کاربرد انرژی خورشید در نیروگاههای سیکل ترکیبی

با توجه به منابع رو به اتمام سوخت‌های فسیلی و داشتن محیط زیست سالم، نیروی باد و نور خورشید و گرمای درون زمین و همچنین امواج متلاطم دریاها و حتی گازهای متصاعد از انباشت زباله‌ها هم به عنوان انرژی‌های تجدیدپذیر و پاکیزه مورد توجه قرار گرفته‌اند.

اما مسئله اینجاست که فناوری استفاده از این منابع بی‌پایان انرژی هنوز در مراحل آغازین رشد خود قرار دارد و بسیار پرهزینه است.
این مقاله به کاربرد و تلفیق انرژی خورشید در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، که حدود دو دهه از سابقه استفاده از آن می‌گذرد می‌پردازد و پارامترهای مهم در طراحی این نوع از نیروگاه‌ها را مورد بحث و بررسی قرار می‌دهد.

این کاربرد در صنعت نام ISCCS گرفته است.

در نیروگاه‌های خورشیدی انرژی خورشیدی در گردآورنده‌های خورشیدی به حرارت تبدیل شده و حرارت خود را در مبدلهای حرارتی به سیکل آب نیروگاه داده و به عنوان بخشی از منبع انرژی عمل می‌کند.

بدین ترتیب علاوه بر افزایش راندمان نیروگاه، در مصرف سوخت‌های فسیلی نیز صرفه‌جویی خواهد شد.

معرفی نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی با گردآورنده‌های سهموی:

گردآورنده‌های سهموی از ماجول‌های مشابه در ردیف‌های موازی تشکیل شده (نوعاً از آینه‌های شیشه‌ای) و با خم مناسب در یک جهت ساخته می‌شوند.

این آینه‌ها خورشید را از شرق به غرب دنبال می‌کنند و روی محور شمال- جنوب می‌چرخند.

یک دستگاه سنسور خورشیدی موقعیت و حرکت گردآورنده‌ها را کنترل می‌کند.

تمام این ماجول‌ها با یک کامپیوتر اصلی بنام کنترلر ناظر مزرعه خورشیدی کنترل می‌شوند.

آینه‌ها، انرژی خورشیدی را روی یک لوله بنام المان جمع‌آوری حرارت که در محل کانون سهمی است متمرکز می‌کنند.

در طراحی‌های امروزی گرما توسط سیال عاملی که از روغن مصنوعی است به بخش تولید توان منتقل می شود.

سیال عامل از یک سیستم مبدل حرارتی عبور کرده و بخار برای تولید توان تولید می‌شود.

تکنولوژی گردآورنده‌های سهموی در حال حاضر اثبات شده‌ترین تکنولوژی نیروگاه خورشیدی برای تولید برق است.

علت این امر ساخته شدن ۹ نیروگاه تجاری در صحرای مجاوا در کالیفرنیا است.

قدرت این نیروگاه از ۱۴ تا ۸۰ مگاوات و ظرفیت نصب شده کل ۳۵۴ مگاوات هستند. ب

ه همین دلیل تکنولوژی گردآورنده‌های سهموی نسبت به سایر روش‌های تولید برق از خورشید متمایز شده است.

مطالعات و فعالیتهای انجام شده در زمینه نیروگاههای خورشیدی در کشور ایران:

کشور ایران از لحاظ دریافت انرژی خورشیدی بسیار غنی است، متوسط چگالی تابش سالیانه در قسمت مرکزی ایران ۲۵۰ وات بر متر مربع است.

میزان کل دریافت انرژی خورشیدی در کشور ایران با توجه به مساحت و متوسط تعداد ساعات آفتابی آن در سال، که بالغ بر ۲۸۰۰ ساعت است، حدود ۱۰۱۶ مگاژول در سال یا معادل ۱۶۳۴ میلیارد بشکه نفت خام است.

در کشور ایران در سالهای اخیر پروژه‌های بسیاری در راستای استفاده از انرژی خورشیدی جهت تولید برق صورت گرفته است که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نیروگاههای فتوولتاییک با توان خروجی ۰،۴ تا ۴۵ کیلووات در تهران، خراسان، یزد و سمنان

• نیروگاه خورشیدی شیراز

نیروگاه خورشیدی شیراز با گردآورنده های سهموی و ظرفیت ۲۵۰ کیلووات از نوع کلکتورهای سهموی خطی، در محل ۱۵ کیلومتری پل فسا- نیروگاه سیکل ترکیبی فارس که در این نیروگاه تعداد ۴۸ عدد گردآورنده سهموی خطی به طول ۲۵ متر و عرض دهانه ۴/۳ متر در ۱۶ ردیف سه تایی نصب شده و فعلاً برای تولید بخار از آن استفاده می شود.

• پروژه نیروگاه تلفیقی ترکیبی یزد:

نیروگاه سیکل ترکیبی تلفیقی یزد شامل دو واحد گاز مدل ۲و۹۴V هر کدام با قدرت ۱۵۹ مگاوات در شرایط ایزو (در شرایط ایزو فشار هوا ۱،۰۱۳ اتمسفر، دمادی محیط ۱۵ درجه سانتی گراد و رطوبت هوا ۶۰ درصد است)، یک دستگاه واحد بخار با قدرت ۱۶۰ مگاوات به همراه تلفیق حدود ۱۷ مگاوات انرژی خورشیدی در نیروگاه سیکل ترکیبی است که قرار است در سال ۲۰۰۸ به بهره برداری برسد.

پارامتر های طراحی یک نیروگاه تلفیقی- ترکیبی:

طراحی یک نیروگاه سیکل ترکیبی تلفیقی در پنج فاز مختلف صورت می گیرد:

۱- امکان سنجی و طراحی مفهومی

۲- طراحی پایه

  ۳- طراحی تفصیلی

۴- خرید تجهیزات نیروگاه

۵- ساخت، راه اندازی و انجام تست های عملکردی نیروگاه.

در این مقاله خلاصه ای از مراحل مختلف طراحی در فاز اول بیان می‌شود.

داده های جوی برای نیروگاه خورشیدی:

طراحی و کنترل آینه های خورشیدی سهموی، هلیوستات یا سیستم های گردآورنده بشقابی نیاز به اطلاعاتی درباره مقدار تابش مستقیم خورشید دارند.

در اینجا کسری از نور خورشید که به دلیل جذب توسط لایه ازن، پراکندگی و جذب توسط مولکول های هوا، پراکندگی و جذب توسط ابر و بخار است، مورد توجه نبوده و فقط بخشی از نور خورشید که می‌تواند دانسیته انرژی بیشتری به گیرنده‌های خورشیدی برساند مورد توجه است.

بنابراین دی ان آی به صورت دانسیته فلوی تابش شده در طیف (m? 3 to m? 3 و ۰ ) نور خورشید که بطور عمود بر سطح گیرنده می تابد تعریف می شود.

بنابر این لازم است مقدار تشعشع مستقیم عمودی دی ان آی سال به سال تغییر کند لذا یک پریود زمانی حداقل ۵ ساله باید ثبت شده و مقادیر دی ان آی و درجه حرارت محیط با فواصل زمانی یکساعته بایستی در دسترس باشد.

این داده های جوی توسط ماهواره جمع‌آوری می‌شود.

طراحی سیکل ترمودینامیکی:

یک نیروگاه سیکل ترکیبی تلفیقی شامل سه بخش توربین گاز، توربین بخار و بخش مزرعه خورشیدی است.

بخش توربین گاز نیروگاه می‌تواند شامل یک یا دو واحد توربین گاز با قدرت خروجی مشخصی در شرایط ایزو باشد.

توربین بخار نیروگاه، شامل یک واحد بخاری، یک دستگاه دیگ بازیافت گرما، در صورت لزوم احتراق اضافی برای هر دیگ بازیافت گرما، مبدل‌های حرارتی خورشیدی، سیستم خنک کاری و دیگر سیستم های کمکی است.

معمولاً شرایط سایت از نظر ارتفاع از سطح دریا، درجه حرارت محیط و میزان رطوبت به نحوی است که واحدهای گازی نمی‌توانند ۱۰۰% توان نامی را تولید کنند.

لذا کسری توان و انرژی را در طول روز از طریق مزرعه خورشیدی و شب هنگام، زمانی که خورشید وجود ندارد با احتراق اضافی تعبیه شده در دیگ بازیافت گرما، و درنتیجه سوخت اضافی تأمین می شود.

بخش خورشیدی نیز شامل مزرعه خورشیدی، مبدل های حرارتی – خورشیدی و همچنین کلیه تجهیزات جانبی دیگر برای جذب انرژی از سیال عامل جهت تولید مگاوات کسری انرژی است تا ظرفیت کامل یک نیروگاه سیکل ترکیبی حاصل شود.

شکل ۲ دیاگرام یک نیروگاه ترکیبی تلفیقی خورشیدی را نشان می دهد.

با توجه به حالت های مختلف بهره‌برداری از واحدهای سیکل ترکیبی نیروگاه، دیاگرامهای بالانس حرارتی مختلفی حاصل می شود.

که برای طراحی و اندازه کردن نیروگاه خورشیدی و رسیدن به توان طراحی نامی بخش خورشیدی، لازم است، حداقل پنج الی شش دیاگرام بالانس حرارتی در حالت بهره برداری روز و شب و حداکثر توان طراحی خورشیدی در دسترس طراح قرار گیرد.

 

طراحی اجزای نیروگاه خورشیدی:

گردآورنده های حرارت خورشیدی:

امروز مسئله کاهش هزینه های نیروگاه‌های خورشیدی با طراحی بهینه تجهیزات نیروگاه خورشیدی از جمله طراحی بهینه ساختمان گردآورنده های خورشیدی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

آخرین فناوری ها در ساخت گردآورنده‌های خورشیدی، در طراحی گردآورنده‌های جدید نوع یورو تراف بکار برده شده است.

هدف از طراحی گردآورنده های جدید یورو تراف ساخت یک ساختار گردآورنده سبک برای نیروگاه خورشیدی است که دارای وزن مخصوص کمتر از ۳۰ کیلوگرم بر متر مربع دهانه آینه ها، و ارزان تر از گردآورنده‌های موجود باشد.

عملکرد نوری این گردآورنده‌های جدید نیز مساوی و حتی بیشتر از گردآورنده های موجود و مورد استفاده در نیروگاه های خورشیدی در سطح جهان بوده است.

از مشخصات مهم گردآورنده های جدید در مقایسه با گردآورنده های موجود می توان به کاهش تعداد قطعات و کاهش هزینه ساخت، بهینه سازی سازه فولادی با روش المان های محدود برای هر کدام از قطعات جهت کاهش وزن گردآورنده و طراحی مقاومتر به منظور کاهش تغییر شکل گردآورنده در اثر نیروی باد در زمان بهره‌برداری اشاره کرد.

راندمان گردآورنده های خورشیدی با مقادیر دی ان آی، اختلاف درجه حرارت بین محیط و درجه حرارت سیال عامل(روغن)، زاویه برخورد تشعشعات خورشیدی و زمان تغییر می کند.

منحنی‌های راندمان حرارتی گردآورنده‌های نوع یورو تراف در شکل ۳ نشان داده شده است.

همچنین در شکل ۴ اصول پایه و دنبال کردن روزنه خورشید توسط گردآورنده ۱۵۰ متری نوع یورو تراف نشان می دهد.

گیرنده حرارتی گردآورنده های سهموی:

در نیروگاه های خورشیدی با گردآورنده‌های سهموی، گیرنده‌های حرارتی (المان های جمع آوری گرما) به شکل لوله های جذب کننده هستند.

این لوله ها در خط کانونی سهمی قرار داشته و تشعشعات خورشیدی را جذب و آن را به سیال انتقال حرارت که از داخل لوله جریان دارد، منتقل می کنند.

این لوله (شکل ۵) فولادی و داخل یک لوله شیشه ای خلاء قرار دارد و در دو طرف دارای سیل بندی مناسبی است.

مشخصات سیستم سیال انتقال حرارت:

سیستم سیال انتقال حرارت یک سیستم مدار بسته است که از روغن وی پی ۱ به عنوان سیال انتقال حرارت استفاده می‌کند.

وظیفه سیستم سیال انتقال حرارت انتقال انرژی حرارتی جمع آوری شده است از گردآورنده های خورشیدی به سیستم تولید بخار است.

در مزرعه خورشیدی سیال انتقال حرارت گرم شده و توسط دو الکترو پمپ سرعت متغیر به دو مبدل حرارتی پمپ می شود.

در این مبدل های حرارتی، گرمای دریافت شده از خورشید به سیکل آب و بخار نیروگاه سیکل ترکیبی منتقل می شود.

هر کدام از این مبدل های حرارتی دارای یک واحد صرفه جو و یک واحد تبخیر ساز هستند.

درجه حرارت سیال انتقال حرارت در ورودی و خروجی مبدل های حرارتی با تنظیم مقدار فلوی سیال، کنترل و ثابت نگهداشته می شود.
سیستم سیال انتقال حرارت علاوه بر موارد فوق، دارای تجهیزات دیگری نیز هست که در قسمت پالایش روغن قرار دارند.

برای مثال می توان به تانک های اضافه فلو، سیستم مخزن کمکی، سیستم احیا برای زدودن گاز، بخار و لجن روغن، سیستم حفاظت از یخ زدگی روغن و سیستم گاز خنثی اشاره کرد.

در سیستم گاز خنثی از گاز نیتروژن استفاده شده که برای جلوگیری از ورود گاز اکسیژن به داخل مخازن مختلف و نگهداری فشار حداقل است.

الکتروپمپ های حفاظت از یخ زدگی وظیفه به جریان انداختن روغن به هنگام پائین بودن دمای محیط در شب هنگام و کار نکردن طولانی مدت مزرعه خورشیدی را به عهده دارند.

سیستم های ابزاردقیق و کنترل مزرعه خورشیدی و سیستم سیال انتقال حرارت:

شرایط بهره برداری برای نیروگاه‌های با سوخت فسیلی به گونه‌ای است که می‌توانند ۲۴ ساعته در مدار باشند و برق تولید کنند، در صورتیکه نیروگاه‌های خورشیدی فقط طی ساعات روز قادر به تولید توان هستند.

بر اساس دیاگرام های بالانس حرارتی، کسری توان تولیدی توسط بخش خورشیدی را می توان با روشن کردن مشعل های اضافی در بویلر نیز جبران کرد.

مولد بخار خورشیدی فقط هنگامی کار می‌کند که درجه حرارت سیال انتقال حرارت در خروجی مزرعه خورشیدی مقدار مطلوبی باشد.

نظر به اینکه تلفات حرارتی در طول شب باعث کاهش درجه حرارت سیال می‌شود.

لذا پس از غروب خورشید درجه حرارت سیستم می بایست در بیشتر از ۲۰ درجه سانتی گراد نگهداشته شود تا در شب‌های سرد از یخ زدگی جلوگیری شود.

درجه حرارت واقعی هنگام صبح به عوامل زیادی وابسته است مانند جرم سیال انتقال حرارت، درجه حرارت محیط و اینرسی حرارتی کل سیستم بستگی دارد.

پس از بالا آمدن خورشید درجه حرارت سیال انتقال حرارت شروع به افزایش می‌کند.

هنگامیکه خورشید به ۱۰ درجه بالای افق برسد و دی ان آی بیشتر از مقدار    w/m2 200 بشود گردآورنده‌های سهموی از وضعیت غیر فعال به وضعیت کانونی آورده می شوند.

سپس الکتروپمپ‌های گردشی سیال انتقال حرارت شروع به کار کرده و سیستم توسط پرتوهای خورشیدی  شروع به گرم شدن می کند.

تا زمانی که درجه حرارت سیال انتقال حرارت به مقدار درجه حرارت کارکرد سیستم نرسد، می توان سیستم مبدل های حرارتی را بای پس کرد.

هنگامی که سیستم سیال انتقال حرارت به درجه حرارت مطلوب برسد، شیرهای آب و بخار مولد بخار خورشیدی باز شده و تولید بخار آغاز می شود.

با به مدار آمدن بخش خورشیدی، تعداد مشعل های اضافی بویلر می توانند کاهش یابند.

هنگامی که تشعشعات عمود و مستقیم خورشید به دلیل ابری شدن هوا یا غروب خورشید به زیر مقدار مشخصی برسد، مزرعه خورشیدی بایستی شات داون داده شود.

عمل شات داون با برگرداندن آینه‌ها به وضعیت غیر کانونی، بستن شیرهای آب و بخار خورشیدی و خاموش کردن پمپ‌های گردشی سیال انتقال حرارت انجام می پذیرد.

در صورتیکه در آن برنامه ریزی برای راه اندازی مجدد وجود نداشته باشد، تمام گرداورنده ها بایستی به وضعیت غیر فعال برگردانده شده و ظرفیت حرارتی موجود در سیال انتقال حرارت بایستی برای راه اندازی مجدد در سیستم حفظ شود.

این کار راه اندازی مجدد را تسریع بخشیده و از یخ زدگی سیال انتقال حرارت در ساعات شب ممانعت می کند.

سیستم کنترل مزرعه خورشیدی به دو صورت امکانپذیر است:

• سیستم کنترل مزرعه خورشیدی در سیستم کنترل دی سی اس کل نیروگاه ادغام شود.

• سیستم کنترل مزرعه خورشیدی جزیره‌ای و فقط ارتباط با سیستم کنترل کل نیروگاه داشته باشد.

در هر دو روش، متغیرهای اصلی کنترل درجه حرارت و فشار بخار خروجی  از مولد بخار خورشیدی خواهد بود.

با این وجود روش دوم یعنی منفک بودن کنترل سیستم خورشیدی و فقط ارتباط با سیستم کنترل کل نیروگاه مناسب تر و توسط سازندگان نیروگاه‌های خورشیدی توصیه میشود.

سیستم کنترل مزرعه خورشیدی شامل یک کنترلر نظارتی و تعداد زیادی کنترلر محلی که روی هر مجموعه گردآورنده  نصب شده است تشکیل شده است.

کنترلر نظارتی شامل سخت افزار و نرم افزار بوده و بهره برداری از مزرعه خورشیدی را به عهده دارد.

کنترلر نظارتی مقدار بار را از سیستم کنترل نیروگاه دریافت کرده و سیگنال و آلارم های لازم را دوباره به سیستم کنترل نیروگاه می فرستد.

کنترلرهای محلی عمل دنبال کردن خورشید برای گردآورنده ها را انجام می‌دهند.

واحد کنترلر محلی می تواند خورشید را با دقت ۰،۱ ± درجه تعقیب کند.

سیستم کنترل محلی توسط سه حس گر(حس گر خورشید، حسگر موقعیت و حس گر درجه حرارت) با سیستم کنترل ناظر از طریق اترنت در ارتباط است.

در حقیقت، کنترلر محلی‌ها زیر مجموعه‌ای از کنترلر نظارتی بوده و به محض قطع شذن سیگنال ارتباطی با کنترلر نظارتی آینه‌ها را به وضعیت غیر فعال می‌چرخانند.

همانگونه که بیان شد، مقدار دبی سیال انتقال حرارت مزرعه خورشیدی و درجه حرارت خروجی سیال به وسیله سرعت پمپ های سیال انتقال حرارت کنترل می شوند.

مزرعه خورشیدی شامل تعداد زیادی گردآورنده مشابه هم هستند، تحت شرایط واقعی بهره‌برداری، به دلیل شکسته شدن تعدادی از آینه‌ها، خرابی المان های جمع‌آوری گرما یا حتی خروج یکسری از گرداونده ها به طور کامل، اختلاف زیادی بین حلقه ها می تواند به وقوع بپیوندد.

به دلیل غلبه به این مسائل، هر حلقه گردآورنده به یک والو کنترلی فلو مجهز است.

هر کدام از این والوهای کنترلی دارای یک محرک با موتور الکتریکی جهت فرمان از میز اپراتور هستند.

طرح دیگر کنترلی می تواند شامل یک کنترلر مدار بسته برای نگه داشتن درجه حرارت خروجی مطلوب به طور اتوماتیک است.

این روش مزایایی به هنگام راه اندازی و حالت‌های گذرا دارد ولی گرانتر و پیچیده تر از سیستم کنترل مدار باز است.

در هر دو روش اندازه‌گیری درجه حرارت خروجی الزامیست.

برای کاهش تعداد ترمومترهای مقاومتی، اندازه‌گیری درجه حرارت ورودی به حلقه‌ها می‌تواند در لوله‌های اصلی انجام گیرد.

اطلاعات بیشتری از درجه حرارت کنترلهای محلی هر گرداورنده در دسترس است.

صاعقه گیر اکتیو آذرخش(ساخت ایران)

---

سیستم های برقی در بخش خورشیدی:

مصارف برقی نصب شده در مزرعه خورشیدی شامل محرک های هیدرولیک برای گرداورنده ها، والوهای موتوری جهت کنترل فلوی روغن، تغذیه مصارف اینسترومنت و سیگنالینک است.

موتورهای درایو و محرک والوها به برق ۴۰۰ ولت یا ۲۳۰ ولت ۵۰ هرتز متناوب بسته به نوع و مدل مورد استفاده نیاز دارند.

ولتاژ برق مستقیم برای کنترل کننده های محلی و اینسترومنت ها از طریق یکسو کننده های محلی ساخته می شود.

موتورها و والو های محرک سیستم سیال انتقال حرارت برق ۴۰۰ ولت یا ۲۳۰ ولت ۵۰ هرتز متناوب نیاز دارد.

پمپ های گردشی سیستم سیال انتقال حرارت که مصرف کننده های اصلی برق در جزیره خورشیدی هستند بایستی نزدیک دیگ بازیافت گرما نصب شوند.

پمپ های سیال انتقال حرارت پمپ های  سرعت متغیری هستند تا بتوانند میزان فلوی سیال انتقال حرارت را کنترل کنند.

ولتاژ کار برای این موتو رها به مدل واقعی نیاز دارد ولی در پروژه های مشابه سطح ولتاژ ۶/۶ کیلو ولت انتخاب شده است.

کارهای ساختمانی:

در یک نیروگاه خورشیدی تراز و به خط بودن ردیف گردآورنده ها، نقش زیادی در بهره برداری بهینه و عملکرد نیروگاه دارد.

نظر به اینکه گرداورنده ها و آینه های خورشیدی بیشتر یک ابزار نوری هستند تا یک ساختمان، لذا دقت لازم خیلی بیشتری از آن چیزی است که در سازه های فولادی بزرگ استفاده می شود.

آماده سازی سایت و دقت در انجام فونداسیون‌ها قدم های مهمی در کارایی بیشتر و اقتصادی در نیروگاه‌های خورشیدی است.

دقت و کنترل کیفیت به هنگام مونتاژ گرداورنده ها از دیگر عوامل مهم هستند.

ابعاد واقعی فونداسیون به نوع گرداورنده، نوع خاک منطقه و شرایط آب وهوایی بستگی خواهد داشت که در مرحله طراحی تفصیلی مشخص می شود.

جهت شمال _جنوب گرداورنده ها دقتی حدود یک mrad خواهد داشت.

المان های جمع آوری گرما (تیوب های جذب کننده) برای ردیف گرداورنده های خورشیدی بایستی به صورت افقی در جهت شمال_ جنوب نصب شوند.

حداکثر شیب مجاز نصب گرداورنده ها  ۱،۵ است.

اختلاف ارتفاع تا ۰،۴ متر را می توان با ارتفاع فونداسیون تکی جبران کرد.

اگر اختلاف بیشتر باشد زمین بایستی تسطیح یا تراز بندی شود.

تراز بندی ها بایستی به نحوی صورت گیرد که حداقل تمام گرداورنده ها یا یک ردیف از گرداورنده‌ها را به توان در یک تراز نصب کرد.

حتی اگر شیب سایت (زمین نیروگاه) در محدوده قابل قبول باشد، جهت شیب زمین برای نصب گرداورنده ها بسیار مهم است.

اگر شیب زمین به سوی پائین دست از شمال به جنوب باشد، مزیت هایی خواهیم داشت.

در صورت شیب از جنوب به شمال، زاویه برخورد تشعشعات خورشیدی به گردآورنده‌ها افزایش می یابد و تلفات ناشی از زاویه برخورد را بایستی با هزینه های اضافی جهت تسطیح زمین مقایسه کنیم.

دسترسی به هر ردیف گرداورنده با کامیون، مثل کامیون شستشوی آینه ها، ماشین آتش نشانی، تانک سیال انتقال حرارت و جرثقیل باید فراهم شود.

این دسترسی با احداث یک جاده دورادور مزرعه خورشیدی حاصل می‌شود.

کامیون‌ها می‌توانند از این طریق به بین ردیف گردآورنده‌ها برسند.

زمین بین دو ردیف گردآورنده باید استحکام کافی جهت تحمل وزن کامیون‌ها را داشته باشد.

یک حصار مناسب دور تا دور تجهیزات نیروگاه خورشیدی بایستی کشیده شود تا از ورود متفرقه و حیوانات جلوگیری کند.

این حصار می تواند با تجهیزات حفاظت باد یا یک صفحه بزرگ یا یک دیوار به منظور کاهش بار ناشی از باد و برای جلوگیری از خوردگی سطح آینه ها ترکیب و ساخته شود.

نتیجه:

• تلفیق انرژی حرارتی حاصل از خورشید در نیروگاه های سیکل ترکیبی در طول روز می‌تواند باعث صرفه‌جویی در مصرف سوخت‌های فسیلی شود.

هر چند که در حال حاضر قیمت تمام شده برای نیروگاه خورشیدی بیشتر از نیروگاه‌های فسیلی است ولی اگر هزینه های خارجی سوخت‌های فسیلی که ناشی از اثرات مخرب آنها بر محیط‌زیست است، به قیمت آنها اضافه شود، هزینه تولید برق در برخی از نیروگاه های خورشیدی کمتر از هزینه تولید برق در نیروگاه های سوخت فسیلی خواهد بود.

• با بهینه سازی و بالا بردن راندمان تجهیزات نیروگاه خورشیدی از قبیل گردآورنده ها و المان های گیرنده حرارت و سیستم دنبال کننده خورشید می توان در آینده به بالا رفتن سهم تولید برق خورشیدی امیدوارتر شد.

• در مرحله طراحی نیروگاه خورشیدی پارامترهایی چون بدست آوردن دقیق مقدار دی ان آی، ساخت و نصب دقیق گرداورنده ها، طراحی دقیق سیستم دنبال کننده خورشید، تسطیح زمین، بهره برداری مناسب، شستشوی آینه ها، می تواند راندمان مزرعه خورشیدی موثر باشد.

کاربرد انرژی خورشید در نیروگاههای سیکل ترکیبی

منبع :ماهنامه صنعت برق

پیدایش یو پی اس های ماژولار مرهون پیشرفت در صنایع نیمه هادی است .

مرور تاریخچه پیشرفت در ساخت یو پی اس، مراحل پیشرفت تکنولوژی را نیز نشان می دهد.

در دهه ۷۰ میلادی یو پی اس On-line با تکنولوژی duble convrsion  ظهور پیدا کرد.

این یو پی اس از یکسو ساز جهت تبدیل ولتاژ AC  به DC  جهت شارژ  باتری و همچنین تغذیه اینورتر دستگاه استفاده کند و برای تبدیل ولتاژ DC  به AC  از اینورتر مجهز به ترانس استفاده می کند.

به همین دلیل این یو پی اس ها را  Transfermer Base و یا فرکانس پایین نیز می نامند.

وظیفه این ترانس افزایش ولتاژ اینورتر به سطح مورد نظر و همچنین ساخت نیم سیکلهای مثبت و منفی از یک مجموعه باتری است.

سپس در اواسط دهه ۹۰ ، با پیشرفت در تکنولوژی ساخت نیمه هادی ها ، ترانزیستورهائی با بیس عایق IGBT)) به بازار عرضه شدند .

این ترانزیستورها این امکان را به طراحان  داد تا با استفاده از سیم پیچهایی با هسته فریت، سطح ولتاژ  DC را افزایش داده و سپس مستقیماً ولتاژ سینوسی را از این ولتاژ تقویت شده بدست آورند.

لذا ضرورت استفاده از ترانس از میان برداشته شد و باعث کاهش قیمت ، حجم و وزن محصول تولید شده گردید.

مزایایی از قبیل راندمان و ضریب توان ورودیبالاتر ، جریان هارمونیکی (THDi) کمتر، آلودگی صوتی کمتر و عمر بالاتر  باتری نیز از مزایای جانبی بدست آمده بودند.

این یو پی اس،  به نام بدون ترانس (transformer less) یا فرکانس بالا  (high frequency) معروف شده است.

در مراحل بعد حجم و وزن کمتر این تجهیزات، منجر به تولد نسل جدید یو پی اس گردید، تولیدات جدید یو پی اس ماژولار نامیده می شوند.

در توپولوژی ماژولار از چند یو پی اس کوچک که به صورت پارالل کار می کنند، به جای یک یو پی اس بزرگتر استفاده می شود.

در توپولوژی ماژولار علاوه بر راندمان بالا و تعمیر و سرویس آسان تر، افزایش ظرفیت دستگاه نیز براحتی انجام می گیرد.

بعلاوه نیاز به خاموشی یو پی اس برای انجام موارد فوق به صفر می رسد.

ظهور دستگاهای ماژولار با مزایای شاخص کاملاً به موقع بود.

درست زمانی که در کسب و کارها از کامپیوتر به عنوان ابزارهای مهم جهت حسابداری، اتوماسیون اداری و عملیات مهندسی استفاده می کردند، از بین رفتن اطلاعات بدلیل قطعی و نوسان برق به عنوان یکی از معضلات مهم خود نمایی می کرد.

لذا وقفه در انجام عملیات فوق برای سازمانها در بعضی موارد غیر قابل جبران شده است.

بنابراین پیشرفت تکنولوژی از یک سو ساخت یو پی اس ها ماژولار را امکان پذیر کرد.

از سوی دیگر نیاز روز افزون کسب و کارها برای تجهیزات روند تکامل آنها را سرعت می بخشید.

به طور مشابه ، بهبود راندمان دستگاه نیز باعث گردیده تا کسانی که از یکسو فشار پرداخت وجه بیشتر برای انرژی تلف شده و از سوی دیگر فشار نهادهای دوستدار محیط زیست برای تولید کمتر گاز کربنیک را تحمل می کنند ، در انتخاب این سیستم برای مصارف جدید تردیدی به خود راه ندهند.

به طور خلاصه دلایل اصلی پیدایش و رواج یو پی اس های ماژولار را می توان در سه بخش زیر خلاصه نمود :

پیشرفت تکنولوژی، مزایای فنی و مالی و در نهایت شرایط حاکم بر بازار کسب و کار امروزی.

جهت روشن شدن بیشتر موضوع فوق ذکر مثال زیر مفید خواهد بود:

مرکز داده ای را تصور کنید که ۸۰kva توان مصرفی دارد، با توجه به ماهیت کارکرد یک دیتا سنتر که جزء بارهای حیاتی و با حساسیت بالا  محسوب می شود می باید سیستم Redundancy  را در آن در نظر گرفت.

یعنی در صورتی که یکی از سیستم ها مشکل پیدا کند، سیستم دوم به کار خود ادامه دهد و مرکز داده بدون وقفه در مدار بماند.

یک چنین مرکز داده ای را می توان با دو یو پی اس ۸۰ kva  تغذیه نمود (بصورت سیستم های موازی و یا  (Feed A, B)، در صورتی که یکی از یو پی اس ها مشکل پیدا کند یو پی اس دوم بدون وقفه به کار خود ادامه خواهد داد.

از سوی دیگر می توان از یک رک به همراه ۵ ماژول ۲۰ کیلو ولت آمپر استفاده نمود.

در این حالت خارج شدن یک ماژول از مدار بدلیل خرابی یا برای انجام عملیات سرویس توسط بار دیده نخواهد شد.

بارزترین مزیت بدست آمده  در سیستم ماژولار فضای کمتری است که برای نصب (در مقایسه با دو یو پی اس ۸۰ KVA  )لازم است.

در دیتا سنترهای مدرن این مزیت دارای ارزش بالایی است.

اما مزایای مهمتری نیز وجود دارند که تلفات کمتر یکی از آنها است .

در حالت اول هر یو پی اس ۸۰ KVAدر حداکثر توان مصرفی تحت ۴۰ KVA بار قرار خواهد گرفت.

یعنی ۵۰% از ظرفیت نامی در حالی که در یو پی اس ماژولار هر ماژول تحت ۸۰% بار خواهد بود.

همانگونه که می دانیم با افزایش بار هر یو پی اس راندمان آن بالاتر خواهد رفت.

به عبارت دیگر در بهترین حالت به نسبت؛ حداقل ۵% توان کمتری در یو پی اس ماژولار تلف می شود و در شرایط عملی این مقدار حتی به ۱۵% نیز خواهد رسید.

با یک محاسبه ساده برای مثال فوق، کمترین میزان تلفات برق با اختلاف راندمان ۵% در هر ساعت ۴ کیلو وات ، هر شبانه روز ۹۶ کیلو وات و در هر ماه ۲۸۸۰ کیلو وات خواهد بود.

به علاوه سیستم خنک کننده جهت تخلیه حرارت ایجاد شده نیز به انرژی بیشتری نیاز دارد.

با احتساب هر کیلو وات ۲۶۶۶ ریال برای هر ماه معادل ۷،۶۷۸،۰۰۰ هزینه خواهد شد .

و با اختلاف راندمان ۱۵% برای هر ماه این رقم معادل ۲۳،۰۳۴،۰۰۰ ریال خواهد شد.

(محاسبه هزینه برای سال ۱۳۹۳ معتبر است)

با در نظر گرفتن برق مصرفی و هزینه های تعمیر و نگهداری سیستم خنک کننده به مبلغ بسیار بالاتری در هر ماه خواهیم رسید!

افزایش” ضریب در دسترس بودن “سیستم نیز از  دیگر مزایای یو پی اس های ماژولار است .

این ضریب از حاصل تقسیم متوسط زمان لازم جهت تعمیر(MTTR) بر متوسط زمان بین خرابی(MTBF)  بدست می آید.

اگر فرض کنیم زمان لازم جهت تعمیر یک یو پی اس معمولی ۶ ساعت باشد و برای یک ماژول در سیستم  Hot plug زمان نیم ساعت جهت جایگزینی  اختصاص بدهیم به رقم ۹۹۹۹/۹۹ درصد خواهیم رسید.

این مقدار را با اضافه کردن یک ماژول ریداندانت (n+1) حتی می توان افزایش داد.

این سطح از “ضریب در دسترس “بودن برای کاربران بسیار دلپذیر است .

هرچند باید به آن مزیت کاهش هزینه های مرتبط با حضور مهندسین مجرب در محل سایت را نیز اضافه نمود.

قابلیت تغییر توان نامی دستگاه پس از نصب آن نیز یکی دیگر از مزایای بزرگ یو پی اس های ماژولار است .

تصور کنید که در مثال فوق توان مصرفی از۸۰kva به ۱۰۰kva  افزایش یابد.

در سیستم ماژولار لازم است تنها یک ماژول ۲۰kva  دیگر به مجموعه اضافه گردد.

بدون اینکه نیاز به خاموش نمودن دیتا سنتر و یا جا به جا نمودن یو پی اس هایی که قبلاً نصب شده اند باشد.

در شرایط جدید هر یک از ماژولها تحت ۸۳% بار کار خواهند کرد.

اما در طرح غیر ماژولار لازم است یو پی اس ۸۰ kva  سوم را به مجموعه اضافه نمود که هر یو پی اس تحت ۴۲% بار قرار خواهد گرفت.

یعنی کاهش مجدد راندمان، اضافه شدن مقدار زیادی کابل و اشغال فضای بیشتر و همچنین خاموش نمودن مرکز داده برای عملیات فوق

 EMC مفاهیم جامعی را تشکیل می دهد که در نحوه انتخاب سیستم کابل کشی (دارای پوشش یا بدون پوشش) نیز موثر است. ساختمانی که قرار است کابل کشی در آن انجام شود باید از لحاظ وجود اتصالات هم پتانسیل، بازبینی شود.

از مقررات محلی مربوط به اتصال زمین (ارتینگ) نیز می بایست پیروی صورت گیرد. شکل های زیر پیکربندی های مختلف را برای اجرای سیستم های ارتینگ نشان می دهد. در گذشته، پیکربندی های درختی یا ستاره ای در حوزه های مخابرات، ترجیح داده می شدند. در این نوع سیستم ها، رساناهای ارتینگ مختلف، در یک نقطه مرکزی ارتینگ به یکدیگر متصل می شدند. این متد، تا حد زیادی از ایجاد  حلقه های اتصال زمین جلوگیری کرده و نویزهای با فرکانس پایین را کاهش می دهد .

امروزه، برای سیستم های انتقال داده فرکانس بالا، تقریبا همیشه از پیکربندی ارتینگ مش استفاده می شود. در این نوع ارتینگ، ساختمان به عنوان یک مرجع، می بایست بیشترین تعداد ممکن نقاط ارت مناسب  را دارا باشد( شکل۱ ). برای این پیکربندی، مهم است که تمامی اشیای فلزی در ساختمان با استفاده از قطعات اتصالی مناسب، به سیستم ارتینگ، متصل شوند.  عناصر اتصال باید تا حد ممکن ناحیه سطح رسانای بزرگی داشته باشند تا بتوانند رخدادهای فرکانس بالا را هدایت کنند (برای مثال، تسمه های ارتینگ، مسیر های فلزی، لینک های خطی و غیره).

برای ساختمان هایی که در آنها ارتینگ دائمی با استفاده از مش امکان پذیر نیست، شرایط می تواند با ساخت ارت توسط سلول های مش بهتر شود. این نوع ارت توسط مش محلی می تواند با استفاده از کانال های کابل فلزی، کفه ای کاذب یا رساناهای مس موازی ایجاد گردد. آنجایی که از کفه ای کاذب بدون ریل های پشتیبان برای پنل های کف استفاده می شود، پشتیبان های پنل می بایست در یک الگوی مش اتصال یابند تا نتایج بهتری به دست آید. در صورتی که فلزهای مختلفی با یکدیگر در ارتباط باشند، باید به بدتر شدن احتمالی نقاط اتصال به دلیل خوردگی های الکتروشیمیایی توجه شود. فلزهای دارای ارتباط داخلی باید به گونه ای انتخاب شوند که پتانسیل الکتروشیمیایی آنها نزدیک بوده یا نقطه اتصال به طور مناسبی از تاثیرات محیطی (مانند رطوبت) محافظت شود.

   برای سیستم های کابل کشی عمومی دارای پوشش در کف، توزیع کننده می بایست به سیستم ارتینگ متصل باشد. در صورتی که یک ارتینگ توسط مش در یک سطح خاص در دسترس باشد، پریز نیز می تواند برای محافظت  بیشتر در برابر مزاحمت های خارجی دارای ارت باشد. برای ۱۰GBase-T و بالاتر و انتقال در محیط های صنعتی  سنگین، ارتینگ برای پریزها توصیه می شود. این راهنمای نصب نیازمندی های ذکر شده در   EN 50310و EN 50174-2 را پیشنهاد می کند.

منبع:http://lavancom.com

بطور کلی تداخل (Interference) به دو دسته تداخل های DC و تداخل های AC تقسیم بندی می شوند.

تداخل های DC به دو دسته کلی تداخل های استاتیک و تداخل های دینامیک دسته بندی می شوند.

تداخل استاتیک:

اصولاً تداخل استاتیک به تداخلی اطلاق می­شود که دارای دامنه و مسیرهای  ژئوگرافیکی ثابتی دارند.

بطور کلی هر سازه ای که دارای حفاظت کاتدیک است دارای یک اختلاف پتانسیل نسبت به زمین دور (Remote Earth) خود می­باشد که این اخلاف منجر به ایجاد یک گرادیان ولتاژ خواهد شد. از این رو هر سازه­ای که در حوزه این گرادیان ولتاژ قرار داشته باشد مستعد به ایجاد خوردگی است. با توجه به این مطلب باید گفت تداخل­ها به سه طریق که عبارتند از تداخل آندی، تداخل کاتدی و تداخل مختلط (ترکیبی) خود را نشان می‌دهند.

تداخل آندی

بطور کلی در تداخل­های سازه به سازه (Structure to Structure) زمانی که سازه بیگانه در گرادیان ولتاژی قرار گیرد که نسبت به زمین دور مثبت­تر (آندی­تر) باشد جنس تداخل از نوع تداخل آندی خواهد بود که در این زمان جریان از سازه ما خارج شده و وارد سازه بیگانه خواهد شد. در این حالت پتانسیل سازه بیگانه در محل تداخل بالاتر رفته (Pick Up) و بر روی یازه ما تخلیه جریان اتفاق می­افتد.

نوع دیگر از تداخل آندی به شکل بستر به سازه است (Groundbed to Structure) که معمولاً در نزدیکی بستر آندی اتفاق می­افتد. در اینجا، جریانی که در فواصل نزدیک به بسترآندی وارد لوله می­شود و در فواصل دورتر از آن تخلیه می­شود, در منطقه­ای که لوله به وسیله جریانهای تداخلی باردار می­شود, پتانسیل موضعی خط ­لوله را به سمت پتانسیلهای منفی­تر جابجا می­کند که این جریان اضافی ممکن است خطرات حفاظت بیش از حد را به همراه داشته باشد. اما در مناطقی که جریان از لوله تخلیه می­شود, پتانسیل موضعی لوله به سمت پتانسیل مثبت جابجا می­شود که نتیجه آن افزایش انحلال آندی در آن موضع است. شماتیک این تداخل در شکل زیر نشان داده شده­است. همانطور که در این شکل مشخص است جریان حفاظتی سازه بیگانه زمانی که می­خواهد از G.B به سمت سازه بیگانه برود بدلیل وجود مسیر فلزی (لوله ما) همواره مسیر با مقاومت کمتر را انتخاب کرده و بطور معمول در نزدیک­ترین فاصله میان سازه ما با GB، جریان وارد سازه ما خواهد شد (Pick up) و این جریان در نقطه­ای دیگر به سازه بیگانه بر خواهد گشت (Discharge). در این حالت علاوه­بر وقوع خوردگی برای سازه ما در محل Discharge، توزیع جریان حفاظتی سازه بیگانه نیز بهم خواهد خورد و احتمال تداخل در سیستم حفاظت کاتدیک این سازه نیز وجود دارد.

در این حالت زمین اطراف بستر آندی دارای پتانسیل مثبت می­باشد و مقدار آن بستگی به شکل و جریان خروجی از آن و مقاومت مخصوص خاک اطراف آن دارد, به عبارتی اگر بستر آندی در منطقه­ای با مقاومت ویژه کم خاک قرار داده شود, مقدار گرادیان پتانسیل کاهش می­یابد و اثرات جانبی آن کم می­شود. ار آنجا که میدان تحت تاثیر بستر آندی به صورت نیم­کره­ای  به شعاع r است, چنانچه مقاومت مخصوص خاک در داخل این نیم­کره یکنواخت و خروجی بستر دارای جریان I باشد, مقدار ولتاژ در فاصله r از رابطه زیر بدست خواهد آمد:

که در رابطه بالا, L طول آند و X فاصله مد نظر ما برای سنجش افزایش پتانسیل می باشد.

سازه­های فلزی همجوار بستر آندی معمولا جریان دریافت می­کنند و مانند کاتد عمل می­نمایند و جریان دریافتی را به الکترولیت اطراف و در فاصله دورتر تخلیه می­کنند که اگر محل تخلیه سطح بزرگی داشته باشد, مشکل حادی پیش نخواهد آمد ولی اگر سطح کوچکی داشته باشد ایجاد خوردگی شدیدی خواهدکرد و بنابراین بهترین راه برای کاهش اثرات جانبی اینست لوله­های همجوار بستر آندی که محل دریافتن جریانهای سرگردان آندی هستند, دارای پوشش خوبی باشند. این عمل باعث می­شود که مقدار جریان دریافتی و در نتیجه مقدار جریانی که تخلیه می­شود و منجر به خوردگی می­گردد, کاهش یابد. ضمنا در محلهای تخلیه نیز باید از آندهای فداشونده استفاده شود تا جریان از طریق آنها تخلیه و وارد الکترولیت گردد.

تداخل کاتدی

بطور کلی در تداخل­های سازه به سازه (Structure to Structure) زمانی که سازه بیگانه در گرادیان ولتاژی قرار گیرد که نسبت به زمین دور منفی تر (کاتدی تر) باشد جنس تداخل از نوع تداخل کاتدی خواهد بود که در این زمان جریان از سازه بیگانه وارد سازه ما خواهد شد. در این حالت پتانسیل سازه ما در محل تداخل بالاتر رفته (Pick Up) و بر روی سازه بیگانه تخلیه جریان اتفاق می­افتد (Discharge).

تداخل کاتدی معمولا خطرناک می­باشد زیرا جریان سرگردان به وسیله یک لوله بیگانه در سطحی نسبتا بزرگ در فاصله­ای دور تجمع می­کند و در مجموع به صورت جریان بزرگی در نزدیکی لوله فولادی تحت حفاظت تخلیه می­شود. تاثیرات تخلیه جریان در این ناحیه به شکل کاتد بستگی دارد و در مورد سطح بزرگ کاتد (عدم تقاطع دو لوله) می­توان از فرمول ذکر شده در قسمت پیشگیری از تداخل آندی استفاده کرد( فاصله مجاز).

تداخل مختلط (آندی و کاتدی)

در این حالت هر دو نوع تداخل آندی و کاتدی به طور همزمان رخ خواهند داد. در اینجا شارژ بیش از اندازه جریان در نزدیکی آند و تخلیه جریان در نزدیکی سازه پلاریزه شده همزمان باهم رخ می­دهند. در این حالت تخریب های به وجود آمده از هرکدام تخریب ناشی از دو حالت قبل بیشتر است و این اثرات در زمانی که محل تجمع و تخلیه جریان به هم نزدیک باشند بسیار چشمگیر است.

روش سنجش جریان­های تداخلی استاتیک:

بطور کلی بمنظور سنجش جریان­های تداخلی استاتیک استفاده از چهار روش زیر مرسوم می­باشند.

1. سنجش تغییرات پتانسیل سازه نسبت به الکترولیت که ناشی از حظور سازه­های بیگانه می باشد.

2. تغییر در مقدار و جهت جریان داخل خط لوله ما که ناشی از حظور سازه بیگانه است. اساس استفاده از این روش استفاده از قانون شهف (مساوی بودن مجموع جریان های ورودی و خروجی به یک گره) می باشد.

3. وجود آثار خوردگی حفره ای در حضور سازه بیگانه که خود نشان دهنده وقوع Discharge بر روی سازه ما است.

4. شکست های موضعی بوجود آمده در پوشش خط و یا مشاهده تاول های EES بصورت موضعی در مجاورت با بستر آندی سازه بیگانه و یا سایر منابع تداخل DC

بطور کلی یکی از روشهای بسیار مناسب و مفید برای سنجش حضور جریان تداخلی بین دو سازه و یا یک سازه با بستر آندی سازه مجاور، استفاده از تست Cell to Cell است که یک تست آمریکایی و بسیار مفید می باشد. برای انجام این تست از دو الکترود مرجع و یک ولتمتر استفاده می شود که فاصله میان الکترودها بین ۳۰۰ تا ۷۵۰ سانتی متر می باشد. این تست به ما حضور و جهت جریان تداخلی را در زمین نشان می دهد. نحوا هنجام این تست و جهت جریان در شکل زیر نشان داده شده است.

همچنین نحوه انجام این تست و پیداکردن جریان های ورودی و خزوجی به سازه ما در شکل بعدی نشان داده شده است. با انجام این تست می توان نقاط ورود جریان و تخلیه آن از سازه ما را پیدا کرد.

تداخل های دینامیکی:

اصولاً تداخل دینامیک به تداخلی اطلاق می­شود که دامنه و مسیرهای  ژئوگرافیکی ثابتی ندارند. جریان های سرگردان (Stray Current) از این نوع تداخل ها می باشند که منابع ایجاد این تداخل ها عبارتند از:

1. سیستم قطارهای DC

2. استخراج معدن

3. ماشین های جوشکاری DC

4. واحد های صنعتی مانند واحدهای تولید آلومینیوم و کلر

5. جریان های تلوریک

جریان های سرگردان بطور کلی می تواند دارای دو منبع انسانی و طبیعی باشند که جریانهای تلوریک دارای منبع طبیعی هستند. این نوع تداخل به دلیل جریانهای ناپایدار حاصل از قطبیت ژئومغناطیسی زمین به وجود می­­آید. زمانی که خط­لوله در معرض میدانهای مغناطیسی زمین قرار می­گیرد, اثرات تداخلی در پتانسیل حفاظت کاتدی مشاهده می­شود. این اثرات با توجه به طوفانهای مغناطیسی زمین به سه دسته آرام, مغشوش و فعال تقسیم می­شوند اما دارای اثرات خیلی ماندگار بر سیستم حفاظت کاتدی نیستند و اثرات قابل توجهی نیز بر سازه تحت حفاظت نخواهد داشت. بعضی اوقات اختلالاتی در اندازه­گیری پتانسیل خط­لوله نسبت به خاک و یا جریان جاری در لوله در یک منطقه که در آنجا هیچ نوع منبع جریان که توسط انسان احداث شده باشد وجود ندارد، پدید می­آید. علت آن معمولا در ارتباط با اختلالات مغناطیسی زمین است که اصطلاحا به” طوفان های مغناطیسی” معروف است. در زمان فعالیت شدید لحظه­ای خورشید، فعالیت اختلالات مغناطیسی شدت می­یابد. جریان سرگردان منتج از این منبع تلوریک نامیده می­شود. به علاوه تاثیر آن بر روی لوله ممکن است با ایجاد و شکل­گیری و سپس متلاشی­شدن میدان مغناطیسی زمین در ناحیه خط ­لوله در ارتباط باشد.

اما در خصوص تداخل های ناشی از منابع انسانی بایستی به تداخل ناشی از سیستمهای حمل و نقل ریلی (DC) اشاره کرد. سیستمهای حمل و نقل ریلی در شهرها یکی از عوامل عمده در تولید چنین جریانهایی هستند. از آنجا که تغذیه قطارهای برقی از طریق سیمهای هوایی (قطب مثبت) و ریلها  ( قطب منفی) انجام می­شود و با توجه به این واقعیت که ریل بر روی زمین قرار می­گیرد و به آن تکیه دارد، امکان نشت جریانهای الکتریکی به زمین وجود خواهدداشت لذا عایقهایی از جنس پلی­اتیلن و یا لاستیک در زیر ریل قرار داده می­شوند، اما اگر به هر دلیل جریان به زمین نشت کند, همانطور که در بالا اشاره شد آنچه که رخ خواهدداد اینست که در محل خروج جریان خوردگی رخ خواهدداد.

جریان خروجی از مسیر نامشخصی عبور می­کند و مسیری با کمترین مقاومت را جهت شارش انتخاب خواهدکرد. سوالی که در اینجا مطرح می­شود اینست که چه مسیرهایی با چنین ویژگیهایی وجود خواهند داشت؟ بعلت اینکه سازه­های زیرزمینی و مدفون از جمله لوله­های فولادی آب، خطوط­لوله انتقال مواد نفتی و گاز، غلاف و زره کابلهای جریان الکتریسیته و سیستمهای مخابراتی و میلگردهای موجود در داخل بتن مسلح نسبت به زمینی که در آن قرارگرفته­اند, دارای مقاومت بسیار کمتری در برابر عبور جریان هستند, مسیرهای مناسبی برای عبور جریان نشت­شده به زمین خواهند بود. معمولا سازه­های مذکور را آنگونه طراحی و در سیستم قرار می­دهند که تا آنجا که امکان داشته باشد جریانهای مذکور به داخل آنها نفوذ نکنند. در این رابطه لوله­های مدفون انتقال سیال را با پوششهای اغلب از مواد پلیمری عایق می­سازند تا از خطر نفوذ جریان محفوظ بمانند. اما از آنجا که این پوششها صددرصد کامل و بی عیب نمی­باشند به هر حال جریان نشت­شده به درون زمین، به داخل آنها نفوذ خواهدکرد که از دلایل عدم کامل بودن عایق­سازی ناشی از پوشش اعمالی و به دنبال آن ورود جریانهای سرگردان می­توان به موارد ذیل اشاره کرد:

–       عیوب ذاتی خود پوشش

–       صدمات مکانیکی در زمان نصب

–   عدم یکنواختی در پوششی اعمال شده در کارخانه نسبت به پوشش لوله در محلهای جوشکاری که در زمان نصب ترمیم می­شوند.

در ادامه، جریان ورودی در نزدیکترین محل به منبع اصلی، سازه فلزی را ترک خواهدکرد که این مطلب بیانگر رخداد خوردگی خواهدبود. از آنجا که این جریان مسیر مشخص و از پیش تعیین شده­ای نخواهدداشت و مسیر آن را عواملی از جمله ذیل تحت تاثیر قرار­ می­دهند، به آن جریان سرگردان گفته می­شود.

سیستم قطار شهری در کشور ما متاسفانه از نوع DC بوده که از این رو وقوع خوردگی ناشی از جریان های سرگردان در سیستم های لوله کشی زیر زمینی اجتناب ناپذیر خواهد بود. اما خوشبختانه این مشکل برای سیستم حمل و نقل ریلی بین شهری ما با توجه به قدیمی بودن آن وجود ندارد.

به طور کلی عوامل موثر در مقدار جریان نشتی از ریل به زمین شامل نحوه اتصال ریل‌ها، جنس و ابعاد ریل‌ها، چگونگی نصب ریل‌ها  بر روی تراورس‌ها، روش‌های عایق بندی خطوط، استفاده یا عدم استفاده از بالاست و چگونگی زیرسازی خطوط ( ضخامت و نوع لایه‌های روسازی و زیرسازی ) می باشد.

روش های جلوگیری از وقوع خوردگی ناشی از جریان های سرگردان ناشی از سیستم حمل و نقل ریلی:

تبدیل جریان مورد استفاده در مترو از DC به AC

افزایش مقاومت الکتریکی بین ریل و زمین (عایق کاری خط یا مسیر جریان برگشتی ترن )، با توجه به ملاحظات و محدودیت های ولتاژ ایمنی

کاهش مقاومت مدار شامل ریل و مسیر برگشت، به منظور فراهم کردن مسیر با مقاومت پائین برای جریان برگشتی ترن (بستن و اتصال همه ریلها به صورت عرضی و طولی به همدیگر )

افزایش مقاومت الکتریکی بین زمین و تأسیسات فلزی زیر زمینی و افزایش مقاومت خود تأسیسات

بکارگیری سیستم انتقال انرژی با سه خط جریان

بکارگیری سیستم زمین موثر در پست و در امتداد خطوط ریلی

نصب سیستم جمع کننده جریانهای سرگردان در محلهای مناسب

کاهش فاصله بین پست های تغذیه سیستم حمل ونقل برقی

جداسازی تمام تأسیسات فلزی از اطراف ریلها یا اصلاح ساختار آنها

بکارگیری سیستم آب بندی مطمئن و موثر برای ریلها

کاهش دامنه ولتاژ dc تغذیه کننده خط ریلی برقی

اعمال پلاریته مناسب به ریل (استفاده از تجهیزات کنترل کننده پتانسیل ریل )

طراحی سیستم حفاظتی مناسب به منظور تخلیه بارهای الکتریکی

اصلاح ساختار سازه های فلزی مجاور خط راه آهن برقی

افزایش استقامت عایقی سیستم (پوشش دادن فلزات در معرض عبور جریان سرگردان )

استفاده از حفاظت کاتدی برای سازه های فلزی زیر زمینی مجاور سیستم حمل و نقل ریلی برقی

سنجش حضور و میزان جریان های سرگردان:

بطور کلی روش اصلی برای سنجش میزان و جهت جریان های سرگردان سنجش پتانسیل سازه نسبت به خاک می باشد اما دو نکته مهم در انجام این امر وجود دارد. اول آنکه محل نقاط اندازه گیری پتانسیل بسیار مهم بوده و هر چه تعداد این نقاط بیشتر شود نتایج دقیق تری حاصل خواهد شد. دوم آنکه سنجش پتانسیل بایستی بصورت پیوسته و در بازه زمانی طولانی انجام شود و از این رو نیاز به داشتن چندین Datalogger وجود دارد. درخصوص سنجش حضور جریان سرگردان در خاک باز هم میتوان از تست Cell to cell استفاده کرد.

نکته دیگری که هم که در آنالیز نتایج بدست آمده از Datalogger ها باید بدان توجه نمود تفکیک منابع جریان تداخلی DC استاتیک از دینامیک است. روش تحلیل نتایج هم بطور کلی بر مبنای بررسی ارتباط و همبستگی میان منحنی های تغییرات ولتاژ نسبت به زمان بدست آمده از  TP های مختلف و همچنین مقایسه آنها با یکدیگر می باشد.

منابع: http://corr-protection.blog.ir

corr-protection.blog.ir

استفاده از انرژی خورشید در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. انرژی خورشید عموما به عنوان منبع اولیه انرژی مورد استفاده قرار می گیرد.

یکی از زمینه های کاربردی انرزی خورشیدی که مورد توجه قرار گرفته است، تولید سرما می باشد. شاید این زمینه کاری اندکی عجیب و دور از دسترس تصور گردد، چرا که انرژی خورشیدی همواره با گرما شناخته شده است. سرمایش خورشیدی را می توان هم از طریق گرمایش خورشیدی بعنوان منبع گرمایی و هم از طریق فتوولتاییک بعنوان منبع الکتریکی ایجاد کرد. این کار را میتوان با روش های جذبی و جذب سطحی از طریق گرمایش و یا با استفاده از یک یخچال معمولی که برق آن از فتوولتاییک تامین می شود انجام داد. سرمایش خورشیدی خصوصا برای سرد نگهداشتن مواد دارویی در مناطقی که الکتریسیته در دسترس نیست یا برای سرمایش مکان ها مورد استفاده قرار می گیرد.

برای نخستین بار در جهان فرودگاهی مجهز به انرژی خورشیدی در کشور هند افتتاح شد. اهمیت این پروژه به لحاظ تامین کلیه انرژی مورد نیاز فرودگاه به روش ذخیره انرژی خورشید است. به همین منظور، نیروگاهی به وسعت ۱۸ هکتار در نزدیکی بخش بار فرودگاه بین‌المللی کوچین ساخته شده است.

فرودگاه بین‌المللی کوچین به لحاظ ترانزیت مسافر بزرگترین و شلوغ‌ترین فرودگاه ایالت کرالا و سومین فرودگاه پرتردد هند به شمار می‌رود و در حد فاصل سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۴ پذیرای ۳۷۵۰۰۰۰ مسافر بوده است. از این رو، تامین انرژی این پایانه هوایی پرتردد بسیار حائز اهمیت است.

از سوی دیگر، به دلیل ایجاد آلاینده‌های خطرناک در اثر مصرف سوخت‌های فسیلی و اثرات مخرب آن‌ها بر محیط زیست، متخصصان اقدام به احداث نیروگاه انرژی خورشیدی در داخل محوطه فرودگاه کرده‌اند. در واقع، هدف اصلی این پروژه تولید انرژی پاک جهت تامین کامل انرژی مصرفی فرودگاه و در عین حال صرفه‌جوئی در مصرف سوخت است که در نهایت باعث پیشگیری از آلودگی محیط زیست می‌شود.

این نیروگاه که مجهز به ۴۶۱۵۰ باتری خورشیدی است، توانایی تامین روزانه ۵۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ واحد انرژی الکتریکی از منبع کاملا طبیعی را دارد. البته پیش از این بخشی از انرژی مورد نیاز  فرودگاه کوچین از نیروگاه خورشیدی کوچکتری تامین می‌شد که در سال ۲۰۱۳ احداث شده بود، ولی آخرین تغییرات صورت گرفته، قدرت تولید نیروگاه را تا ۱۲ مگاوات در روز افزایش داده که کلیه نیاز انرژی روزانه فرودگاه را برطرف می‌کند. در مجموع، این نیروگاه سالانه ۱۸ میلیون واحد انرژی خورشیدی تولید می‌کند که برابر با انرژی مصرفی ۱۰۰۰۰ واحد مسکونی در کشور هند در طول یکسال است. طبق پیش‌بینی‌ها، این پروژه تولید گاز کربن را حدود ۳۰۰۰۰۰ مترمکعب در طی ۲۵ سال آینده کاهش خواهد داد که معادل کاشت سه میلیون اصله درخت و عدم رانندگی به مسافت ۱۲۰۰ کیلومتر است. انجام این تغییر مهم، فرودگاه کوچین را در زمره فرودگاه‌های تحت پوشش طرح فرودگاه‌های سبز در آینده قرار داده است.

از جمله سایر فرودگاههای تحت پوشش این طرح، فرودگاه بین‌المللی مکزیکوسیتی است که سال گذشته در لیست فرودگاه‌های مشمول تغییر قرار گرفت. طراحی این فرودگاه جدید در پایتخت مکزیک توسط معمار مشهور انگلیسی و سازنده ساختمان ریشتگ (Reichstag) برلین، نورمن فاستر انجام شده است. پیش‌بینی می‌شود که ساخت سالن اصلی فرودگاه در سال ۲۰۱۸ به پایان برسد. از ویژگی‌های منحصربفرد این فرودگاه می‌توان به کاهش مصرف انرژی و پیموددن مسیرهای کوتاه‌تر توسط مسافرین اشاره کرد.

ترمینال شماره ۲ Heathrow نیز که سال گذشته به بهره‌برداری رسید، نخستین فرودگاه جهان دارای مدرک BREAM ( واحد تحقیقات ارزشیابی محیطی) است. این ترمینال دارای ویژگی‌های سازگار با محیط زیست است؛ از جمله سقف مرتفع به بلندی ۱۰ متری و پنجره‌های سقفی، پنجره‌های بزرگ از سقف تا کف برای استفاده حداکثری از نور آفتاب و سیستم روشنایی بسیار پیشرفته مجهز به لامپ‌های LED که در هنگام عدم استفاده بصورت خودکار خاموش می‌شوند. نزدیکی این فرودگاه به باند پرواز باعث کاهش انتشار گاز کربن تولیدی توسط خودروهای حمل و نقل می‌شود. همچنین در سال گذشته، فرودگاه بین‌المللی دنور در آمریکا چهار ردیف باتری خورشیدی را نصب نمود که سالانه قدرت ۲ مگاوات برق را دارد. این مقدار انرژی باعث کاهش تولید سالانه ۲۲۰۰۰۰۰ کیلوگرم گاز کربن می‌شود و معادل انرژی مصرفی سالانه ۵۰۰ منزل مسکونی در دنور است.  پیش‌تر نیز چند فرودگاه در منطقه آمریکای شمالی از جمله فرودگاه بین‌المللی O’Hare شیگاگو از سال ۲۰۰۳ تحت پوشش طرح توسعه فرودگاه‌های سبز قرار گرفتند. این طرح در سال ۲۰۰۹ مجددا به روز رسانی شده و به عنوان معیار اصلی استاندارد پایداری در طراحی فرودگاه‌ها در این کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد.  در سال ۲۰۰۶ نیز ترمینال A فرودگاه بین‌المللی لوگان بوستون تغییرات متعددی در این راستا از جمله نصب سقف‌ها و پنجره‌های جاذب منعکس کننده حرارت، چراغ‌های اتوماتیک و سیستم تصفیه‌کننده آب باران نمود و در نتیجه این تغییرات، به عنوان اولین ترمینال فرودگاهی در آمریکا، موفق به کسب نشان LEED (مدیریت مصرف انرژی و طراحی محیطی) از انجمن ساختمان سبز شد. فرودگاه بین‌المللی توردو مونترال نیز در سال ۲۰۰۴ دست به تغییرات بزرگی برای صرفه‌جوئی در مصرف انرژی زد. از جمله این تغییرات موثر می‌توان به تعبیه سیستم گرمایشی پارکینگ زیرزمینی با لوله‌های آبگرم، و نصب پرده‌های اتوماتیک حساس به نور که در کاهش هزینه‌های گرمایش و تهویه مطبوع بسیار مفید واقع می‌شوند.  و آخرین مورد طرح فرودگاه‌های سبز، فرودگاه بین‌المللی Phoenix Sky Harbor است که سال گذشته نشان طلائی را از جانب LEED (مدیریت مصرف انرژی و طراحی محیطی) برای طرح PHX Sky Train دریافت کرد. در این طرح، سیستم اتوماتیک انتقال جریان برق اثر ناشی از تولید گاز کربن فرودگاه را سالانه در حدود ۶۰۰۰ تن کاهش می‌دهد.

منابع:kojaro.com

telegraph