دودکش خورشیدی چگونه کار می کند؟

 
اساس عملکرد دودکش خورشیدی (Solar chimney) استفاده از اختلاف فشار است که از اختلاف دما ناشی می شود. این اختلاف فشار باعث ایجاد جریانی در دودکش می شود که باعث می شود توربین، ژنراتور و نیروگاه کار کنند. هوا در زیر یک سقف شفاف گرم می شود که تابش خورشیدی را منتقل می کند. وجود این سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور خورشیدی عمل می نماید. در وسط این سقف قابل مشاهده، دودکش یا برجی عمودی قرار دارد که مقدار زیادی هوا از آن عبور می کند. فناوری دودکش خورشیدی هنوز در مرحله جنینی خود است و تا تجاری سازی فاصله دارد. ما در دنیا چنین نیروگاهی نداریم، تعداد بسیار کمی در آزمایشگاه و به صورت نمونه ساخته شده است. می توان گفت: بزرگترین مانع تجاری سازی این فناوری هزینه بالای ساخت و بهره برداری آن است. در ادامه با فروشگاه برق خورشیدی تک اینورتر همراه باشید تا بیشتر با دودکش های خورشیدی آشنا شوید.

دودکش خورشیدی چیست؟

دودکش های خورشیدی یکی از انواع نیروگاه ها هستند که انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می کنند. یکی از بهترین راه ها برای یافتن راه هایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر است و در این زمینه می توان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد. مطالعات اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاه ها در مقیاس بزرگ (بیشتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، هزینه برق تولیدی آنها با نیروگاه های معمولی قابل مقایسه است. این برای امکان استفاده از انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ کافی است. بنابراین می توان انتظار داشت که دودکش خورشیدی بتواند نقش مهمی در زمینه تولید برق برای مناطق خورشیدی و پرآفتاب داشته باشد.

عملکرد دودکش خورشیدی چگونه است؟

هوا زیر یک سقف شفاف گرم می شود که نور خورشید را به داخل عبور می دهد و از آنجایی که سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع کننده خورشیدی عمل می نماید؛ در وسط سقف شفاف یک دودکش یا برج عمودی قرار دارد می تواند هوای زیادی از پایین بکشد. محل اتصال سقف شفاف و برج عمودی باید بدون سوراخ باشد، به گونه ای در اصطلاح هوابند باشد. هوای گرم سبک به بالای برج و هوای سرد به سمت پایین برج حرکت می کند زیرا از هوای گرم سنگین تر است. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می شود تا هوای گرم تری را به داخل و هوای خنک تری را به زیر سقف شفاف وارد کند.

برای اینکه بتوان از این فناوری به صورت 24 ساعته استفاده کرد، باید از شیلنگ ها یا کیسه های آب در زیر سقف شفاف استفاده کرد. این امر باعث جذب و گرم شدن آب در روز و آزاد شدن گرما در شب می شود. نکته مهم این است که لوله ها یا کیسه های مورد استفاده در این سیستم باید یک بار با آب پر شوند و نیازی به آب اضافی ندارند.

عملکرد دودکش خورشیدی این است که تابش خورشیدی از برج، هوای داخل مجموعه را گرم می کند و به دلیل ارتفاع برج، این هوای گرم با سرعت زیاد بالا می رود و باعث چرخش پروانه و ژنراتور نصب شده در پایین برج می شود و به وسیله این ژنراتور برق تولید می گردد.

شایان ذکر است که دودکش های خورشیدی روشی مبتکرانه برای استفاده از انرژی خورشیدی است و در حال حاضر هزینه های اولیه آماده سازی و ساخت آن بالاست و برای ساخت آن باید 5 برابر هزینه یک نیروگاه گازی هزینه کرد. اما با پیشرفت و تکامل فناوری، تنها می توان امیدوار بود که بتوان از این فناوری در آینده استفاده کرد.

مزایا و معایب

اگر کمبود فضا محدودیت نباشد، این سیستم ها می توانند تا 80 درصد بار گرمایشی را در مناطق بسیار آفتابی و تا 50 درصد از همان بار را در مناطق با شرایط آب و هوایی کمتر مساعد تامین کنند. علاوه بر انرژی پشتیبان معمولی برای تامین بارهای دیگر، هزینه انرژی گرمایی کمتر از برق است، بنابراین بازار تجاری برای این نوع انرژی هرگز ایجاد نشده است. تا زمانی که هزینه های انرژی کم باشد، کلکتورهای دایره ای و خطی با بار فوتون بالا فقط برای کاربردهای سم زدایی قابل استفاده هستند. یک مطالعه اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاه ها در مقیاس بزرگ (بیشتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها با برق نیروگاه های معمولی قابل مقایسه است.

برق تولید شده از دودکش های خورشیدی انرژی تجدید پذیر محسوب می شود. این دودکش ها انرژی خورشیدی را در یک فضای محدود به انرژی حرارتی تبدیل می کنند و سپس از آن برای تولید برق استفاده می شود. این دودکش ها دارای کلکتور نور شفاف و دودکش به ارتفاع 200 متر می باشند. این دودکش برای تولید برق در مواقعی که ارتفاع دودکش زیاد است مقرون به صرفه است. کشور استرالیا در این زمینه پیشرو است و دودکشی به ارتفاع 1000 متر ساخته است.