بحران هزینه انرژی و افزایش میزان درخواست آن بهطور تصاعدی به همراه پایان یافتن منابع انرژی فسیلی برای آیندگان و دغدغه آلودگیهای زیست محیطی که روزبه روز بیشتر احساس میشود˓درخواست استفاده از انرژیهای نو و تجدید پذیر را که سازگاربامحیط زیست و البته ازنظر اقتصادی کم هزینه باشند را میطلبد.
از طرفی ذخایر انرژیهای مهم دنیا مانند نفت و گاز و زغالسنگ که تجدیدشونده نیستند دیر یا زود به پایان میرسند˓دانشمندان برجسته دنیا در مورد امکان جایگزینی انرژی دیگری جای نفت اظهار ناامیدی کرده اند. سوختهای مصنوعی˓انرژی خورشیدی و کارمایه های دیگر که میتوان از منابع و وسایل حرارتی به
دست آورد نیز قادر نیست که در آینده نزدیک جایگزین نفت شود. بنابراین دنیای بدون نفت که میتوان آن را دنیای بدون انرژی نام نهاد غیرقابل تصور است؛ بنابراین باید از اکنون بشر به فکر جهان فردا که عاری از هرگونه انرژی است˓ باشد و تمهیدات لازم را بکار بسته و راه را برای استفاده از منابع لایزال انرژی هموار سازد.
امروزه با توجه به بحران انرژی در سطح دنیا که در آینده نزدیک به وقوع خواهد پیوست استفاده از انرژیهای لایزالی مانند انرژی خورشیدی امری ضروری هست که ذهن دانشمندان جهان را به خود مشغول ساخته است.
با توجه به ضرورت استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین گرمایش و آب گرم مصرفی ساختمان ها، آنالیز انرژی و اقتصادی به کارگیری این منبع انرژی با توجه به شرایط آب و هوایی و پارامترهای موثر بر عملکرد سیستم مورد ارزیابی قرار گیرد.
در سالهای اخیر افزایش مصرف انرژی وابسته به سیستمهای تهویه و افزایش هزینه های انرژی،به گونه ایست که در کشور ما سیستمهای تهویه تا %60مصرف را در زمان اوج بار به خود اختصاص میدهند. کشور ایران در منطقهای واقع شده که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین ۱۲۰۰تا ۲۲۰۰ کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است که بالاتر از میزان متوسط جهانی است، که برای استفاده از انرژی خورشیدی سیستم آبگرم، کلکتورها میتوانند مورداستفاده قرار گیرند. در این خصوص لازم است ارزیابی فنی و اقتصادی از سیستم های آبگرمکن خورشیدی و ترکیبی صورت گیرد.
در این پژوهش یک سیستم ترکیبی خورشیدی برای تامین آب گرم مصرفی یک آپارتمان 3طبقه با 120نفر ساکن به عنوان یک الگوی ساختمان مسکونی در ایران که با استفاده از کلکتور صفحه تخت خورشیدی و موتورخانه هوشمند با سوخت گاز طبیعی تامین می شود، با استفاده از نرم افزار TRNSYSشبیه سازی شده است. نتایج این شبیه سازی با نتایج میدانی که در طول دوره های زمانی مشخص اندازه گیری شده اعتبارسنجی شده است. در این شبیه سازی عوامل مختلفی از جمله، نوع کلکتور(صفحه تخت و لوله خلاء) ، سطح کلکتور و حجم مخزن و جمعیت ساکن در ساختمان مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و برای
حالت های مختلف آنالیز انرژی و اقتصادی سیستم انجام شده است.
سیستم شبیه سازیشده در این پژوهش متشکل از تعداد 27عدد کلکتور خورشیدی صفحه تخت، کنترلر، مخزن ذخیره، گرمکن کمکی (بویلر و مخزن ذخیره آن) و پمپ واقع در مجموعه میباشد. از کلکتور صفحه تخت با سطح جاذب 1/57مترمربع استفاده شده است.
خلاصه نتایج بدست آمده بشرح زیر میباشند:
این نتایج نشان میدهد که در کل سال از مجموع 135372کیلووات ساعت انرژی خورشیدی رسیده به کلکتورها مقدار 57975 کیلووات ساعت توسط این سیستم مورد استفاده قرار میگیرد که این میزان نشان دهنده بازدهی حدود 42درصدی کلکتورها است.
در تمام سناریوهای بررسی شده (بر اساس قیمت گاز) نسبت منافع به هزینه عددی کمتر از 1بوده که نشان از عدم توجیه پذیری اقتصادی این سیستم دارد که عمده دلیل آن بالا بودن قیمت دلار و قیمت پایین گاز
داخلی است.
نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای اقتصادی سیستم آبگرمکن خورشیدی در سناریوهای مختلف براساس تعداد جمعیت استفاده کننده نشان میدهد مقدار ارزش خالص فعلی برای ساختمانهای با جمعیت 10 ، 4و 50نفره صرفا با قیمت گاز 4دلار و بیشتر به ازای هر میلیون بی تی یو دارای ارزش عددی مثبت بوده و برای تمام جمعیتهای بررسی شده در قیمتهای صادراتی، دارای ارزش عددی مثبت میباشد.
همچنین دوره بازگشت سرمایه برای قیمت گاز 4دلار و بالاتر به ازای هر میلیون بی تی یو ، در همه سناریوها زیر 10سال بوده و کمترین میزان بازگشت سرمایه برای جمعیت 4نفره برابر با 5/3سال، برای جمعیت 10نفره برابر با 5/18سال، برای جمعیت 50 نفره برابر با 5/1سال، برای جمعیت 100نفره برابر با 5/32سال و برای جمعیت 500نفره برابر با 5/5سال خواهد بود.
