Design of a Small Scale Hybrid Photovoltaic/Solar Chimney Power Plant for Electricity Generation in Kuwait

إن إنتاج الطاقة الحالي في الكويت من الوقود الأحفوري، مثل النفط أو الغاز الطبيعي، يضر بالبيئة والموارد غير المتجددة. يجب أن تكون التقنية المعقولة لاستخدام الطاقة الشمسية بسيطة وموثوقة، ولا تحتاج إلى مياه تبريد أو إنتاج نفايات. تفي المداخن الشمسية بهذه الظروف حيث يتم استخدامالهواء في المجمع والبرج لتوليد تدفق الهواء المستحث بالطاقة الشمسية والذي بدوره يقود التوربينات لتوليد الكهرباء. تعتبر الإشعاع الشمسي المباشر والأ راضي الصحراوية المتوفرة في الكويت من العوامل التي تشجع على التطوير الكامل لمحطات الطاقة الشمسية مثل محطات توليد الطاقة الشمسية لإنتاج الطاقة الحرارية والكهربائية لمختلف الاستخدامات. الهدف من هذا المشروع هو إجراء تحليل عددي وتجريبي تفصيلي لمولدات الطاقة الشمسية لمولدات الطاقة SCPP لمختلف التأثيرات. وتشمل هذه التأثيرات. تتضمن هذه التأثيرات تأثير انحدار جدار تجميع الطاقة الشمسية والهندسة المختلفة للمدخنة الشمسية على أداء المدخنة الشمسية. سيتم تقييم السلوك الديناميكي الحراري والسائل في هذا الاقتراح لتحقيق كفاءة الطاقة المثلى للنظام. سيتم تطوير نموذج رياضي يعتمد على معادلات Navier – Stokes، الاستمرارية والطاقة، لوصف آلية محطة توليد الطاقة الشمسية المدخنة بالتفصيل. سيتم تنفيذ المحاكاة الرقمية باستخدام برنامج CFD التجاري FLUENT الذي يمكنه محاكاة نموذج ثلاثي الأبعاد لمحطة توليد الطاقة الشمسية. سيتم الحصول على درجة الحرارة والسرعة وتوزيع الضغط في المدخنة الشمسية لمختلف الميل لجدار تجميع الطاقة الشمسية والهندسة للحصول على بعض المؤشرات في تحسين كفاءة الطاقة في النظام.

Current energy production in Kuwait from fossil fuels, such as oil or natural gases, is damaging to the environment and nonrenewable resources. Sensible technology for the use of solar power must be simple, reliable, and should not need cooling water or produce waste. A solar chimney meets these conditions where air in the collector and the tower is used to generate a solar induced air flow which in turns drives a turbine to generate electricity. High direct solar radiation and available desert lands in Kuwait are factors to encourage the full development of solar power plants like solar chimney power plants for the thermal and electrical energy productions for various uses. The aim of this project is to conduct a detailed experimental and numerical analyses of a hybrid photovoltaic solar chimney power plant (HPV-SCPP) for various pertinent parameters. Such parameters include the effect of solar collector wall inclination, solar chimney height and diameter on the performance of the solar chimney. Thermal and fluid dynamic behavior will be evaluated in this proposal to achieve an optimum energy efficiency of the system. A mathematical model based on the Navier–Stokes, continuity and energy equations will be developed to describe the solar chimney power plant mechanism in detail. The numerical simulation will be performed using the CFD commercial software FLUENT that can simulate a two-dimensional 2D and three-dimensional 3D models of a solar chimney power plant. The temperature, velocity and pressure distribution in the solar chimney will be obtained for various solar collector wall inclination and chimney height and diameter to have some indications in improving the energy efficiency of the system