فهرست مطالب

انرژی ایران - سال بیست و چهارم شماره 1 (پیاپی 90، بهار 1400)

نشریه انرژی ایران
سال بیست و چهارم شماره 1 (پیاپی 90، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/05/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سحر دشتبان فاروجی، حسن درگاهی* صفحات 7-42

    رشد فزاینده تقاضای گاز طبیعی و پراکندگی آن در جهان، باعث وابستگی روزافزون کشورهای مصرف کننده گاز طبیعی به تجارت بین المللی و افزایش رقابت بین صادرکنندگان گاز طبیعی از نظر حجم و دامنه شده است. از این رو شبکه ای پیچیده از روابط تجاری بین کشورها ایجاد و تعاملات بین آن ها گسترش یافته است. هدف این مطالعه تجزیه و تحلیل جایگاه و رتبه کشورها در شبکه تجارت بین المللی گاز طبیعی با استفاده از نظریه گراف است. در این پژوهش شبکه تجارت بین المللی گاز طبیعی در سال 2018 به تفکیک دو کد HS  مورد بررسی قرار گرفته است. وجه تمایز این مقاله این است که تمامی کشورها در شبکه تجارت بین الملل گاز طبیعی در نظر گرفته شده اند. تحلیل شبکه براساس شاخص های مختلف نشان می دهد که به رغم این که ایران دومین کشور دارنده منابع گاز طبیعی جهان است و موقعیت ویژه ای نیز در ترانزیت گاز طبیعی داراست ولی بازیگر مهمی در شبکه تجارت بین المللی گاز طبیعی نیست. علاوه بر این، با توجه به شاخص مرکزیت نزدیکی، کشورهای سنگاپور، انگلستان و ایتالیا بیش ترین میزان شاخص مرکزیت نزدیکی را به خود اختصاص داده اند و در نتیجه در ایجاد رابطه تجاری با دیگر کشورها در شبکه موفق تر عمل کرده اند. با اینکه کشورهایی مانند نروژ و روسیه جزء بزرگ ترین صادرکنندگان گاز طبیعی هستند، اما مرکزیت میانی کمتری دارند. بنابراین معیارهای دیگری مانند داشتن ارتباطات تجاری متنوع، در شبکه تجارت گاز طبیعی تعیین کننده است. همچنین نتایج حاکی از آن است که در شبکه تجارت گاز طبیعی مایع، چگالی شبکه نسبتا بیش تر از چگالی شبکه تجارت از طریق خط لوله است زیرا زیرساخت های خط لوله تحت محدودیت های جغرافیایی، روابط دیپلماتیک و عوامل سیاسی قرار دارد در حالی که تجارت گاز طبیعی مایع دارای انعطاف پذیری نسبتا بیش تری است. با افزایش تقاضا و منابع متمرکز عرضه در تجارت بین المللی گاز طبیعی در آینده، گاز طبیعی مایع احتمالا به مهم ترین شکل تجارت گاز طبیعی تبدیل خواهد شد.

    کلیدواژگان: گاز طبیعی، نظریه شبکه، تجارت بین الملل
  • عارف رزمجو، ایرج میرزایی*، نادر پورمحمود صفحات 43-65

    در این تحقیق، چرخه تولید سه گانه شامل چرخه آلی رانکین همراه با بازیاب، انرژی سرد گاز طبیعی مایع شده و سیستم تبرید جذبی با استفاده از آب گرم بویلر چگالشی از منظر انرژی و اگزرژی-اقتصادی شبیه سازی شده است. در چرخه پیشنهادی، آب با درجه حرارت متوسط ​​که از بویلر چگالشی خارج می شود به عنوان منابع حرارتی چرخه های رانکین آلی، سیستم LNG و چرخه تبرید جذبی عبور کرده و به دیگ برمی گردد. اثرات پارامترهای مختلف مانند دمای خروجی بویلر، دمای کندانسور ، دمای ژنراتور ، دمای اواپراتور و همچنین فشار توربین LNG بر روی بازده انرژی و اگزرژی ، COP ، میزان تخریب اگزرژی و نرخ کل هزینه سیستم بررسی شده است. نتایج نشان دادند که افزایش درجه حرارت خروجی بویلر منجر به افزایش میزان تخریب اگزرژی و کاهش راندمان انرژی و اگزرژی می شود. با افزایش دمای کندانسور ، دمای ژنراتور و اواپراتور و افزایش فشار توربین LNG ، بازده قانون اول و دوم افزایش می یابد. از تجزیه و تحلیل اقتصادی مشخص شد که با افزایش درجه حرارت بویلر، نرخ هزینه کلی سیستم افزایش می یابد. مبدل حرارتی LNG، کندانسور چرخه رانکین آلی و بویلر از اجزایی هستند که باید در نظر گرفته شوند زیرا بالاترین تخریب اگزرژی را دارا هستند.

    کلیدواژگان: سیستم تولید سه گانه، بویلر چگالشی، چرخه رانکین آلی با بازیاب، چرخه تبرید جذبی، تجزیه و تحلیل اگزرژی-اقتصادی
  • امان کسمایی، حسنا ورمقانی* _ صفحات 67-100

    اکنون احداث ساختمان های بلندمرتبه در حالی رو به گسترش است که ملاحظات اقلیمی مشخصی در طراحی و اجرا پیش بینی نمی شود و غالبا تصمیمات طراحی، مشابه بناهای میان مرتبه و کوتاه مرتبه صورت می گیرد و از مهم ترین دلایل این امر، فقدان پژوهش های تخصصی مرتبط در کشور است. هدف تحقیق حاضر تبیین چارچوب های اقلیمی به منظور گزینش الگوهای بهینه در طراحی بناهای بلندمرتبه با رویکرد کاهش مصرف منابع انرژی در راستای تدوین ضوابط طراحی اقلیمی است. در همین راستا پژوهش حاضر به روش تحلیلی توصیفی با رویکرد کمی هفت شاخص اصلی موثر بر کاهش مصرف انرژی شامل فرم ساختمان، فرم و نسبت سطح بازشو، زاویه چرخش، عمق سایه بان، نوع و ضخامت عایق حرارتی و جنس شیشه جدار خارجی را در حالت های مختلف با کاربرد نرم افزار شبیه ساز انرژی جهت یافتن حالت بهینه به لحاظ صرفه جویی انرژی مورد مقایسه قرار می دهد. نتایج تحلیل داده ها نشان می دهد نسبت سطوح بازشو، جنس شیشه و عمق سایه بان تاثیرگذارترین شاخص ها و فرم بنا، جهت چرخش بنا، فرم و ابعاد بازشوها کم اثرترین آن ها بر اهداف پژوهش هستند. هم چنین ساختمان هایی با فرم مستطیل با کشیدگی شرقی غربی و پنجره های افقی با سایه بان های افقی به عمق 100 سانتی متر در اضلاع جنوبی و شرقی و سایه بان های عمودی به عمق 150 سانتی متر در اضلاع شمالی و غربی دارای عملکرد مطلوبی در زیراقلیم مطالعاتی بوده و حداقل مصرف انرژی را دارند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی انرژی، رفتار حرارتی، شبیه سازی انرژی، ساختمان بلندمرتبه، تهران
  • سجاد سعدی، مسعود علیلو*، جواد غلامی صفحات 101-134

    میزان استفاده از تجهیزات اداری برای انجام امور اداری مختلف، روز به روز با پیشرفت تکنولوژی در حال افزایش است. خرید تجهیزات کم مصرف و بهره برداری مناسب از آنها باعث کاهش مصرف انرژی سیستم الکتریکی و هزینه برق ساختمان اداری خواهد شد. از این رو، در این مقاله، انتخاب بهینه تجهیزات اداری متداول جهت بهبود شاخص های فنی و اقتصادی ساختمان اداری مورد مطالعه قرار گرفته می شود. میزان مصرف انرژی الکتریکی، سرعت و هزینه های خرید و بهره برداری تجهیزات از جمله معیارهای فنی و اقتصادی تجهیزات اداری هستند که با استفاده از روش چرخه هزینه عمر در تعیین بهینه ترین تکنولوژی آنها مورد نظر قرار گرفته می شوند. در نهایت با شبیه سازی عددی در نرم افزار متلب، مناسب ترین تکنولوژی جهت تجهیز کردن ساختمان اداری انتخاب می شود. سه طول دوره بهره برداری 1، 10 و 20 سال که از مبدا زمانی سال 1400 هجری شمسی شروع می شوند، به عنوان طول دوره های مطالعاتی پژوهش در نظر گرفته شده اند. روش هایی به جهت بهبود بیشتر شاخص های فنی و اقتصادی ساختمان اداری نیز پس از انتخاب مناسب ترین تکنولوژی تجهیزات، پیشنهاد شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. نتایج نشان دهنده بهبود قابل توجه بازدهی سیستم الکتریکی ساختمان اداری هستند به نحوی که با انتخاب مناسب تجهیزات اداری با استفاده از روش پیشنهادی، در حدود 20 الی 70 درصد مصرف و هزینه های انرژی الکتریکی در تجهیزات مختلف کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: تجهیزات اداری، روش چرخه هزینه عمر، ساختمان اداری، سیستم الکتریکی، مصرف انرژی الکتریکی
  • نسیم دهقانی، سید مجتبی صدرعاملی* _ صفحات 135-170

    ساختمان ها در سطح جهانی 40 درصد از مصرف انرژی را به خود اختصاص می دهند و بخش قابل توجهی از این انرژی سهم کنترل دمای ساختمان می شود. یکی از راه حل های جدید جهت کاهش مصرف انرژی در ساختمان و استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در مصالح و اجزای ساختمان می باشد. در این مطالعه، کارآیی حرارتی یک لایه PCM آلی در سقف و دیوارهای یک ساختمان در دو اقلیم گرم-مرطوب (بوشهر) و سرد-خشک (همدان) با هدف کاهش مصرف انرژی، بهبود شرایط آسایش داخلی، کاهش نوسان دمای داخلی ساختمان و یکنواخت کردن مصرف انرژی ساختمان در طول شبانه روز شبیه سازی شد. از این رو مدل یک بعدی انتقال حرارت با روش تفاضل محدود صریح و با استفاده از نرم افزار C++ حل و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی سایر تحقیقات مشابه مقایسه شد. ماده ی تغییر فاز دهنده، پارافین C18 با دمای تغییر فاز 28 درجه ی سانتیگراد است. به منظور ارزیابی شرایط بهینه ی کاربرد PCM، ضخامت های یک، دو و سه سانتی متری ماده ی تغییر فاز دهنده، شرایط متفاوت آب و هوایی در دو شهر بوشهر و همدان در طول یک سال و جهت گیری های متفاوت دیوار مطالعه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ضخامت سه سانتی متری بهترین عملکرد را دارا می باشد و استفاده از یک لایه ی سه سانتیمتری PCM با دمای تغییر فاز 28 درجه سانتیگراد، شار حرارتی ورودی به ساختمان از طریق سقف را تا 30 درصد در بوشهر و 47 درصد در همدان در فصل تابستان کاهش می دهد. همچنین حداکثر دمای داخل ساختمان در فصل بهار در هر دو اقلیم 2 درجه سانتیگراد و در فصل تابستان به ترتیب 4 و 2 درجه در همدان و بوشهر کاهش یافته است. بهترین عملکرد ماده ی تغییر فاز دهنده در دیوار، مربوط به دیوار جنوبی و در ماه هایی از سال است که میانگین دمایی نزدیک به دمای تغییر فاز دارند.

    کلیدواژگان: مواد تغییر فاز دهنده، مدیریت گرمایی در ساختمان، ذخیره ی انرژی کنترل دمایی
  • امیر صفری* صفحات 171-201

    تولید، انتقال، مصرف و ذخیره پایدار انرژی از مهمترین نگرانیهای دنیای امروز است که شامل جنبه های فنی، اقتصادی، سیاسی، اجتماعی و زیست محیطی می باشد. حل صحیح این مسئله چند وجهی به رویکردهای میان رشته ای در مورد سیستمهای نیرو و انرژی نیاز دارد که پلی بین تمام ذینفعان (محققان، مهندسان، سیاستمداران، شهروندان، صاحبان صنایع، و دیگران) ایجاد کند .در چنین تحقیقات انرژی میان رشته ای، حوزه جدید انفورماتیک انرژی (Energy Informatics)نقش مهمی ایفا می کند، که شامل رشته های مختلفی است که به طور کلی به چالشهای فنی-اقتصادی سیستمهای انرژی و قدرت در کل زنجیره تولید تا مصرف و خرید/فروش می پردازد. هدف این مقاله، آینده پژوهی و ترسیم یک نمای کلی و البته دقیق از حوزه انفورماتیک انرژی با پرداختن به فرصتها/چالشهای آموزشی و پژوهشی و با توجه به نتایج فعلی و مسیرهای آینده نوآوریهای صنعتی است. این مطالعه، فراتر از چشم اندازهای صرفا علمی و با گنجاندن تاملاتی با رویکردهای کاربردی و کسب و کار، تجزیه و تحلیل داده ها را گسترده تر و سیاست گذاری آموزشی و پژوهشی در این زمینه را تسهیل می کند. در ابتدا، برای آموزش نسل جدید متخصصان، که باید از عهده ی چالشهای میان رشته ای سیستمهای نوین و یکپارچه انرژی آینده برآیند، توصیه هایی در مورد محتوای دوره مقدماتی انفورماتیک انرژی ترسیم و بحث شده است. سپس، پیشنهادی جهت تاسیس انستیتو ملی انفورماتیک انرژی طرح می شود که در آن به ضرورت و ساختار چنین مرکزی در راستای سیاست گذاری صحیح در حوزه انرژی های آینده پرداخته ام.

    کلیدواژگان: مدیریت انرژی، فناوری ارتباطات، آموزش و پژوهش، نوآوری صنعتی
  • بهروز الفی*، میلاد دادجو صفحات 203-221

    بخش ساختمان یکی از عمده ترین مصرف کنندگان انرژی و تولیدکنندگان گازهای گلخانه ای است. ممیزی انرژی نیز از روش های موثر برای شناسایی بهره وری و صرفه جویی در مصرف انرژی است. شاخص مصرف انرژی در دانشگاه آزاد اردبیل در سال نود و هشت  395 بوده که موجب انتشار 4623 تن گازهای گلخانه ای در آن سال شده است و نشان دهنده وضعیت نامناسب مصرف انرژی در این دانشگاه است. از آنجاییکه 91% مصرف کل انرژی در این واحد سهم مصرف گاز طبیعی است ضروری است برای کاهش شاخص مصرف انرژی بیشتر در این بخش سرمایه گذاری شود. بررسی اقدامات پیشنهادی و پیاده سازی شده از اهداف این مقاله است. طرح هوشمند سازی موتورخانه و استفاده از آبگرمکن خورشیدی از جمله پیشنهاداتی است که می تواند وضعیت مصرف انرژی را بهبود ببخشد. اندازه گیری شدت روشنایی، کاهش دیماند قراردادی، اصلاح تابلوی بانک خازنی، تصویربرداری حرارتی از تاسیسات الکتریکی و مکانیکی و بررسی اقتصادی هر یک از موارد فوق از کارهایی است که پیاده سازی آن موجب صرفه جویی، کاهش شاخص مصرف انرژی و انتشار آلاینده ها می شود.

    کلیدواژگان: ترموویژن، دیماند قراردادی، شاخص مصرف انرژی، ممیزی انرژی
|
  • Sahar Dashtban Farooji, Hassan Dargahi* Pages 7-42

    Increasing growth in demand for natural gas and its dispersal in the world will causes to the growing dependence of countries with natural gas consumption on international natural gas trade, thus increasing competition among natural gas exporters in terms of volume and scope. therefore, a complex network of trade relations between countries has been created and the interactions between them have been developed. The aim of this study is to analyze the position of countries in the international natural gas trade network by using graph theory. In this research, the international natural gas trade network in 2018 has been examined separately by two HS codes. The distinguishing feature of this article is that all countries are included in the international natural gas trade network. Analysis of the network based on various indicators shows that although Iran is the second largest holder of natural gas resources in the world and has a special position in the transit of natural gas, but is not an important player in the international trade network of natural gas. In addition, according to the Closeness Centrality Index, Singapore, the United Kingdom and Italy have the highest Closeness Centrality Index, and as a result, have been more successful in establishing trade relations with other countries in the network. Also, countries like Norway and Russia as the largest exporters of natural gas, have less Closeness.  Therefore, other criteria, such as having diverse trade relationships, are decisive in the natural gas trade network. The results also show that in the liquid natural gas trade network, the network density is relatively higher than the network density through the pipeline because the pipeline infrastructure is located under geographic constraints, diplomatic relations and political factors while natural gas trade has a relatively more flexibility. With the increasing demand and supply resources in international natural gas trade supply in the future, liquefied natural gas is likely to become the most important form of natural gas trade.

    Keywords: Natural Gas, Network Theory, International Trade
  • Aref Razmjoo, Iraj Mirzaee*, Nader Pourmahmoud Pages 43-65

    In this research, the trigeneration cycle including regenerative Organic Rankine Cycle, liquified natural gas cold energy, and absorption refrigeration system is simulated by applying condenser boiler hot water from the perspective of energy and exergy-economy. In the proposed cycle, medium temperature water leaving the condensing boiler is used as the heat sources of ORC, LNG cold energy, and absorption refrigeration cycle and then returns to the boiler. The effects of various parameters such as boiler outlet temperature, condenser temperature, generator temperature, evaporator temperature as well LNG turbine pressure on the energy and exergy efficiencies, COP, exergy destruction rate, and total cost rate of the system is investigated. The results indicated that increasing boiler outlet temperature leads to the increase of exergy destruction rate while the decrease of energy and exergy efficiencies. First and second law efficiencies will increase as the condenser temperature, generator and evaporator temperatures, and LNG turbine pressure increase. From economic analysis, it was found that by increasing boiler temperature, the overall system cost rate increases. LNG heat exchanger, ORC condenser, and boiler are components that should be considered as they have the highest exergy destruction.

    Keywords: Trigeneration system, Condensing boiler, Regenerative organic rankine cycle, absorption refrigeration cycle, exergo-economic analysis
  • Aman Kasmaei, Hosna Varmaghani* Pages 67-100

    Currently, high-rise buildings construction is expanding while certain climatic considerations are not foreseen in the design and implementation and design decisions are often made similar to midrise and low-rise buildings, and one of the most important reasons is the lack of relevant specialized research in the country. The purpose of this study is to explain the climatic frameworks in order to select the optimal models in the design of high-rise buildings with the approach of reducing energy consumption in order to develop climate design criteria. In this regard, the present study by means of descriptive analytical method with a quantitative approach compares seven main indicators affecting the reduction of energy consumption including building form, opening form and its area ratio, rotation angle, canopy depth, type, and thickness of thermal insulation and exterior wall glass in different conditions by using energy simulator software to find the optimal mode in terms of energy saving. The results of data analysis show that the ratio of opening areas, glass material and canopy depth are the most influential indicators and building form, for building rotation, form and dimensions of openings are the least effective on research objectives. Also, rectangular buildings with east-west elongation and horizontal windows with horizontal awnings to a depth of 100 cm on the south and east sides and vertical awnings to a depth of 150 cm on the north and west sides have a good performance in the study climate and have minimal energy consumption.

    Keywords: Energy Optimization, Thermal Behavior, Energy Simulation, High-rise Building, Tehran
  • Sajjad Saedi, Masoud Alilou*, Javad Gholami Pages 101-134

    The use of office equipment for various office tasks is increasing day by day due to the advancement of technology. Purchase of low-consumption equipment and the proper operation causes to reduce the energy consumption of the electrical system and the cost of electricity bill of the office building. For this reason, in this article, the optimal selection of conventional office equipment is investigated to improve the technical and economic indices. The consumption rate, speed, and installation and operation costs of equipment are samples of technical and economic indices of devices that are considered using the life cycle cost method for selecting the optimal technology of office equipment. Finally, the optimal technology of devices is selected using the numerical simulation in MATLAB software. The three operational periods, 1, 10, and 20 years starting from 1400, are considered the researchchr(chr(chr('39')39chr('39'))39chr(chr('39')39chr('39')))s operational period. Moreover, the methods for more improvement of technical and economic indices of the office building are also proposed and evaluated after selecting the best technology of equipment. Results show a considerable improvement in the efficiency of the electrical system of the office building. In different devices, electricity consumption and costs are reduced by about 20-70 percent by selecting the proper technology using the proposed method.

    Keywords: Office equipment, Life cycle cost method, Office building, Electrical system, Electrical energy consumption
  • Nassim Dehqani, Seyed Mojtaba Sadrameli* Pages 135-170

    PCMs are materials with thermal storage capability which are used with two purposed in buildings: Increase the thermal interia of the building to greater use of the natural heat of the sun to heat and also reduce the need for heating and cooling by cooling-heating equipment. In this study the use of a pcm layer in the ceiling and walls of a building is simulated using the c++ software in a hot and humid climate (Boushehr) and cold and dry climate (Hamedan) to energy consumption and maintain indoor temperature close to comfortable temperature. The effects of PCM layer on reduce input/loss heat in summer and winter and the internal tempreture of the ceiling and walls were evaluted in all months of the year. Also, to explore the best orientation for the wall includes PCM, different orientation of the wall is simulated. The results showed that the phase change temperature of PCM should be in the range work of desired climate. Hence, PCM that used for a climate will not be suitable for another the use of a 3cm layer of PCM with the phase change temperature of 280C can reduce the input/loss heat through the roof of the building to 61% in summer and 12% in winter in Boushehr city. Also, by increasing the thickness of the PCM, it’s performance improvements in this area. The results of the simulation showed that the PCM in the wall facing south show best performance.

    Keywords: phase change material, energy management, passive building
  • Amir Safari* Pages 171-201

    Sustainable energy generation, transmission, consumption, and storage is one of the most important concerns in modern world, which includes technical, economic, political, social and environmental aspects. The right approach to solve this challenging and multifaceted problem requires interdisciplinary fashions to power and energy systems that bridge the gap between all the stakeholders (i.e., researchers, engineers, politicians, citizens, industry owners, and others). In such interdisciplinary study, the new Energy Informatics field plays an important role in which various disciplines generally address the techno-economic challenges of energy and power systems throughout the whole chain from production to consumption and sale/purchase. The purpose of this article is to draw an overview and, of course, an accurate view of the field of Energy Informatics by addressing the educational/research opportunities/challenges and considering the current consequences and future directions of industrial innovations related to this innovative field. This study, beyond purely scientific perspectives and by including reflections with applied and industrial approaches, facilitates data analysis to realize education and research policy for this modern area. Initially, recommendations for the content of the Energy Informatics introductory course were drawn up and discussed to educate the new generation of professionals who must meet the interdisciplinary challenges of new and integrated energy systems of the future. Then, a preliminary proposal is made for the establishment of the National Energy Informatics Institute, in which the necessity and structure of such a center is discussed in order to have a precise policy making; preparing to enter the future world of energy.

    Keywords: Energy management, Communication technology, Education, research, Industrial innovation
  • Behrouz Alefy*, Milad Dadjuo Pages 203-221

    One of the main parts of energy consumption and greenhouse gasses emission is the building sector. Furthermore, energy auditing is considered as one of the efficient approaches to detect efficiency and energy saving. In 2020, the energy consumption index for Islamic Azad University of Ardabil was equivalent to which has contributed to 4623 tons of greenhouse gasses emission over the year, a sign of inappropriate circumstances for energy consumption. Since natural gas constitutes 91% of the total energy consumption in this section, more investment is essential to reduce the consumption index. In this paper, evaluating the proposed and implemented proceedings is the purpose. A smart design of the powerhouse and utilizing a solar water heater are some of the recommendations for improving energy consumption. Light intensity measuring, contractual demand reduction, capacitor bank panel modification, thermal imaging of the electrical and mechanical plants, and economic evaluation of each of them could result in saving, energy consumption index reduction, and pollution emission.

    Keywords: Thermo vision, Contractual Demand, Energy Consumption index, Energy Audit