دماي بالا نگه داشته شود. اين سيستم توسط يک فلسفه چند حالته فراهم مي شود ، که به روغن اجازه مي دهد تا در مزرعه بطور مجدد به گردش درآيد تا زمانيکه دماي دهانۀ خروجي آن براي ورود به تانکر ذخيره کافي ومناسب باشد. ديا گرام ساده شدهء مزرعةکلکتور را مي توان مطابق ( 3 -2 ) نمايش داد. مزرعه کلکتورها شامل يک ميدان وسيعي ازردياب سهموي تک محوري کلکتورهاي خورشيدي است . ميدان خورشيدي از تعداد زيادي رديف موازي کلکتور تشکيل شده که در محور افقي شمالي – جنوبي قرار گرفته است.
هرکلکتورخورشيدي ، يک منعکس کننده سهموي شکل خطي دارد که تابش مستقيم خورشيد را برروي دردريافت کننده لوله اي خطي متمرکز مي کند که در کانون سهمي قراردارد . سهمي يک آيينه شيشه اي يا فلزي است که فقط دريک بعد خم شده است. کلکتورها در طي روز خورشيد را از شرق تا غرب روي محور شمالي – جنوبي رديابي مي کنند تا مطمئن شوند که خورشيد به طور پيوسته روي دريافت کننده خطي لوله اي متمرکز مي شود.
درمزرعه کلکتورها ، روغن با دبي جرمي مشخصي در طول لوله دريافت کننده به گردش در مي آيد . منعکس کننده هاي سهموي ، تابش مستقيم خورشيد را روي لوله متمرکز مي کنند و انرژي خورشيدي به روغن ازبين فلز لوله هاي دريافت کننده منتقل مي شود. درنهايت ، روغن گرم مزرعه کلکتورها را ترک مي کند.
مزرعةکلکتور شامل 48 کلکتور ازنوع شلجمي باز مي باشدکه درهشت مسير موازي به صورت U شکل قرار دارند. مساحت کل کلکتورها 4080 متر مربع مي باشد ودرزميني به ابعاد 90×150متر چيده شده است و گرمايي که 1670 کيلووات در ساعات طراحي ( روز اول بهار) جذب مي نمايند وبا استفاده از گرماي جذب شده دماي روغن داخل سيکل را بالا مي رود. هر کلکتور از دو قسمت آينه ولوله جاذب تشکيل شده است.
آيينه ها (پنل هاي بازتابش نور خورشيد)
اين پانلها از جنس شيشه بوده و به صورت گرم شکل دهي مي گردند . خاصيت آينه اي با نقره کاري درسطح زيرين آن تأمين مي گردد. جنس شيشه هاي ازنوع شيشه Float مي باشد که با فرآيند صنعتي خاصي با استفاده از يک حوضچه قلع مذاب تهيه مي گردند. ميزان ناخالصي آهن موجود در اين شيشه کمتر از 15% مي باشد . خلوص شيشه باعث بالا بردن ضريب بازتابش مي گردد . ضريب تمرکز آين آيينه ها 26 است. کيفيت ساختن آيينه ها به گونه اي پيش بيني شده که ضريب انعکاس آيينه 94% باشد و 97% انرژي منعکس شده را روي لوله گيرنده درکانون سهمي متمرکز نمايد.
طول هر آينه 170 سانتيمتر و پهناي آن 125 سانتيمتر مي باشد. طول کل مجموعه آيينه ها 25 متر است که در دو زير مجموعه 5/12متري چيده شده اند . درهرزير مجموعه از دو رديف 12 تايي خرپا در دو طرف براي مهار کردن آيينه ها استفاده مي گردد. در هر دستگاه کلکتور ازحدود 27 متر مربع آيينه استفاده مي شود .
آيينه ها همواره با تغيير جهت خورشيد در آسمان با دقت دو درجه آن را رديابي مي نمايد. اين تغيير جهت به وسيله يک سنسور ردياب خورشيد حس مي شود و توسط فرماني که به جک هاي هيدروليکي مي فرستد باعث تغيير جهت مجموعه به صورتي مي شود که هميشه کانون سهمي در راستاي خورشيد ثابت بماند.
لوله جاذب نور خورشيد
گيرنده خورشيدي شامل يک لوله فولادي به قطر42ميليمتر است که روي آن از پوشش مخصوص کرم سياه1 پوشيده شده است . دراطراف اين لوله فولادي يک لوله شيشه اي به قطر70ميليمتر قرار دارد که اين لوله داراي ضريب عبوربالايي است . بين لوله شيشه اي و لوله فولادي خلا ايجاد مي گردد تا اتلاف گرما از طريق جابجاي طبيعي به حداقل ممکن برسد. لوله شيشه اي در دو انتها بوسيله يک قطعه آکاردئوني و يک برش واسط به لوله فولادي متصل است . وظيفه اين قطعه آکاردئوني جبران اختلاف انبساط ناشي از تغيير دماي لوله فولادي و شيشه اي است . اتصال شيشه به قطعه آکاردئوني طوري است که خلاء ايجاد شده بين دولوله هيچ گونه راهي براي نفوذ هوا ندارد . در نقاطي که لوله شيشه اي با پايه هاي فلزي به سازۀ کلکتور متصل است حلقه اي به ضخامت 25 ميليمتر از جنس مواد نسوز وجود دارد که ازخيز بيش ازحد مجموعه گيرنده جلوگيري مي نمايد . پوشش مخصوص روي لوله ازجنس کرم سياه مي باشد که در طيف نورقابليت رؤيت داراي ضريب جذبي حدود 94% مي باشد . اين پوشش در دماي حدود 300 درجه سانتيگراد ( دماي کارکرد طراحي شده 280 درجه سانتيگراد است ) داراي ضريب صدورحدود 25% مي باشد.
سيستم رديابي خورشيد
يک سيستم کنترل با سيکل که دستورات خود را از يک سنسور خورشيدي مي گيرد. وظيفه رديابي کلکتور را بعهده دارد. نور تمرکز يافته خورشيد همواره بايستي روي لوله گيرنده تجمع داشته باشد تا بيشترين راندمان براي سيستم حاصل گردد . دستورات از سنسور خورشيدي که داراي يک عدسي محدب براي تمرکز نور خورشيد در ناحيه اي بين دو فتورزيستو است. به کامپيوتر ارسال مي گردد. هرگاه نور متمرکز شده ازبين دوفتورزيستورخارج گردد دستوري مبني بر حرکت کلکتور از طرف کامپيوتر صادر مي گردد و فرمانهاي لازم به مدار هيدروليکي ارسال مي گردد درنتيجه فرمان ، موتور الکتريکي AC روشن گرديده و پمپ هيدروليکي به کار مي افتد . روغن پر فشار پس از 4ثانيه از روشن شدن موتور الکتريکي به کمک دستوري که از طريق کامپيوتر براي باز شدن شير سلونوئيدي هيدروليک صادر مي گردد ، به جکهاي هيدروليکي هدايت مي گردند. وظيفه اين جکها چرخش کلکتور و سمت دهي مناسب آن در جهت خورشيد مي باشد.
بطورکلي سيستمهاي رديابي خورشيد وظيفه دارند براي بهره گيري ازحداکثر راندمان ،کلکتورها را در وضعيتي قرار دهند که نور خورشيد همواره به صورت عمودي برسطح آنها بتابد و براي دستيابي به اين منظور دونوع سيستم رديابي خورشيد وجود دارد.
1- سيستم ردياب تک محوره
2- سيستم ردياب دو محوره
در کلکتورها با ردياب دومحوره ، همواره نورخورشيد برسطح کلکتور عمود بوده و بنابراين بنظر مي رسدکه ازحداکثر انرژي خورشيدي استفاده مي شود. اين درحالي است که تحقيقات وتجربيات بدست آمده از نيروگاه ساخته شده در اسپانيا نشان مي دهد که علاوه بر نياز به سطح زمين بيشتر براي کلکتورهاي دو محوره ، ساعات خرابي و تلفات حرارتي وتلفات حرارتي از لوله هاي رابط بين کلکتورها نسبت به کلکتورهاي يک محوره زيادتر بوده و نهايتا"مقدارحرارت جمع آوري شده توسط کلکتورهاي دو محوره کمتر ازکلکتورهاي يک محوره مي باشد.
اثرجريان باد روي کلکتور خورشيدي
انرژي باديکي از قدمي انرژي هاي غير فسيلي است که از قديم براي کارهاي مختلف از جمله چرخ آسياب ، کشتي و غيرو استفاده مي گرديد.
نيروي باد همان طورکه مفيد بوده و براي مصارف صنعتي استفاده مي شود ولي در موارد ديگر مي تواند مضر باشد. به عنوان مثال سازه هاي کلکتور بايد در مقابل نيروي باد مقاومت کافي داشته است .درحقيقت اين سازه ها بايدتحمل نيروي ناشي از وزن کلکتورها ونيروي باد را باهم داشته باشد . البته طراحي براي تحمل نيروي وزن آينه ها نسبتا"راحت است ولي طراحي براي نيروي باد مستلزم داشتن توزيع فشارروي سطح آينه ها است که سبب ايجاد تنش اضافي روي سازۀ پشت کلکتور مي گردد.
همان طورکه مي دانيم مزرعة کلکتوربايد در يک دشت باز باشد تا به راحتي مسير خورشيد توسط کلکتورها بدون تشکيل سايه دنبال شود وانرژي بيشتري از خورشيد گرفته شود . وقتي باد با سرعت کم مي وزد مي توان ازاثراتش چشم پوشي کرد ولي براي سرعتهاي بالا مثلا"بالاتر از m/s5< v اتفاقات مختلفي از جمله تغيير شکل پايه هاي نگهدارنده آينه1 وجدايي ميان آينه وپايه هاي نگهدارنده آينه2و ارتعاشات سازه3 مي تواند رخ دهد.
در ايران غالبا"ما شاهد طوفان شن وبادهاي با سرعت زياد در مکان هاي مختلف هستيم مثلا"در اطراف شيرازودرمحلي که نيروگاه خورشيدي شيراز قرار دارد حتي باد با سرعت km/h 90 هم وزيده است . لذا لازم است که طراحي سازۀ پشت کلکتورها براساس سرعتهاي بالاي انجام پذيرد تا خطري براي کلکتورها وآيينها از جالب پيش نيابد.
طراحي سازه اي که اکنون انجام شده براساس ديوار تخت با سرعت باد km/h 125در نظر گرفته شده است يعني طبق آيين نامه باد با سرعتkm/h125 دردشت صاف نيرويي معادل kh/m2 180نيرو در دشت صاف از آيين نامه به دست مي آيد . البته اين طراحي انجام شده داراي اشکالاتي مي باشد که از آن جمله مي توان گفت :
1- کلکتور داراي شکل سهموي است که متفاوت از سطح تخت است در صورتيکه طراحي هاي انجام شده براي به دست آوردن نيروي وارده از جانب باد برروي کلکتور براي کلکتوري با صفحه تخت انجام شده است.
2- بين قسمت بالاي آيينه ها و پايين آن يک فاصله آزاد به طول کلکتور وعرض cm12هنگامي کلکتورعمود برجريان باد قرارمي گيرد . وجود داردکه باعث قرارجريان باد مي شود ودرنتيجه سبب کاهش نيروي وارده روي کلکتور مي گردد که اين درطراحي سازه ها در نظر گرفته نشده است.
3- طراحي فوق براساس يک توزيع سرعت ثابت باد km/h 125انجام شده در صورتي که مي دانيم که جريان باد داراي يک توزيع سرعت منحني الخط مي باشد . باوجود اين تفاوت ها مي توان گفت که براي طراحي دقيقتر سازۀ پشت کلکتورها و آيينه ها احتياج به داشتن يک توزيع فشارصحيح بر روي آينه هاي کلکتور است که اين کاربه وسيلۀ شبيه سازي جريان مغشوش عملي مي باشد.
با کمک شبيه سازي جريان و انرژي مي توان ضريب جابجايي روي لولۀ محافظ جاذب را نيز به دست آورد وسپس به طور دقيق ميزان تلفات حرارت لولۀ جاذب را محاسبه نمود.
مجموعه مبدل هاي حرارتي
يکي ديگر از ارکان مهم نيروگاه خورشيدي ، مبدل هاي حرارتي مي باشد. نيروگاه خورشيدي شيراز سه مبدل حرارتي ازنوع Sell&Tube مي باشد مبدل حرارتي از نوع Split Backing Ring بوده وجهت بالا بردن دماي آب متراکم و پيش گرم کردن آن از 136 درجه سانتيگرادتا 4/233 درجه سانتيگراد بکار مي رود ( E -201 ) .
مبدل حرارتي از نوع Kettle Reboiler بوده و آب اشباع شده از مبدل پيش گرم کن را به بخار 4/233درجه سانتيگراد تبديل مي کند ( E-202) .
مبدل سوپرهيترازنوع Split Backing Ring مي باشد که براي تبديل بخار اشباع به بخار داغ 260 درجه سانتيگراد بکار مي رود (E-203) که اين بخار براي توليد برق يا مصارف ديگر به سيکل بخارارسال مي شود.
تانکرهاي ذخيره وانبساط
استفاده ازمخزن ذخيره انرژي به منظور مقابله با پديده هاي جوي مانند تغييرآب و هوا وهمچنين کاهش ميزان تابش خورشيد مي باشد. بنابراين مي توان گفت که مهمترين مزيت نيروگاه هاي گرمايي نسبت به انواع ديگر نيروگاه هاي خورشيدي مانند نيروگاه هاي فتوولتائيک قابليت ذخيره انرژي گرمايي در اين نيروگاه ها مي باشد. اهميت استفاده از مخزن ذخيره را نشان مي دهد.
خورشيد در زمان t1 طلوع کرده ودر زمان t2 رديابي خورشيد شروع مي شود. از زمان t3 ميزان سيال عامل داغ توليدي در کلکتورها بيشتر از مقدار مورد نياز است و در زمان t4 شارژ مخزن تمام مي شود.
در فاصله زماني t4 تا t5 ، سيال عامل داغ موردنياز توسط کلکتورها ومخزن ذخيره انرژي تأمين شده ودر زمان غروب خورشيد مدت زمان t5 تا t6 ، سيال عامل مورد نياز فقط توسط مخزن ذخيره انرژي تأمين مي شود. همانطور که ملاحظه مي شود
با استفاده از سيستم ذخيره انرژي حتي پس از غروب آفتاب مي توان توليد برق پرداخت.
ذخيره سازي انرژي گرمايي مي تواند با توجه به مکانيزم هاي شيميايي ، نهان و محسوس و مفاهيم ذخيره سازي فعال و طبيعي دسته بندي شود. ذخيره انرژي در نيروگاه خورشيدي شيراز با مکانيزم محسوس صورت مي گيرد.انرژي گرمايي بصورت تغيير دما ودر نتيجه تغيير انرژي دروني سيستم ذخيره مي شود وميزان انرژي ذخيره شده از حاصلضرب جرم در گرماي ويژه متوسط و تغييرات دما بدست مي آيد. ماده ذخيره کننده انرژي مي تواند جامد يا مايع باشد و در صورت استفاده از مايع ، گرما به دليل اختلاف چگالي ناشي ازاختلاف دما ذخيره خواهد شد . دراين نوع سيستم ها به علت اختلاف چگالي ، سيال سرد در پايين و سيال گرم دربالا قرار مي گيرد. اين نوع مخازن به مخازن ذخيره انرژي ترموکلين موسوم مي باشند.
تانکر ذخيره ، TK-202 (شکل 3-1 ) ، يک تانکر استوانه اي است که به دقت ايزوله شده است . کار اين تانکر ذخيرۀ روغن داغ درزماني است که سطح تابش خورشيد بسيار بالا باشد وهنگامي استفاده مي شود که مزرعۀ کلکتور قادر به جذب و جمع آوري گرماي کافي به منظور تبخير آب درمبدل هاي حرارتي درزمان کم بودن تابش خورشيد نباشد.
در طي پرکردن دستگاه ، روغن فوق العاده گرم از بالاي تانک وارد شده و روغن سرد از پايين آن خارج مي گردد . در حالت تخليه ، روغن داغ از بالاي تانک بيرون رفته و روغن سرد از پايين تانک وارد مي گردد. تانک انبساط TK-203 ( شکل 3-1 ) براي جلوگيري از نوسانات در دماي ورودي به مزرعه کلکتورها و اثرات تخريب کننده بکار مي رود.
لوله هاي اتصال دهنده
اين لوله بخش هاي مختلف سيکل روغن را در لوپ هاي مختلف به هم متصل مي کنند و به منظور جلوگيري از اتلاف انرژي بخوبي عايق بندي شده اند . درشکل (3-1) ، اين لوله ها توسط اعداد 1-13 مشخص شده اند . طول ، قطر وضخامت آنها در شاخه هاي مختلف متغير است.
دريچه وپمپ هاي روغن
درشکل (3-1 ) ، پمپ هاي روغن توسط اعدادP-201A/B و P-202 مشخص شده اند و کار آنها به گردش در آوردن روغن در لوپ هاي سيکل روغن است . پمپ P-201A/B پمپ اصلي روغن است که جريان روغن را از طريق مزرعۀ کلکتور تأمين مي کند. در وضعيت دشارژ تانکر ذخيره ، پمپ
P-202 روغن داغ را به مسير مبدل هاي حرارتي ارسال مي نمايد. دريچه ها وظيفة کنترل فلوي روغن در لوپ هاي مختلف سيکل روغن را برعهده دارند.
سيستم کنترل
از آنجا که شرايط محيطي و تشعشع خورشيد که از پارامترهاي عمده هستند با زمان تغيير مي باشد عملکرد سيکل در ساعات مختلف روزدرروزهاي مختلف سال متفاوت از شرايط طراحي خواهد بود. لذا ضروري است سيکل روغن به صورت غيرپايدار شبيه سازي ونحوه گردآوري انرژي خورشيد و انتقال آن به آب بطور زمانمند دريک شرايط واقعي تر بررسي شود وکارآئي سيکل در کل سال مشخص و سهم خورشيد درتوليد برق بطوردقيقتر محاسبه وارائه گردد.
با توجه به اينکه درابتداي روز دماي روغن درسيکل کم است به تدريج دما در مسيربسته افزايش مي يابد تا دماي خروجي از مزرعه کلکتور به c275برسد. در اين موقع روغن به سمت مبدلهاي حرارتي مي رود ولي چون روغن درون مبدلهاي حرارتي داراي دماي کمي مي باشد وقتي وارد مزرعه کلکتور مي گرددمجددا" دماي خروجي از مزرعه کلکتورکاهش مي يابد . همچنين وقتي در مبدلهاي حرارتي بخار توليد مي گردد افت دماي زيادي در روغن بوجود مي آيد که جبران آن توسط مزرعه کلکتور در ابتداي صبح باتوجه به تابش کم خورشيد امکان پذير نمي باشد. درروزهاي تابستاني وقتي مخزن در حال شارژ کامل است دماي انتهاي آن افزايش مي يابد و موجب بالا رفتن دماي ورودي به مزرعه شده و براي اين که دماي خروجي از مزرعه ثابت بماند دبي روغن بطور ناگهاني افزايش مي يابد و در موقع شارژ کامل مخزن باعث مي شود چند خط از خطوط مزرعه بطور ناگهاني از مسير خارج شود و بعداز لحظاتي هنگامي که ديگرمخزن شارژ نمي گردد و روغن خروجي از آن با روغن ورودي به مزرعه مخلوط نمي گردد ودماي ورودي به مزرعه کاهش مي يابد. دوباره خطوط بايد به مسير برگردند. به همين دليل در ابتداي صبح دماي روغن داخل سيستم را تا .c240 بالا مي بريم و زماني روغن براي توليد بخاربه سمت مبدلهاي حرارتي مي رود که دماي خروجي ازمزرعه برابر .C 275 و دبي kg/s 5 را داشته باشيم . دراين موقع انرژي تابشي به مقدار کافي زياد مي باشد که جبران افت دماي روغن در مبدلهاي حرراتي را مي نمايد. هر گاه دبي روغن توليدي درمزرعه کلکتور بيشتر از kg/s 5/16 رسيد يک خط از شبکه خطوط مزرعه کلکتور از مسير خارج مي گردد و کنترل لازم براي کاهش دبي صورت مي گیرد.
منبع:http://azenasanatparsian.com/articles/1390-11-04-19-46-29/38-1389-10-14-16-52-22.html