بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان های مسکونی با استفاده از پنل های خورشیدی در اقلیم شهر تهران

نوع مقاله : مقاله های برگرفته از رساله و پایان نامه

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.

2 گروه مهندسی عمران، واحد صفادشت، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

در سال های اخیر فناوری های انرژی خورشیدی به صورت گسترده مورد مطالعه و توسعه قرار گرفته اند، اما با این وجود هنوز پذیرش استفاده از پنل های خورشیدی در مقیاس بزرگ محقق نشده است. ما در این تحقیق با کمک نرم افزار انرژی پلاس در تلاش بوده ایم تا کارایی پنل های خورشیدی را با توجه به شرایط آب و هوایی ایران و بالاخص اقلیم شهر تهران با شبیه سازی یک نمونه ساختمان 5 طبقه فرضی با رعایت تمامی استاندارد های ساخت رایج در ایران مورد بررسی قرار بدهیم و سرانجام به آنالیز اقتصادی آن پرداخته ایم که یکی از مانع های اصلی بکارگیری پنل های خورشیدی در ایران و دغدغه اکثر کارفرمایان و سفارش دهندگان می باشد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده کاهش چشمگیر 40 درصدی مصرف انرژی در ساختمان مدل بوده است. با توجه به آنالیز اقتصادی صورت گرفته، استفاده از نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک توجیح اقتصادی برای کارفرمایان، سازندگان و بهره برداران حتی بدون درنظر گرفتن هزینه های مرتبط به بازسازی ندارد. از دلایل غیر اقتصادی بودن نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک می توان به افزایش شدید قیمت دلار که ارتباط مستقیمی با احداث آن دارد و نیز تعرفه پایین برق و یارانه های اختصاص یافته از سوی دولت در ایران اشاره کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimizing energy consumption of residential buildings using solar panels in the climate of Tehran

نویسندگان [English]

  • mohammad ebadati 1
  • Ali Reza Lork 2
  • Mohammad Hadi Alizade Elizei 1
1 Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
2 Department of Civil Engineering, Safadasht Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In recent years, solar energy technologies have been widely studied and developed, but despite this, the acceptance of the use of solar panels on a large scale has not yet been achieved. In this research, with the help of Energy Plus software, we have been trying to determine the efficiency of solar panels according to the climatic conditions of Iran, especially the climate of Tehran city, by simulating a hypothetical 5-story building model in compliance with all the common construction standards in Let's examine Iran and finally we have done its economic analysis, which is one of the main obstacles to the use of solar panels in Iran and the concern of most employers and clients. The simulation results showed a significant reduction of 40% in energy consumption in the model building. According to the economic analysis, the use of photovoltaic solar power plant is not economically justified for employers, builders and operators, even without considering the costs related to reconstruction. One of the reasons for the uneconomical nature of the photovoltaic solar power plant is the sharp increase in the price of the dollar, which is directly related to its construction, as well as the low electricity tariff and subsidies allocated by the government in Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • optimization
  • energy
  • residential buildings
  • solar panel
  • Tehran

مراجع

امیرمعینی، م.( 1388). سیاست گذاری انرژی در ایران«، گروه پژوهشی اقتصاد، تهران.
انجمن انرژی های تجدید پذیر ایران(1402). تهران، ایران .
باقری, وحیده, نژاد ابراهیمی, احد. (1397). بهینه‌سازی انرژی در طراحی نمای ساختمان‌ با تأکید بر رویکرد مهندسی ارزش (مطالعه موردی: مجموعه تجاری- اقامتی امید مشهد). فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای), 8(2), 195-207.
پورسیستانی, پوپک, مدی, حسین, مافی, مصطفی. (1400). ارزیابی عملکرد حرارتی یک دودکش خورشیدی با دو حالت مستقل و تزریق هوا از کف - نمونه موردی: ساختمان اداری در شهر کرمان. فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای), 11(4), 702-721.
تواضع, نجمه, نیک‌پور, منصور, قاسمی, محسن, فرزان, هادی. (1401). ارزیابی تأثیر تهویه طبیعی بر آسایش حرارتی نمازگزاران در مساجد منطقه گرم و خشک ایران. فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای), 12(2), 922-939.
خوش اخلاق، رحمان، شریفی ، علیمراد، کوچک زاده، میثم.(1382)." ارزیابی اقتصادی استفاده از انرژی خورشیدی در مقایسه از نیروگاه دیزلی، فصلنامه پژوهشهای اقتصادی، سال هفتم، صفحات 171 -192.
دیو سالار، اسداله؛ .(1391). برنامه ریزی شهری با رویکرد بهینه سازی مصرف انرژی در شهرها. ششمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست.
رضایی،مژگان؛ رنجبر، محسن؛ آزاد بخت، بهرام؛ استعلاجی، علیرضا.(1398). ارایه الگوی مناسب بهینه سازی مصرف انرژی و دستیابی به منطقه زیست پذیر با استفاده از GIS.(مطالعه موردی منطقه 6 تهران).
سایت ویکی پدیا(1402). اطلاعات آب و هوایی شهر تهران. تاریخ دسترسی، پانزدهم اردیبهشت ماه 1402.
عباس زاده، زهره؛ حق لسان،مسعود؛ ابراهیمی اصل، حسن.(1401).شبیه سازی ساختمانهای مسکونی با مولفه های مختلف معماری در جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شهر تهران(مطالعه موردی منطقه 1). فصلنامه علمی- پژوهشی جغرافیا و برنامه ریزی منطقه ای، دوره 12 ، شماره 49. ص 448-430.
فیاضی، حسین؛ موسوی بادجانی، مهدی.(1392). بررسی اقتصادی استفاده از سیستم های فتوولتائیک. پنجمین کنفرانس انرژیهای تجدید پذیر، پاک و کارآمد. 15 اسفند ماه، تهران.
کیانی وسطی، پژمان؛ عابدی آهنگر کلا، حسین.(1395). کاربرد انرژی خورشیدی و ارائه سیستم های PV و فتوولتائیک . پنجمین کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی. 25 آبان، لندن، انگلستان.
میر غیاثی،قنبری، میلاد._1400).امکان‌سنجی اقتصادی سیستم برق خورشیدی (فتوولتائیک) متصل به شبکه در کاربری مسکونی ( مطالعه موردی: مجتمع مسکونی در منطقه‌ 2 تهران). دوره 11، شماره 42. ص 692-676.
نجفی، قاسم؛خانعلی،مجید.(1396). طراحی سیستم مستقل از شبکه برای تأمین انرژی منزل مسکونی. فصلنامه علمی – ترویجی نشریه انرژی ایران. دوره 20، شماره 2، تابستان. ص 83- 67.
نیکنام،ندا؛ میرزای حسینی،سید علیرضا؛ محمدی، علی؛ تقوی،لعبت.(1394).بررسی و ارزیابی موقعیت جغرافیایی احداث نیروگاه های فتوولتاییک درکاهش میزان انتشار CO2 با استفاده از نرم افزار Ret. فصلنامه انسان و محیط زیست. دوره 13، شماره 1. ص 11-1.
Adebayo,T.S., Awosusi,A.A., Oladipupo,S.D.,Agyekum,E.B.,Jayakumar,A.,Kumar,N.M. (2021), Dominance of fossil fuels in Japan’s national energy mix and implications for environmental sustainability Int. J. Environ. Res. Publ. Health, 18 p. 7347.
Adebayo,T.S., Agboola,M.O., Rjoub,H., Adeshola,I., Agyekum,E.B., Kumar,N.M.(2021),Linking economic growth, urbanization, and environmental degradation in China: what is the role of hydroelectricity consumption? Int. J. Environ. Res. Publ. Health, 18 p. 6975.
Agyekum,E.B. Adebayo, E.B. Bekun,F.V., Kumar,N.M.,Panjwani,M.K. (2021), Effect of two different heat transfer fluids on the performance of solar tower CSP by comparing recompression supercritical CO2 and rankine power cycles, China Energies, 14 p. 3426.
Agyekum,E.B., Amjad,F., Mohsin,M., Ansah,M.N.S. (2021), A bird’s eye view of Ghana’s renewable energy sector environment: a Multi-Criteria Decision-Making approach, Util. Pol., 70 p. 101219.
Agyekum,E.B., Praveen Kumar,S., Eliseev,E.,Velkin,V.I. (2021), Design and construction of a novel simple and low-cost test bench point-absorber wave energy converter emulator system Inventions, 6 p. 20.
Arnette, A. N., & Zobel, C. W., (2011). Spatial analysis of renewable energy potential in the greater southern Appalachian mountains. Renewable Energy, 36(11), 2785-2798. 10.1016/j.renene.2011.04.024.
(1991). Ashrae Standard 93-1986 (RA 91): Methods of Testing to Determine the
Baker,E., Fowlie,M.,Lemoine,D.,Reynolds,S.S.(2013).” The Economics of Solar Electricity”, Energy Institute at Haas.
Bose, R. K. (2010). “energy efficient cities, Assessment tools and benchmarking Practices”, The International Bank for Reconstruction and Development / The World Bank, Washington, D.C.
Boxwell,M.(2019). Solar Electricity Handbook 2019 Edition: A Simple Practical Guide to Solar Energy: Designing and Installing Solar PV Systems.
Burdick,P.,Schmidt,P.(2017). Install Your Own Solar Panels: Designing and Installing a Photovoltaic System to Power Your Home. Storey Publishing.
Charalambous, P.G., Maidment, G.G., Kalagirou, S.A., and Yiakoumetti, K., Photovoltaic (2007), thermal (PV/T) collectors: A review. Applied Thermal Engineering 27 275-286.
Claude Ziad, E.B.,Alzaareer,K.,Brahmi,B., Zellagui,M.U.(2021), Eicker. An Original Multi-Criteria Decision-Making Algorithm for Solar Panels Selection in Buildings. Energy. V0l. 217. 119396, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119396
Duffie, J. A., and Beckman, W. A. 1991. Solar Engineering of Thermal Processes, Second Edition. New York: Wiley-Interscience.
Ebadati, M.(2022), Optimization of energy consumption of residential buildings in Tehran climate by modeling building information. PhD Thesis. Roudehen Islamic Azad University.
Ebadati, M., Ehyaei, M.A. (2018). Reduction of energy consumption in residential buildings with green roofs in three different climates of Iran, Advances in Building Energy Research, 14:66-93. https://doi.org/10.1080/17512549.2018.1489894
Ebadati,M.,Ebadati,V.N., Ebadati, M. (2021). Thermal Analysis of Insulations Used in the Building Shell with the Optimization Approach and Reduction of Energy Consumption, Journal of Energy Management and Technology 5(4): 36-44
Fazelpour, F.,Soltani,N.,Rosen, M.A.(2014). "Feasibility of satisfying electrical energy needs with hybrid systems for a medium-size hotel on Kish Island, Iran." Energy 73: 856-865.
Fu,R., Feldman,D.J.,Margolis,R.M. (2018) "US solar photovoltaic system cost benchmark: Q1 2018," National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States).
Gorjian, S.,Ghobadian,B.(2015). "Solar Thermal Power Plants: Progress and Prospects in Iran." Energy Procedia 75: 533-539.
Haberlin,H.,(2012). Photovoltaics: system design and practice. John Wiley & Sons.
Kalogirou, S. A., (2004), “Solar Thermal Collectors and Applications”, Prog Energy Combust Science, Vol. 30, pp. 231- 291. https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/55828.
Kelly, H.(1993). "Introduction to photovoltaic technology. United States.
Kharrazi,A., Sreeram,V.,Mishra,Y. (2020), "Assessment techniques of the impact of grid-tied rooftop photovoltaic generation on the power quality of low voltage distribution network-A review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 120, p. 10964.
Kulsum, A.(1994). Renewable Energy Thechnologies. World Bank Technical Paper. No. 240.PP.201-234,.
Lee, T. L., (2010), “Assessment of the Potential of Offshore Wind Energy in Taiwan using Fuzzy Analytic Hierarchy Process”, The Open Civil Engineering Journal, Vol.4, pp. 96-104. https://opencivilengineeringjournal.com.
Martinez,J.F., Steiner,M.,Wiesenfarth,M., Glunz,S.W., Dimroth,F. (2019), Thermal Analysis of Passively cooled hybrid CPV module using Si cell as heat distributor IEEE Photovoltaics, 9 (1) 160-166.
Porte-Agel,F., Bastankhah,M.,Shamsoddin,S.(2020) "Wind-turbine and wind-farm flows: a review," Boundary-Layer Meteorology, vol. 174, no. 1, pp. 1-59.
Ramli,M.A.M., Hiendro,A., Sedraoui,K.,Twaha,S.(2015), "Optimal sizing of grid-connected photovoltaic energy system in Saudi Arabia," Renewable Energy, vol. 75, pp. 489-495, /03/01/ 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2014.10.028.
Sanchez-Lozano, J. M., Antunes, C. H., García-Cascales M. S. and L. C. Dias., (2014), GIS-Based Photovoltaic Solar Farms Site Selection Using ELECTRE-TRI: Evaluating The Case For Torre Pacheco, Murcia, Southeast of Spain, Renewable Energy, Vol. 66, pp. 78-94. https://ideas.repec.org/a/eee/renene/v66y2014icp478-494.html
Sen,C., Kim,M., Chen,D., Varshney,U., Liu,S., Samadi,A. (2019), Assessing the Impact of Thermal profiles on the elimination of light and elevated temperature induced degradation, IEEE J Photovoltaics, 9 (1) pp. 40-48.
Solar Rating and Certification Corporation.( 2004). Directory of SRCC Certified Solar Collector Ratings, OG 100. Cocoa, Florida: Solar Rating and Certification Corporation.
Sustainable Energy Reviews 12, 891-959.
Thermal Performance of Solar Collectors. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
Zondag, H.A. (2008). Flat-plate PV-Thermal collectors and systems: A review. Renewable and
Amir Moini, M. (1388). "Energy Policymaking in Iran", Economics Research Group, Tehran.[ In Persian].
Iran Renewable Energy Association (1402). Tehran Iran . Access link: http://irrea.ir/.[ In Persian].
Bagheri, V., Nejad Ebrahimi, A. (2017). Optimizing energy in building facade design with emphasis on value engineering approach (case study: Omid Mashhad commercial-residential complex). Quarterly Journal of Geography (Regional Planning), 8(2), 195-207.[ In Persian].
Pouristani, P., Madi, H., Mafi,M. (1400). Evaluation of the thermal performance of a solar chimney with two independent modes and air injection from the floor - case example: office building in Kerman city. Quarterly Journal of Geography (Regional Planning), 11(4), 702-721. doi: 10.22034/jgeoq.2021.137635..[ In Persian].
Tevazo, N., Nikpour, M., Ghasemi, M., Farzan, H. (1401). Evaluation of the effect of natural ventilation on the thermal comfort of worshipers in mosques in hot and dry regions of Iran. Quarterly Journal of Geography (Regional Planning), 12(2), 922-939. [ In Persian].
Div Salar, Esdaleh; (2011). Urban planning with the approach of optimizing energy consumption in cities. The 6th national conference and specialized exhibition of environmental engineering..[ In Persian].
Khosh Akhlaq, R., Sharifi, A., Kochakzadeh, M. (2012) "Economic evaluation of using solar energy in comparison with diesel power plant", Economic Research Quarterly, 7th year, pages 171-192. [ In Persian].
Rezaei, M., Ranjbar, M., Azad Bakht, B., Astelazhi, A. (2018). Presenting a suitable model for optimizing energy consumption and achieving a livable area using GIS. [ In Persian].
Abbaszadeh, Z., Haq Lasan, M., Ebrahimi Asl, H. (1401). Simulation of residential buildings with different architectural components in order to optimize energy consumption in Tehran (case study of region 1). Scientific-Research Quarterly of Geography and Regional Planning, Volume 12, Number 49. Pages 448-430..[ In Persian].
Fayazi, H., Mousavi Badjani, M. (2012). Economic study of the use of photovoltaic systems. The fifth renewable, clean and efficient energy conference. March 15, Tehran. [ In Persian].
Kayani East, P., Abedi Ahangar Kala, H. (2015). Application of solar energy and provision of PV and photovoltaic systems. The fifth international research conference in science and technology. November 25, London, England. [ In Persian].
Mir Ghiyashi,F., Ghanbari,M.(2021). Economic feasibility of solar power system (photovoltaic) connected to the grid in residential use (case study: residential complex in the 2nd district of Tehran). Volume 11, Number 42. Pages 692-676. [ In Persian].
Najafi, Q., Khanali, M. (2016). Designing a grid-independent system to supply residential energy. Scientific-promotional quarterly "Iranian Energy Magazine". Volume 20, Number 2, Summer. pp. 67-83.[ In Persian].
Niknam, N., Mirzai Hosseini, S.A., Mohammadi, A., Tagvi, L. (2014). Investigating and evaluating the geographical location of the construction of photovoltaic power plants to reduce CO2 emissions using Ret software. Human and Environment Quarterly. Volume 13, Number 1. P. 1-11..[ In Persian].
فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای)
دوره 12، شماره 49
دی 1401
صفحه 652-675

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار