دودکش های خورشیدی: راه حل انرژی قابل دوام یا مقدار زیادی هوای گرم؟

دودکش های خورشیدی: راه حل انرژی قابل دوام یا مقدار زیادی هوای گرم؟

تمبر زمان: 15 ژانویه 2024، 10:00 صبح
گره منبع: 3062574

ما فکر می کنیم قدرتی که تولید می کنیم از همه این انواع مختلف منابع می آید. نفت، گاز، زغال سنگ، هسته ای، باد... بسیار متنوع! و با این حال، همه آنها اساساً به حرکت یک گاز در یک توربین منجر می شوند تا در واقع یک ژنراتور را بچرخانند و مقداری آب تولید کنند. حتی برخی از نیروگاه های خورشیدی به این روش کار می کردند و از انرژی خورشید برای گرم کردن آب به بخار برای چرخاندن تیغه ها و روشن نگه داشتن چراغ ها استفاده می کردند.

یک برج بالابر خورشیدی نیز با این اصول اولیه کار می کند، اما در یک پیکربندی نسبتاً منحصر به فرد. از آغاز عصر صنعتی نگذشته است که بشریت در اطراف ساختن تعداد زیادی دودکش بزرگ گشته است، و اگر این فناوری منطقی به نظر برسد، می‌توانیم دوباره به آن رسیده باشیم. بیایید دریابیم که چگونه کار می کند و آیا ارزش این همه غوغا را دارد یا اینکه فقط یک دسته هوای گرم است.

شما من را به سمت بالا بچرخانید، عزیزم، درست بالا

مفهوم اصلی یک برج بالابر خورشیدی. اعتبار: Cryonic07,Kilohn limahn. CC BY-SA 3.0

درک مفهوم برج بالابر خورشیدی نسبتاً ساده است. ایده این است که یک ساختار گلخانه ای بزرگ در اطراف یک دودکش عمودی بلند ایجاد کنیم. همانطور که انرژی خورشیدی از شیشه گلخانه عبور می کند، هوای داخل و همچنین کف و سایر محتویات را گرم می کند. از آنجایی که گلخانه به طور کلی به طور کامل به اتمسفر باز نیست، گرما نمی تواند به راحتی توسط همرفت از بین برود، و بنابراین هوای داخل تمایل دارد گرمتر از دمای محیط شود. یعنی به جز دودکش. با گرم شدن هوای زیر گلخانه، چگالی آن کمتر می شود و در نتیجه به دلیل نیروی شناوری، می خواهد به سمت بالا حرکت کند و تنها راه خروج از دودکش است. بنابراین می توان توربین هایی را در پایه دودکش نصب کرد تا انرژی را از این هوا در هنگام حرکت به بالا و خارج از برج جذب کند.

فراتر از تولید برق ساده، برج بالابر خورشیدی نیز پتانسیل خاصی را برای ذخیره انرژی، بسیار شبیه به یک سد برق آبی، ارائه می دهد. از خورشید می توان برای گرم کردن هوای زیر گلخانه استفاده کرد، اما لازم نیست که این هوا بلافاصله از دودکش عبور کند. می توان آن را برای مدتی قبل از عبور از توربین ها و بالای پشته ذخیره کرد. برخی از مفاهیم پیشنهاد می کنند که با افزودن مخازن بزرگ آب به عنوان سینک های حرارتی در زیر گلخانه، قابلیت ذخیره سازی را بیشتر بهبود بخشند. با این حال، مانند تمام ذخیره‌سازی‌های حرارتی، زمان محدودی دارد، زیرا با غروب خورشید و کاهش دمای محیط، هوای گلخانه شروع به از دست دادن انرژی می‌کند.

مهندسی ساده به ما می گوید که توان خروجی بالقوه در درجه اول به مقدار هوای گرمی که برای چرخاندن توربین دارید و چقدر می توانید آن را به حرکت درآورید بستگی دارد. بنابراین، یک منطقه جمع کننده گلخانه ای بزرگتر پتانسیل قدرت بیشتری خواهد داشت. دودکش بلندتر نیز همینطور خواهد بود که اختلاف فشار بیشتری را بین هوای گرم در سطح زمین و هوای خنک‌تر محیط در بالا ایجاد می‌کند. همانطور که ممکن است تصور کنید، مقدار زیادی انرژی در هوا وجود ندارد کمی گرم شد توسط خورشید بنابراین، برای به دست آوردن خروجی قابل توجه، یک کلکتور بزرگ و یک دودکش بزرگ می خواهید. اگر در مورد مقیاس فکر می کنید، باید دودکش هایی به ارتفاع صدها متر و گلخانه هایی که بر حسب کیلومتر مربع اندازه گیری می شوند را در نظر بگیرید.

به عنوان یک راهنما ، یک پروژه پیشنهادی در استرالیای غربی وعده تولید 200 مگاوات برق را داده است. مبادله؟ این شامل یک برج با ارتفاع 1 کیلومتر و یک کلکتور به قطر 10 کیلومتر بود که با هزینه 1.67 میلیارد دلار ساخته می شد. تیم مهندسی پشت این ایده، Schlaich Bergermann and Partner، خاطرنشان کردند که برج های خورشیدی به سمت بالا فقط در این مقیاس های عظیم معنا پیدا می کنند. نصب‌های کوچک‌تر با پانل‌های خورشیدی فتوولتائیک قابل رقابت نیستند، اما نصب‌های بزرگ‌تر می‌توانند قابل رقابت باشند. تاسیسات بزرگ توان کافی برای جبران هزینه های هنگفت ساخت و ساز را تولید می کند، و تعمیر و نگهداری مداوم ارزان است، زیرا در واقع فقط مستلزم راه اندازی و راه اندازی توربین ها و ژنراتور است. برای مثال هیچ پانل کثیفی برای تمیز کردن وجود ندارد.

<img decoding="async" data-attachment-id="655675" data-permalink="https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/solarchimneymanzanares_view_from_8km_south_direction/" data-orig-file="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-2.jpg" data-orig-size="660,418" data-comments-opened="1" data-image-meta="{"aperture":"0","credit":"","camera":"","caption":"","created_timestamp":"0","copyright":"","focal_length":"0","iso":"0","shutter_speed":"0","title":"","orientation":"0"}" data-image-title="SolarChimneyManzanares_view_from_8km_south_direction" data-image-description data-image-caption="

پروژه برج بالابر خورشیدی ساخته شده در اسپانیا به این موضوع متعهد است: شما باید دودکش را در ارتفاع بالا بسازید تا بهترین نتیجه را از آن ببرید. هر چه بالاتر، بهتر! اعتبار: Widakora، CC BY-SA 3.0

” data-medium-file=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air.jpg” data-large-file=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-2.jpg ?w=660″ class=”wp-image-655675 size-medium” src=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or- a-lot-of-hot-air.jpg” alt width=”400″ height=”253″ srcset=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable- Energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-2.jpg 660w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or -a-lot-of-hot-air-2.jpg?resize=250,158 250w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or- a-lot-of-hot-air-2.jpg?resize=400,253 400w” sizes=”(حداکثر عرض: 400px) 100vw, 400px”>

پروژه برج بالابر خورشیدی ساخته شده در اسپانیا به این موضوع متعهد است: شما باید دودکش را در ارتفاع بالا بسازید تا بهترین نتیجه را از آن ببرید. هر چه بالاتر، بهتر! اعتبار: Widakora، CC BY-SA 3.0

به‌طور کلی، برج‌های هواکش خورشیدی تا حد زیادی مفهومی باقی مانده‌اند و پروژه‌های کمی در دنیای واقعی ساخته شده‌اند. بهترین نمونه از یک برج بالابر خورشیدی واقعی بود تلاشی در مقیاس کوچک که در Manzanares ساخته شده است، محلی در جنوب مادرید، اسپانیا در سال 1982. برای خروجی 50 کیلووات ساخته شد و قرار بود فقط به مدت 3 سال کار کند. در پایان به مدت 7 سال کار کرد، قبل از اینکه در سال 1989 به دلیل بادهای طوفانی و سیم های فرسوده برج 194 متری فروریخت. دودکش با یک کلکتور به قطر 244 متر جفت شد و از ترکیبی از غشاهای شیشه ای و پلاستیکی برای ایجاد گلخانه استفاده شد.

<img loading="lazy" decoding="async" data-attachment-id="655674" data-permalink="https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/solar_chimney_manzanares_view_through_the_polyester_collector_roof/" data-orig-file="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-4.jpg" data-orig-size="1627,2431" data-comments-opened="1" data-image-meta="{"aperture":"0","credit":"","camera":"","caption":"","created_timestamp":"0","copyright":"","focal_length":"0","iso":"0","shutter_speed":"0","title":"","orientation":"0"}" data-image-title="Solar_Chimney_Manzanares_view_through_the_polyester_collector_roof" data-image-description data-image-caption="

برج Manzanares یک چیز باشکوه بود که در اینجا از زیر سقف پلی استری کلکسیونش به تصویر کشیده شده است.

” data-medium-file=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-1. jpg” data-large-file=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-4 .jpg?w=418″ class=”wp-image-655674 size-medium” src=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution- or-a-lot-of-hot-air-1.jpg” alt width=”268″ height=”400″ srcset=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar- chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-4.jpg 1627w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy -solution-or-a-lot-of-hot-air-4.jpg?resize=167,250 167w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy- solution-or-a-lot-of-hot-air-4.jpg?resize=268,400 268w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution -or-a-lot-of-hot-air-4.jpg?resize=418,625 418w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution- or-a-lot-of-hot-air-4.jpg?resize=1028,1536 1028w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution -or-a-lot-of-hot-air-4.jpg?resize=1371,2048 1371w” sizes=”(حداکثر عرض: 268px) 100vw, 268px”>

برج Manzanares یک چیز باشکوه بود که در اینجا از زیر سقف پلی استری کلکسیونش به تصویر کشیده شده است. اعتبار: ویداکورا CC BY-SA 3.0، 

اخیراً، سایر پروژه های آزمایشی این فناوری را آزمایش کرده اند. محققان در بوتسوانا یک ساختمان در مقیاس کوچک به ارتفاع تنها 22 متر با یک کلکتور کوچک به قطر 15 متر آزمایش کردند. این کشور در عوض به مفاهیم فتوولتائیک و انرژی خورشیدی متمرکز نگاه کرده است.

تلاش‌های چین کمی فراتر رفت، اما نه چندان. در جین شاوان، یک پروژه 200 میلیون دلاری شاهد ساخت یک برج خورشیدی در زمین های بیابانی بود پشت در 2010. این درب ورودی هوای ویژه، تولید نیروی هوای خورشیدی را با هم ترکیب می‌کند که به آن اجازه می‌دهد انرژی را از بادهای غالب نیز جذب کند. برنامه های بزرگ این بود که ساخت در چند فاز گسترش یابد تا در نهایت 27.5 مگاوات تولید شود، اما هرگز به آن نزدیک نشد. تنها 200 کیلووات قدرت داشت و در اثر شکستن صفحات شیشه ای در کلکتور گلخانه ای دچار مشکل شد. در ابتدا قرار بود دودکشی به ارتفاع 200 متر داشته باشد، اما یک فرودگاه در نزدیکی به این معنی بود که به جای آن فقط تا 50 متر ساخته می شد. این امر اختلاف فشار موجود را برای کمک به تولید برق از هوای گرم شده بسیار محدود کرد. پروژه ادامه یافت برای چندین سال، اما تاثیر کمی داشته است.

<img loading="lazy" decoding="async" data-attachment-id="655676" data-permalink="https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/screenshot-2024-01-11-205104/" data-orig-file="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-6.png" data-orig-size="1445,1040" data-comments-opened="1" data-image-meta="{"aperture":"0","credit":"","camera":"","caption":"","created_timestamp":"0","copyright":"","focal_length":"0","iso":"0","shutter_speed":"0","title":"","orientation":"0"}" data-image-title="Screenshot 2024-01-11 205104" data-image-description data-image-caption="

برج بالارونده خورشیدی چینی را می توان از طریق نمای ماهواره ای در نقشه گوگل مشاهده کرد.

” data-medium-file=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-1. png” data-large-file=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-6 .png?w=800″ class=”wp-image-655676 size-medium” src=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution- or-a-lot-of-hot-air-1.png” alt width=”400″ height=”288″ srcset=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar- chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air-6.png 1445w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy -solution-or-a-lot-of-hot-air-6.png?resize=250,180 250w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy- solution-or-a-lot-of-hot-air-6.png?resize=400,288 400w, https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/solar-chimneys-viable-energy-solution -or-a-lot-of-hot-air-6.png?resize=800,576 800w” sizes=”(حداکثر عرض: 400px) 100vw, 400px”>

برج بالارونده خورشیدی چینی را می توان از طریق نمای ماهواره ای در نقشه گوگل مشاهده کرد.

مطمئناً برج های خورشیدی مفهوم جالبی هستند. آنها بر فیزیک ساده تکیه می کنند و به راحتی قابل درک هستند. با این حال، برای تولید قدرت معنادار، آنها به زمین های عظیم و برج های فوق العاده بلند نیاز دارند. آنها چالش های زیادی را به همراه دارند که بسیاری از آنها صرفاً مربوط به ساخت و ساز و کاربری زمین است و ناشناخته های زیادی را به همراه دارد.

در مقایسه، ما اکنون یاد گرفته‌ایم که چگونه پنل‌های خورشیدی را روی هر سطح صافی بچسبانیم و قادر به تولید مقدار زیادی انرژی از طریق آن مسیر. هک، آنها حتی هستند حالا آنها را روی آب بچسبانید. تعداد کمی از دولت‌ها یا کسب‌وکارها می‌خواهند یک پروژه تولید برق در آسمان را بپذیرند که شامل ساخت و ساز در مقیاس عظیم است، در حالی که مسیرهای آسان‌تری برای رفتن وجود دارد. به نظر می رسد که فناوری به خوبی از نقطه ای که دودکش های خورشیدی به سمت بالا ممکن است قابل دوام باشند، عبور کرده است، اما چه کسی می داند! شاید یک روز، کسی که پول زیادی دارد و علاقه زیادی به پروژه‌های بزرگ دارد، ممکن است یک بار دیگر آن را به واقعیت تبدیل کند.

تمبر زمان:

بیشتر از هک یک روز