بررسی و تحلیل اثر شرایط محیطی برتابع هزینه، بازده انرژی و اگزرژیِ یک برج خورشیدی با ظرفیت 6 مگاوات در چند شهر ایران

در پژوهش حاضر، به تحلیل انرژی، اگزرژی و هزینه اقتصادی برج خورشیدی با در نظر گرفتن شرایط محیطی در چند شهر ایران پرداخته شده است و یک استراتژی برای انتخاب شهر به منظور دست‌یابی به بهترین عملکرد و کمترین هزینه پیشنهاد شده است. تابع هزینه شامل هزینه‌ها‌ی ناشی از مساحت آینه‌، ارتفاع برج و تجهیزات داخل دریافت‌کننده‌ی مرکزی روزنه‌ای است. مدل‌سازی حرارتی و اقتصادی برج خورشیدی انجام شده است و میزان حرارت ورودی لازم به دریافت‌کننده، مساحت آینه‌ی مورد نیاز و تابع هزینه در شش ماه سال برای دستیابی به ظرفیت 6 مگاوات حرارت مفید محاسبه‌ شده است. 9شهر از شهرهای ایران با اقلیم های مختلف برای بررسی انتخاب شده است. نتایج نشان می دهد بیشترین سهم اتلافات حرارتی به ترتیب برای اتلافات حرارتی بازتاب، صدور،جابجایی و هدایتی است. شهر شیراز کمترین حرارت ورودی به دریافت‌کننده(6537453.50مگاوات) را دارد. نتایج نشان می‌دهد بیشترین بازده انرژی را شهر شیراز (%91.42) و بیشترین بازده اگزرژی را به طور مشترک شهرهای تبریز و اراک (٪56.56) دارا می‌باشند. تحلیل اقتصادی نشان می دهد بیشترین سهم هزینه در برج خورشیدی مربوط به هزینه آینه‌ها و بعد از آن به ترتیب هزینه‌ی ناشی از ارتفاع برج و دریافت‌کننده است. کمترین مقدار تابع هزینه و نیز سطح آینه‌ی مورد نیاز (20898 متر مربع) برای شهر شیراز است. بر اساس روش تصمیم سازی چند معیاره تاپسیس برای استفاده از برج خورشیدی، کرمان با امتیاز نهایی 0.1508 در جایگاه اول و شیراز و اصفهان به ترتیب با امتیاز 0.1378 و 0.1276 در جایگاه های بعدی انتخاب قرار دارند.

Investigation and Analysis Effect of Environment Conditions on Cost Function, Energy and Exergy Efficiency of a Solar Tower (6MW) in Several Cities of Iran

In this study, the energy, exergy and economic analysis of a solar tower considering environmental conditions in several cities of Iran is presented and suggested a strategy for choosing the city to achieve the best performance and lowest cost in using the solar tower. The cost function consists of the costs of the mirror area, the tower height, and the equipment inside the central receiver aperture. The thermal and economic modeling of the solar tower is done and the amount of heat required to the receiver, the area of the required mirror and the cost function is calculated for six months in one year to reach a capacity of 6 MW. The cities of Tabriz, Arak, Shiraz, Semnan, Ahvaz, Birjand, Yazd, Kerman and Isfahan are selected for the investigations. Wind speed, DNI, and ambient temperature for each city in different months are considered. The results show that the highest energy efficiency is Shiraz (91.42%)and highest exergy efficiency belonging to the city of Tabriz and Arak city (56.56%). Economic analysis shows the highest cost of a solar tower is for the cost of the mirrors, tower height and receiver cost, respectively. The lowest cost function, as well as the required mirror surface (20898 m2), is for the city of Shiraz. Based on the TOPSIS making decision method for using a solar tower, Kerman (with a score of 0.1508), Shiraz(with a score of 0.1378) and Isfahan(with a score of 0.1276) are in the first, second and third places, respectively.