فهرست مطالب

انرژی ایران - سال بیستم شماره 2 (پیاپی 75، تابستان 1396)

نشریه انرژی ایران
سال بیستم شماره 2 (پیاپی 75، تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد جعفری، حمید مرتضی پور*، کاظم جعفری نعیمی، محمد مهدی مهارلویی صفحات 5-22
    در تحقیق حاضر، عملکرد یک سامانه گرمایشی خورشیدی گلخانه، مجهز به متمرکزکننده سهموی خطی و جمع کننده تخت خورشیدی دومنظوره، با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پیش بینی شده است. در گلخانه مورد آزمایش، گرمای مورد نیاز در شب، به وسیله حرارت ذخیره شده به وسیله سامانه خورشیدی در طول روز و یک گرم کن کمکی تامین می گردید. حرکت سیال درون مجموعه متمرکزکننده به وسیله پمپ و در جمع کننده تخت، به صورت ترموسیفون بود. از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با روش یادگیری پس انتشار خطا به منظور پیش بینی مصرف انرژی ذخیره شده در روز به وسیله سامانه گرمایش خورشیدی، مصرف انرژی گرم کن کمکی و دمای مخزن ذخیره حرارت استفاده شد. ورودی های شبکه شامل شدت تابش خورشید، دمای محیط، سرعت باد، دمای سطح، دمای گلخانه، دبی سیال حامل و زمان بودند. حدود 80 درصد از مجموع داده ها به منظور آموزش، 10 درصد آزمایش و 10 درصد اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفتند. برای ارزیابی عملکرد شبکه از پارامترهای ضریب تبیین (R2) و میانگین مربعات خطا (MSE) استفاده شد. ساختار شبکه 1-15-7 با R2 و MSE به ترتیب برابر با 98/0 و 00017/0 بهترین نتیجه را برای پیش بینی مصرف انرژی از حرارت ذخیره شده توسط سامانه خورشیدی نشان داد. ساختار 1-10-10-7 با R2 و MSE به ترتیب برابر با 99/0 و 00014/0 و ساختار 1-15-5-7 با R2 و MSE به ترتیب برابر با 98/0 و 00011/0 بهترین نتیجه را به ترتیب برای پیش بینی مصرف انرژی گرم کن کمکی و دمای مخزن ذخیره حرارت ارائه کردند.
    کلیدواژگان: دمای مخزن، شبکه عصبی مصنوعی، گلخانه، مصرف انرژی
  • احسان مشکسار، تیمور قنبری، فرشید ناصری* صفحات 23-49
    در این مقاله یک روش شناسایی جدید برای تخمین پارامترهای مجهول در سیستم های فوتوولتائیک ارائه شده است. مدل تک دیودی با پنج پارامتر مجهول به عنوان مدل سیستم فوتوولتائیک در نظر گرفته شده است. با استفاده از اطلاعات سیستم در شرایط تست استاندارد، یک مدل کاهش یافته که در آن سه پارامتر مجهول به صورت تابعی از دو پارامتر دیگر در نظر گرفته شده اند استخراج شده است. با لحاظ کردن محدودیت های فیزیکی سیستم، یک تابع هدف و مجموعه ای از قیود نامساوی برای مدل کاهش یافته تعریف شده اند. نشان داده شده است که مساله بهینه سازی غیر محدب سیستم های فوتوولتائیک، به یک مساله بهینه سازی مقید و محدب تبدیل می شود. قیود مساله به کمک یک تابع مانع که یک تابع هدف تکمیل شده را تولید می کند لحاظ شده اند. یک روش شناسایی تطبیقی برای یافتن مقادیر بهینه تابع هدف تکمیل شده مورد استفاده قرار گرفته است. بر خلاف غالب روش های شناسایی، الگوریتم پیشنهادی دارای پاسخ دقیق و منحصر به فرد و پیاده سازی آن بسیار آسان است. کارایی روش پیشنهادی با استفاده از نتایج شبیه سازی و عملی به اثبات رسیده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی محدب، تخمین تطبیقی، شناسایی پارامتر، ماژول فوتوولتائیک، مدل پنج پارامتری
  • داود منظور، روح الله کهن هوش نژاد* صفحات 51-65
    بخش حمل و نقل سالانه حدود 2200 میلیون تن معادل نفت، انرژی مصرف می کند. از این میان، بیش از 96 درصد مربوط به فراورده های نفتی بوده که در واقع بیش از 60 درصد کل تولید جهانی نفت به شمار می آید. حمل و نقل جاده ای بخش عمده مصرف انرژی را به خود اختصاص داده است به گونه ای که وسایل نقلیه سبک حدود 52 درصد کل مصرف را به خود اختصاص داده است. شورای جهانی انرژی دو سناریوی بالقوه برای حمل و نقل جهان به نام های «جاز» و «سمفونی» در افق 2050 طراحی نموده است. سناریوی جاز جهان را به گونه ای ترسیم می کند که در آن نیروهای بازار غالب بوده و فضایی برای رقابت آزاد جهانی ایجاد می کنند. این درحالیست که سناریوی سمفونی جهان کنترل شده ای را توصیف می کند که در آن دولت ها تصمیم به مداخله در بازار برای ارتقای تکنولوژی و توسعه زیرساخت ها گرفته اند. در سال 2050، کل تقاضا برای سوخت در همه انواع وسایل حمل و نقل نسبت به سطوح سال 2010 بین 30 درصد (سناریوی سمفونی) تا 82 درصد (سناریوی جاز) افزایش خواهد یافت. ترکیب سوخت در بخش حمل و نقل در هردو سناریو همچنان وابستگی زیادی به بنزین، دیزل، نفت کوره و سوخت جت خواهد داشت.
    کلیدواژگان: حمل و نقل، چشم انداز، انرژی، سناریو، جاز، سمفونی
  • قاسم نجفی، مجید خانعلی* صفحات 67-83
    برای کاهش مقدار آلودگی هوا و گازهای گلخانه ای و حفظ منابع سوخت فصلی، یکی از روش ها گسترش استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر است. درنتیجه این منجر به رشد و گسترش استفاده از سیستم های فتوولتاییک شده است. امروزه به خاطر افزایش نیاز به انرژی الکتریکی و توانای تولید انرژی موردنیاز به صورت خانگی و خصوصی، استفاده از انرژی خورشیدی و توانایی تولید انرژی الکتریکی از آن به وسیله سیستم های فتوولتاییک افزایش یافته است. در این مطالعه یک سیستم مستقل از شبکه برق برای تامین برق موردنیاز یک واحد مسکونی در اطراف کرج در فصل معینی از سال طراحی شده است. انرژی موردنیاز برای این خانه 4320 وات ساعت است. برای تامین این مقدار انرژی 830 وات آرایه فتوولتاییک، یک اینورتر 1500 واتی، یک شارژ کنترل با ظرفیت 40 آمپر و باتری 24 ولتی با ظرفیت 600 آمپرساعت موردنیاز می باشد. هزینه این پروژه 103700000 ریال تخمین زده شده است. از نرم افزار PVsyst برای محاسبه مقدار تلفات سیستم استفاده شده و درنهایت اثر محیطی سیستم با سیستم های رایج مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: فتوولتاییک، سیستم مستقل، نرم افزار PVsyst، برآورد هزینه
  • حیدر جهان بخش*، آزیتا غفارزاده صفحات 85-101
    شرایط اقلیمی تاثیر بسزایی در میزان انرژی مصرفی ساختمانها دارد. همچنین بررسی زاویه و نحوه تابش اشعه خورشید بر ساختمان و کنترل میزان جذب حرارت پوسته ساختمان در طول سال تاثیر قابل توجهی در بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان ایفا می نماید. لذا در این تحقیق تاثیر جهت قرارگیری ساختمان بر میزان مصرف انرژی ساختمان بررسی و به این منظور در مرحله نخست میزان جذب حرارت توسط بدنه های ساختمان تبیین شد. پژوهش حاضر با هدف تحلیل تاثیرگذاری یکی از مهمترین عوامل موثر بر مصرف انرژی ساختمان یعنی تابش خورشید و جذب حرارت، انجام شده است. در این مطالعه ابتدا توسط نرم افزارهای اقلیمی درجه حرارت و زاویه تابش خورشید تعیین گردید و سپس با استفاده از نرم افزارشبیه سازی انرژی دیزاین بیلدر میزان دریافت حرارت بدنه بنا در جهات مختلف 0-90 درجه و 270 -360 درجه بررسی و بر اساس مصرف انرژی سالانه ساختمان در حالت های مختلف جهت بهینه قرارگیری بنا در شهر اصفهان تعیین شد. نتایج حاصله نشان می دهد میزان تابشی که به یک سطح می رسد، به شدت اشعه ی تابشی خورشید و زاویه ی تماس اشعه با سطح بستگی دارد. هرچه شدت تابش خورشید بیش تر و زاویه ی تابش نسبت به سطح قائم باشد، میزان دریافت تابش و در نتیجه گرمای تولید شده روی سطح بیش تر خواهد بود.
    کلیدواژگان: صرفه جویی انرژی، جهت گیری ساختمان، جذب حرارت تابشی، اصفهان
  • عباس روحانی، معصومه عبدالله پور*، محمود رضا گلزاریان، حسین ابوترابی زارچی صفحات 103-125
    آرایه های خورشیدی یکی از نوید بخش ترین فناوری انرژی های تجدیدپذیر در تامین انرژی ساختمان ها می‎باشد. در نصب پنل های خورشیدی روی بام ساختمان ها، دانستن زاویه شیب بهینه به منظور داشتن بیشترین انرژی سالانه، فصلی، ماهانه و یا روزانه حائز اهمیت می باشد .در حقیقت، تغییرات زاویه شیب آرایه در مقدار تابش خورشیدی که به سطح پنل ها می رسد، موثراست. در این تحقیق از مدل های مختلفی برای بدست آوردن زاویه شیب بهینه و زاویه آزیموث در شهر مشهد استفاده شد. با استفاده از مدل ایزوتروپیک زوایای بهینه ای برای ماه های مختلف، فصول و کل سال معرفی شده است. همچنین با استفاده از مدل غیرایزوتروپیک زاویه آزیموث و زاویه شیب بهینه برای مشهد بدست آمد. در حالت کلی در سیستم تک محوره در کل سال مجموع انرژی بدست آمده نسبت به انرژی دریافتی روی سطح افق 18 % افزایش می یابد و در سیستم دو محوره در کل سال مجموع انرژی بدست آمده نسبت به انرژی دریافتی روی سطح افق 30% و نسبت به حالت تک محوره در کل سال 11 % افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آرایه های خورشیدی، انرژی خورشیدی، حداکثر انرژی، زاویه بهینه
  • سارا شمشیری، محسن دوازده امامی*، آبتین عطایی صفحات 127-146
    در ساختمان های اداری که در آب و هوای گرم واقع شده اند، بخش های پیرامونی ساختمان به شدت با میزان مصرف انرژی در ارتباط هستند. پنجره ها منابع اصلی جذب گرما و در نتیجه افزایش مصرف انرژی در بخش سرمایش ساختمان هستند، اما می توانند در کاهش مصرف انرژی در ساختمان زمانی که جهت ادغام روشنایی روز و نور مصنوعی جهت تامین روشنایی مورد استفاده قرار گیرند، سهیم گردند. مطالعه حاضر بر روی بررسی کاهش مصرف انرژی به وسیله ادغام نور مصنوعی و روشنایی روز و تغییر پوشش شیشه پنجره ها و تاثیر آن بر بار برودتی و روشنایی ساختمان متمرکز می باشد. جهت انجام این تحقیق یک ساختمان اداری معمولی واقع در آب و هوای گرم توسط نرم افزار eQuest شبیه سازی شده است. با تغییر در پوشش پنجره و ادغام با روشنایی روز، کاهش قابل توجهی در میزان مصرف انرژی ایجاد می شود. برای نمونه در صورت استفاده از پنجره دوجداره شفاف، اگر از روشنایی روز جهت تامین بخشی از روشنایی فضا استفاده شود، پنجره ها دارای سایبان باشد میزان مصرف انرژی در بخش روشنایی، سرمایش و کل به ترتیب 45%، 16% و 20% نسبت به ساختمانی که از همان پنجره بدون بهره مندی از روشنایی روز و بدون سایبان باشد، کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: شیشه پنجره، مصرف انرژی الکتریکی، روشنایی روز، سایبان، ساختمان اداری
|
  • Mohammad Jafari, Hamid Mortezapour*, Kazem Jafari Naeimi, Mohammad Mahdi Maharlouee Pages 5-22
    In this study, the performance of a solar greenhouse heating system equipped with a linear parabolic concentrator and a dual-purpose flat plate solar collector‏ was investigated using the Artificial Neural Network (ANN) method. The heat required for the greenhouse at night hours was supplied by the heat stored in the storage tank by the solar system during the sunshine time and  an auxiliary heater. A water pump was used to make a forced-flow through the concentrator assembly. While, a natural water flow occurred in the flat plate collector. ANN method was used to predict  the tank temperature and energy consumption from the heat storage tank and by the auxiliary heater. Network inputs were solar radiation intensity, ambient temperature, wind speed, collector surface temperature, greenhouse temperature, flow rate and time. About 80% of total data were used for training, 10% for testing and 10% for validation. The results indicated that the network topology of 7-15-1 with R² and MSE of respectively 0.98 and 0.00017 presented the best results for prediction of energy consumption from the tank. While the most suitable description for variations of energy consumption by the auxiliary heater and from storage tank was given by the network topologies‏ of 7-10-10-1 (with R² of 0.99 and MSE of 0.00014) and 7-5-15-1 (with R² 0.98 of MSE  of 0.00011), respectively.
    Keywords: Artificial neural network, energy consumption, greenhouse, tank temperature
  • Ehsan Moshksar, Teymoor Ghanbari, Farshid Naseri* Pages 23-49
    This paper presents a novel identification technique for estimation of unknown parameters in photovoltaic (PV) systems. A single diode model is considered for the PV system, which consists of five unknown parameters. Using information of standard test condition (STC), three unknown parameters are written as functions of the other two parameters in a reduced model. An objective function and a set of inequality constraints are defined for the reduced model considering limitations of the physical system. It is shown that the non-convex optimization problem of PV systems is converted to a convex constrained optimization one. The constraints are enforced using a modified barrier function that generates an augmented objective function. An adaptive identification technique is utilized to find the optimal values of the augmented cost. Unlike most identification techniques, the proposed algorithm has a precise and unique solution, which is easy to implement. The effectiveness of the proposed approach is confirmed using some simulation and experiments.
    Keywords: Photovoltaic System, Parameter estimation, Non-convex Optimization, Adaptive Identification Technique
  • Davood Manzoor, Roholah Kohanhoosh Nejad* Pages 51-65
    In 2010, the global transport sector consumed about 2,200 million tons of oil equivalent. About 96% of this amount came from oil. It shows that more than 60% of the oil consumed globally goes to the transportation sector. Road transport accounts for the bulk of the transportation energy consumption. The light-duty vehicles (LDVs), including light trucks, light commercial vehicles, and minibuses accounted for about 52%. World Energy Council (WEC) has re-examined the future of the transport sector by building Global Transport Scenarios to 2050 “Freeway” and “Tollway.” The “Freeway” scenario envisages a world where pure market forces prevail to create a climate for open global competition. The “Tollway” scenario describes a more regulated world where governments decide to intervene in markets to promote technology solutions and infrastructure development that put common interests at the forefront. In 2050, total fuel demand in all transport modes will increase by 30% (Tollway) to 82% (Freeway) above the 2010 levels. Transport sector fuel mix will still depend heavily on gasoline, diesel, fuel oil and jet fuel.
    Keywords: Transport, Outlook, Energy, Scenarios, Freeway, Tollway
  • Ghasem Najafi, Majid Khanali* Pages 67-83
    For decreasing the amount of air pollution and green gas emission and saving fossil fuels resource, one of the ways is extending renewable energy utilization. Hence, this yields to growth and development of Photovoltaic systems. Nowadays due to increasing electrical energy requirements and ability to privately providing required energy, the use of solar energy and its electrical power creativity by means of PV systems expanded. In this study an electricity network independent system designed to provide electricity for a house around Karaj at a certain season of the year. The energy demand for this house is 4320 Watt-hours. For providing this amount of energy, 830 watt photovoltaic array, a 1500-watt inverter, a charge controller with a capacity of 40 amp and 24 volt battery with 600 amp hour capacity is needed. The cost needed for this project estimated about 103700000 Rials. PVsyst software used to calculate system losses and finally environmental impact of system compared with conventional systems.
    Keywords: Photovoltaic, Independent system, PVsyst Software, Cost Estimation
  • Heidar Jahanbakhsh*, Azita Ghafarzadeh Pages 85-101
    Climatic conditions have a significant impact on the energy consumption of  buildings. Also check the angle of the solar radiation on buildings and controlling the amount of heat absorbed on building shell during the year have significant impact on building energy efficiency. The aim of this study was to investigate the effect of orientation of the building on the energy consumption and to this meaning, in the first, heat absorption rate was determined by body of building. This study has been done with the aim of analyze the impacting of solar radiation and heat absorption the as an most important factors to energy consumption of building.  In this study, first the temperature and sun radiation angle was determined by climatal softwares and then the amount of getting temperature of body of building in different directions 0-90 degrees and 270 -360 degrees were studied with the using of design Builder software (the software of energy simulation) and according to the annual energy consumption of buildings in different modes, the optimized placement of building was determined in Isfahan. The results showthat  the amount of radiation that reaches to a surface, depends on the intensity of solar radiation and radiation with surface contact angle. As more solar radiation intensity and angle relative to the surface is vertical, the amount of getting energy and thus heat generated on the surface will be more.
    Keywords: Keywords: Energy savings, building orientation, radiant heat absorption, Isfahan
  • Abbas Rouhani, Masumeh Abdollahpour*, Mahmoudreza Golzarian, Hossein Abutorabi Zarchi Pages 103-125
    The solar arrays  are one of the most promising renewable energy technologies for providing energy needs . in buildings. For installed solar panels on building roofs, knowing the optimal inclination angle is important in order to obtain the maximum annual or seasonal energy. In fact, the changes in slope angle affect the amount of solar radiation that reaches the surface of the panel. In this study,  various models were used to obtain optimal tilt angle and azimuth angle in solar panels installed angle in Mashhad. Using ayzrvtrvpyk isotropic model, the optimal angles for various months, seasons of the year were deterimend. Also,  panels’ optimal slope and azimuth angles in Mashhad were calculated and determined using non-isotropic model. In general, the total annual energy achieved by panels equipped with a single axis  and dual axis sun tracking system  could increase by 16%  and 30%, respectively, compared to what achieved by fixed angle solar panels.
    Keywords: solar energy, solar arrays, optimum angle, maximum energy
  • Sarah Shamshiri, Mohsen Davazdah Emami*, Abtin Ataei Pages 127-146
    The exterior envelope of buildings play a significant role on the amount of energy consumption in office buildings that are located in warm climates. The present study focuses on the reduction of energy consumption by integrating daylight and artificial lights, and by changing the characteristics of exterior envelope of buildings including window coverage and dimension of buildings. Moreover, the study focuses on the impact of mentioned parameters on the cooling load and lighting in office buildings. For this study, a typical office building located in warm climate is simulated, using the software eQUEST. It is found that by changing the window type (glazing and coverage) and integration of daylight with artificial lights, a significant reduction occurs in the amount of energy consumption. In this article, an office building is simulated with insulated double window transparent that has fins and overhangs with ratio of northern-southern to eastern-western side equal to four.  By using daylight to provide some parts of lightings, a reduction of 45%, 16% and 20% is found on lighting, cooling and total energy consumption, respectively. This energy reduction is compared with a building that uses clear windows with no daylight being used to provide lighting in the office building.
    Keywords: glazing window, Electrical energy consumption, daylight, fins-overhangs, office building