در پژوهشی که توسط دکتر ریحانه لونی، عضو هیأت علمی دانشکده حکمرانی دانشگاه تهران، با همکاری دکتر علی‌بخش کسائیان، استاد دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران و اساتیدی از دانشگاه ویتس آفریقای جنوبی و تربیت مدرس انجام شده است، یک سیستم چرخه رانکین آلی (ORC) بر مبنای انرژی خورشیدی با یک متمرکزکننده بشقابی خاص، برای تولید برق پاک معرفی و از نظر انرژی، اکسرژی و محیط‌زیستی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

دکتر لونی در توضیح این پروژه گفت: رویکرد اصلی این پروژه، توسعه انرژی خورشیدی تجدیدپذیر به عنوان جایگزین سوخت‌های فسیلی است. در این مطالعه، عملکرد یک متمرکزکننده خورشیدی بشقابی دارای یک دریافت‌کننده حفره‌ای استوانه‌ای خلاء که برای نخستین بار در این پروژه معرفی شده است، در فاصله سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۲۲ در تهران، به عنوان منبع حرارتی سیستم ORC خورشیدی، به صورت نوری و حرارتی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. این دریافت‌کننده حفره‌ایِ استوانه‌ایِ خلاء، نقشی کلیدی در بهینه‌سازی کارایی سیستم ORC خورشیدی ایفا می‌کند، چرا که با متمرکز کردن نور خورشید بر روی یک منطقه کوچک به دمای بالا دست می‌یابد و در عین حال به دلیل محیط خلاء، گرمای کمتری از طریق همرفت و رسانش از دست می‌دهد. در این سیستم، انرژی حرارتی خورشیدی به دست‌آمده، با استفاده از سیالات آلی که دارای نقطه جوش کمتری نسبت به آب هستند، به برق تبدیل می‌شود.

استاد دانشگاه تهران اظهار داشت: از منظر حکمرانی انرژی، با استفاده از این سیستم، تأسیسات کوچک‌تر می‌توانند در مناطقی که زیرساخت شبکه سنتی برق در آن وجود ندارد، مستقر شوند. با ترویج تولید انرژی محلی، جوامع می‌توانند استقلال انرژی و انعطاف‌پذیریشان را در برابر اختلالات عرضه انرژی بیشتر کنند و کمتر به سوخت‌های فسیلی وابسته باشند.

وی درباره پایداری در سیستم پیشنهادی گفت: به منظور ارزیابی پاک بودن انرژی تولیدی، پتانسیل کاهش انتشار CO۲ در این سیستم بررسی شد. نتایج نشان داد که عملکرد این سیستم برای تأمین برق به میزان ۱۰ درصد برق مورد نیاز صنعتی شهر تهران در سال ۲۰۲۲، می‌تواند به کاهش انتشار ۱.۵ میلیون تن CO۲ و تولید اعتبار کربن به ارزش ۲۴.۳ میلیون دلار در سال منجر شود. بنابراین، این سیستم به دلیل کاهش ردپای کربنی، به بهبود کیفیت هوا و سلامت عمومی نیز کمک می‌کند.

دکتر لونی درباره امتیازات این سیستم برای تولید برق صنعتی، این‌گونه توضیح داد: برای استقرار سیستم ORC خورشیدی با دریافت‌کننده حفره‌ای استوانه‌ای خلاء جهت تأمین میزان برق صنعتی یادشده، به حدود ۴۵۹ هکتار زمین نیاز است، در حالی که برای استقرار همین سیستم با دریافت‌کننده استوانه‌ای غیرخلاء، تقریباً ۵۳۸ هکتار زمین موردنیاز خواهد بود.

وی افزود: «توسعه و استقرار سیستم‌های ORC خورشیدی می‌تواند فرصت‌های اقتصادی بسیاری ایجاد کند و مشوقی برای سرمایه‌گذاری و اشتغال‌زایی در حوزه فناوری پاک و انرژی‌های تجدیدپذیر باشد. این سیستم همچنین با اهداف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و ترویج توسعه پایدار همسو است و پتانسیل قابل‌توجهی برای بهبود حکمرانی انرژی دارد.

مقاله منتج از این پژوهش، با عنوان Developing solar vacuum cylindrical cavity receiver for reducing CO۲ Pollutant: A new approach to energy governance به تازگی در نشریه Sustainable Energy Technologies and Assessments منتشر شده است (اینجا).