مقدمه:

در شرايط كنوني، تلاش در جهت خودكفايي و رفع وابستگي هاي تكنولوژي كشورمان، يكي از مبرمترين وظايف آحاد ملت ايران است و هركس بنابه موقعيت خويش بايستي در اين راستا گام بردارد. يكي از صنايع كشور كه پيشرفت ديگر صنايع در گرو پيشرفت و توسعه آن است، صنعت برق مي باشد. نيروگاههاي موجود توليد برق از تكنولوژي بسيار بالايي برخوردارند، به طوري كه در حال حاضر طراحي و ساخت آنها در انحصار چند كشور خاص مي باشد. با توجه به اينكه رسيدن به اين تكنولوژي در آينده نزديك براي مان مقدور نيست، اين سؤال پيش مي آيد كه براي تأمين انرژي بدون نياز به تكنولوژي وارداتي چه بايد كرد؟ برج نيرو پاسخ مناسبي است به اين سؤال چرا كه از يك سو بحران انرژي را حل كرده و از سوي ديگر با داشتن تكنولوژي ساده و در عين حال مناسب براي شرايط اقليمي كشورمان مي تواند ما را در تأمين انرژي موردنياز ياري نمايد.

در ابتدا پيش گفتاري در مورد بحران انرژي در جهان آورده شده و در ادامه آن مقايسه اي اجمالي بين انواع انرژيهاي موجود و لزوم استفاده از انرژي خورشيد مورد بررسي قرار گرفته است.

در فصل اول پس از آشنايي مقدماتي با برج نيرو، مختصري در مورد كيفيت ساختماني اجزاء برج و عملكرد آنها بيان شده و نهايتاً امكانات بهره برداري اضافي و افزايش راندمان در برجهاي نيرو مطرح شده است.

فصل دوم به تئوري تشعشع خورشيد اختصاص داده شده. در اين قسمت با توجه به نيازي كه مشاهده گرديد ابتدا مكانيزم پديده تشعشع و قوانين مربوط به آن به طور خيلي مختصر گفته شده است. در ادامه مطلب، تشعشع خورشيد و عواملي كه برروي شدت تشعشع آن اثر مي گذارند و نهايتاً پوشش ها بررسي شده اند.

فصل سوم شامل محاسبات دودكش است. در اين فصل فشار رانش دودكش، دماي هواي خروجي از دودكش، تلفات دودكش و بالاخره راندمان دودكش مطرح شده است.

در فصل چهارم به بررسي تئوريك توربين پرداخته شده است. ابتدا با داشتن افت فشار در دوطرف پروانه قدرت ماكزيمم توربين محاسبه شده و سپس با داشتن قدرت ماكزيمم، فاكتور بتز، براي اين نوع توربين خاص بدست آمده است. نهايتاً توان واقعي و نيروي وارد بر پره ها، مورد بررسي قرار گرفته اند.

فصل پنجم شامل اطلاعات مختصري در مورد كلكتور است. در اين فصل به بررسي بالانس انرژي در كلكتور، پرداخته شده است. همچنين مقايسه اي بين بالانس انرژي برجهاي نيرو و ساير نيروگاههاي خورشيدي انجام شده است.

فصل ششم به ارزيابي اقتصادي برجهاي نيرو اختصاص داده شده. در اين قسمت ابتدا، هزينه مخصوص اجزاء مختلف (دودكش، توربين، كلكتور) و سپس هزينه مخصوص كل پروژه براي دو نوع پوشش شيشه اي و پلاستيكي مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه برخي از مزيتهاي برج نيرو نسبت به ساير نيروگاهها، بيان شده است.

در فصل آخر مشخصات و نتايج حاصل از اولين برج نيروي آزمايشي كه در مانزانارس اسپانيا احداث گرديده آورده شده است.

پيش گفتار:

چرا انرژي خورشيدي؟

مصرف انرژي در جهان به طور سرسام آوري رو به ازدياد است. بالارفتن سطح زندگي مردم كه با جانشين شدن انرژي مكانيكي بجاي انرژيهاي انساني و حيواني همراه بوده است از يكسو و ازدياد جمعيت از سوي ديگر باعث بالارفتن ميزان مصرف انرژي شده اند. بشر مترقي امروز براي توليد آب آشاميدني، براي توليد مواد غذايي و براي كليه كارهاي روزمره خود نيازمند استفاده از انرژي مي باشد. بطوريكه بدون انرژي زندگي او كلاً مختل مي گردد.

طبق برآوردهايي كه دانشمندان نموده اند، از ابتداي خلقت تا سال 1852 ميلادي، بشر معادل 1.2×1015 كيلووات ساعت و در فاصله 1852 تا 1952 نيز معادل 1.2×1015 كيلووات ساعت انرژي مصرف نموده است. پيش بيني مي شود كه در فاصله 1952 تا 2052 مصرف انرژي بشر به 30×1015 تا 120×1015 كيلووات ساعت برسد.

امروزه بين تقاضاي انرژي و انرژيهاي در دسترس و قابل مهار هماهنگي وجود ندارد و دنياي امروز با اين بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم است منابع شناخته شده انرژي مورد استفاده بشر (نظير ذغال سنگ، نفت، گاز و غيره) در صورتيكه صددرصد نيزقابل مهار و استخراج باشند نمي توانند پاسخگوي نيازهاي آتي بشر باشند و ديري نخواهد پائيد كه اين منابع نيز به اتمام خواهند رسيد. در ضمن نگهداري و حفظ بعضي از منابع جهت كاربردهاي فوق العاده ويژه نظير تغذيه و داروسازي ضرورت دارد از سوي ديگر استفاده از اينگونه انرژيها با مشكلاتي توأم مي باشد. مثلاً در مورد سوختهاي هسته اي، امكان تبديل آنها محدود بوده و همچنين استفاده از آنها تكنولوژي پيشرفته اي لازم دارد. بعلاوه از بين بردن فضولات آن نيز مشكلاتي ايجاد مي كند.

در مورد سوختهاي فسيلي نيز استفاده مداوم از هريك از آنها در درازمدت ضمن داشتن مخاطره هاي محيط زيست هزينه هاي اقتصادي فزاينده اي را به دنبال دارد.

منابع شناخته شده انرژي عبارتند از:

• سوختهاي فسيلي (شيميايي) نظير زغال سنگ، نفت، گاز طبيعي
• چوب، فضولات گياهي، حيواني و انساني (بيوماس)
• مواد غذايي (انرژي مصرفي انسان و حيوان)
• جريان آبهاي سطحي مانند رودخانه ها و آبشارها
• باد
• امواج دريا
• جزر و مد
• حرارت زير پوسته زمين (ژئوترمال)
• حرارت آب سطح درياها
• واكنشهاي هسته اي
• انرژي خورشيد.

فهرست مطالب:

مقدمه: ۱

پیش گفتار: ۳

چرا انرژی خورشیدی؟. ۳

الف- واکنش هسته ای فیژن: ۶

ب- واکنش هسته ای فیوژن: ۸

انرژی خورشید: ۹

فصل اول. ۱۲

آشنایی با برج نیرو. ۱۲

مقدمه: ۱۳

اجزاء برج نیرو: ۱۴

۱- دودکش: ۱۴

۲- توربین و ژنراتور: ۱۵

۳- کلکتور: ۱۶

امکانات بهره برداری اضافی: ۱۸

فصل دوم. ۱۹

انتقال انرژی از طریق تشعشع. ۱۹

مقدمه: ۲۰

خواص تشعشعی: ۲۱

قانون پلانک: ۲۲

قانون جابجایی وین: ۲۲

قانون استفان- بولتزمن: ۲۲

قانون کیرشهف: ۲۳

قانون کسینوسی لامبرت: ۲۳

قانون جذب لامبرت: ۲۳

تشعشع خورشید: ۲۴

اثر فاصله زمین از خورشید: ۲۵

تأثیر زاویه میل: ۲۶

صفحات پوششی: ۲۹

اثر صفحات پوششی برروی تشعشع خورشید: ۲۹

قابلیت انعکاس پوشش: ۲۹

قابلیت عبوردهی پوشش: ۳۰

قابلیت جذب پوشش: ۳۰

جنس پوشش: ۳۰

اثر رنگ برروی جذب انرژی تشعشعی: ۳۲

فصل سوم. ۳۳

محاسبات دودکش…. ۳۳

فشار رانش: ۳۴

راندمان دودکش: ۳۷

تلفات اصطکاکی: ۳۸

فصل چهارم. ۳۹

محاسبات توربین.. ۳۹

توان کلی: ۴۰

توان ماکزیمم: ۴۰

توان واقعی: ۴۴

نیروهای وارد بر پره ها: ۴۴

فصل پنجم.. ۴۷

مختصری در مورد کلکتور. ۴۷

بالانس انرژی: ۴۸

فصل ششم.. ۵۱

ارزیابی اقتصادی برجهای نیرو. ۵۱

بررسی هزینه مخصوص: ۵۲

مقایسه برج نیرو با سایر نیروگاهها: ۵۸

۱- تولید برق بدون مصرف سوخت: ۵۸

۲- بدون مصرف آب: ۵۹

۳- بدون آلودگی محیط زیست: ۵۹

۴- عمر زیاد: ۵۹

۵- بهره برداری کم: ۵۹

۶- احتیاج کم به لوازم یدکی : ۵۹

فصل هفتم.. ۶۱

برج آزمایشی مانزانارس… ۶۱

و نتایج حاصل از آن. ۶۱

مقدمه: ۶۲

مشخصات برج آزمایشی: ۶۲

مدهای بهره برداری توربین: ۶۴

مراجع: ۷۰