15058

15058

بهينه سازي نيروگاه دودكش خورشيدي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

شهريور 1394

شهريور 1394

دكتر شهرام درخشان

مكانيك

چكيده امروزه نيروگاه دودكش خورشيدي به عنوان يكي از بهترين روش هاي توليد برق از انرژي خورشيدي شناخته مي شود. اين تكنولوژي تنها از سه قسمت ساده به نام هاي جمع كننده، دودكش و واحد تبديل قدرت تشكيل مي شود. داوينچي به عنوان اولين فردي كه از اين مفهوم استفاده كرد شناخته مي شود و در ساليان اخير نيز اين پروفسور اشلايش بود كه اين مفهوم را احيا نمود. هدف از اين تحقيق، به دست آوردن بهترين ابعاد براي رسيدن به توان خروجي 40 كيلو وات است. ابعادي كه در اين تحقيق مورد بحث قرار گرفتند شامل قطر كلكتور، قطر دودكش و ارتفاع دودكش مي باشد. اين بهينه سازي بر پايه دو تابع هدف يعني توان خروجي و هزينه ساخت نيروگاه انجام شد و براي رسيدن به توان خروجي 40 كيلووات، بهترين ابعاد براي رسيدن به كمترين هزينه به دست آمد. رويكرد حل در اين تحقيق بر پايه حل عددي و شبيه سازي سيستم انجام شد. روش انجام كار به طور خلاصه به اين صورت است كه ابتدا هندسه نيروگاه پايلوت مانزانارس اسپانيا در نرم افزار گمبيت مدل گرديد و سپس به صورت ساختاريافته شبكه اي مشتمل بر حدود 127000 مش براي اين هندسه ايجاد گرديد. براي حل جريان نيز از نرم افزار فلوئنت استفاده گرديد. پس از اعتبارسنجي نتايج حل با يكي از مقالات تحليلي معتبر، تعداد 108 هندسه مختلف در نرم افزار هاي گمبيت و فلوئنت شبيه سازي گرديد و با توجه به خروجي هاي نرم افزار و معادلات ارائه شده در تحقيق، توان خروجي و هزينه ساخت نيروگاه خورشيدي براي تمام هندسه هاي مورد بررسي به دست آمد. به منظور به دست آوردن يك جمعيت پيوسته و مناسب براي بهينه سازي، صفحات گذرنده از نتايج حل در نرم افزار متلب براي سه قطر مختلف دودكش به دست آمد و بهينه سازي روي اين صفحات پيوسته توسط الگوريتم ژنتيك چند هدفه با مرتب سازي نامغلوب انجام شد. سپس براي هر قطر يك منحني خط مقدم پارتو به دست آمد كه مشخص كننده بهترين جواب ها براي هر قطر دودكش بود. سپس كليه جوابهاي بهينه مورد بررسي قرار گرفت. پس از بررسي تمامي جواب هاي بهينه به دست آمده مشخص شد براي رسيدن به توان خروجي حدوداً 40 كيلووات، كمترين هزينه ساخت، زماني به دست مي آيد كه ارتفاع دودكش، شعاع كلكتور و قطر دودكش به ترتيب 154 متر، 115 متر و 14 متر باشند. در انتها پس از تحليل حساسيت توان خروجي و هزينه ساخت نيروگاه دودكش خورشيدي بر حسب سه متغير مستقل مورد بررسي، مشخص شد كه تغييرات قطر دودكش سهم بسزايي در بهينه سازي اين نيروگاه دارد. به عبارت ديگر با افزايش قطر دودكش، توان خروجي و هزينه هر دو افزايش مي يابند ولي ميزان افزايش توان خروجي به طور قابل ملاحظه اي بيشتر از هزينه ساخت است. واژه هاي كليدي: نيروگاه دودكش خورشيدي، بهينه سازي، نرم افزار فلوئنت، نرم افزار متلب، الگوريتم ژنتيك چند هدفه با مرتب سازي نامغلوب.