بررسی اثر شرایط محیطی بر دودکش خورشیدی: تحلیل اگزرژی و اقتصادی و انتخاب شهر مناسب

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک

2 دانشجو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک

چکیده

در این مطالعه اثرات شرایط محیطی بر اگزرژی و هزینه دودکش خورشیدی بررسی و راهکاری برای انتخاب شهر مناسب برای بهره‌مندی از دودکش خورشیدی ارائه شده است. در بررسی اثر شرایط محیطی پارامترهایی مانند شدت تابش، دمای محیط و مقدار رطوبت محیط در نظر گرفته شده است. در این تحلیل پنج شهر با اقلیم آب و هوایی مختلف در ایران (اراک، اهواز، تبریز، رشت وکرمان) در نظر گرفته شده است. راندمان اگزرژی دودکش خورشیدی و تابع هزینه در طی یکسال برای همه شهرها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد در تحلیل اگزرژی بیشترین اثر را به ترتیب پارامتر شدت تابش، دمای محیط و مقدار رطوبت محیط دارند. همچنین شهر اهواز نسبت به سایر شهر ها دارای بیشترین راندمان اگزرژی درطول سال است. بیشترین تابع هزینه مرتبط به شهر تبریز است. با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی و بر اساس دو معیار راندمان اگزرژی و تابع هرینه، شهرهای مورد بررسی در ایران برای نصب دودکش خورشیدی اولویت بندی شده اند. با استفاده از استراتژِی پیشنهادی شهر اهواز با امتیاز 3/0 در جایگاه اول و شهر تبریز با امتیاز0.16 در جایگاه آخر برای نصب دودکش خورشیدی قرار دارد.

کلیدواژه‌ها


[1]    Valipour MS, Fallah H (2016) Mathematical modeling of solar chimney power plants in semnan city. Energy Convers Manag 6: 70-83.
[2]    Haaf W (1984) Solar chimneys: Part ii: Preliminary test results from the Manzanares pilot plant. Int J Sustain Energy 2: 141-161.
[3]    Kalteh M, Razavi N, Akef M (2014) Investigation of the performance of sloping and conventional solar chimney power plants in different climates of Iran. J Fluids Struct 4 (3): 137-146.
[4]    Wolfgang S (1995) The solar chimney: Electricity from the sun. Edition Axel Menges.
[5]    Schlaich J, Bergermann R, Schiel W, Weinrebe    G (2004) Sustainable electricity generation       with solar updraft towers. Struct Eng Int 14: 225-229.
[6]    Fluri T, Pretorius J, Van Dyk C, Von T Backström, D Kröger, G Van Zijl (2009) Cost analysis of solar chimney power plants. J Sol Energy 83: 246-256.
[7]    Patel SK, Prasad D, Ahmed MR (2014) Computational studies on the effect of     geometric parameters on the performance of a solar chimney power plant. Energy Convers Manag 77: 424-231.
[8]    Gholamalizadeh E, Kim MH (2014) Three-dimensional CFD analysis for simulating the greenhouse effect in solar chimney power plants using a two-band radiation model. Renew Energy 63: 498-506.
[9]    Guo P, Li J, Wang Y (2016) Evaluation of the optimal turbine pressure drop ratio for a solar chimney power plant. Energy Convers Manag 108: 14-22.
[10]    Avcı AS, Karakaya H, Durmuş A (2020) Numerical and experimental investigation of solar chimney power plant system performance. Energy Sources 5: 1-19.
[11]    Kebabsa H, Lounici MS, Lebbi M, Daimallah A (2020) Thermo-hydrodynamic behavior of an innovative solar chimney. Renew Energy 145: 2074-2090.
[12]    Silva JOC, Maia CB (2020) Optimization of          a small solar chimney. Acta Polytech 60: 225-   234.
[13]    Abdelsalam E., Kafiah F., Alkasrawi M., Al-Hinti I., Azzam A. (2020) Economic Study of Solar Chimney Power-Water Distillation Plant (SCPWDP). Energies 13: 27-89.
[14]    Djimli S, Chaker A (2014) Numerical study of the solar chimney power plant performance in the region of M’Sila-Algeria. ICREPQ’14 Cordoba (Spain). 
[15]    Fallah SH, Valipour MS (2019) Evaluation of solar chimney power plant performance: The effect of artificial roughness of collector. J Sol Energy 188: 175-184.
[16]    Nasraoui H, Driss Z, Kchaou H (2020) Novel collector design for enhancing the performance of solar chimney power plant. Renew Energy 145: 1658-1671.
[17]    Rahbar K, Riasi A (2019) Performance enhancement and optimization of solar chimney power plant integrated with transparent photovoltaic cells and desalination method. Sustain Cities Soc 46: 101-111.
[18]    Cottam P, Duffour P, Lindstrand P, Fromme P (2016) Effect of canopy profile on solar thermal chimney performance. J Sol Energy 129: 286-296.
[19]    Asnaghi, Ladjevardi S (2012) Solar chimney power plant performance. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16: 3383-3390.
[20]    Sangi R (2012) Performance evaluation of solar chimney power plants in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16: 704-710.
[21]    Petela R (2009) Thermodynamic study of a simplified model of the solar chimney power plant. J Sol Energy 83: 94-107.
[22]    Sakir MT, Piash MBK, Akhter MS (2014) Design, construction and performance test of a small solar chimney power plant. Global J Eng Res 1: 10-14.
[23]    Nasirivatan S, Kasaeian A, Ghalamchi M (2015) Performance optimization of solar chimney power plant using electric/corona wind. J Electrostatics 78: 22-30.
[24]    Kiwan S, Salam QIA (2018) Solar chimney power-water distillation plant (SCPWDP). Desalination 445: 105-114.
[25]    Khidhir DK, Atrooshi SA (2020) Investigation of thermal concentration effect in a modified solar chimney. J Sol Energy 206: 799-815.
[26]    Xu Y, Zhou X (2019) Performance of a modified solar chimney power plant for power generation and vegetation. Energy 171: 502-509.
[27]    Maia C, Silva JC, Cabezas-Gómez L, Hanriot S, Ferreira A (2013) Energy and exergy analysis of the airflow inside a solar chimney. Renewable and Sustainable Energy Reviews 27: 350-361.
[28]    Lavasani MA, Mohammadi Z, Mahdipour R (2015) Numerical analysis of air flow characteristics in a solar chimney with the presence of a plant layer. Iranian Mechanical Engineering Research 17(4): 6-22. (In Persian)
[29]    Abbas EF (2020) Experimental investigation for a laboratory solar chimney; A practical study in Iraq. Int J Renew Energy Res 10: 1054-1059.
[30]    Liberatore MJ (1982) Book review of the analytic hierarchy process: Planning, priority setting, resource allocation by Thomas L. Saaty. Taylor & Francis.
[31]    Solar energy services of professionals, NASA-SSE (worldwide, from July 1983 to June 2005, 1 
degree of spatial res, daily GHI values): http://www.soda-pro.com/web-services/radiation/ nasa-sse