انرژی خورشیدی بدون شک یکی از امیدبخش ترین گزینه ها برای تولید الکتریسیته و جایگزین سوخت های مرسوم است. نیروگاه های حرارتی خورشیدی با سیستم دریافت کننده ی مرکزی نسبت به سایر سیستم های متمرکزکننده ی توان خورشیدی مزیت های عمده ای دارند. برای افزایش بازده این نیروگاه ها، با توجه به بالا بودن دمای منبع گرم، می توان یک چرخه ی تولید توان مناسب استفاده کرد. بر همین اساس در کار حاضر، یک چرخه ی ترکیبی بر مبنای چرخه ی برایتون-رانکین آلی و بر اساس سیستم تولید توام توان و گرما پیشنهاد شده است. تحلیل ترمودینامیکی شامل تحلیل انرژی و اگزرژی برای چرخه پیشنهادی و محاسبات نابودی اگزرژی در هر جزء صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که دو پارامتر دمای ورودی توربین و نسبت تمرکز بیشترین تاثیر افزایشی را بر روی بازده انرژی و اگزرژی دارند. هم چنین بیشترین میزان نابودی اگزرژی چرخه ترکیبی پیشنهادی مربوط به ریکاپراتور و کم ترین آن مربوط به پمپ های چرخه های ORC است. بر مبنای داده های ورودی، برای چرخه ی پیشنهادی، بازده قانون اول و دوم آن به ترتیب برابر 34/61 درصد و 28/73 درصد است.

طراحی برج خنک کننده خشک در دو بخش طراحی مبدل حرارتی و حل عددی جریان داخل برج انجام شده است. ابتدا شبیه سازی ترموهیدرولیکی مبدل حرارتی از نوع هلر با استفاده از روابط تجربی و تحلیلی انجام شده و با برنامه رایانه ای حل عددی جریان جابه جایی طبیعی متلاطم برج خنک کننده ترکیب شده است. با استفاده از برنامه های رایانه ای تدوین شده می توان کلیه خصوصیات ترموهیدرولیکی برج خنک کننده از قبیل دبی هوای برج، دمای آب خروجی برخ خنک کننده، توزیع دما، سرعت و فشار داخل برج را به دست آورد. برای شبیه سازی عددی جریان از روش عددی سیمپل در شبکه تلفیقی یا هم مکان منطبق بر مرز استفاده شده است. خصوصیات هندسی برج و مبدل حرارتی محاسبه و با یک نمونه واقعی مقایسه شده است. نتایج محاسباتی با داده های تجربی نیروگاه شهید محمد منتظری اصفهان در شرایط مختلف دمای محیط و دمای آب ورودی مقایسه شده است و از دقت خوبی برخوردار بوده است.

در سال 1367، ساخت نیروگاه حرارتی قم با ظرفیت 514 مگاوات به تصویب رسید و در سال 1372 به بهره برداری رسید. در سال 1372 به بهره برداری رسید. در سال 1373، نیروگاه به فرم سیکل ترکیبی تبدیل شد. نیروگاه سیکل ترکیبی قم 4 واحد گازی (توربین گازی) دارد و برای جلوگیری از هدر رفتن حرارت و نیروی بخار، دو واحد بخاری (توربوژنراتور) که از خروجی واحدهای گازی استفاده می کند، اضافه شده است. ظرفیت کل آن 714 مگا وات است. اولین فاز بهره برداری آن در سال 1374 بود. قسمت اعظم آن صرف الکتریسیته در قم می شود. 4% الکتریسیته خط سراسری را نیز تامین می کند. نیروگاه در زمینی به وسعت 220 هکتار در غرب قم و 15 کیلومتر جاده قم - اراک واقع شده است که در زمین های بیابانی واگذار شده توسط منابع طبیعی ساخته شده است. ارزیابی اثرات زیست محیطی آلودگی های حاصل از نیروگاه مانند آلودگی های آب و فاضلاب، هوا، صدا و مواد زاید جامد به روش ماتریس ساده ابتکاری انجام گردید.مقایسه اثرات در گزینه نه و گزینه اجرایی به روش ماتریس ساده ابتکاری با سه اثر (نمره) انجام گردید. شماره 1 اثر مشخص و مهم، 2 با اهمیت متوسط و 3 اثر ناچیز را نشان می دهد. مثبت و منفی نشان دهنده آثار مفید و مضر می باشد. جمع جبری و معدل گیری نتیجه را نشان می دهد که هر چه معدل نهایی به یک یا اثر مهم نزدیک تر است، درجه اهمیت آن بیشتر است. در ضمن، مثبت و منفی، نوع اثر مفید یا مضر را معین می نمایند. در گزینه نه در فاز ساختمانی 19 فاکتور و در فاز بهره برداری 40 فاکتور تحت تاثیر قرار گرفته اند که معدل آنها به ترتیب 2.6- و 2- برای فاز ساختمانی و بهره برداری می باشد. در گزینه اجرایی در فاز ساختمانی 91 و در فاز بهره برداری 149 فاکتور مورد اثر قرار گرفته اند و معدل آنها به ترتیب 2.05 و 1.82 برای فاز ساختمانی و بهره برداری می باشد. مقایسه آثار مثبت و منفی گزینه های اجرایی و نه، خود نشان دهنده ترجیح اجرای پروژه است و نمره، نشان دهنده مزایای زیاد آن است و فاز بهره برداری اثرات بسیار مفیدتری تا فاز ساختمانی خواهد داشت.

آب مورد نیاز نیروگاه حرارتی برای تولید بخار بایستی از کیفیت مناسب و استاندارد خوبی برخوردار باشد در غیر این صورت مشکلات عدیده ای همچون تشکیل رسوب و لجن، خوردگی فلزات و تولید بخار با کیفیت پایین را به وجود می آورد و در نتیجه باعث صدمه به دستگاههای تماس با بخار (توربین و واحد سردکننده) می شود. مقدار آب مصرفی نیروگاه حرارتی تبریز در تابستان 2400-2200 مترمکعب در ساعت و در زمستان 1800 مترمکعب در ساعت است که با استفاده از 11 حلقه چاه عمیق تامین می شود بطوری که به ازای هر مگاوات برق تولیدی، 2.62 مترمکعب در ساعت آب مصرف می نماید. با توجه به اهمیت کیفیت آب، سه نوبت نمونه برداری از منابع تامین کننده آب در زمستان سال 1373 صورت گرفت و بیش از 20 عنصر، بر اساس روش استاندارد متد مورد تجزیه شیمیایی قرار گرفت. میانگین نتایج آزمایشات با توجه به استانداردهای آب مصرفی صنایع، حاکی از بالا بودن مقدار کل جامدات محلول به مقدار 1574 میلی گرم در لیتر می باشد که جهت رفع مشکل مزبور، تغییر منابع آب و یا استفاده از آب زرین رود توصیه می گردد.

نیروگاه های حرارتی ازجمله بزرگ ترین مصرف کننده های انرژی در کشور هستند. در این مطالعه، تعدادی از راه حل های متداول کاهش مصرف سوخت و افزایش بازده در نیروگاه ها بررسی شده است. در نیروگاه بخار، راه کارهایی برای بازیابی حرارت و آب هدررفته در زیرکش دیگ بخار و یکپارچه سازی نیروگاه سوخت فسیلی با نیروگاه خورشیدی ارایه شده است. در نیروگاه های گازی و چرخه ترکیبی، این راه حل ها شامل تغییر شرایط هوای ورودی به توربین گازی، استفاده از انرژی خورشیدی و سامانه ی تزریق بخار است. راه کارهای پیشنهاد شده در بخش نیروگاه بخار، برای نمونه روی نیروگاه شازند اراک، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که بازده این نیروگاه می تواند با بهره گیری از راه کارهای پیشنهادی افزایش یابد.