برج مکشی خورشیدی (solar updraft tower) یکنیروگاه انرژی تجدید پذیر است که انرژی الکتریکی را از انرژی خورشیدی تولید می‌کند.
نور خورشید به یک کلکتور خورشیدی گلخانه‌ای در اطراف کف یک برج بلند می‌تابد و هوای داخل آن را گرم می‌کند. جابه‌جایی هوای گرم باعث می‌شود که هوا به علت اثر دودکشی (chimney effect) از برج به سمت بالا حرکت کند. حرکت باد باعث حرکت توربین‌های باد و تولید برق می‌شود.
طراحی برج مکشی خورشیدی
خروجی توان برج مکشی وابسته به دو فاکتور است: مساحت کلکتور و ارتفاع دودکش. مساحت بیش‌تر کلکتورها حجم هوای بیش‌تری را برای بالا رفتن از دودکش گرم می‌کند؛ اکنون کلکتورهایی با قطر 7 کیلومتر مورد بررسی قرار دارند. ارتفاع دودکش بیش‌تر، اختلاف فشار ناشی از اثر دودکشی بیش‌تر می‌کند. دودکش‌های با ارتفاع 1000 متر مورد بررسی قرار دارند.
حرارت می‌تواند در داخل کلکتورها ذخیره شود. زمین زیر کلکتورهای خورشیدی، آب درون پاکت و یا تیوب‌ها و یا سینک گرمایی آب‌نمک در کلکتور می‌توانند ظرفیت گرمایی و اینرسی حرارتی لازم را به کلکتورها بدهند. رطوبت و آب موجود در هوای در حرکت در دودکش می‌توانند شار انرژی سیستم را افزایش دهند.
می‌توان توربین‌ها را در یک رینگ در اطراف پایه برج نصب کرد که دارای محور افقی باشند و یا یک توربین با محور عمودی در داخل برج قرار گیرد.
ساخت و ساز این سیستم، نیازمند توان زیادی مخصوصا برای تولید سیمان مورد نیاز برای آن است. بازگشت انرژی خالص در حدود 2 تا 3 سال تخمین زده شده است.
از آن‌جایی که برج‌ها فضای زیادی از زمین می‌گیرند، بیابان‌ها و سایت‌های کم ارزش دیگر قابلیت بهتری برای استفاده دارند.
یک برج مکشی خورشیدی کوچک، گزینه خوبی برای مناطق دور افتاده در کشورهای در حال توسعه است. می‌توان با استفاده از روش‌های با تکنولوژی پایین، از منابع و نیروی کار محلی برای ساخت و ساز و نگهداری استفاده کرد.
عملکرد برج مکشی خورشیدی
نرخ تبدیل انرژی برج مکشی خورشیدی بسیار کم‌تر از طرح‌های دیگر گروه کلکتورهای گرمایی دما بالای خورشیدی است. نرخ تبدیل انرژی پایین تا حدی با هزینه کم‌تر به ازای متر مربع جمع‌آوری خورشیدی جبران می‌شود.
مدل‌ها تخمین می‌زنند که یک نیروگاه 100 مگاواتی نیاز به یک برج 1000 متری و یک گلخانه با 20 کیلومتر مربعی دارد. یک نیروگاه 200 مگاواتی با همان برج، نیاز به کلکتوری با قطر 7 کیلومتر و مساحت حدود 38 کیلومتر مربع دارد. یک نیروگاه 200 مگاواتی می‌تواند برق مورد نیاز برای حدود 200,000 خانواده معمولی را تولید و از ورود بیش از 900,000 تن گازهای گلخانه‌ای در سال به محیط جلوگیری کند. انتظار می‌رود که کلکتور حدود 0.5 درصد یا 5 وات بر متر مربع از 1 کیلووات بر متر مربع از انرژی خورشیدی که بر روی آن فرود می‌آید را به ما تحویل دهد. نیروگاه‌های تمرکزی حرارتی (concentrating thermal) یا CSPها و یا نیروگاه‌هایفتوولتاییک تمرکزی (concentrating photovoltaic) یا CPV دارای راندمان 20 تا 31.25 درصد هستند که البته راندمان کلی CSP/CPV به دلیل این که کلکتورها تمام زمین را نمی‌توانند پوشش دهند کاهش می‌یابد و بدون تست‌های تکمیلی، دقت این محاسبات قابل اطمینان نیست.
نور خورشید به یک کلکتور خورشیدی گلخانه‌ای در اطراف کف یک برج بلند می‌تابد و هوای داخل آن را گرم می‌کند. جابه‌جایی هوای گرم باعث می‌شود که هوا به علت اثر دودکشی (chimney effect) از برج به سمت بالا حرکت کند. حرکت باد باعث حرکت توربین‌های باد و تولید برق می‌شود.
طراحی برج مکشی خورشیدی
خروجی توان برج مکشی وابسته به دو فاکتور است: مساحت کلکتور و ارتفاع دودکش. مساحت بیش‌تر کلکتورها حجم هوای بیش‌تری را برای بالا رفتن از دودکش گرم می‌کند؛ اکنون کلکتورهایی با قطر 7 کیلومتر مورد بررسی قرار دارند. ارتفاع دودکش بیش‌تر، اختلاف فشار ناشی از اثر دودکشی بیش‌تر می‌کند. دودکش‌های با ارتفاع 1000 متر مورد بررسی قرار دارند.
حرارت می‌تواند در داخل کلکتورها ذخیره شود. زمین زیر کلکتورهای خورشیدی، آب درون پاکت و یا تیوب‌ها و یا سینک گرمایی آب‌نمک در کلکتور می‌توانند ظرفیت گرمایی و اینرسی حرارتی لازم را به کلکتورها بدهند. رطوبت و آب موجود در هوای در حرکت در دودکش می‌توانند شار انرژی سیستم را افزایش دهند.
می‌توان توربین‌ها را در یک رینگ در اطراف پایه برج نصب کرد که دارای محور افقی باشند و یا یک توربین با محور عمودی در داخل برج قرار گیرد.
ساخت و ساز این سیستم، نیازمند توان زیادی مخصوصا برای تولید سیمان مورد نیاز برای آن است. بازگشت انرژی خالص در حدود 2 تا 3 سال تخمین زده شده است.
از آن‌جایی که برج‌ها فضای زیادی از زمین می‌گیرند، بیابان‌ها و سایت‌های کم ارزش دیگر قابلیت بهتری برای استفاده دارند.
یک برج مکشی خورشیدی کوچک، گزینه خوبی برای مناطق دور افتاده در کشورهای در حال توسعه است. می‌توان با استفاده از روش‌های با تکنولوژی پایین، از منابع و نیروی کار محلی برای ساخت و ساز و نگهداری استفاده کرد.
نرخ تبدیل انرژی برج مکشی خورشیدی بسیار کم‌تر از طرح‌های دیگر گروه کلکتورهای گرمایی دما بالای خورشیدی است. نرخ تبدیل انرژی پایین تا حدی با هزینه کم‌تر به ازای متر مربع جمع‌آوری خورشیدی جبران می‌شود.
مدل‌ها تخمین می‌زنند که یک نیروگاه 100 مگاواتی نیاز به یک برج 1000 متری و یک گلخانه با 20 کیلومتر مربعی دارد. یک نیروگاه 200 مگاواتی با همان برج، نیاز به کلکتوری با قطر 7 کیلومتر و مساحت حدود 38 کیلومتر مربع دارد. یک نیروگاه 200 مگاواتی می‌تواند برق مورد نیاز برای حدود 200,000 خانواده معمولی را تولید و از ورود بیش از 900,000 تن گازهای گلخانه‌ای در سال به محیط جلوگیری کند. انتظار می‌رود که کلکتور حدود 0.5 درصد یا 5 وات بر متر مربع از 1 کیلووات بر متر مربع از انرژی خورشیدی که بر روی آن فرود می‌آید را به ما تحویل دهد. نیروگاه‌های تمرکزی حرارتی (concentrating thermal) یا CSPها و یا نیروگاه‌هایفتوولتاییک تمرکزی (concentrating photovoltaic) یا CPV دارای راندمان 20 تا 31.25 درصد هستند که البته راندمان کلی CSP/CPV به دلیل این که کلکتورها تمام زمین را نمی‌توانند پوشش دهند کاهش می‌یابد و بدون تست‌های تکمیلی، دقت این محاسبات قابل اطمینان نیست.
آخرین ویرایش توسط مدیر:
