مهندسی مدیریت انرژی (مدیریت انرژی)
سال:1395 | دوره:6 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

برای استفاده مناسب و کارآمد از انرژی باد، پیش بینی سرعت باد بسیار مهم است. باد یکی از منابع اصلی انرژی در جهان است، اما توربین های بادی دارای عدم قابلیت اطمینان، پیوستگی و یکنواختی در تولید توان هستند. از طرفی تغییرات ناگهانی سرعت باد موجب به خطر افتادن سلامتی واحدهای توربین باد می شود؛ ازاین رو پیشگویی سرعت باد برای نگهداری توربین و همچنین برنامه ریزی برای توان تولیدی اهمیت فراوانی دارد. این مقاله یک روش جدید برای پیشگویی سرعت باد ارائه می دهد. این روش براساس ترکیبی از الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی است. اطلاعات گذشته سرعت باد به عنوان ورودی مدل برای پیشگویی با گام بلند (چندروزه) سرعت باد استفاده می شوند. عملکرد روش ارائه شده براساس اطلاعات واقعی جمع آوری شده از مزرعه بادی کهک شرکت مپنا مورد سنجش قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی دقت مدل پیشنهادشده را در پیشگویی سرعت باد نشان دادند. دقت مدل پیشگویی براساس معیارRMSE (Root Mean Squared Error) ، 0.96 متر بر ثانیه به دست آمد. نتایج حاصل از روشRNNGA (Recurrent Neural Network Genetic Algorithm) با روش های برخی مراجع مقایسه شد که این مدل با اطلاعات ورودی کمتر (سرعت باد)، دقت مشابه یا بهتر داشته است.

ساختمان های اداری در مقایسه با انواع دیگر کاربری ها بزرگ ترین مصرف کننده انرژی در بخش ساختمان اند؛ ازاین رو با ارائه راهکارهای بهینه سازی مصرف انرژی، ارتقای کارایی و اصلاح الگوی بهره برداری می توان با کاهش میزان انرژی مصرفی، آسایش مورد نظر را فراهم کرد. در این پژوهش با کمک نرم افزارهای شبیه سازی Designbuilder و دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و دستگاه های ثبت اطلاعات، پارامترهای کیفیت محیط داخل (دما، رطوبت و فشار هوا) و میزان انرژی مورد نیاز در یک ساختمان هوشمند محاسبه و بررسی شد. هدف اولیه مطالعه ارائه راهکارهای ساده و عملی، کاهش مصرف انرژی و ایجاد شرایط آسایش کارکنان در یک ساختمان اداری بلندمرتبه پانزده طبقه در شهر تهران است. مطالعه، سپس راه های عملی و ساده کاهش مصرف انرژی را در چنین ساختمانی بررسی می کند. یافته های شبیه سازی نشان داد که با انجام برنامه ریزی مناسب در زمینه مصرف و مدیریت انرژی در ساختمان های اداری هوشمند، امکان کاهش بیش از 35 تا 40درصد مصرف انرژی سالانه وجود داشته و بیشترین میزان صرفه جویی در بخش های سرمایش و روشنایی است.

شکل و هندسه میدان جریان تاثیر مستقیمی بر انتقال واکنشگرها به سمت لایه کاتالیست و متعاقبا عملکرد پیل سوختی غشاپلیمری دارد؛ ازاین رو ارائه یک میدان جریان مناسب ضروری است. در پژوهش حاضر، یک طرح جدید پیل سوختی غشاپلیمری با میدان جریان پینی لوبیا شکل به منظور کاهش نواحی کم فشار، افزایش میزان نرخ انتقال اکسیژن به لایه کاتالیست، بالا بردن دانسیته جریان و درنهایت، بهبود عملکرد پیل ارائه شده است. برای بررسی عملکرد میدان جریان پیشنهادی، این پیل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و دیدگاه تک دامنه ای شبیه سازی شده و عملکرد آن با یک پیل سوختی ساده با کانال های جریان موازی مقایسه شده است. هندسه و شرایط کاری هر دو پیل سوختی یکسان در نظر گرفته شده است. نتایج عددی کار حاضر نشان می دهد به واسطه وجود پین ها، نرخ انتقال اکسیژن به لایه پخش گاز و لایه کاتالیست کاتد افزایش پیدا می کند و باعث افزایش نرخ واکنش های الکتروشیمیایی و به تبع آن، دانسیته جریان پیل می شود. در مقایسه با پیل کانال های ساده، پیل سوختی پیشنهادی به واسطه افزایش دانسیته جریان و به خصوص در دانسیته های جریان بالا عملکرد بهتری دارد. با این وجود، در پیل سوختی با میدان جریان پینی افت فشار بالاتر و توزیع نایکنواخت تر دانسیته جریان مشاهده می شود.

در این مطالعه یک سیستم تجربی ، شامل کلکتور خورشیدی تحت خلا دارای لوله های حرارتی ، ساخته شده و در شرایط آب وهوایی شهر سنندج در روز های 21 مرداد، 30 مرداد و 7 شهریور مورد آزمایش قرار گرفته است. سپس یک مدل ریاضی براساس معادلات انرژی و اگزرژی توسعه داده شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی مقایسه شده است. از نتایج به دست آمده مشخص گردید که تعداد بهینه لوله تحت خلا در شرایط آب وهوایی شهر سنندج برابر 15 عدد است. در ساعات پایانی روز، بازدهی اگزرژی مقادیر بالاتری در این محدوده زمانی به خود اختصاص داده است. تاثیر نرخ حجمی سیال بر دمای خروجی آن در ابتدای روز کم بوده و به تدریج این تاثیر بیشتر می گردد. همچنین تغییر نرخ حجمی در مقادیر پایین تاثیر بیشتری بر عملکرد کلکتور دارد. با افزایش نرخ حجمی این تاثیر به تدریج کاهش می یابد.در پایان نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده به منظور پیش بینی عملکرد کلکتور تحت خلأ دارای لوله حرارتی با نتایج تجربی مقایسه و هم خوانی خوبی میان این دو از نظر خطای استاندارد و بیشینه خطای نسبی مشاهده شده است.

سیستم فتوولتاییک/حرارتی ترکیبی از فناوری فتوولتاییک و فناوری حرارتی خورشیدی است که به وسیله آن، انرژی الکتریکی و حرارتی به طور هم زمان تولید می شود. در این تحقیق، یک سیستم فتوولتاییک/حرارتی صفحه تخت آبی در دو حالت با پوشش شیشه ای و بدون آن مدل سازی شده و کارایی سیستم فتوولتاییک/حرارتی از دیدگاه انرژی و اگزرژی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیر چهار متغیر تابش خورشید، دمای محیط، دبی جرمی و ضریب فشردگی بر راندمان انرژی و اگزرژی بررسی شده است. مدل پیشنهادشده با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی و تطابق مناسبی بین نتایج مشاهده شده است. براساس نتایج به دست آمده بازده انرژی سیستم فتوولتاییک/حرارتی با پوشش شیشه ای همواره بیشتر از سیستم بدون پوشش شیشه ای است؛ اما بازده اگزرژی سیستم با پوشش شیشه ای در بیشتر موارد از سیستم بدون پوشش شیشه ای کمتر است. افزایش تابش و ضریب فشردگی سبب افزایش بازده انرژی و بازده اگزرژی می شود، اما افزایش دمای محیط سبب افزایش بازده انرژی و کاهش بازده اگزرژی می گردد. همچنین یک دبی جرمی بهینه وجود دارد که به ازای آن، بازده اگزرژی ماکزیمم می شود. این دبی بهینه برای سیستم بدون پوشش شیشه ای بیشتر از سیستم با پوشش شیشه ای به دست می آید.

بحران کمبود انرژی یکی از اساسی ترین چالش های جوامع بشری است و در این میان یافتن راهی برای استفاده بهینه از منابع انرژی واحد و تولید همزمان می تواند به حفظ منابع انرژی و توسعه پایدار جوامع بشری بینجامد. در این مقاله، با به کارگیری ترکیب دو سیکل تبرید اجکتوری و سیکل رانکین آلی (ORC)، علاوه بر تولید توان از سیکل رانکین آلی، از گرمای اتلافی در کندانسور این سیکل، برای تولید سرمایش در سیکل تبرید اجکتوری استفاده شده است. در واقع کندانسور سیکل رانکین آلی به عنوان تبخیرکننده سیکل تبرید اجکتوری عمل می کند. سیال عامل مورداستفاده در سیکل تبرید اجکتوری ایزوبوتان بوده و برای سیکل ORC سیالات عامل مختلف R113، R141b، R11، R123، R245fa، R114 و ایزوبوتان استفاده شده است. بیشترین کارایی سیکل ترکیبی مربوط به حالتی است که ترکیب ایزوبوتان و R113 به ترتیب برای سیکل تبرید اجکتوری و سیکل ORC استفاده شوند. در این حالت، بازده سیکل ORC، بازده کل سیکل ترکیبی و ضریب عملکرد سیکل تبرید به ترتیب 19.97، 34.69 و 36.83 درصد بودند. علاوه بر تحلیل انرژی، از دیدگاه تحلیل اگزرژی نیز ترکیب استفاده از R113 به همراه ایزوبوتان با دارا بودن بازده اگزرژی 52.53 درصد مناسب است. همچنین مطالعه پارامتریکی جهت بررسی اثر پارامترهای عملکردی سیکل ترکیبی بر روی کارایی سیکل نیز انجام شده است.