فهرست مطالب
نشریه سیستم های انرژی پایدار
سال سوم شماره 3 (تابستان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/06/24
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 229-247وجود تعادلی ظریف میان امنیت انرژی و سلامت عمومی در بستر حقوق بینالملل سرمایهگذاری، با تمرکز بر صنعت انرژی هستهای مطلوب است. انرژی هستهای تاثیر زیادی بر تامین انرژی جهان دارد. با اینحال، خطرات زیستمحیطی و بهداشتی مرتبط با این صنعت، از جمله خطر نشت مواد رادیواکتیو و تولید زبالههای هستهای، نگرانیهای جدی را در سطح جهانی ایجاد کرده است. در همین راستا، سرمایهگذاریهای کلان در صنعت هستهای، تعارض هایی را میان منافع سرمایهگذاران و الزامات حفاظت از محیط زیست و سلامت انسان ایجاد کرده است. از ویژگیهای بنیادین حقوق، تنظیم مناسبات اقتصادی و اجتماعی در حوزههای مختلف است. یکی از مولفههای مهم تاثیرگذار و تاثیرپذیر در مناسبات اجتماعی، سیاسی و اقتصادی مقوله انرژی است. تردیدی در اهمیت انرژی وجود ندارد. مشکلات انرژی همواره برای تمام کشورها یک معضل اساسی است. بهرهبرداری از منابع انرژی در اختیار دولتها است، ولی تحولات جامعه بینالمللی و حقوق بینالملل موجب شده است تا محدودیتهایی برای دولتها در بهرهبرداری از منابع انرژی ایجاد شود. استفاده بیش از حد از انرژی، جهان را با دو تهدید توامان روبه رو کرده است: یکی فقدان دسترسی به منابع امن و کافی انرژی با قیمت مناسب و دیگری تهدید سلامت بشر ناشی از مصرف بیش از حد انرژی. در مقاله حاضر در صدد هستیم بدانیم چگونه میتوان به این دو نیاز پاسخی متوازن داد که هم جذب سرمایه برای منابع انرژی حاصل آید و هم از اثری که منابع انرژی میتواند بر سلامت عمومی داشته باشد، غافل نباشیم.کلیدواژگان: امنیت انرژی، انرژی هسته ای، حق بر سلامت، حقوق بین الملل سرمایه گذاری، سلامت عمومی
-
صفحات 249-269هدف اصلی پژوهش حاضر، بررسی استحصال انرژی از منابع تجدیدپذیر و طراحی سیستم هیبریدی از آن ها در جزیره قشم است. برای دستیابی به این رهیافت، ابتدا با استفاده از دادههای سرعت باد و تابع توزیع ویبول و تابع گاما، چگالی احتمال وقوع سرعت باد، توان نیروی باد و میزان استحصال انرژی از توربین بادی محاسبه شد. سپس، سرعت جریان آب در بندر لافت در سواحل شمالی قشم به دست آمد و توان نیرو از امواج جزر و مد و استحصال انرژی از هیدروتوربین محاسبه شد. در نهایت، با نرمافزار HOMER، مدل هیبریدی از 3 مگاوات پنل خورشیدی، توربین بادی 100 کیلوواتی، هیدروتوربین جزر و مدی 100 کیلوواتی به همراه مبدل و باتری طراحی شد و میزان انرژی پاک قابل استحصال از سیستم و هزینه آن محاسبه شد. نتایج بررسی توان باد نشان داد قدرت عملی توربین با قطر 4 متر در ارتفاع 10 متری حدود 375 وات و در ارتفاع 50 متری 982 وات است که در 4176 ساعت از سال توربین میتواند الکتریسیته تولید کند. محاسبات مربوط به جزر و مد نشان داد میتوان سالانه 206 مگاوات برق تولید کرد، ولی اگر توربین 100 کیلوواتی نصب شود، میتوان بیش از 900 مگاوات برق استحصال کرد. نتایج سیستم هیبریدی نشان داد میتوان سالانه 2/6 گیگاوات ساعت انرژی در سال تولید کرد و انرژی مصرفی 575 خانوار را در سال تامین کرد. با اجرای این پروژه هیبریدی، قیمت تمام شده هر کیلووات انرژی تجدیدپذیر حدود 2/3 دلار و هزینه خالص 13.769.120 دلار خواهد بود.کلیدواژگان: انرژی پاک، سیستم هیبریدی، هیدروتوربین، جزیره قشم، سبد انرژی
-
صفحات 271-287
با توجه به اینکه ایران یکی از کشورهای غنی از منابع انرژی است، بهرهگیری از انرژیهای تجدیدپذیر نظیر انرژی خورشیدی میتواند به کاهش وابستگی به منابع فسیلی و کاهش اثرات مخرب زیستمحیطی کمک کند. در این مقاله، به بهبود کارایی و انرژی استحصالی یک سیستم فتوولتائیک خورشیدی از طریق بهکارگیری ردیاب خورشیدی و پنلهای دوطرفه، به عنوان بهبود در عناصر اساسی یک سیستم و نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک، پرداخته شده است. با انجام محاسبات مکانیکی و مدل سازی، وزن سازه به کمترین مقدار ممکن برای یک نیروگاه خورشیدی 5 کیلوواتی تحت شرایط پژوهش، کاهش یافته است. همچنین، با شبیهسازی سیستم فتوولتائیک در چهار حالت مختلف با نرمافزار PVsyst، نشان داده شده که میزان انرژی استحصالی برای حالتی که پنل دوطرفه و ردیاب خورشیدی استفاده شود، به اندازه 5/22 درصد بیشتر از حالت اول است. در انتها با انجام مطالعات اقتصادی و پارامترهای به دست آمده، نتیجه شد که هزینه سرمایهگذاری و انرژی استحصالی سالانه حالت چهارم (طرح پیشنهادی پژوهش حاضر) نسبت به حالت دوم، 1/7 درصد و 4/2 درصد بیشتر است. یک سیستم فتوولتائیک با پنل دوطرفه و سازه متحرک (ردیاب) نسبت به حالت اول (پنل یک طرفه و سازه ثابت)، دارای کارایی و انرژی استحصالی بیشتری است.
کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، سیستم ردیاب، سیستم فتوولتائیک، پنل خورشیدی دوطرفه، پی وی سیست -
صفحات 289-301انرژی مهم ترین عامل در توسعه اقتصادی است. همچنین، رشد جمعیت بر میزان مصرف انرژی اثر مثبت دارد. بنابراین، به خصوص در کشور های در حال توسعه و کمتر توسعه یافته که به طور همزمان شاهد رشد بالای جمعیت و توسعه اقتصادی هستیم، نیاز به انرژی و به خصوص با ماهیت برق نیز بیشتر می شود. افزایش نیاز به برق سبب افزایش مصرف انرژی های اولیه به خصوص از نوع فسیلی خواهد شد. با توجه به شرایط گرمایش جهانی و اثر آن بر تغییرات اقلیمی این موضوع اثرات اقلیمی قابل توجهی دارد. مالیات ردپای کربن که در بسیاری از کشورها به منظور مقابله با مصرف زیاد سوخت های فسیلی تصویب و مورد استفاده قرار گرفته است، اهمیت توجه به تقاضا و مصرف سوخت های فسیلی را از نظر اقتصادی نیز بالا می برد. این پژوهش از منظر اقتصاد انرژی و اقتصاد محیط زیست میزان جرمی کربن دی اکسید را در چهار سیال کاری گاز سنتز، دودکش گاز سنتز، گاز متان، دودکش گاز متان و تاثیر آن بر پارامتر های اقتصادی محیط زیستی سیکل مد نظر بررسی میشود. همچنین، با یکپارچه سازی یک سیکل برایتون با سیکل هلیوستات، تامین حرارت برای سیال کاری ورودی توربین از طریق انرژی خورشید به عنوان جایگزین برای دیگ بخار در نظر گرفته می شود، تا به این وسیله میزان پایداری محیط زیست و کاهش هزینه سیکل مورد برایتون محاسبه شود. نتایج نشان می دهد استفاده از سیال خروجی از توربین مانند گاز سنتز دودکش تا 92/ 29 برابر از سیال ورودی هم تیپ خود یعنی گاز سنتز می تواند انتشار کربن دی اکسید را کاهش بدهد.کلیدواژگان: اقتصاد انرژی، اقتصاد محیط زیست، پایداری محیط زیست، سیکل برایتون، اقتصاد کم کربن، اگزرژی
-
صفحات 303-322
مصرف انرژی در صنایع غذایی کشور عمدتا از طریق سوختهای فسیلی به صورت مستقیم (گاز طبیعی) و غیرمستقیم (الکتریسیته) است. در صنایع غذایی بیشترین کاربرد گاز طبیعی مربوط به دیگهای بخار و بیشترین کاربرد الکتریسیته مربوط به سامانه برودت است. با توجه به اهمیت این موضوع در راستای صرفهجویی در مصرف انرژی در این حوزه خاص، مطالعات زیادی انجام شده است. یکی از مواردی که هم میتوان از آنها به صورت مستقیم و هم غیرمستقیم بهره برد، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر است. هدف از این مطالعه، مروری بر استفاده از این نوع انرژیها به منظور تامین کل یا بخشی از سیستم گرمایشی و سرمایشی یک مجموعه صنایع غذایی و قوانین و روابط کلی حاکم بر کاربرد این دسته از انرژیها در صنایع غذایی است، که میتواند مکملهای خوبی برای مصرف بهینه انرژی در بویلر ها و چرخههای ترمودینامیکی باشد. همچنین، به منظور استفاده مفید از گرما و انرژی تلفشده در فرایندهای غذایی میتوان از سیستم تولید همزمان توان، گرما و سرما به صورت مکمل دیگ بخار و پمپهای حرارتی با منبع تجدیدپذیر به صورت تولید گرما با دمای بالا از منابع طبیعی استفاده کرد. نتایج نشان داد اگر بتوان از سیستم تولید همزمان توان، گرما و سرما به همراه باانرژی خورشیدی به منظور به کار انداختن پمپ حرارتی بهره گرفت، با وجود هزینه اولیه بالا میتواند بهبود قابلتوجهی در مصرف انرژی و هزینه داشته باشد.
کلیدواژگان: پمپ حرارتی، چیلر جذبی، ترکیب سرمایش و گرمایش و توان، صنایع غذایی -
صفحات 323-339پیشبینی روند مصرف انرژی کشور در رفع مشکل ناترازی (شکاف بین عرضه و تقاضا) آن کمک کننده است. با توجه به اهمیت نسبی انرژی برق در سبد انرژی مصرفی کشور، در این پژوهش روند مصرف برق در ایران مدلسازی و پیشبینی شده است. عوامل و متغیرهای موثر بر روند مصرف برق کشور بر اساس مطالعههای پیشین شناسایی شده و دادههای مربوطه طی دوره 1357 تا 1400 برای ساخت مدلهای پیشبینی جمعآوری شده است. در پیشبینی روند مصرف برق از مدل و روشهای متعددی ازجمله روش استفاده از شاخصهای ساده، شدت مصرف انرژی، خط روند مصرف، مدل رگرسیون و شبکه عصبی استفاده شده است. نتایج تخمین مدل رگرسیون نشان میدهد روند مصرف برق در کشور تحت تاثیر درآمد سرانه و مصرف دوره قبل است و از لحاظ آماری سایر متغیرها مانند قیمت انرژی، دمای هوا و بارندگی اثر معنادار بر روند آن نداشته است. مصرف برق طی سالهای 1357 1400 تقریبا 14/22 برابر شده و رشد متوسط سالیانه آن 49/7 درصد است که بر اساس این پیشبینی مصرف برق برای سال 1405 برابر با 455603 هزار مگاوات است. در حالی که پیشبینی مصرف برق در این سال با مدل رگرسیون برابر 368959 هزار مگاوات است. مقایسه نتایج پیشبینی مصرف برق نشان میدهد دقت پیشبینی مدلها و رویکردهای مختلف یکسان نیست و روش رگرسیون میزان خطای اندازهگیری کمتری نسبت به دیگر روشهای مورد بررسی در پیشبینی روند مصرف برق دارد.کلیدواژگان: روند مصرف برق، مدل های پیش بینی، مدل رگرسیون، شبکه عصبی، شاخص های ساده پیش بینی
-
Pages 229-247A delicate balance between energy security and public health within the framework of international investment law, with a focus on the nuclear energy industry, is desirable. Nuclear energy plays a significant role in meeting the world's energy needs. However, the environmental and health hazards associated with this industry, including the risk of radioactive leaks and the production of nuclear waste, have raised serious global concerns. In this context, substantial investments in the nuclear industry have created conflicts between the interests of investors and the requirements of environmental protection and human health. One of the fundamental characteristics of law is the regulation of economic and social relations in various fields. Energy is one of the most important and influential components in social, political, and economic relations. The importance of energy is undeniable. Energy problems have always been a fundamental issue for all countries. The exploitation of energy resources is in the hands of governments, but developments in the international community and international law have led to limitations on governments in exploiting energy resources. Excessive use of energy has confronted the world with two simultaneous threats: one, the lack of access to secure and sufficient energy at affordable prices, and the other, the threat to human health resulting from excessive energy consumption. This article seeks to understand how these two needs can be addressed in a balanced manner, ensuring both the attraction of investment for energy resources and the avoidance of the impact that energy resources can have on public health.Keywords: Energy Security, International Investment Law, Nuclear Energy, Public Health, Right To Health
-
Pages 249-269The main goals of this research are to investigate energy extraction from renewable sources and design a hybrid system in Qeshm Island. To achieve this approach, first, using wind speed data, the Weibull distribution function and the gamma function, the probability density of wind speed, force power, and the amount of energy extraction from the wind turbine were calculated. Next, the speed of water flow in Laft Port (Qeshm Island) was obtained and the power of tidal waves and energy extraction from the hydro turbine were calculated. Finally, used by HOMMER software, a hybrid model of 3 MW solar panel, 100 kW wind turbine, and 100 kW tidal hydro turbine with converter and battery was designed and the amount of clean energy that can be extracted from the system and its cost were calculated. The results of the wind power showed that the practical power of the turbine by diameter of 4 m at 10 m above ground is 375 watts and at 50 m is 982 watts, which can produce electricity in the 4176 hours/year. Calculations related to tides showed that 206 MWh of electricity can be produced annually, but if a 100-kW turbine is installed, more than 900 MW can be obtained. The results of the hybrid system showed that is possible to produce 2.6 GWh/year and provide the energy consumption of 575 households per year. By the implementation of this hybrid project, the cost price of 1 kWh of renewable energy will be about 2.3 $, and the current net cost will be 13,769,120 $.Keywords: Clean Energy, Hybrid, Hydro Turbine, Qeshm Island, Energy Basket
-
Pages 271-287
Considering that Iran is one of the countries rich in energy resources, the use of renewable energy such as solar energy can help reduce dependence on fossil resources and reduce harmful environmental effects. In this article, the efficiency and energy extraction of a solar photovoltaic system through the use of a solar tracker and bifacial panels, as well as the improvement in the basic elements of a solar photovoltaic system and power plant, are discussed. By performing mechanical calculations and modeling, the structure's weight has been reduced to the lowest possible value for a 5 kW solar power plant under the research conditions. Also, by simulating the photovoltaic system in four different modes with PVsyst software, it has been shown that the amount of extracted energy for the mode where the Bifacial panel and solar tracker are used is 22.5% more than the first mode. In the end, by conducting economic studies and the obtained parameters, it was concluded that the investment cost and the annual extracted energy of the fourth state (the proposed plan of the current research) are 7.1% and 2.4% higher than the second state. A photovoltaic system with a bifacial panel and a moving structure (tracker) has more efficiency and energy extraction than the first case (one-sided panel and a fixed structure).
Keywords: Solar Energy, Tracker System, Photovoltaic System, Bifacial Solar Panel, Pvsyst -
Pages 289-301Population growth, especially in developing and less developed countries, leads to increased energy demand, particularly for electricity. As the need for electricity rises, so does the consumption of primary energy sources, especially fossil fuels. However, this trend poses significant risks due to global warming and its impact on climate change. Additionally, considering the carbon footprint taxes projected for the coming years, addressing this issue becomes even more critical. In this research, the objective is to identify the optimal working fluid among four candidates: Methane, Methane Flue Gas, Syngas, and Syngas Flue Gas. The study evaluates their economic and environmental advantages. Furthermore, it investigates how the carbon mass fraction in each working fluid affects economic and environmental parameters. As part of this analysis, a combined cycle integrating a Brayton cycle with a solar-heliostat cycle is proposed. In this configuration, solar energy replaces the boiler to provide heat for the turbine’s working fluid. The goal is to achieve cost reduction and environmental sustainability.Keywords: Energy Economics, Environmental Economics, Environmental Sustainability, Brayton Cycle, Low-Carbon Economy, Exergy
-
Pages 303-322
Energy consumption in the Iran’s food industry is mainly through fossil fuels (natural gas, electricity). In the food industry, the most use of natural gas is related to boilers and the most use of electricity is related to the refrigeration system. Due to of this issue to save energy in this particular field, many studies have been done. One of the cases that can be used is the use of renewable energy. The purpose of this study is to review the use of this type of energy to provide all or part of the heating and cooling system and the rules relations governing the user of this kind of energy, which can be good supplements for optimal energy consumption in boilers and thermodynamic cycles. Also, to make useful usage of heat and energy wasted, the CCHP can be used and heat pumps with a renewable source to produce heat with high temperature from natural source. The results showed that if the combine of cooling, heating and power system along with solar energy can be used to operate the heat pump, despite the high initial cost, it can have a significant improvement in energy consumption and cost.
Keywords: Combination Of Cooling, Heating, Power (CCHP), Heat Pump, Food Industry, Absorption Chiller -
Pages 323-339Accurate forecasting of a country's energy consumption trend is crucial in addressing the imbalance between supply and demand. Given the significant contribution of electricity to Iran's energy consumption portfolio, this research aims to model and forecast the trend of electricity consumption in Iran. Factors influencing the trend of electricity consumption were identified based on previous studies, and relevant data were collected for the period 1978-2021develop forecast models. Various models and methods were employed to predict the trend of electricity consumption, including simple indicators, energy consumption intensity, trend line analysis, regression modeling, and neural networks. The regression model estimation results indicate that the trend of electricity consumption in Iran is significantly influenced by per capita income and consumption in the previous period. From a statistical perspective, other variables such as energy price, air temperature, and rainfall did not have a significant impact on the trend. The results show that electricity consumption in Iran has increased by approximately 22.14% over the period 1978-2021, with an average annual growth rate of 7.49%. According to the forecast, electricity consumption is expected to reach 455,603 thousand megawatts by 2026. In contrast, the regression model forecast for this year is 368,959 thousand megawatts. A comparison of the prediction results reveals that the accuracy of different models and approaches varies, with the regression method exhibiting a lower measurement error than the other investigated methods in predicting the electricity consumption trend.Keywords: Electricity Consumption Trend, Forecasting Models, Regression Model, Neural Network, Simple Predictive Indicators