استخرخورشيدی -بخش دوم

استخر خورشیدی آب نمک

مقاله مجله صنعت تاسيسات

استخر خورشیدی آب نمک و ذخیره سازی انرژی خورشیدی در آب استخر

بخش دوم

در سال۱۹۷۵ نیز گروه تحقیقاتی پروفسور هاوارد بریانت توانست در دانشگاه نیومکزیکواولین نمونه استخرهای آب نمک خورشیدی دولایه را بسازد که استخری بود به قطر۱۵ متر وبه عمق۲٫۵ متر در عمیق ترین نقطه.به منظور جمع آوری انرژی خورشیدی بیشتر ، دیواره های این استخر دارای زاویه ۳۴ درجه با افق بودند.

در استخر گروه بریانت ، در حالی که تغییر درجه حرارت در لایه زیرین استخر کمتر از ۱٫۵ درجه سانتی گراد بود ، اختلاف درجه حرارت محیط در هوای خارج ۱۵ درجه سانتیگراد در شبانه روز را نشان می داد.

بررسی ها ومطالعات این گروه نشان داد که حتی اگر یک هفته هم در اثر ابری بودن هوا ، آفتاب به استخر نتابد باز هم حرارت کف استخر ثابت می ماند.

حتی وقتی که روی استخر برای مدت۲ هفته یخ بست ، حرارت طبقات زیرین در شبانه روز فقط۴% درجه سانتیگراد تغییر میکرد.با اخذ حرارت از استخر ابداعی گروه تحقیقاتی پروفسور بریانت ، این امکان فراهم شد که نیازهای گرمایشی یک خانه با ۱۸۵ متر مربع زیر بنا (قابل استفاده برای یک خانواده پنج نفری) برآورده شود.

دمای کف استخر به ۱۰۶٫۵ درجه سانتی گراد نیز رسید که برای پخت و پز مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش مشابهی که در انگلستان انجام شد نیز نشان داد که گرمای مورد نیاز ساختمانی با همان زیر بنا را می توان براحتی تامین نمود.

 

 

هزینه حرارت تولیدی استخر آب نمک

براساس نظر بریانت ، هزینه حرارت تولیدی توسط استخر آب نمک با هزینه کیلو وات ساعت انرژی حاصل از گاز یکسان بود.اصولا دو نوع استخر خوزشیدی آب نمک وجود دارد:

  1. دو لایه ای
  2. چند لایه ای

اگر آب یک استخر(یا دریاچه کوچک) شور و بی حرکت باشد ومدت ها مقابل آفتاب قرار گیرد ، از آنجا که تبخیر بطور مداوم جریان دارد بتدریج لایه ای از آب گرم پررنگ تر (غلیظ تر ) در سطح استخر بوجود می آید که بدلیل وزن خود به آهستگی به طرف پائین حرکت نموده و در ته استخر جمع می گردد.

اگر قطره لایه اخیر آب که گرمتر وشورتر استه به یک متر برسد و به نحوی از میل طبیعی آن که صعود به طرف بالاست جلوگیری شود تا این لایه در جای خود ثابت بماند ، منبع خوبی برای ذخیره حرارت بوجود خواهد آمد.

استخرهای دو لایه

بنابراین استخرهای دو لایه به این دلیل چنین نامیده می شوند که دولایه آب نمک در آنها تشکیل می شود که لایه با غلظت کمتر در بالا ولایه با غلظت بیشتر در پایین وته استخر جمع می شود.این استخرهای آب نمکی حتی در روزهای ابری نیز قادر به کار خواهد بود.

استخر آب نمک دولایه ای در واقع تقلیدی است از طبیعت . اینگونه استخرها را می توان در نقاط مختلف کره زمین مشاهده کرد از جمله:دریاچه مدوه در مجارستان ، دریاچه ایلات در فلسطین ، دریاچه اورویل در واشنگتن ، دریاچه آنتیل در ونزوئلا ، دریاچه های ارومیه ، بختگان ، هامون وسواحل خلیج فارس.

بعضی از استخرهای خورشیدی طبیعی می توانند تا هفتاد درجه سانتیگراد نیز گرم شوند اما درجه حرارت طبقه ذخیره(لایه پایینی) که از آن بهره برداری میکنند معمولا حدود۸۰تا۹۰ درجه سانتیگراد باقی می ماند.

البته حرارت طبقه سنگین وداغ استخرهای خورشیدی ساخت دست بشر به درجه آب جوش وحتی به علت وجود املاح ونمک به بیشتر از آن هم می رسد در حالی که درجه حرارت آب روی استخر در حدود۲۵ درجه سانتیگراددر موقع کار استخر باقی می ماند.

استخرهای چند لایه

در نوع چند لایه اینگونه استخرها چند لایه آب ونمک با غلظتهای متغیر بوجود می آیند وبه این ترتیب جلوی خروج جریانهای همرفت توسط اختلاف غلظت لایه های آب نمکی گرفته می شود.

در پایین ترین لایه ، غلظت محلول (که می تواندنمک طعام معمولی یا نیترات پتاسیم باشد)با درصدی خاص شروع شده وبتدریج کاهش می یابد تا آنکه لایه بالایی وآخری با آب بدون نمک پوشانده می شود. در تجربه گروه پروفسور بریانت ، غلظت پایین ترین لایه۱۵% بود وبتدریج در حدود یک درصد در هر لایه از آن کاسته می شد.در این استخرها ، آب در سه ناحیه با افزایش شوری ذخیره می شود .

حداکثر شوری آب استخر خورشیدی

حداکثر شوری در ناحیه بالایی استخر خورشیدی در حدود شوری آب دریا است. ضخامت این ناحیه هرچه کمتر باشد عملکرد حرارتی استخر بهتر می شود.

اما پیدایش این ناحیه ، بدلیل عواملی از قبیل اختلاط سطحی ناشی از وزش باد ویا انتقال نمک از لایه زیرین به سطح استخر خورشیدی ، اجتناب ناپذیر است. ضخامت معمول لایه سطحی در حدود۱۰تا۳۰ سانتی متر است که در “شرایط حفاظت نشده”به نیم متر بیشتر هم می رسد.در لایه سطحی ، بدلیل یکنواختی دانسیته ، حرکت همرفتی در عمق صورت می پذیرد.

در ناحیه وسط چگالی آب بطور شبه خطی با عمق افزایش پیدا می کند تا به حداکثر مقدار خود برسد.بدلیل افزایش چگالی امکان حرکت همرفتی در این ناحیه وجود ندارد.عمق این لایه در حدود۱تا ۱٫۵ متر است.

در لایه زیرین که سنگین ترین ناحیه استخر خورشیدی است ، چگالی آب نمک نسبتا یکنواخت و در حد نزدیک به اشباع می باشد.بنابراین در ناحیه اخیر ، حرکت همرفتی صورت می پذیرد.

ضخامت این ناحیه متغیر است وبسته به نیاز به دو متر هم می تواند برسد.در ایران نیز پروژه استخر خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته وکارهای متعددی که بیشتر جنبه تحقیقاتی داشته است انجام شده که می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • استخر خورشیدی کوچک با گرادیان نمک به مساحت متوسط۱٫۸ مترمربع در دانشکده ژئوفیزیک دانشگاه تهران
  • استخر خورشیدی با گرادیان نمک به عمق۱٫۰۸ متر وبه مساحت۴متر مربع در دانشگاه فردوسی مشهد.

 

استخر خورشيدی – بخش اول

نویسنده:محمد افتاری(دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی)-مجله صنعت تاسیسات

! کپی ممنوع * استفاده از مطالب این سایت فقط با ذکر نام منبع بلامانع می باشد * کپی ممنوع !

فرم درخواست قیمت دریافت کاتالوگ مشتریان ما راهنما