فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت انرژی - سال نهم شماره 4 (پیاپی 34، زمستان 1398)

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال نهم شماره 4 (پیاپی 34، زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/10/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • علی عبادی، سیدمهدی حسینی*، علی اکبر عبدوس صفحات 2-13

    رله دیفرانسیل زمین بخشی از حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت است که به منظور تشخیص خطاهای داخلی اتصال به زمین به کار گرفته می شود. این طرح حفاظتی حساس و سریع است، اما حین برخی موارد از جمله خطای خارج از ناحیه حفاظتی و یا طی عبور جریان هجومی مغناطیس کننده ترانسفورماتور قدرت، به دلیل اشباع ترانسفورماتورهای جریان، ممکن است دچار عملکرد اشتباه شود. در این مقاله، یک طرح هوشمند جدید برای این رله، بر اساس شبکه عصبی مصنوعی ارایه می شود. برای پیاده سازی روش پیشنهادی، یک ترانسفورماتور قدرت واقعی تحت موارد بسیاری از شرایط کاری مختلف شامل خطای داخلی، خطای خارجی و برق دار شدن آن، در محیط نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیه سازی می شود. سپس بر اساس نتایج حاصل، اطلاعات یک سیکل از جریان دیفرانسیلی مربوط به هر مورد از شرایط مذکور به عنوان الگوهای نمونه استفاده شده تا شبکه عصبی احتمالی با استفاده از آن آموزش یابد. در نهایت، از شبکه آموزش یافته به عنوان هسته تشخیص دهنده در طرح این رله نوین استفاده می شود. نتایج پیاده سازی این روش، کارایی عالی آن را از حیث ایمنی در مقابل عملکرد کاذب، تایید می کند.

    کلیدواژگان: رله دیفرانسیل زمین، ترانسفورماتور قدرت، اشباع ترانسفورماتور جریان، شبکه عصبی احتمالی
  • محمد جواد جلیلیان، حسین ترکمن*، محسن حمزه صفحات 14-23

    در این مقاله، ساختار جدیدی از موتورهای سوییچ رلوکتانس شارمحور بهبود داده شده است. در این نوع موتورها، ترکیبات مختلف تعداد قطب های روتور و استاتور روی گشتاور موتور و عملکرد آن تاثیر خواهد گذاشت. در این راستا با تغییر در ساختار استاتور موتور سوییچ رلوکتانسی شارمحور، نتایج بهتری برای گشتاور و شار مغناطیسی به دست خواهد آمد. ساختار بهبود یافته دارای مزایای مسیر کوتاه شار و بخش بخش کردن روتور برای بهبود چگالی شار است. در ادامه، مشخصات اصلی هندسی، الکتریکی و فیزیکی موتور ارایه شده است. سپس ساختار پیشنهادی با استفاده از تعداد بیشتری از بخش های روتور توسط ماژول های استاتور تغییریافته اصلاح می شود. ساختار بهبود یافته دارای پتانسیل بالایی برای وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEVs) است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که موتور پیشنهادشده و اصلاح شده در مقایسه با موتور مرجع و گشتاور مشابه کمتر از جرم مواد فعال استفاده می کند. مقایسه عملکرد موتورهای انتخاب شده با استفاده از تجزیه و تحلیل سه بعدی روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: موتور شارمحور، موتورهای سوئیچ رلوکتانسی، روش اجزای محدود، تحلیل استاتیک و تحلیل دینامیک
  • مهرداد محمودیان، محسن گیتی زاده*، امیرحسین رجایی صفحات 24-35

    امروزه اینورترهای تک فاز بدون ترانسفورماتور به منظور اتصال منابع ریزپراکنده DC مانند آرایه های فتوولتاییک به شبکه AC، به دلیل قیمت پایین آن، وزن کم و بازدهی بالا، نظر بسیاری از بهره برداران را به خود جلب کرده است. یکی از عوامل مهم در تعیین رفتار شبکه، قابلیت کنترل توان راکتیو توسط اینورتر است؛ زیرا طبق استاندارد VDE AR-N 4105 اینورترهای تک فازی که توان نامی آن ها زیر KVA 68/3 هستند، باید در زمان تغذیه بار اهمی، تحت ضریب قدرت 95/0 پیش فاز تا 95/0 پس فاز بهره برداری شوند. در این مقاله یک توپولوژی جدید اینورتری ارایه می شود که قابلیت کنترل توان راکتیو، اصلاح ضریب قدرت و حذف جریان نشتی را دارد. در ادامه، اصول تولید و حذف جریان نشتی و ولتاژ حالت مشترک بررسی می شود. شایان ذکر است که توپولوژی های ارایه شده تاکنون، به تنهایی و به صورت حلقه باز، توانایی کنترل توان را ندارند. بنابراین یک روش کنترلی پیشنهادی ارایه می شود که با کنترل کننده تناسبی رزونانسی کار می کند و سرعت پاسخ بالایی دارد. شبیه سازی های صورت گرفته در دو حالت بار اهمی خالص متغیر و بار اهمی سلفی متغیر نشان می دهند که ردیابی توان در این ساختار با دقت مناسبی صورت می پذیرد. بازده اینورتر پیشنهادی نیز بالای 98% برآورد شده و با مدل های H5، HERIC و H6 مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: اینورترهای فتوولتاییک متصل به شبکه، جریان نشتی حالت مشترک، کنترل توان راکتیو
  • حسن مرادی چشمه بیگی*، ندا عزیزی صفحات 36-45

    در این مقاله، یک روش جدید برای کنترل هم زمان توان اکتیو و راکتیو در سیستم چندماشینه با بهره گیری از ذخیره ساز انرژی و ساختار کنترلی توزیع شده در کنترل فرکانس و تنظیم ولتاژ معرفی شده است. در روش پیشنهادی، هریک از واحد های تولیدی به یک واحد ذخیره سازی با سیستم کنترلی مجزا مجهز شده اند که هر واحد ذخیره ساز شامل دو حلقه کنترلی مجزاست. حلقه اول برای کنترل توان اکتیو و حلقه دوم برای کنترل توان راکتیو طراحی شده است. همچنین برای کنترل فرکانس و ولتاژ دو مدار کنترلی مجزا نیز در مبدل ها در نظر گرفته شده است. برای بررسی عملکرد ساختار کنترلی پیشنهادی و نمایش پایداری سیستم نتایج شبیه سازی برای حالت های تعادل و عدم تعادل شبکه بررسی شده است. برای استراتژی کنترلی ارایه شده تمام پارامترهای کنترل کننده ها هم زمان با استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی غیرخطی ترکیبی رقابت استعماری و ژنتیک بهینه شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی بیانگر کارایی ساختار کنترلی پیشنهادی در بهره گیری از باتری ذخیره ساز انرژی برای کنترل همزمان توان اکتیو و راکتیو در یک سیستم مبدل انرژی بادی است و اثربخشی این استراتژی را در شرایط تعادل و عدم تعادل شبکه نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مبدل سمت روتور، ژنراتور دوسو تغذیه، کنترل توزیع شده توان اکتیو و راکتیو، کنترل فرکانس، کنترل ولتاژ
  • محمد کاشانی پور*، عباس موسویان، احمد کوچکی صفحات 46-59

    یکی از موانع اجرای طرح های بهینه سازی انرژی در ساختمان های مسکونی، محدودیت در تامین مالی است. تامین مالی این طرح ها به دلیل ماهیت متفاوت چندگانه، مستلزم ساختارهای مالی پیچیده تری است که می تواند در بستر بازار سرمایه تحقق یابد. در این پژوهش تلاش شده است از طریق تحلیل مضمون منابع مرتبط، ابزارهایی برای تامین مالی طرح های کارایی انرژی در بستر بازار سرمایه ایران طراحی شود. جامعه آماری این پژوهش منابع نوشتاری مرتبط با تامین مالی در بازار کارایی انرژی است. پس از بررسی منابع استخراج شده، 41 منبع به عنوان نمونه به دست آمده است. پایایی نتایج با استفاده از روش هولستی 903/0 برآورد شد. نتایج پژوهش نشان می دهد مضامین مربوط به تامین مالی طرح های کارایی انرژی را می توان در چهار مضمون فراگیر ساختارهای نهادی، جایگاه بخش عمومی، مدل های قراردادی و الگوی تامین مالی خلاصه کرد. در نهایت بر اساس شبکه مضامین استخراج شده و استنتاج نتایج توسط پژوهشگر، الگوی تامین مالی کارایی انرژی حوزه مسکونی استخراج شد.

    کلیدواژگان: کارایی انرژی، تامین مالی، اوراق بهادارسازی، ابزار تامین مالی، بازار سرمایه، تحلیل مضمون
  • احمد طیار، محمدتقی رضوان*، حامد هاشمی دزکی صفحات 60-73

    این مقاله به مکان یابی نیروگاه های خورشیدی در مقیاس بزرگ با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تصمیم گیری چندمعیاره (MCDM) به عنوان یک ابزار ترکیبی مناسب می پردازد. در روش پیشنهادی با در نظر گرفتن محدودیت ها و قیود مختلف همچون عوارض طبیعی و غیرطبیعی با GIS می توان فضای شدنی منطقه مورد مطالعه را تعیین کرد. پس از تعیین معیارهای موثر بر تصمیم گیری مکان های نیروگاه های خورشیدی اعم از شدت تابش، دما، شیب زمین و...، اهمیت هر معیار با استفاده از نظریات خبرگان با استفاده از روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی تعیین می شود. در نهایت با استفاده از روش های TOPSIS و همپوشانی وزن دار مناسب بودن GIS، دسته بندی مناطق مختلف ناحیه شدنی از نظر میزان پتانسیل احداث نیروگاه خورشیدی صورت می گیرد. برای نشان دادن مزایای کاربردی روش پیشنهادی، استان کربلا به عنوان یک مطالعه موردی عملی انتخاب شده است. اگرچه کشور عراق پتانسیل بالایی برای احداث نیروگاه های خورشیدی دارد، مطالعات امکان سنجی فنی و اقتصادی و مکان یابی این نوع نیروگاه ها در این کشور انجام نشده است. ازاین رو، انتخاب مطالعه موردی این مقاله از دیدگاه عملیاتی و کاربردی حایز اهمیت است.

    کلیدواژگان: مکان یابی، نیروگاه های خورشیدی، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، روش TOPSIS، روش همپوشانی وزن دار
  • واناند عیسی جان، رضا رزاقی* صفحات 74-81

    بحران آلودگی محیط زیست بر اثر استفاده بیش از حد سوخت های فسیلی و خطر از بین رفتن ذخایر و منابع طبیعی و همچنین تولید بیش از حد گازهای گلخانه ای و در نتیجه گرم شدن زمین بسیاری از محققان حوزه انرژی را به فکر استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به عنوان انرژی جایگزین فسیلی انداخته است. نیروگاه های دودکش خورشیدی یکی از انواع انرژی های تجدیدپذیر می باشد که در دهه گذشته، مورد توجه محققان قرار گرفته است. نیروگاه های دودکش خورشیدی از جمله نیروگاه هایی هستند که ساختار آن ها را جمع کننده های خورشیدی، دودکش و توربین هایی که در ابتدای دودکش قرار داده می شوند، تشکیل می دهند. هدف از این بررسی، مدل سازی عددی یک نمونه دودکش خورشیدی ساخته شده در دانشگاه تهران و بررسی پارامترهای هندسی موثر بر افزایش سرعت جریان هوا درون آن است. مدل سازی عددی به صورت دوبعدی و بر مبنای روش حجم محدود و مدل آشفتگی کا-اپسیلون استاندارد در شبکه بهینه در نرم افزار انسیس فلوینت انجام شده است. نتایج عددی تطابق خوبی را با حداکثر اختلاف 6% نسبت به نتایج تجربی نشان می دهد. تفاوت تحقیق حاضر در مقایسه با تحقیق های پیشین انجام شده، مدل سازی نیروگاه بدون استفاده از خواص ذخیره سازی انرژی توسط زمین و با استفاده از شار حرارتی ثابت روی جمع کننده بدون در نظر گرفتن شرایط تشعشعی محیطی است .نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع دودکش، ارتفاع جمع کننده، شعاع جمع کننده و کاهش شعاع دودکش باعث می شود سرعت جریان هوا داخل برج در حدود 76% افزایش یابد (از 7/1 متر بر ثانیه در مدل تجربی تا 3 متر بر ثانیه) که نتیجه آن بهبود کارایی این مدل نیروگاه است. همچنین، از میان پارامترهای مورد بررسی، افزایش شعاع جمع کننده و کاهش شعاع دودکش نقش بیشتری را در افزایش سرعت جریان هوا داخل برج دودکش خورشیدی ایفا می کنند. نتایج این تحقیق می تواند در بهینه سازی قسمت های مختلف نیروگاه نظیر توربین، جمع کننده و برج تاثیر بسزایی را داشته باشد.

    کلیدواژگان: دودکش خورشیدی، مدل سازی عددی، انتقال حرارت جابه جایی آزاد
  • حسین احمدی کیا*، محمد حسن ملک محمدی، حمید بهشتی صفحات 82-91

    مصرف زیاد آب در برج های خنک کن تر نیروگاه های بخار، از چالش های بزرگ در دنیاست. روش پیشنهادی برای کاهش مصرف آب این نیروگاه ها، استفاده از برج خنک کن خشک اجباری به جای برج تر است که تاکنون انجام نشده است. استفاده از این نوع برج های خنک کن علاوه بر کاهش راندمان نیروگاه، به شرایط جوی نیز وابسته است. یک روش برای حل این مشکل، ریزش آب روی برج در ساعت های اوج گرماست. در این مقاله این گونه از برج ها به صورت تحلیلی مطالعه شده و هر دو حالت خشک و تر آن بررسی شده اند. سپس برای یک نیروگاه بخار، اندازه و مشخصات برج های خنک کن خشک و تر در دمای طرح محاسبه شده اند. این نتایج با داده های تجربی و اطلاعات برج تر یک نیروگاه مقایسه شده و صحت آن مورد تایید قرار گرفته است. فقط در دماهای محیط بیشتر از دمای طرح، از ریزش آب روی لوله و پره های برج خنک کن استفاده می شود. با استفاده از داده های هواشناسی، تعداد ساعاتی که دمای هوای محیط بیشتر از دمای طرح می باشد، محاسبه شده و میزان مصرف آب به دست آمده است. محاسبات نشان می دهند که برای واحدهای 320 مگاواتی نیروگاه اصفهان در دمای طرح °C30، حدود 97% در مصرف سالیانه آب صرفه جویی می شود. مقدار کاهش قدرت خروجی نیروگاه به دلیل مصرف الکتریکی فن و پمپ های برج خنک کن خشک 93/3% قدرت خروجی نیروگاه محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: برج خنک کن خشک، ریزش آب، برج تر، مصرف آب، نیروگاه بخار
  • روح الله احمدی*، مصطفی گودرزی، حسین شکوهمند صفحات 92-103

    در این پژوهش، نوع جدیدی از لوله های حرارتی با عنوان شبکه لوله های حرارتی معرفی شده است. شبکه لوله های حرارتی طراحی، ساخته و سپس مورد ارزیابی عملکردی واقع شده است. این شبکه شامل 4 لوله حرارتی عمودی است که از پایین به کلکتور تبخیرکننده و در بالا به کلکتور چگالنده متصل است. به منظور بررسی تاثیر نانوسیال بر میزان راندمان حرارتی و مقاومت حرارتی شبکه لوله های حرارتی، با استفاده از روش دومرحله ای، نانوسیال اکسید مس تهیه شد. شبکه لوله های حرارتی با پرشوندگی 50% با سیال کاری آب و نانوسیال اکسید مس تحت آزمایش به ازای گرماهای ورودی مختلف قرار گرفته است. مشاهده شد که مقاومت کلی شبکه لوله های حرارتی با استفاده از نانوسیال با غلظت های حجمی 1%، 3% و 5% به ترتیب به مقادیر 95/0، 84/0 و 75/0 نسبت به سیال کاری آب کاهش می یابد. به علاوه، برای غلظت 5% حجمی راندمان شبکه لوله های حرارتی تا میزان 80% افزایش یافت.

    کلیدواژگان: شبکه لوله های حرارتی، اکسید مس، نانوسیال، مقاومت حرارتی
  • محمود کرلو، جاماسب پیرکندی*، مصطفی محمودی صفحات 104-117

    هدف از این تحقیق، بررسی عملکرد یک سیکل توربین گاز مجهز به یک موتور استرلینگ از دیدگاه ترمودینامیکی است. در این سیستم، بخشی از حرارت خروجی تلف شده از توربین گاز برای تولید توان بیشتر به یک موتور استرلینگ انتقال داده می شود. در تحلیل سیستم پیشنهادی، معادلات حاکم بر سیکل هیبریدی در نرم افزار مطلب مدل سازی شده و برای حل موتور استرلینگ نیز از مدل های اشمیت و آدیاباتیک ایدیال استفاده شده است. در بررسی کل سیکل هیبریدی نسبت فشار کمپرسور و دمای گازهای ورودی به توربین دو پارامتر اساسی و تاثیرگذاری هستند که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج تحقیق نشان می دهد که کاهش نسبت فشار کمپرسور و افزایش دمای گازهای ورودی به توربین موجب بهبود عملکرد موتور استرلینگ می شود. بررسی ها نشان می دهد که استفاده از سیکل هیبریدی توربین گاز و موتور استرلینگ موجب افزایش توان توربین گاز از 268 کیلووات به 6/468 کیلووات بر اساس مدل اشمیت و 3/457 کیلووات بر اساس مدل آدیاباتیک ایدیال می شود. از سوی دیگر بازده الکتریکی سیستم نیز با استفاده از سیستم هیبریدی تا حدود 1/18% بر اساس مدل اشمیت و حدود 1/17% بر اساس مدل آدیاباتیک ایدیال افزایش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: موتور استرلینگ، توربین گاز، سیستم ترکیبی، اشمیت، آدیاباتیک ایده آل
|
  • Ali Ebadi, Seyyedmehdi Hosseini*, Ali Akbar Abdoos Pages 2-13

    Low-impedance transformer ground differential relay is a part of power transformer protection system employed for detecting the internal earth faults. This is a fast and sensitive relay, but in some situations such as external faults and inrush current conditions, it may be exposed to maloperation due to current transformer (CT) saturation. In this paper, a new intelligent transformer ground differential relay based on probabilistic neural network (PNN) is presented. To do so, a real power transformer is simulated under a large number of different operating conditions, including internal fault, external fault, and inrush current by using PSCAD/EMTDC software. Then, one cycle data of differential current obtained from each simulation case of mentioned operation conditions is used to provide exemplar patterns. Then, a probabilistic neural network is trained using them. Finally, the trained network is employed as a detection core of the new relay. A comparative evaluation proves the absolute superiority of the proposed method in comparison with some other methods regarding its immunity against maloperation.

    Keywords: Transformer Ground Differential Relay, Power Transformer, CT Saturation, Probabilistic Neural Network
  • MJ Jalilian, Hossein Torkaman*, Mohsen Hamzeh Pages 14-23

    In this paper, a new structure of axial flux switched reluctance motors (AFSRMs) is proposed. Different combinations of rotors and stators affect motor torque and its performance. In this regard, changing the stator structure of the AFSRM leads to better results for torque and magnetic flux. The advantages of the proposed structure are short flux path, segmental rotor with improved flux density. The main geometrical, electrical, and physical characteristics of the proposed structure are presented. Then, the proposed structure is modified by using a higher number of rotor segments than the reshaped stator modules. The proposed structure can be an appropriate candidate for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs). The results reveal that the proposed and the modified motors deliver the same torque with 36.5% and 46.7% lower active material mass, respectively in comparison of the reference motor. The performance comparison of the selected motors has been investigated by using Quasi-3D analysis.

    Keywords: Axial Flux Motor, Switched Reluctance Motors, Finite Element Method, Static Analysis, and Dynamic Analysis
  • Mehrdad Mahmoudian, Mohsen Gitizadeh*, Amirhosein Rajaei Pages 24-35

    Nowadays, there has been an increasing interest in transformerless inverter for grid-connected photovoltaic (PV) systems due to low cost, high efficiency, and light weight. One of the factors in describing a grid’s behaviors is the capability of reactive power control by the inverter. According to the standard VDE-AR-N 4105, the grid-tied PV inverters of power rating below 3.68KVA should attain power factor (PF) from 0.95 up to 0.95 lagging. Thus this paper presents a new topology with the ability to eliminate common mode leakage, to control reactive power, and to correct power factor. The generation and extinction of this current is analyzed. It is worth saying that none of the open loop structures presented so far can control the reactive power individually without any controllers. Therefore, here a new approach based on proportional – resonant controller with fast response-- is described. Simulations, done with the active load and RL load, show the excellent performance of the proposed algorithm. Then, a proposed inverter with 98 % efficiency is compared with H5, H6 and HERIC inverters.

    Keywords: Common Mode Leakage Current, Grid Connected Inverter, Reactive Power Control
  • Hasan Moradi*, Neda Azizi Pages 36-45

    This paper addresses the improvement of active and reactive power control in a multi-machine system using battery energy storage system, frequency control, and voltage regulation simultaneously. In the proposed method, each wind unit is equipped with an exclusive storage unit with a control system. This method for battery energy storage system includes two decoupled control loops-- one loop for active power control and the other loop for the reactivation of power control. In addition, there are two supplementary control loops for frequency control and voltage regulation in the rotor side converter of each generator. Besides, the proposed control strategy, here, optimally tunes all the parameters of controllers have been optimized simultaneously by utilizing a mixed integer nonlinear optimization programming by ICA and GA algorithm. The simulation results carried out from MATLAB software show the effectiveness not only of the proposed control scheme in utilizing battery energy storage system in the control of the active and reactive power of the wind assortment but also of the strategy in balanced and unbalanced conditions of the networks.

    Keywords: Doubly Fed Induction Generator, Distributed active, Reactive Power Control, Frequency Control, Voltage Control
  • Mohammad Kashanipour*, Abbas Mosavian, Ahmad Kocheki Pages 46-59

    One of the barriers in implementing energy efficiency projects in residential buildings is financing limitation. Financing of such projects requires more complex financial structures due to their multilateral nature, and it can be realized through capital market. In this study we introduce some financial instruments for financing of energy efficiency projects in the context of Iran capital market by thematic analysis. The statistical population of the study consists of literature about financing in energy efficiency market. After examination of literature, 41 resources were selected as samples. The reliability of the results is 0.903 according to Holsti' POA. The results show that the related contents of financing of energy efficiency can be themed in four categories: institutional structures, role of public sector, contractual structures, and financing models. Finally, the financing model of energy efficiency projects in residential buildings is extracted based on obtained thematic networks and result deduction.

    Keywords: Energy Efficiency, Financing, Securitization, Financial Instrument, Capital Market, Thematic Analysis
  • Ahmad Tayyar, Mohamad Taghi Rezvan*, Hamed Hashemi Pages 60-73

    This paper proposes a novel method for site selection of large-scale photovoltaic (PV) power plants using the geographic information system (GIS) and multiple criteria decision making (MCDM). In the proposed method, by consideration of the different constraints and limits such as natural and artificial barriers, the feasible area is decreased in comparison to the whole area. The several important criteria and indices, including solar irradiance, apparent dip, and electrical characteristics are introduced to site selection of PV power plants. The priority and importance of any introduced indices are determined based on experts’ opinions and through using the analytic hierarchy process (AHP). Finally, through the use of techniques for order of preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) and the GIS weighed overlay technique, the suitability, and the priority of the different sites regarding PV power plant capabilities are evaluated. Karbala province in Iraq has been selected as an actual cases study. Although, Iraq has a significant capability for PV power plants, but the technical and economic feasibility studies and site selection have not been performed yet. Hence, applying the proposed method to this case study would be interesting and useful based on practical purposes.

    Keywords: Site Selection, Photovoltaic Power Plants, Geographic Information System (GIS), Analytic Hierarchy Process (AHP), TOPSIS, Weighted Overlay Method
  • Vanand Issadjan, Reza Razaghi* Pages 74-81

    The environmental pollution crisis caused by the excessive use of fossil fuels and the risk of the destruction of natural resources and reserves, as well as the excessive production of greenhouse gases and, consequently, global warming, led many energy researchers to use renewable energy As a fossil fuel alternative. Solar chimneys are one of the types of renewable energies that have been taken into consideration by researchers over the past decade. Solar chimney power plants are such plants which include solar collectors, chimney and turbines that are placed at the entrance of the chimney. The aim of this study is numerical modeling of a solar chimney power plant prototype model built in Tehran University and investigation of the affecting parameters on enhancement the air velocity within it. The two dimensional numerical modeling based on finite volume method is conducted using  standard wall function turbulence modeling through an optimum mesh. The numerical results show good agreement with experimental data with maximum 6 percent difference in magnitude. Comparing with similar studies, modeling the power plant without using the energy storage properties of the earth by using constant heat flux on the collector regardless of the environmental radiation conditions has been conducted in the present research. The results show that increasing the chimney height, collector radius and collector height and decreasing the radius of the  chimney would result in increasing 76 percent in air velocity through the chimney (from 1.7 m/s in the experimental model to 3m/s) and consequently improving the model efficiency. Furthermore, among the effective parameters, collector and chimney radius play greater roll on increasing the air velocity through the chimney. The results of this research may play significant role on optimizing the constructed solar chimney power plant model.

    Keywords: Solar Chimney, Numerical Modeling, Free Convection Heat Transfer
  • Hosine Ahmadikia*, Mohammad Hasan Malekmohamadi, Hamid Beheshti Pages 82-91

    The water consumption of steam power plants is one of the big challenges in the world. One of the suggested methods for reducing water in these power plants is the utilization of forced dry cooling tower. However, these types of cooling towers are dependent on weather conditions and reduced power plant efficiency. One way to solve this problem is to downfall water on it during hot hours. In this article, the forced dry and cooling towers are studied analytically. Then, with the consideration of characteristics of a power plant, the size and characteristics of dry and wet cooling towers are computed according to design temperature. These results are compared with experimental data and wet cooling towers of a power plant, and their accuracy has been verified. Only at temperatures higher than the design temperature is water falling on the tubes and fins of cooling tower. Using data from the weather station of power plant location, the numbers of hours when the ambient temperature has been higher than the design temperature are calculated and water consumption is computed. Calculations show that for a power plant of 320 MW at design temperature of 30°C, ninety seven percent (97%) of the water consumption can be saved. The loss of power output due to the use of dry cooling tower electric fans and pumps is 3.93 percent of output power.

    Keywords: Dry-Cooling Tower, Downfall Water, Wet Tower, Water Consumption, Power Plant
  • Rouhollah Ahmadi*, Mostafa Goudarzi, Hossein Shokouhmand Pages 92-103

    In this study, a new configuration of heat pipes as Heat Pipe Network is introduced. Here, the heat pipe network is designed, constructed, and put under the performance assessment. This heat pipe network consists of 4 vertical heat pipes connected to evaporator collector from bottom and condenser collector from top. In order to investigate the effect of nano-fluids on the thermal efficiency and thermal resistance of heat pipes network, copper oxide nano-fluids were prepared using a two-step method. Heat pipe network with 50% filling ratio water and copper oxide nano-fluid as working fluid was tested under different heat loads. It is found that the total resistance of heat pipe network using copper oxide nano-fluid with volumetric concentrations of 1%, 3%, and 5% --mixed with water as working fluid-- is reduced to 0.95, 0.84, and 0.75, respectively in comparison with dionized water. Moreover, for 5% volumetric concentration of nano-fluid, thermal efficiency exceed to 80%.

    Keywords: Heat Pipe Networks, Cuo, Nano-Fluid, Heat Resistance
  • Mahmood Korlu, Jamasb Pirkandi*, Mostafa Mahmoodi Pages 104-117

    The aim of this study is to investigate the performance of a gas turbine cycle equipped with a Stirling engine from the thermodynamic point of view. In this system, a part of the heat loss from the gas turbine is transmitted to a Stirling engine to generate more power. In the analysis of the proposed system, the governing equations of the hybrid cycles are modeled in MATLAB software and Schmidt, and ideal adiabatic models are used to solve the Stirling engine. In the analysis of the hybrid cycle, the compressor pressure ratio and turbine inlet temperature are considered as two Important and effective parameters. The results show that reducing the compressor pressure ratio and increasing the turbine inlet temperature improve the performance of the Stirling engine. The results indicate that the use of the hybrid gas turbine cycle and the Stirling engine will increase the power of the gas turbine from 268 kW to 468/6 kW, based on the Schmidt model, and 457/3 kW, based on the ideal adiabatic model. Also, the electrical efficiency of the system increases by 18/1%, based on the Schmidt model, and about 17/1%, based on the ideal adiabatic model.

    Keywords: Stirling Engine, Gas Turbine, Hybrid System, Schmidt, Ideal Adiabatic