صور حب




منتدي صور حب
العودة   منتدي صور حب > اقسام الصور الــعـــامــة > ابحاث علمية - أبحاث علميه جاهزة

إضافة رد
LinkBack أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
  #1  
عضو جديد
 
تاريخ التسجيل: Mar 2018
المشاركات: 18,929
افتراضي بحث مفيد محطة تحلية شمسية متكاملة بالشبكة الكهربائية وذات إنتاج مشترك لمياه التحلية





بحث مفيد
 محطة تحلية شمسية متكاملة بالشبكة الكهربائية وذات إنتاج مشترك لمياه التحلية

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
يسعدنا ان نعرض لكم كل ما هو جديد في مجال البحث العلمي
كل ماهو جديد في ابحاث علمية 2018 - 2018



محطة تحلية شمسية متكاملة بالشبكة الكهربائية
وذات إنتاج مشترك لمياه التحلية





مع تنامي الوعي العالمي بمخاطر التلوث البيئي الناتج من استعمال مصادر الطاقة التقليدية ( النفط ، الغاز الطبيعي ، الوقود الصلب ) ، ومع الزيادة المستمرة في الحاجة البشرية للطاقة والمياه العذبة وارتفاع احتمالية نضوب مصادر الطاقة التقليدية، أصبح من الضروري الاقتصاد في استهلاك المتوفر من هذه المصادر والبحث عن وسائل وطرق متعددة للإيفاء بالمتطلبات المستقبلية للطاقة والمياه. إن السبيل الأمثل لحل مشكلة المياه وتامين مصادر الطاقة على الأمد البعيد والقريب يكمن في استغلال المصادر الثانوية للطاقة والطاقات الجديدة والمتجددة في إنتاج الطاقة الكهربائية ومياه التحلية [ 1 , 2 ].

وتشير نتائج الدراسات الحديثة في مجال الطاقة وتحلية مياه البحر إلى فاعلية استخدام المحطات الشمسية لإنتاج الطاقة الكهربائية وتحلية مياه البحر [ 4 , 3 ]. وقد بينت نتائج الدراسة السابقة [ 5 ] فاعلية استخدام مصفوفات الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة الكهربائية اللازمة لوحدات التحلية من نوع التناضح العكسي. ولكن من المشاكل السلبية لهذه النوعية من محطات التحلية هي انخفاض كفاءة مصفوفات الألواح الشمسية. ومن ثم زيادة المساحة السطحية لهذه المصفوفات بشكل كبير مع ارتفاع إنتاجية وحدة التحلية. مما يؤدي إلى ارتفاع كلفة إنشاء هذه النوعية من محطات التحلية الشمسية.

وبناء على ما تقدم لحل المشاكل السلبية السابقة الذكر والإيفاء بالمتطلبات المستقبلية لاستهلاك المياه العذبة والمصادر التقليدية للطاقة وحفظ البيئة من مصادر التلوث سوف نتطرق في الدراسة الحالية إلى بحث فاعلية تطوير التصميم التقليدي لوحدات التحلية من نوع التناضح العكسي إلى محطة تحلية شمسية متكاملة بالشبكة الكهربائية ( محطة مشتركة شمسية ) مخصصة لإنتاج الطاقة الكهربائية ومياه التحلية يتم فيها استغلال مصفوفة المجمعات الشمسية التركيزية لتحقيق نظام مشترك شمسي لاشتغال وحدات التحلية من نوع التناضح العكسي والمتعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة على طاقة الإشعاع الشمسي والشبكة الكهربائية.






يتضمن التصميم التقليدي لمحطات التحلية من نوع التناضح العكسي ( الشكل ( 1 )) الأجزاء الأساسية التالية : منظومة المعالجة الأولية للمياه المالحة ، مضخة رفع ضغط المحلول الملحي إلى ضغط التناضح العكسي ، مجموعة



الشكل (1) محطة التحلية من نوع التناضح العكسي تتضمن مبادل للضغط ( شاحن توربيني ).



مرشحات المعالجة ذات الغشاء الانتقائي ، مبادل ضغط ( شاحن توربيني ) ، ومنظومة المعالجة النهائية لمياه التحلية المنتجة. وبذلك يتم عن طريق الشبكة الكهربائية تجهيز محطة التحلية بالطاقة الكهربائية المطلوبة لإنتاج مياه التحلية . حيث تشكل الطاقة الكهربائية المستهلكة لمضخة رفع ضغط المحلول الملحي الجزء الأساسي من هذه الطاقة . لذلك في التصاميم الحديثة لمحطات تحلية مياه البحر من نوع التناضح العكسي تكون وحدة التحلية مصممة بمرحلتين للضغط ومجهزة بتربينة مائية أو بمبادل للضغط ( شاحن توربيني ) لاسترجاع الطاقة الهيدروليكية للمياه المالحة المستنزفة من مرحلة الضغط العالي ( كما هو مبين في الشكل (1)). مما يؤدي ذلك إلى انخفاض معدل استهلاك الطاقة الكهربائية اللازمة لإنتاج مياه التحلية [ 6 ].





بهدف زيادة فاعلية محطات التحلية من نوع التناضح العكسي تم في الدراسة الحالية اقتراح تطوير التصميم الأساسي لهذه المحطات ( الشكل (1)) إلى محطة مشتركة شمسية. حيث يتكون التصميم المقترح للمحطة المشتركة الشمسية ( الشكل( 2 )) من مصفوفة مجمعات شمسية تركيزية من نوع القطع المكافئ الأسطواني ، خزان فصل البخار (SSV)، وحدة تربينية بخارية حرارية من نوع الضغط المقابل ، ووحدة تحلية متعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة هذا بالإضافة إلى الأجزاء السالفة الذكر في التصميم الأساسي لوحدة التحلية (ROU) من نوع التناضح العكسي(الفقرة 2). حيث يتم وفقا للتصميم المقترح استغلال مصفوفة المجمعات الشمسية في تجهيز معدل استهلاك





الطاقة الحرارية للوحدة التربينية البخارية عن طريق خزان فصل البخار. وبذلك في حالة وجود الإشعاع الشمسي يتم تجهيز كمية البخار المتولدة في خزان فصل البخار إلى التربينة البخارية (ST) عن طريق خط البخار الرئيسي للمحطة. حيث يتمدد البخار داخل هذه التربينة حتى الضغط التصميمي (PT ) لتجهيز البخار لوحدة التحلية المتعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة (LT-MED). وذلك بعد أن يتم استنزاف جزء منه لغرض التسخين الاسترجاعي لمياه التغذية والمتكثف الأساسي في المسخن الحراري (H) وخزان نزع الهواء والغازات المذابة (D). مما يؤدي ذلك إلى ارتفاع معدل استهلاك الطاقة الحرارية للوحدة التربينية البخارية على إنتاج نوعي الطاقة ( الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية اللازمة لوحدة التحلية المتعددة التأثير ) وزيادة كمية مياه التحلية المنتجة للمحطة. هذا إلى جانب إنتاج كمية من الطاقة الكهربائية ومياه التحلية الشمسية في المحطة. ومن ثم انخفاض معدل استهلاك الوقود في الشبكة الكهربائية لإنتاج مياه التحلية. أما في فترة غياب الإشعاع الشمسي فيتم توقيف الجزء البخاري من المحطة عن العمل وتجهيز كمية الطاقة الكهربائية المطلوبة لإنتاج مياه التحلية عن طريق الشبكة الكهربائية كما هو مبين في الشكل ( 2 ).



ومن الجدير بالذكر إن التصميم المدروس لوحدة التحلية المتعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة ( الشكل ( 3 )) يتكون من عدة مبخرات مربوطة بشكل متتابع ويتم تجهيز هذه المبخرات بالمحلول الملحي بشكل متوازي .



وتحتوي المبخرات ( التي تشكل تأثيرات وحدة التحلية ) بداخلها على مساحات سطحية تعتبر كمكثف لكمية البخار المجهزة للتأثيرات. حيث يعمل كل مبخر من هذه المبخرات على تكثيف كمية البخار المجهزة من المبخر السابق له . ويعمل المكثف (K) المتكامل بالمبخر الأخير لوحدة التحلية على تكثيف كمية البخار المنتجة في هذا التأثير كما هو مبين في الشكل ( 3 ). ويتم الاستفادة من الطاقة الحرارية للمياه المنتجة في تأثيرات وحدة التحلية في تسخين المحلول الملحي الذي يشكل جزء من مياه التبريد لمكثف وحدة التحلية ، وكذلك يتم استنزاف المحلول الملحي بشكل متتابع من تأثيرات وحدة التحلية وطرحه إلى الوسط المحيط من التأثير الأخير لهذه الوحدة.

هذا بالإضافة إلى ما تقدم تم في التصميم المقترح ( الشكل ( 2 )) الأخذ بعين الاعتبار وجود منظومة الاستفادة من الطاقة الحرارية للمياه المستنزفة من خزان فصل البخار: خزان التمدد (FV) ومسخن المياه التعويضية للمحطة (RFWH). وكذلك الاستفادة من مياه التبريد الخارجة من مكثف وحدة التحلية المتعددة التأثير كمياه تغذية لوحدة التحلية من نوع التناضح العكسي. مما يؤدي ذلك إلى هبوط مقدار الاستهلاك الذاتي للطاقة داخل المحطة .

وبناء على ما تقدم سوف تعتمد كمية الطاقة الحرارية التصميمية لمصفوفة المجمعات الشمسية التركيزية على معدل استهلاك الطاقة الحرارية التصميمي للوحدة التربينية البخارية وكذلك على المحددات التقنية والمواصفات التشغيلية لوحدة التحلية المتعددة التأثير والتربينة البخارية عند ظروف الحمل الجزئي ( مدى السماحية في هبوط كمية الطاقة الحرارية المجهزة لوحدة التحلية المتعددة التأثير والطاقة الكهربائية المنتجة للتربينة البخارية ومقدار الانخفاض في كفاءة التربينية عند هذه الظروف التشغيلية ).





إن اختيار التصميم المناسب للمحطات المشتركة الشمسية ( الفقرة 3 ) بشكل مبدئي لابد أن يكون على أساس الفاعلية الحرارية القصوى لعملية إنتاج الطاقة الكهربائية ومياه التحلية. وبصفة مقياس للفاعلية الحرارية والحفاظ على أدنى مستوى من التلوث للوسط المحيط لهذه النوعية من المحطات تم في الدراسة الحالية اعتماد مقدار التوفير في كمية الوقود المستهلكة في التصميم المدروس مقارنة مع التصميم التقليدي لوحدة التحلية من نوع التناضح العكسي ومحطة تعويضية لإنتاج الطاقة الكهربائية في الشبكة. وبذلك فإن العلاقة الرياضية التي تعبر عن مقدار التوفير بكمية الوقود المستهلكة في عملية المقارنة

حيث :



Qcv ـ القيمة الحرارية للوقود النوعي المستخدم في الدراسة ( Qcv = 40756 kJ/kg ).

ηST ـ كفاءة المحطة التعويضية لإنتاج الطاقة الكهربائية في الشبكة.



(Ddw)N ـ كمية مياه التحلية المنتجة لوحدة التحلية المتعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة ( ton/hr ).

NMED , NRO ـ معدل استهلاك الطاقة الكهربائية النوعي لإنتاج مياه التحلية في التصميم التقليدي لوحدة التحلية من نوع التناضح العكسي ووحدة التحلية المتعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة على الترتيب (MW.hr/ton).

وبذلك فإن البديل المناسب هو الذي يعطي أقصى قيمة لتكامل المعادلة ( 1 ) على مدار السنة.



ولإجراء هذه الدراسة تم استخدام طريقة النمذجة الرياضية. حيث تم كتابة خوارزمية النموذج الرياضي للتصميم المقترح بما يتوافق مع الطبيعة التقنية والفيزيائية للتصميم المدروس وطريقة عمل المحطة المشتركة الشمسية وطبقا للطرق المعتمدة والمستخدمة لإجراء هذه النوعية من الحسابات وهي [11 , 10 , 9 , 8 , 7 ]:

* طريقة السماء الصافية لتقدير كمية الإشعاع الشمسي على سطح الأرض في الموقع المدروس للتصميم المقترح.

* طريقة حساب التصميم الحراري والمواصفات التصميمية للمجمعات الشمسية التركيزية من نوع القطع المكافئ الأسطواني.

* طريقة حساب التصميم الحراري للمحطات والمراكز الكهروحرارية البخارية.

* طريقة تقيم أداء وتقدير كفاءة التوربينات البخارية عند الحمل الجزئي.

* طريقة حساب التصميم الحراري لوحدات التحلية المتعددة التأثير ذات درجة الحرارة المنخفضة.

ومن الجدير بالذكر تم في الدراسة لحساب كمية الإشعاع الشمسي على سطح الأرض اعتماد طبيعة الطقس والظروف المناخية لموقع المحطة عند زاوية خط عرض32.78 deg. . وكذلك تم استخدام الخواص التصميمية المعتمدة في الدراسة [ 12 ] للمجمعات الشمسية التركيزية.





تعتمد فاعلية التصميم المقترح للمحطة المشتركة الشمسية على الطاقة التصميمية لمصفوفة المجمعات الشمسية التركيزية وكذلك على المواصفات التصميمية وطريقة عمل التصميم المقترح في النظام المشترك الشمسي . وقد بينت نتائج دراسة فاعلية التصميم المقترح للمحطة ( الشكل ( 4 )) ارتفاع مقدار التوفير في كمية الوقود المستهلكة ( DBST ) مع زيادة الوقت الظاهري في الفترة الصباحية (LAT< 12 hr ) إلى أن يصل إلى القيمة القصوى عند منتصف النهار حسب الوقت الظاهري ( LAT= 12 hr ). والسبب في ذلك هو زيادة كمية الطاقة الحرارية المنتجة لمصفوفة المجمعات الشمسية التركيزية (QSC ، الشكل ( 4)) كنتيجة لارتفاع كمية الإشعاع الشمسي التي تسقط على سطح مصفوفة المجمعات الشمسية وزيادة كفاءة هذه المصفوفة ( ETSC ، الشكل ( 4)). ومن ثم ارتفاع كفاءة المحطة على إنتاج نوعي الطاقة ( ETST ، الشكل ( 4 )) كنتيجة لزيادة كمية الطاقة الكهربائية الشمسية المنتجة للتربينة البخارية ( وطبقا لذلك كمية الطاقة الكهربائية المجهزة للشبكة الكهربائية ( NE ، الشكل ( 4)) ) وارتفاع كمية الطاقة الحرارية الشمسية المجهزة لوحدة التحلية المتعددة التأثير. ومن ثم زيادة كمية مياه التحلية المنتجة للمحطة ( Ddw ، الشكل ( 4 )) . وبالتالي هبوط معدل استهلاك الوقود في الشبكة الكهربائية على إنتاج الطاقة الكهربائية ومياه التحلية. بعد ذلك كما هو مبين في الشكل ( 4 ) تبدأ قيمة مقدار التوفير بكمية الوقود المستهلكة في الانخفاض مع زيادة الوقت الظاهري. وذلك بسبب هبوط كمية الإشعاع الشمسي المباشر التي تسقط على سطح مصفوفة المجمعات الشمسية وانخفاض كفاءة هذه المصفوفة. مما يؤدي ذلك إلى هبوط كفاءة المحطة على إنتاج نوعي الطاقة نتيجة لانخفاض كمية الطاقة الحرارية المنتجة لمصفوفة المجمعات الشمسية التركيزية. ومن ثم هبوط كمية الطاقة الكهربائية الشمسية ( NE ، الشكل ( 4 )) المجهزة للشبكة الكهربائية وانخفاض مقدار الزيادة بكمية مياه التحلية المنتجة للمحطة ( Ddw ، الشكل ( 4)).



ويلاحظ من الشكل ( 4) زيادة كفاءة مصفوفة المجمعات الشمسية ( ETSC ) في الفترة الصباحية لاشتغال مصفوفة المجمعات الشمسية وانخفاضها في الفترة المسائية. والسبب في ذلك يمكن تفسيره إلى زيادة كمية الإشعاع الشمسي الممتص وهبوط كمية الفقد الحراري للوسط المحيط ( نتيجة لارتفاع قيمة معامل نقل الحرارة على السطح الداخلي لجدار الأنبوب الماص للإشعاع وكذلك درجة حرارة الوسط المحيط ) في الفترة الصباحية . ومن ثم زيادة كمية الطاقة الحرارية المنتجة لمصفوفة المجمعات الشمسية بمقدار أكبر من الارتفاع في كمية الإشعاع الشمسي التي تسقط على سطح مصفوفة المجمعات الشمسية. أما في الفترة المسائية فإن مقدار الانخفاض في كمية الطاقة الحرارية المنتجة لمصفوفة المجمعات الشمسية أكبر من الهبوط في كمية الإشعاع الشمسي الممتص.

وقد تم دراسة فاعلية التصميم المقترح للمحطة المشتركة الشمسية على مدار السنة. حيث يبين الشكل (5 )

مقدار التوفير في كمية الوقود المستهلكة لإنتاج الطاقة الكهربائية ومياه التحلية خلال الشهر ( DBM ) وكمية الطاقة الكهربائية المجهزة للشبكة الكهربائية ( NEM ) وكذلك مقدار الزيادة بكمية مياه التحلية ( DDWM ) المنتجة للمحطة عند الأشهر المختلفة من السنة. ويلاحظ من الشكل ( 5 ) ارتفاع مقدار التوفير في كمية الوقود المستهلكة ( DBM ) خلال فصل الصيف ( الأشهر8 : 4 ) مقارنة مع فصل الشتاء ( الأشهر 12 , 11 , 2 , 1). والسبب في ذلك يمكن تفسيره إلى تعامد الشمس في الموقع المدروس (FAI= 32.78 deg ) على نصف الكرة الأرضية الشمالي خلال فصل الصيف. هذا إلى جانب ذلك فأن نظام التحكم المستخدم في توجيه مصفوفة المجمعات الشمسية فيه محور

.



نتناول في هذا الجزء من الدراسة المحور الثالث من محاور متطلبات السوق الأوربية الواجب الالتزام بها والعمل على الوفاء بها إذا ما أردنا الحفاظ على ما نستحوذ عليه في هذا السوق الهام ، حيث تمثل المحور الأول من متطلبات السوق الأوروبية في البعد القانوني الذي يلزم كل المنتجين أو


اقرأ أيضا::


fpe ltd] lp'm jpgdm alsdm lj;hlgm fhgaf;m hg;ivfhzdm ,`hj Ykjh[ lajv; gldhi hgjpgdm jpgdm alsdm lj;hlgm fhgaf;m hg;ivfhzdm ,`hj Ykjh[ lajv; gldhi



رد مع اقتباس
إضافة رد

الكلمات الدليلية (Tags)
محطة, تحلية, شمسية, متكاملة, بالشبكة, الكهربائية, وذات, إنتاج, مشترك, لمياه, التحلية

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

ضوابط المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

كود [IMG]متاحة
كود HTML معطلة
Trackbacks are متاحة
Pingbacks are متاحة
Refbacks are متاحة


بحث مفيد محطة تحلية شمسية متكاملة بالشبكة الكهربائية وذات إنتاج مشترك لمياه التحلية

سياسةالخصوصية


الساعة الآن 01:21 PM


Powered by vBulletin™ Version 3.8.7
Copyright © 2019 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved.
Content Relevant URLs by vBSEO