تبلیغات
وبلاگ شخصی سیروس نخودچی - مطالب ابر انرژی های نو

توربین بادی، وسیله‌ای است برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی.

توربین‌های بادی در دو نوع با محور افقی و با محور عمودی ساخته می‌شوند. توربین‌های بادی کوچک برای کاربردهایی مانند شارژکردن باتری‌ها و یا توان کمکی در قایق‌های بادبانی مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که توربین‌های بادی بزرگ‌تر با چرخاندن ژنراتور، به عنوان یک منبع تولید انرژی الکتریکی به‌شمار می‌روند.

استفاده از انرژی باد پیشینهٔ دراز مدتی داشته و به حدود سدهٔ ۲ پیش از میلاد در ایران باستان باز می‌گردد.برای نخستین بار، ایرانیان موفق شدند با استفاده از نیروی باد، دلو (دولاب) یا چرخ چاه را به گردش درآورده و آب را از چاه‌ها به سطح مزارع برسانند.

نخستین ماشینی که با استفاده از نیروی باد به حرکت درآمد، چرخ بادی هرون بود؛ ولی نخستین آسیاب بادی عملی، در سدهٔ ۷ میلادی در سیستان ساخته شد. پیدایش آسیاب‌های بادی در اروپا مربوط به سده‌های میانه است. نخستین مورد ثبت‌شده در مورد استفاده از آسیاب‌هاب بادی در انگلستان مربوط به سده‌های ۱۱ و ۱۲ میلادی است.

نخستین توربین بادی با کاربرد تولید برق، یک ماشین شارژ باتری بود که در ژوئیه ۱۸۸۷ توسط یک مهندس اسکاتلندی به نام جیمز بلایث ساخته شد. چند ماه بعد، مخترع آمریکایی چارلز فرانسیس براش نخستین توربین باد خودکار را برای تولید برق در کلیولند در اوهایو ساخت. در سال ۱۹۰۸، ۷۲ توربین بادی با کاربرد تولید برق (بین ۵ تا ۲۵ کیلووات) در آمریکا فعال بودند. در دهه ۱۹۳۰، توربین‌های بادی کوچک برای تولید برق مورد نیاز مزارع در آمریکا، که هنوز سامانه سراسری توزیع برق راه‌اندازی نشده بود، بسیار متداول بودند. در پاییز سال ۱۹۴۱، نخستین توربین بادی در کلاس مگاوات در ورمونت راه‌اندازی شد. نخستین توربین بادی متصل به شبکهٔ برق در بریتانیا در سال ۱۹۵۱ در جزایر اورکنی ساخته شد.

انواع توربین

 

توربین بادی با محور عمودی

یک توربین بادی با محور عمودی از نوع داریوس در جزایر مگدانل، کانادا

در توربین‌های بادی با محور عمودی (Vertical Axis Wind Turbine) که به اختصار VAWT نامیده می‌شود، روتور اصلی به‌صورت عمودی قرار می‌گیرد. مهم‌ترین برتری این نوع از توربین‌های بادی آن است که نیازی به تنظیم جهت قرارگیری نسبت به جهت وزش باد ندارند. این نکته در مکان‌هایی که جهت وزش باد خیلی متغیر است، مثلاً در بالای ساختمان‌های مسکونی، یک امتیاز به‌شمار می‌رود. مهم‌ترین عیب این نوع توربین‌ها، کم‌بودن سرعت دورانی آنها و درنتیجه زیادبودن گشتاور و هزینهٔ بیشتر سیستم انتقال قدرت، بارگذاری دینامیکی زیاد پره‌ها و همچنین پیچیدگی زیاد طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها پیش از ساخت پیش‌نمونه (پروتوتایپ) است. با توجه به عمودی بودن محور، جعبه‌دنده و ژنراتور می‌توانند در نزدیکی زمین قرار گیرند که این موضوع دسترسی به این تجهیزات را برای نگهداری و تعمیر آسان‌تر می‌کند.

توربین‌های بادی با محور عمودی به شکل‌های مختلفی ساخته می‌شوند. دو نوع عمدهٔ آنها، توربین‌های داریوس و ساوونیوس هستند.

انرژی باد و توربینهای بادی  بهره برداری از انرژی باد توسط توربینهای بادی تفکر بسیار قدیمی می با شد. مثلاً سیستم های اولیه انرژی باد در چین باستان و خاور نزدیک زمانهای طولانی بکار گرفته می شدند. یک دوره نیز در قرن پانزدهم که فعالیتهای اقتصادی در اروپای غربی افزایش پیدا کرد از توربینهای بادی جهت تأمین نیروی مکانیکی برای پمپاژ آب و آسیاب غلات استفاده می کردند. امروزه گستره فعالیتها و کاربرد توربینهای بادی طیف وسیعی از صنایع را تحت پوشش قرار می دهد مثلاً برای پمپاژ آب یا شارژ باتری از این توربینها استفاده می شود. از نظر عملکردی در توربین های بادی انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد.

 این توربینها را می توان جهت استفاده بهینه و تولید بیشتر قدرت با سلولهای خورشیدی (فتوولتائیک) نیز ترکیب نمود. در حال حاضر بیشترین ظرفیت توربینهای بادی نصب شده در چند دهه گذشته از نوع متصل به شبکه بوده است. البته گاهی اوقات در نواحی دور افتاده از توربینهای بادی منفصل از شبکه نیز استفاده شده است. شارژ باتری و تولید انرژی مکانیکی جهت پمپاژ آب نیز از نمونه کاربردهای دیگر توربینهای بادی می باشد. سیستم های شارژ باتری و پمپهای بادی با وجود کوچک بودن از اهمیت ویژه ای برخوردارند.

انواع توربین های بادی و مکانیسم کار آنها

 الف- توربینهای بادی با محور چرخش عمودی

 این توربینها از دو بخش اصلی تشکیل شده اند: یک میله اصلی که رو به باد قرار می گیرد و میله های عمودی دیگر که عمود بر جهت باد کار گذاشته می شوند. این توربینها شامل قطعاتی با اشکال گوناگون بوه که باد را در خود جمع کرده و باعث چرخش محور اصلی می گردد. ساخت این توربینها بسیار ساده بوده و همچنین بازده پایین نیز دارند. عمده ترین توربین های بادی محور عمودی عبارتند (ساوینیوس داریوس، صفحه ای و کاسه ای). در این نوع توربینها در یک طرف توربین، باد بیشتر از طرف دیگر جذب می شود و باعث می گردد که سیستم لنگر پیدا کرده و بچرخد. یکی از مزایای این سیستم وابسته نبودن آن به جهت وزش بادمی باشد.  

 

مکانیسم کار توربین های بادی و اجزا آن مراحل کار یک توربین کاملاً عکس مراحل کار پنکه می باشد. در پنکه انرژی الکتریسیته به انرژی مکانیکی تبدیل شده و باعث چرخیدن پره می شود. در توربینهای بادی چرخش پره ها انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده، سپس الکتریسیته تولید می گردد. باد به پره ها برخورد می کند و آنها را می چرخاند. چرخش پره ها باعث چرخش محور اصلی می شود و این محور به یک ژنراتور برق متصل می باشد. چرخش این ژنراتور، برق متناوب تولید می نماید. در ضمن شکل زیر اجزا یک توربین بادی محور افقی را نشان می دهد.

 

انواع کاربرد توربینهای بادی
الف- کاربردهای غیرنیروگاهی شامل: پمپهای بادی آبکش جهت : تأمین آب آشامیدنی حیوانات در مناطق دور افتاده آبیاری در مقیاس کم آبکشی از عمق کم جهت پرورش آبزیان تأمین آب مصرفی خانگی کاربرد توربینهای بادی کوچک بعنوان تولید کننده برق تأمین برق جزیره های مصرف شارژ باتری   
ب - کاربردهای نیروگاهی نیروگاههای بادی منفرد جهت تأمین انرژی الکتریکی واحدهای مسکونی، تجاری، صنعتی و یا کشاورزی مزارع برق بادی جهت تأمین بخشی از تقاضای انرژی برق شبکه

 

طراحی و ساخت توربین‌های بادی

برای تعیین ارتفاع بهینهٔ برج، سیستم کنترلی، تعداد و شکل پره‌ها از شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی استفاده می‌شود.

توربین‌های با محور افقی متداول، به سه بخش اصلی تقسیم می‌شوند:

  • بخش روتور، که تقریباً ۲۰٪ قیمت توربین باد را به خود اختصاص داده و شامل پره‌های تبدیل‌کنندهٔ انرژی باد به انرژی جنبشی دورانی با سرعت کم می‌شود.
  • بخش ژنراتور که حدوداً ۳۴٪ هزینهٔ توربین باد بوده و شامل مولد الکتریکی، تجهیزات کنترلی و جعبه‌دنده برای افزایش سرعت دورانی محور توربین می‌شود.
  • بخش تکیه‌گاهی که در بر گیرندهٔ ۱۵٪ قیمت توربین بوده و شامل برج و مکانیزم جهت‌دهی روتور نسبت به جهت وزش باد می‌شود.

 

توربین‌های بادی کوچک

توربین‌های بادی کوچک بیشتر در قایق‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و ممکن است تنها حدود ۵۰ وات توان داشته باشند. آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر وزارت انرژی آمریکا، توربین‌های بادی با توان کمتر از ۱۰۰ کیلووات را توربین بادی کوچک تعریف می‌کند.در این توربین‌ها، معمولاً ژنراتور به‌صورت مستقیم (بدون جعبه‌دنده) به روتور متصل شده و خروجی جریان مستقیم ایجاد می‌کند. همچنین برای تعیین جهت باد، معمولاً از یک بادنما استفاده می‌کنند.

بزرگ‌ترین توربین‌های بادی

بیشترین توان

توربین مدل E-۱۲۶ شرکت آلمانی انرکون با توان نامی ۷٫۵۸ مگاوات، بزرگ‌ترین توربین بادی جهان از نظر توان تولیدی است. ارتفاع کلی این توربین، ۱۹۸ متر و قطر پره‌های آن ۱۲۶ متر است.

شرکت‌های مختلفی در حال کار بر روی توربین بادی با توان ۱۰ مگاوات هستند، ولی هنوز چنین توربین بادی ساخته نشده‌است.

بزرگ‌ترین مساحت جاروب‌شده

بلندترین پره‌ها و در نتیجه بیشترین مساحت جاروب‌شده مربوط به توربین باد ۴٫۵ مگاواتی است که در ساراگوسای اسپانیا نصب شده‌است. قطر پره‌های این توربین باد، ۱۲۸ متر است.

بلندترین

بلندترین توربین بادی جهان، توربین بادی است که در لاسو، در ایالت براندنبورگ آلمان نصب شده‌است. محور این توربین در ارتفاع ۱۶۰ متری از سطح زمین قرار گرفته و نوک پره‌های آن تا ارتفاع ۲۰۵ متر می‌رسند. این توربین، تنها توربین بادی جهان است که بیش از ۲۰۰ متر ارتفاع دارد.

بزرگ‌ترین توربین بادی با محور عمودی

توربین Éole در یک نیروگاه بادی در کِبک کانادا بزرگ‌ترین توربین بادی با محور عمودی در دنیا است.این توربین بادی، ۱۱۰ متر ارتفاع و ۳٫۸ مگاوات توان دارد.

 




طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: توربین بادی، توربین، انرژی های نو، انرژی های تجدید پذیر،

تاریخ : پنجشنبه 26 مرداد 1391 | 11:28 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات
پدیده فتوولتائیک:
به پدیده ای که در اثر آن و بدون استفاده از مکانیزم های مکانیکی انرژی تابشی به انرژی الکتریکی تبدیل شود را پدیده فتوولتائیک نامند. در واقع این پدیده از فرضیه ذره ای بودن انرژی تابشی بنا نهاده شده است. هر سیستمی نیز که از این خاصیت استفاده نماید را سیستم فتوولتائیک گویند. این مطلب در شکل(1) نشان داده شده است. سیستم فتوولتائیک انرژی موجود در نور خورشید را توسط سلولهای خورشیدی مستقیماً به برق از نوع DCتبدیل می کند. با استفاده از برق حاصله و بهره جویی از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی موجود، می توان انرژی الکتریکی کلیه بارهای DC و AC را تأمین نمود.

                                                

       
                                                               مکانیزم سلول های خورشیدی
سیستم های فتوولتاییک از سه بخش اصلی تشکیل شده است :
 
1         - ماژول یا پنل های خورشیدی که مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد.
سلول های خورشیدی سیلیکونی را به سه دسته تقسیم می کنند: سیلیکون تک کریستالی سلیکون چند کریستالیسلیکون آمورف
ماده اصلی تشکیل دهنده بیشتر سلول های خورشیدی موجود در بازار را لایه نازک سیلیسیوم میباشد. بر طبق خواص فیزیکی نیمه هادی ها با آلائیدن ماده اصلی به اعمال ناخالصی از(نوعN) مانند فسفر و (نوعP) مانند بور به ماده اصلی، میدان الکتریکی در سطوح خارجی سلول، ایجاد می‏شود بر اساس قوانین حاکم بر فیزیک مواد تشکیل دهنده در برابر انرژی تابشی (نور خورشید) قادر به تولید جریان الکتریکی می باشد. جریان و ولتاژ خروجی این سلول ها DC می باشد. به مجموعه ای از این سلول ها که درکنار یکدیگر سری وموازی می گردند پنل یا ماژول فتوولتاییک گویند .
 
2     قسمت واسطه یا بخش توان مطلوب، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم های فتوولتائیک را بر اساس طراحی انجام شده، متناسب با نیاز مصرف کننده، مدیریت و القا می نماید . این تجهیزات عمدتا ازشارژ کنترل، باطری، اینورتر و... بر اساس نیازمصرف کننده و طبق نظر طراح سیستم، طراحی و مشخصات آن تهیه و تدوین می گردد

      3  - مصرف کننده یا بار الکتریکی ، کلیه مصرف کنندگان الکتریکی اعم از مصارف برق مستقیم (AC,DC) را متناسب با میزان مصرف شامل می گردد.

مراحل اصلی طرح :

                                                

عمده دلایل توجه به صنعت فتوولتاییک در یک دهه اخیر و رشد سالانه آن به شرح ذیل می باشد.
 
Ø       عدم نیاز به سوخت فسیلی و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبور
Ø       قابلیت تولید در محل مصرف، کاهش و صرفه جویی در هزینه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و عدم نیاز به شبکه سراسری برق
Ø       امکان نصب و راه اندازی در توان های مختلف، متناسب با نیاز مصرف کننده
Ø        طول عمر مناسب و سهولت در بهره برداری
Ø       امکان نصب بر نما و یا روی سقف خانه ها و توانایی ذخیره سازی انرژی در باطری
 
 
 
 
 
 
انواع روشهای استفاده از سیستمهای فتوولتائیک عبارتند از :
 
1.   سیستمهای متصل به شبکه سراسری برق(Grid Connected  )
 در این روش، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم فتوولتائیک (با استفاده از تجهیزات الکتریکی مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب، همچون اینورترهای متصل به شبکه و ...)مطابق ، با مشخصات سطح ولتاژ، اختلاف فاز، فرکانس و... شبکه سراسری به شبکه سراسری برق تزریق می گردد.
 
2.  سیستمهای مستقل از شبکه (Stand Alone  )
این نوع کاربرد، بدون نیاز به وجود شبکه سراسری برق قادر به تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده می باشد. در این روش انرژی الکتریکی مورد نیاز با استفاده از پنلهای فتوولتائیک، سیستمهای ذخیره و کنترل، بعنوان یک واحد نیروگاهی با طول عمر مناسب 30 سال می تواند با قابلیت اطمینان بالا قابل نصب و راه اندازی می باشد.
          روشنایی خورشیدی
          سیستم تغذیه یک واحد مسکونی
          سیستم پمپاژ آب توسط پمپهای خورشیدی
          یخچالهای خورشیدی
          سیستم تغذیه ایستگاههای مخابراتی
          سیستم تغذیه ایستگاههای زلزله شناسی
          نیروگاه فتوولتائیک
        حفاظت کاتدیک و ...
 
 برآورد هزینه سیستم های برق خورشیدی

بالا بودن هزینه سرمایه گذاری اولیه در سیستم های برق خورشیدی(فتوولتائیک) مهمترین مسئله بر سر راه توسعه و ترویج آن می باشد. حمایت های دولتی و سیاست های تشویقی، توجه به امر تحقیق و توسعه زیرساختارها و... از جمله فعالیت هایی است که در کشورهای پیشرو ،در رشد این صنعت ، توسعه و ترویج بازار آن موثر بوده و راهگشای مفیدی در این خصوص خواهد بود.




طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی فتوولتاییک، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 06:03 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات
مجموعه‌ای از عوامل مختلف از جمله محدودیت منابع فسیلی، تأثیرات منفی زیست محیطی، بهره‌گیری از منابع هیدروکربنی، افزایش قیمت سوختهای فسیلی، منازعات سیاسی و تأثیرات آن بر روی ارائه انرژی پایدار از جمله دلایلی هستند که بسیاری از سیاستمداران و متخصصین مباحث انرژی و محیط زیست را در حرکت به سوی ایجاد ساختاری نوین مبتنی بر امنیت ارائه انرژی، حفظ محیط زیست، ارتقاء کارایی سیستم انرژی وادار نموده استبر این اساس هیدروژن یکی از بهترین گزینه‌ها جهت ایفای نقش حامل انرژی در این سیستم جدید ارائه انرژی می‌باشد.
هیدروژن بعنوان فراوان‌ترین عنصر موجود در سطح زمین به روشهای مختلف قابل تولید می‌باشددر یک سیستم ایده آل انرژی بر پایه هیدروژن با هدف تأمین امنیت ارائه انرژی، حفظ محیط زیست و ارتقاء کارایی سیستم انرژی، هیدروژن از الکتریسیته تولیدی از منابع تجدیدپذیر نظیر باد، خورشید، زمین گرمایی و نظایر آن تولید شده و پس از ذخیره سازی و انتقال به محل‌های مصرف، در کاربردهای مختلف از جمله تجهیزات الکترونیکی کوچک (میلی وات) ، صنعت حمل و نقل و صنایع نیروگاهی قابل بکارگیری استبا این رویکرد بسیاری بر این باورند که سوخت نهایی بشر هیدروژن بوده و بشر درآینده‌ای نه چندان دور عصر هیدروژن را تجربه خواهد نمود.
از جمله ویژگیهایی که هیدروژن را از سایر گزینههای مطرح سوختی متمایز مینماید، میتوان به فراوانی، مصرف تقریباً منحصر به فرد، انتشار بسیار ناچیز آلایندهها، برگشت‌پذیر بودن چرخه تولید آن و کاهش اثرات گلخانهای اشاره نمودسیستم انرژی هیدروژنی بدلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دایمی، پایدار، فناناپذیر، فراگیر و تجدیدپذیر میباشد و پیش بینی میشود که در آیندهای نه چندان دور تولید و مصرف آن بعنوان حامل انرژی به سراسر اقتصاد جهانی سرایت نموده و اقتصاد هیدروژنی تثبیت شود؛ با این وجود نباید انتظار داشت که هیدروژن در بدو ورود از نظر قیمتی بتواند با سایر حاملهای انرژی رقابت نمایددر آینده هیدروژن و پیلهای سوختی میتوانند نقش محوری و کنترل کنندگی در آلودگی شهرها داشته باشند.عمل تبدیل انرژی شیمیایی موجود در هیدروژن به انرژی الکتریکی توسط پیل سوختی انجام می‌پذیرد که متناسب با کاربرد و خواص ساختاری آنها، پیل‌های سوختی خود به انواع مختلف تقسیم می‌شونددر واقع اهمیت فناوری پیل سوختی در یک سیستم انرژی بر پایه هیدروژن (عصر هیدروژن)به گونه‌ای است که بسیاری آنرا به لوکوموتیو قطار توسعه عصر هیدروژن تشبیه نموده‌اندعلاوه بر فناوری پیل سوختی به عنوان مصرف کننده هیدروژن در عصر هیدروژن، فناوریهای تولید، ذخیره سازی، عرضه و انتقال هیدروژن نیز از اجزاء اصلی ساختار انرژی این عصر خواهند بود.



طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی هیدروژن و پیل سوختی، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 06:01 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات
انرژی زمین‌گرمایی انرژی حرارتی موجود در پوسته جامد زمین می‌باشد. این انرژی در امتداد مرزهای صفحات تکتونیکی، در نواحی شناخته شده آتشفشانی و زلزله‌خیز که دارای شکستگیها و گسلهای فراوانی هستند، از تمرکز بیشتری برخوردار است. بطورکلی هرچه از سطح زمین به سمت عمق پیش برویم، درجه حرارت افزایش می‌یابد و بطور متوسط به ازاء هر 100 متر عمق، 3 درجه سانتی‌گراد دما بالا می‌رود. به عبارت دیگر در عمق 2 کیلومتری سطح زمین، درجه حرارت حدود °C 70 می‌باشد اما در بعضی نقاط، فعالیتهای تکتونیکی باعث جاری شدن گدازه‌های داغ یا مذاب به سمت سطح‌زمین و در نهایت تشکیل منابعی با درجه حرارت بالا در سطح قابل دسترس از زمین می‌شود.
انرژی زمین‌گرمایی در واقع انرژی تجدیدپذیری است که از گرمای ماگمای داغ و تخریب مواد رادیواکتیو موجود در اعماق زمین بدست می‌آید. با قرار گرفتن لایه‌های حاوی منابع آبهای زیرزمینی در جوار لایه‌های حاوی گدازه‌های داغ، حرارت به منبع آب زیرزمینی منتقل شده و سپس این منابع آب‌داغ یا از طریق گسلها و شکستگیهای فراوان و مرتبط به هم مستقیماً بصورت چشمه‌های طبیعی آب یا بخارداغ و بعضاً در فشارهای بالای مخازن بصورت آبفشان و یا فومرول (دودخان) در سطح زمین ظاهر می‌شوند و یا اینکه از طریق حفاری چاههای اکتشافی، می‌توان به آب یا بخارداغ محصور در اعماق دسترسی پیدا کرد و از آن در تولید برق بهره‌برداری نمود. البته پس از استحصال حرارت از آب‌داغ، آب‌سرد باقی مانده از طریق چاه تزریقی وارد زمین شده و این چرخه مجدداً تکرار می‌شود.
شایان ذکر است که نباید از انرژی زمین‌گرمائی بیش از مقدار بازیابی آن بهره‌برداری کرد تا عواقب زیست‌محیطی منفی در پی نداشته باشد. بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمائی اندیشه جدیدی نیست و از ابتدای قرن حاضر تلاشهای زیادی به منظور تبدیل این انرژی به برق صورت گرفته است اما انگیزه واقعی بهره‌برداری از این نوع انرژی به بعد از سالهای 1974-1973 بر می‌گردد.
در سیستم زمین‌گرمائی هیدروترمال اساس کار مشابه صنعت نفت می‌باشد. بدین معنی که در مناطقی از زمین مخازن آب‌داغی وجود دارد که می‌بایست اکتشاف و استخراج گردد. آب‌داغ استخراج شده بسته به کیفیت منبع و دمای آب و فشار مخزن می‌تواند جهت تولید برق یا کاربردهای گرمایشی استفاده شود. در حال حاضر مخازن زمین‌گرمائی به سه گروه تقسیم‌بندی می‌شوند:
 
1-       دسته اول: مخازن دما بالا با دمای بالاتر از °C 150 که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای معمولی می‌باشد.
2-       دسته دوم: مخازن با دمای بین 100 الی °C 150 که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای پیشرفته‌تر باینری هستند.
3-       دسته سوم: مخازن دما پائین با دمای کمتر از °C 100 که برای کاربردهای مستقیم مناسب می‌باشند.
 
در ایران نیز با مطالعات انجام شده از طریق چاه پیمایی 14 منطقه مستعد تعیین شده که تنها در یک منطقه اکتشاف با حفر سه حلقه چاه ظرفیت 250 MW بدست آمده است.
 
 
 
   نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر
 



طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی زمین‌گرمایی، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 05:47 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات
زیست توده ترجمه لغت انگلیسی بیوماس(Biomass ) می­باشد برای زیست توده تعاریف مختلف و متنوعی در جهان مطرح می­باشد. بعنوان یک تعریف ساده میتوان گفت:
زیست توده شامل کلیه موادی در طبیعت میشود که در گذشته نزدیک جاندار بوده، از موجودات زنده بعمل آمده و یا زائدات و ضایعات آنها میباشند.
میدانیم که منشاء منابع فسیلی نیز منابع زیست توده میباشد ولی تفاوت آنها در این است که منابع فسیلی از منابع زیست توده که در گذشته بسیار دور زنده بودند و تحت شرایط فشار و دمای خاص حاصل شده­اند(دهها میلیون سال پیش).
اتحادیه اروپا مطابق ابلاغیه 2000/177/EC جهت توسعه استفاده از زیست توده در تولید برق در بازار داخلی اروپا تعریف زیست توده را به شکل زیر مطرح نمود:
زیست توده کلیه اجزاء قابل تجزیه زیستی از محصولات، فاضلابها و زایدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و حیوانی)، صنایع جنگلی و سایر صنایع مرتبط، فاضلابها و زباله­های تجریه­پذیر زیستی شهری و صنعتی میباشد.
 
تاریخچه بهره برداری زیست توده :
از نقطه نظر تاریخی استفاده از انرژی زیست توده به ابتدایی ترین دوره های تاریخ باز می‌گردد از زمانی که آتش شناخته شد، انسان نخستین همواره چوب و برگ خشک درختان را به عنوان سوخت استفاده می‌کرده و این چرخه تا قرن حاضر نیز ادامه پیدا کرده است.
در خصوص بیوگاز، قدیمی ترین مورد خروج گاز و اشتعال ناقص آن به وسیلة دفن زباله در طبقات زیرین زمین توسط پیلی نی روس گزارش شده است. وی خروج گاه به گاه گاز طبیعی و اشتعال ناقص آن را از طبقات زیرین زمین مشاهده کرد ولی وان هلمونت درسال 1630 شناسائی و اشتعال این گاز را رسماً اعلام کرد. در ایران نیز استفاده از بیوگاز سابقه ای قابل توجه دارد. محمدبن حسین عاملی معروف به شیخ بهائی (1031-935 ه ق ) نخستین کسی است که بر اساس منابع تاریخی این منبع انرژی را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده است.
اولین هاضم تولید گاز متان در ایران در روستای نیاز آباد لرستان در سال 1354 ساخته شده است. این دستگاه به گنجایش 5 متر مکعب فضولات گاوی روستا را مورد استفاده قرار داده و بیوگاز مصرفی حمام مجاور را تأمین می نمود.
 
وضعیت فعلی بهره برداری از زیست توده در جهان :
امروزه منابع مفید و کاربردی زیست توده تنها به چوب و برگ خشک محدود نمی شود و طیف وسیعی از مواد از جمله پسماندهای جامد و مایع شهری و پسماندهای صنعتی و غیره را نیز در بر میگیرد.
منابع انرژی تجدید پذیر پس از ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، چهارمین منبع بزرگ انرژی در دنیا می‌باشند. این منبع حدود 14 درصد از انرژی اولیه جهان را تامین می‌نماید و در حال حاضر بیش از 5/11% از انرژی اولیه جهان توسط منابع زیست توده تامین می­گردد. و این در حالی است که در ایالات متحده آمریکا 3-4 درصد از انرژی اولیه مورد نیاز فقط از منابع زیست توده تامین میشود. قابلیتهای زیست توده تنها در تولید حرارت نیست، بلکه در تولید سرما، سوختهای مورد نیاز برای حمل و نقل و تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده دارد. در سال 2005حدود 44000 مگاوات نیروگاه تولید برق ( با انواع فن آوریها ) و 225000 مگاوات حرارتی نیروگاه مدرن تولید حرارت با منبع زیست توده احداث شده است که حدود 10000 مگاوات آن فقط در ایالات متحده بوده است (حدود 58 درصد از بازار تولید انرژی از منابع تجدید پذیر در امریکا). همچنین بیش از 50 میلیارد لیتر سوخت تجدیدپذیر از منابع زیست توده تولید و مصرف می­گردد.
برمبنای مطالعات انجام شده، منابع زیست توده حدود 64 درصد از منابع اولیه انرژیهای نو در اتحادیه اروپا را به خود اختصاص داده است و حدود 9 درصد از انرژی الکتریکی تولیدی و 98 درصد از انرژی حرارتی تولیدی از طریق منابع انرژیهای نو به منابع انرژی زیست توده تعلق دارد. ( با در نظر گرفتن منابع برق آبی).
انرژی زیست توده تنها منبع انرژی تجدیدپذیر می­باشد که انرژی را بفرم­های برق، حرارت، سرما و سوخت خودرو و به اشکال جامد، مایع و گاز تحویل می نماید. بعلاوه مواد زیستی جایگزین خوراک پتروشیمی و ... نیز از محصولات دیگر آن می­باشد.



طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی زیست توده، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 05:45 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات
باد و مکانیزم پیدایش آن
زمین در حدود 1014*7/1کیلو وات از قدرت خورشید را به شکل تشعشعات خورشیدی دریافت می کند، این تشعشعات موجب گرم شدن هوای اتمسفر شده و به همین دلیل هوا به سمت بالا حرکت می کند. شدت این گرمایش در استوا؛جایی که خورشید عمود می تابد؛ بیشتر از هوای اطراف قطبین؛ جایی که زاویه تابش خورشید تند می باشد؛ خواهد بود و هوای اطراف قطبین نسبت به هوای استوا کمتر گرم می گردد. دانسیته هوا با افزایش دما کاهش پیدا کرده و بنابراین هوای سبکتر استوا به سمت بالا حرکت کرده و در اطراف پخش می گردد. این عمل موجب افت فشار در این ناحیه گردیده و موجب می گردد هوای سرد از قطبین به سمت استوا جذب گردند. همچنین وقتی خورشید در طول روز می‌تابد، هوای روی سرزمین‌های خشک سریعتر از هوای روی دریا ها و آب ها گرم می‌شود. هوای گرم روی خشکی بالا رفته و هوای خنک تر و سنگین تر روی آب جای آنرا می‌گیرد که این فرآیند بادهای محلی را می‌سازد این به آن معناست که روز از سمت دریا به سمت ساحل باد می وزد. در شب، از آنجا که هوا روی خشکی سریعتر از هوای روی آب خنک می‌شود، جهت باد برعکس می‌شود.
بنابراین باد به علت گرادیان فشار به وجود آمده از تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به وجود می آید. امروزه، انرژی بادکه همان انرژی حاصل از هوای متحرک می باشد عمدتاً برای تولید برق بکار برده می‌شود.
تاریخچه استفاده از انرژی باد
بشر از زمانهای بسیار دور انرژی باد را به شیوه های مختلف بکار گرفته است. ایرانیان اولین کسانی بودند که در حدود 200 سال قبل از میلاد مسیح برای آردکردن غلات از آسیابهای بادی استفاده کرده­اند که امروزه آثار آن در نواحی خواف و تایباد در شرق کشور  به چشم  می خورد. همچنین مصریان باستان از نیروی باد برای راندن کشتی های خود روی رودخانه نیل استفاده می­کرده و در قرن هفدهم میلادی، مردم هلند با بهبود طراحی پایه آسیابهای بادی گام بزرگی در این مسیر برداشتند.
اوایل از انرژی باد در قالب آسیاب های بادی برای آسیاب گندم و ذرت، پمپ کردن آب و قطع درختان استفاده شده و امروزه از انرژی باد غالبا در تولید برق با استفاده از توربین های بادی بهره گیری می­گردد. اولین توربین های بادی در آغاز قرن بیستم ساخته شده و فعال ترین کشور ها در این زمینه آلمان، ایتالیا، آمریکا، دانمارک و هند می باشند.
توربین های بادی
 توربین های بادی انرژی جنبشی باد را به توان مکانیکی تبدیل می نمایند که این توان مکانیکی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می­شود. توربین های بادی بر اساس یک اصل ساده کار می کنند؛ انرژی باد دو یا سه پره ای را که به دور روتور توربین بادی قرار گرفته اند بچرخش در می آورد و توسط ژنراتور برق تولید می گردد. توربین ها به دو دسته تقسیم می گردند، توربین با محور چرخش عمودی و توربین با محور چرخش افقی.گفتنی است که توربین هایی که محور چرخش افقی هستند کاربرد بیشتری دارند
 
 
کاربرد توربینهای بادی
الف- کاربردهای غیرنیروگاهی شامل:
·         پمپهای بادی آبکش جهت :
-  تأمین آب آشامیدنی حیوانات در مناطق دور افتاده
- آبیاری در مقیاس کم
-  آبکشی از عمق کم جهت پرورش آبزیان
- تأمین آب مصرفی خانگی
·         کاربرد توربینهای بادی کوچک بعنوان تولید کننده برق برای مجتمع­های مسکونی
·         شارژ باتری
 
ب - کاربردهای نیروگاهی
·          نیروگاههای بادی منفرد جهت تأمین انرژی الکتریکی واحدهای مسکونی، تجاری، صنعتی
 و یا کشاورزی
·         مزارع برق بادی جهت تأمین بخشی از تقاضای انرژی برق شبکه
توان توربین
انرژیموجوددربادرامی‌توانباعبورآنازداخلپره‌هایوسپسانتقالگشتاورپره‌هابهروتوریکژنراتوراستخراجکرد.دراینحالتمیزانتوانتبدیلیبهتراکمباد،مساحتناحیهجاروبشدهتوسطپرهومکعبسرعتبادبستگیدارد.بهاینترتیبمیزانتوانقابلتبدیلدربادرامی‌توانبهاینترتیببهدستآورد
که در این فرمول  توان تبدیلی به وات، α  ضریب بهره‌وری (که به طراحی توربین وابسته‌است)، ρ  تراکم باد بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب،  شعاع پره‌های توربین برحسب متر و  سرعت باد برحسب متر بر ثانیه‌است.
زمانی که توربین انرژی باد را می‌گیرد سرعت باد کم خواهد شد که این خود باعث جدا شدن باد می‌شود.  آلبرت بتز (Albert Betz)  فیزیکدان آلمانی در ۱۹۱۹ اثبات کرد که یک توربین حداکثر می‌تواند ۵۹ درصد از انرژی بادی را که در مسیر آن می‌وزد را استخراج کند و به این ترتیب α در معادله بالا هرگز بیشتر از 59/0 نخواهد شد.
 
اتصال به شبکه ی برق بادی تولیدی
پس از تولید برق توسط توربین های بادی می بایستی این برق به شبکه های محلی مستقر در نزدیکی مزارع بادی تزریق گردد شرایط اتصال به شبکه عبارت انداز: 1- توان تولیدی باید بین 50 تا 60 هرتز باشد، 2- کیفیت شبکه های الکتریکی برق محلی باید در حد قابل قبولی باشد، 3- شبکه به اندازه کافی قوی باشد تا در برابر الکتریسیته ی تولیدی بادی تحمل بالایی از خود نشان دهد. می­بایست توجه گردد که مقایسه عرضه و تقاضا در خطوط شبکه برق بسیار مهم است. سیستم عرضه شامل چند واحد تولیدکننده ی برق مانند هسته ای- توربین گاز سیکل ترکیبی- برق آبی- توربین بادی و ذغال سنگی متصل به شبکه می باشد. از میان اینها یکی به عنوان تولیدکننده اصلی(main base) و مابقی به عنوان مکمل می باشند، در انتخاب تولیدکننده اصلی باید سراغ سیستم های تولیدی رفت که با وجود هزینه ی سرمایه گذاری بالای اولیه، هزینه ی جاری (running) آنها پایین باشد، توربین های بادی به علت دارا بودن این خصوصیت می توانند به عنوان تأمین کننده ی اصلی انتخاب شوند برای مثال به علت هزینه های پایینِ جاریِ گفته شده در توربین­های بادی نسبت به ذغال سنگ بهتر است از حداکثر پتانسیل توربین های بادی در طول روز استفاده گردد.
انرژی‏های دریایی
از میان انرژی‏های تجدیدپذیر، انرژی‏های دریایی از پاکترین و پرظرفیت‏ترین انرژی‏ها به شمار می روند. و به همین دلیل کشورهای پیشرفته دنیا برنامه‏های جامعی برای استحصال انرژی از دریاها و اقیانوس‏ها دارند. در ادامه به معرفی مختصر انواع انرژی‏های تجدیدپذیر دریایی پرداخته می‏شود. منشا انرژی‏های دریایی نیز مانند همه انرژی‏های مورد استفاده ما، خورشید است. انرژی‏های قابل استحصال از دریا به طور کلی شامل منابع زیر است، که به اختصار در ادامه می آید:
·         جزرومد _ روش سنتی به دام انداختن آب و ایجاد اختلاف تراز
·         امواج _ شامل امواج خط ساحلی، نزدیک ساحل و فراساحلی
·         باد فراساحلی
·         جریانات _ عموما ناشی از جزرومد
·         اختلاف گرمایی _ سامانه‏های موسوم به OTEC
·         اختلاف چگالی (شوری)
·         منابع زیستی و رسوبات دریایی
 
انرژی جزرومد
تاریخچه استفاده از انرژی جزرومد به قرن یازدهم میلادی برمی­گردد که سد‏های متعدد کوچکی در دهانه نهرها زده می شد و از آب پشت آنها جهت آسیاب کردن غلات استفاده می گردید.
انرژی جزرومد معمولا توسط سامانه‏هایی شبیه سد‏های هیدرولیکی معمولی مهار می شود. به این ترتیب که در هنگام بالا آمدن آب مخازنی در ساحل پر شده و آبی که در آن به دام افتاده است در هنگام پایین رفتن تراز آب از دریچه‏های سد عبور داده می شود و توربین‏های آبی را برای تولید برق می چرخاند. البته می توان در صورت وجود شرایط مناسب منطقه ای و تاسیسات لازم، در هنگام بالا بودن تراز آب هم عکس این عمل را انجام داد و از یک جزرومد دو بار انرژی استحصال کرد. برای بهره برداری اقتصادی از این سامانه‏ها، اختلاف تراز آب در حالت جزر و حالت مد باید متوسطی معادل حداقل 5 متر داشته باشد که طبق مطالعات تنها 40 نقطه در دنیا چنین اختلاف ترازی را تجربه می کنند. نود درصد کل انرژی که در دنیا به این روش تولید می شود تنها در یک کشور و در منطقه La Rance فرانسه است که اولین نیروگاه جزرومدی جهان نیز به شمار می آید. این نیروگاه در طول 6 سال از 1960 تا 1966 ساخته شده و 240 مگاوات ظرفیت تولید برق دارد.
انرژی امواج
انرژی امواج عمدتا ناشی از تاثیر باد روی سطح دریا است و باد، خود حالت خاصی از انرژی خورشیدی است که به عنوان منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر می تواند نقش مهمی در تامین نیازهای روزافزون انرژی جهان ایفا نماید.
انرژی موج نامنظم، نوسانی و دارای فرکانس پایین است که قبل از اضافه شدن به شبکه باید به فرکانس 60 هرتز تبدیل شود. بر اساس برآوردهای انجام شده، کل انرژی امواج در جهان 2 تراوات (2 میلیون مگاوات) انرژی الکتریکی باشد. به طور تقریبی حداکثر 20 درصد از این انرژی قابل استحصال است. تا اواسط دهه 90 بیش از 12 سامانه متمایز برای استحصال این انرژی پیشنهاد شده و اکنون تعداد بیشتری از سامانه‏های جدید معرفی شده اند که تنها تعداد کمی از آنها از نظر اقتصادی و فنی امکان‏پذیر هستند.
انرژی موج را نمی توان در هر نقطه ای استحصال کرد. بهترین مناطق جهت احداث نیروگاه، نقاطی است که ارتفاع موج زیاد باشد بنابراین مناطق بادخیز که عموما بین عرض‏های جغرافیایی 40 و 60 درجه هستند، یا تنگه‏های باریک، حاشیه جزایر و قطعات خشکی مرتفع کنار دریا مناطق مناسبی محسوب می شوند. سواحل غربی اسکاتلند، شمال کانادا، جنوب آفریقا، و سواحل شمال شرقی و شمال غربی ایالات متحده آمریکا از نظر پتانسیل انرژی امواج غنی هستند. برآوردها حاکی از آن است که تنها در شمال غربی اقیانوس آرام امکان تولید 40 تا 70 کیلووات انرژی الکتریکی از هر متر از سواحل غربی وجود دارد. این سواحل بیش از 1600 کیلومتر طول دارند که به طور متوسط از هر کیلومترسواحل لااقل می توان 10 مگاوات انرژی تولید کرد.
فن­آوری تولید انرژی از امواج شامل تهیه انرژی از موج و تبدیل آن به انرژی الکتریکی از طریق تبدیل اولیه، تبدیل با واسطه، تولید انرژی و انتقال انرژی است.مبدل­های اولیه انرژی در طول سال­های شروع تحقیقات خیلی سریع توسعه یافتند. به­طور کلی می­توان مبدل­های اولیه را به 5 گروه تقسیم کرد.
1)      جسم متحرک: این روش از انرژی موج برای حرکت دادن یک جسم و تبدیل حرکت آن به انرژی الکتریکی بهره می­جوید.
2)      ستون نوسانگر آب (OWC): ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پایین می­رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می­نماید که می­تواند توربین را به حرکت در آورد.
3)      سطح فشرده شونده: از تغییرات فشار آب برای ایجاد هوای فشرده درون یک سامانه مغروق استفاده می­کند. این فشار می­تواند تبدیل به جریانی از هوا یا آب شود و به انرژی الکتریکی تبدیل گردد.
4)      دستگاه سر ریز کننده موج: در این روش ارتفاع موج با کم کردن عمق آب افزایش پیدا کرده و آب تا ارتفاع بیشتری به بالا پمپ می­شود.
5)      دستگاه­های متمرکز کننده موج: تراز متوسط آب دریا را در نقاط مشخص افزایش داده و از روش­های سازه­های قیفی شکل و به تله انداختن امواج بلند استفاده می­نماید.
این تقسیم­بندی را می­توان از لحاظ مکان نصب به­صورت فراساحلی، نزدیک ساحل و در ساحل نیز در نظر گرفت. این سامانه‏ها ممکن است به حالت‏های مختلفی نصب شوند؛ ثابت در کف دریا، شناور روی آب، غوطه ور در زیر آب در مناطق فراساحلی و یا در بستر دریا در مناطق کم عمق ساحلی. می‏توان آنها را در منطقه فراساحلی به صورت کاملا مغروق نصب کرد که در این صورت تاسیسات را می توان تا سطح آب هم امتداد داد. البته در عمل به جز بویه‏های ناوبری که از امواج برای تامین انرژی خود استفاده می کنند، بیشتر نمونه‏های عملی این سامانه‏ها در نزدیکی ساحل ساخته می شوند. با ساخت تاسیسات تبدیل انرژی موج در منطقه فراساحلی می تواند 3 تا 8 برابر بیشتر از مناطق ساحلی انرژی الکتریکی برداشت کرد اما هزینه‏های ساخت تاسیسات فراساحلی و خطوط انتقال برق فراساحلی آنقدر زیاد است که پروژه را غیرعملی می سازد.
 انرژی جریانات دریایی
انرژی حاصل از جریانات کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و حتی در برخی منابع معتبر انرژی‏های تجدیدپذیر، از این منبع به عنوان منبع انرژی نام برده نشده است. استحصال انرژی از این طریق نیز نسبت به بقیه منابع جدیدتر است و تنها می توان به یک یا دو نمونه که در عمل ساخته شده اند اشاره کرد.
شرکت انگلیسی Marine Current Turbine یا  MCTدر این زمینه پیشرو بوده و پس از نصب توربین‏های 300 کیلوواتی Seagen در خلیج Bristol هم اکنون در حال نصب توربین‏های 1.2 مگاواتی در شمال ایرلند است. این فن‏آوری بسیار شبیه توربین‏های بادی کار می کند و از جریان سیال آب جهت چرخاندن پره‏های بزرگ استفاده می نماید. می توان این فن‏آوری را در مناطقی که سرعت جریان جزرومدی بالا است و یا در مناطقی که جریانات پایدار اقیانوسی سرعت قابل قبولی دارند نصب کرد. محصول این شرکت که Seagen نام دارد از دو پره دایره‏ای با قطر 15 تا 20 متر تشکیل شده که موتوری را می چرخانند. سرعت چرخش این پره‏ها 12 دور در دقیقه است که برای جانوران بزرگ دریایی عبور کننده خطرناک نباشد. در کشور ما نیز به علت وجود تنگه‏ها و خورهای دارای جریانات با سرعت قابل توجه، احتمالا امکان استفاده از این فن آوری وجود دارد.
 
انرژی ناشی از اختلاف گرمایی Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
ایننیروگاهها با بهره برداری از اختلاف دمای میان سطح و عمق اقیانوس یک سیکل حرارتیباد و چشمه عظیم گرم و سرد تشکیل می‌دهند و از این راه می‌توان با استفاده از ایجادبخار و تقطیر موادی مانند پروپان با آمونیاک سیکل حرارتی کاملی را تشکیل داد وبوسیله تجهیزات ویژه‌ای انرژی مکانیکی و در نهایت انرژی الکتریکی تولید نمود.
انرژی ناشی از اختلاف چگالی (شوری)
از اختلاف چگالی و لایه بندی شدن آب دریاها و اقیانوس‏ها می توان اختلاف فشار ایجاد کرده و از این اختلاف فشار برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.
در این تحقیق تنها منابع باد، موج، جریان و جزرومدمورد بررسی قرار خواهند گرفت. چرا که در روش OTEC نیاز به عمق زیاد و اختلاف دمای سطح و عمق بیش ار 20 درجه سانتی‏گراد داریم که در معدود نقاطی از دنیا قابل انجام است.



طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی باد و امواج، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 05:41 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات
انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع انرژی در جهان است. این انرژی پاک، ارزان و بی پایان بوده و در بیشتر مناطق کره زمین قابل استحصال می باشد. محدودیت منابع فسیلی و پیامدهای حاصل از تغییرات زیست محیطی و آب و هوای جهانی، فرصتهای مناسبی را برای رقابت انرژی خورشیدی با انرژیهای فسیلی خصوصا در کشورهایی با پتانسیل بالای تابش ایجاد نموده است.
سیستمهای انرژی خورشیدی، فنآوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی بکار می روند.
فنآوریهای حرارتی خورشیدی به دو بخش نیروگاههای حرارتی خورشیدی و کاربردهای غیر نیروگاهی سیستمهای خورشیدی تقسیم بندی می شوند.
نیروگاههای حرارتی خورشیدی از تابش مستقیم خورشید (DNI) استفاده می کنند. این بخش از تابش خورشید توسط ابرها، دود یا گرد و غبار منحرف نمی شود. بنابراین، نیروگاههای حرارتی- خورشیدی باید در مناطقی که از تابش مناسب خورشید برخوردار هستند ساخته شوند. سایتهای مناسب برای ساخت نیروگاههای خورشیدی از تابش خورشید 2000 کیلوات ساعت بر هر متر مربع (kWh/m2y) سالانه برخوردار هستند، مناطق مناسب تر جهت احداث این نوع نیروگاهها از تابشی بیش از 2800 کیلوات ساعت بر هر متر مربع (kWh/m2y) سالانه برخوردار هستند. به طور معمول نقاطی برای این سایتها مناسب هستند که آب و هوا و گیاهان منطقه رطوبت و گرد وغبار زیادی را در اتمسفر ایجاد نمی کنند مانند استپها، بوته زار، صحراهای نیمه خشک و صحراها که به طور معمول در عرض جغرافیایی شمال یا جنوب کمتر از 40 درجه قرار دارند. 
از مناطق مستعد می توان به جنوب غربی ایالات متحده آمریکا، کشورهای مدیترانه ای اروپا، خاور میانه و خاور نزدیک، ایران و صحراهای هند، پاکستان، چین و استرالیا اشاره نمود.
 
در بسیاری از مناطق جهان می توان با استفاده از تکنولوژیهای حرارتی-خورشیدی در مساحت یک کیلو متر مربع از زمین، 100 الی 300 گیگاوات ساعت الکتریسیته خورشیدی تولید نمود. این مقدار معادل تولید سالانه نیروگاههای متداول فسیلی، زغال سنگ یا گازی با ظرفیت 50 مگاوات در بار متوسط است.
 
 یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. نیروگاه های خورشیدی بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند:
 
نیروگاه سهموی خطی (Parabolic Trough Concentrator)
 
نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کننده ها میباشد. بخش متمرکز کننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه های شیشه ای میباشند و روی یک سازه نگهدارنده قرار میگیرند. دریافت کننده انرژی شامل لوله های جاذب استوانه ای شکل با پوشش انتخابی هستند که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده میشوند و در طول خط کانونی قرار میگیرند.بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه گاه قرار گرفته اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است. سیستم ردیابی در این دستگاهها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب بر روی تک محور دورانی انجام میگیرد بگونه ای که پرتوهای خورشیدی در تمام مدت ردیابی بر روی لوله های جذب کننده کانونی میشوند. یک سیال انتقال حرارت، بطور مشخص روغن، در دمای بیش از 400 درجه سانتیگراد از میان لوله های جاذب در جریان میباشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی، آب را به بخار تبدیل میکند و بخار فوق داغ طی سیکل رانکین از توربین و ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می کند.
 
نیروگاه دریافت کننده مرکزی(Power Tower)
 
نیروگاه حرارتی خورشیدی از نوع برج دریافت کننده مرکزی با متمرکز نمودن پرتوهای تابش خورشید روی برج دریافت کننده انرژی الکتریکی تولید میکنند. این سیستم از مجموعه ای از آینه ها که هر یک بطور جداگانه خورشید را ردیابی میکنند تشکیل شده تعداد این آینه ها در یک نیروگاه به صدها و هزاران عدد میرسد که هلیوستات نامیده میشوند. سطوح متمرکز کننده طوری تنظیم میشود که همواره پرتوها را روی دریافت کننده ثابتی که همان برج مرکزی است منعکس کنند.
 
نیروگاه دیش استرلینگ(Dish Stirling)
 
 موتور استرلینگ موتورهای گرما- کاری هستند که حرارت را تبدیل به جنبش می کنند ونسبت به موتور بنزینی و دیزلی کارآیی بیشتری دارند. امروزه چنین موتورهایی برایموردهای خاص استفاده می شوند. موتورهای استرلینگ از چرخه استرلینگ استفاده می کنند که با چرخه های استفاده شده درموتورهای احتراق داخلی متفاوت است. چرخه استرلینگ از یک منبع حرارتی خارجی که مانند بنزین، انرژیخورشیدی یا گازهای بیومس استفاده می کند و هیچ احتراقی داخلسیلندرهای موتور رخ نمی دهد . برای تامین انرژی مورد نیاز این موتور از یک دیش منعکس کننده استفاده می شود. این دیش انرژی حرارتی خورشید را مستقیما به روی موتور منعکس می کند و موتور شروع به تولید برق می کند.
 
از انرژی حرارتی خورشید علاوه بر استفاده نیروگاهی، می توان در زمینه های زیر بصورت صنعتی، تجاری و خانگی استفاده کرد:
 
گرمایش آب مصرفی( آب گرمکنهای خورشیدی برای منارل، ساختمانها، کارخانجات و استخرها)
 
آبگرمکن های خورشیدی به طوریکه از نام آنها پیداست از طریق جذب انرژی تابش خورشید توسط صفحات جاذب ( کلکتور ) عمل می نمایند و راندمان گرمایشی آنها در فصول مختلف سال و بر حسب موقعیتهای جغرافیایی متفاوت می باشد . مخزن آبگرم به گونه ای طراحی شده که آبگرم را بطور ذخیره درشبانه روز مهیا نماید و تلفات حرارتی آن تا صبح روز بعد و طلوع مجدد بسیار ناچیز باشد . 
با استفاده از این سیستم می توان هزینه های مصرف گاز – گازوئیل و برق را بطور چشمگیری کاهش داد که این امر در پروژه های بزرگ ملموس تر خواهد بود، بطوریکه بعد از گذشت حدود 4 الی 5 سال می توان با صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی سرمایه گذاری اولیه را مستهلک نمود . هزینه های نگهداری و تعمیرات این سیستمها بسیار پائین است. طول عمر کارکرد سیستمهای استانداد و با کیفیت فنی بالا تا 15 سال می رسد .
 
گرمایش فضای داخلی ساختمانها
 
  گرمایش ساختمان توسط خورشید، اولین و اصلی ترین کاربرد انرژی خورشیدی در بخش ساختمان می باشد. سیستمهای گرمایش خورشیدی برمبنای نوع سیال هوا یا مایع، که در کلکتورهای خورشیدی گرم می شود، به دو نوع عمده تقسیم بندی می شوند. هر دو نوع از این سیستم ها تابش خورشید را جمع آوری و جذب کرده و حرارت بدست آمده از خورشید را جهت تامین بار گرمایش مستقیما" به فضاهای داخلی ساختمان ها انتقال می دهند. استفاده این سیستم ها از منبع انرژی  بی پایان و ارزان خورشیدی یکی از مزایای سیستم های خورشیدی می باشد و از همه مهمتر این سیستم ها برخلاف سوخت های فسیلی تهدیدی برای محیط زیست به شمار نمی روند.



طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی خورشیدی، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 05:38 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات

مقدمه 
چگونه می‌توانیم از گرمای خورشید برای تولید انرژی استفاده کنیم. آیا از نور خورشید نیز می‌توان انرژی بدست آورد. برای اینکار از باتری خورشیدی استفاده می‌شود که نور خورشید را می‌گیرد و برق تولید می‌کند. باتریهای خورشیدی از ماده‌ای بنام سیلیسیوم ساخته می‌شود. هر باتری خورشیدی برق بسیار ناچیزی تولید می‌کند. برای همین معمولا باید از تعداد زیادی باتری کنار هم استفاده شود تا مقدار برقی که بدست می‌آید، مفید و مناسب باشد.

این باتریهای خورشیدی براحتی تعمیر می‌شوند و نگهداری آنها ساده است و محیط را نیز آلوده نمی‌کنند. با استفاده از باتریهای خورشیدی می‌توان دستگاههایی چون تلویزیون ، تلفن و پمپ آب را بکار انداخت. در جاهایی که روزهای طولانی و آفتاب درخشان دارند، حتی می‌توان تمام برق مورد نیاز را از باتریهای خورشیدی گرفت. باتریهای خورشیدی خیلی سبک هستند و به راحتی می‌توان آنها را به دهکده‌های دور افتاده برد. مردمی که همیشه در حرکت هستند نیز می‌توانند این باتریها را همراه داشته باشند و هر کجا که می‌روند از برق آنها استفاده کنند. مثلا گروههای پزشکی که برای درمان مردم به صحراها و جاهای دور افتاده می‌روند، باتریهای خورشیدی را برای روشن نگه داشتن یخچالهایشان بکار می‌گیرند تا داروها سالم و خنک بمانند.
با ساختن نیروگاههای خورشیدی بزرگ می‌توان مقدار زیادی برق تولید کرد. البته این نیروگاهها در جاهایی مفید هستند که روزهای طولانی و آفتابی دارند. نیروگاه خورشیدی محیط را آلوده نمی‌کند، چون انرژی لازم را از خورشید می‌گیرد و نیازی به سوزاندن سوختهای فسیلی ندارد. با استفاده از یک نیروگاه خورشیدی بزرگ ، برق مورد نیاز تمام خانه های یک شهر کوچک تولید می‌شود.

نیروی خورشیدی – برای امروز و همیشه

در نیروگاه خورشیدی ، با استفاده از نیروی بخار ،‌ برق تولید می‌شود. تعداد زیادی آینه را بکار می‌گیرند تا نور خورشید را بر روی یک دیگ بخار بتابانند که در لوله‌های درون آن مایعی مثل روغن جریان دارد. روغن حرارت خورشید را می‌گیرد و آنقدر گرم می‌شود که می‌تواند آب دیگ را به بخار تبدیل کند. بخارتوربین را به چرخش در می‌آورد. توربین هم ژنراتور را می‌چرخاند و برق تولید می‌شود.

سولاروان نام نیروگاه خورشیدی بزرگی است که در کالیفرنیای آمریکا ساخته شده است. این نیروگاه برج بسیار بلندی دارد. در بالای برج یک دیگ بخار قرار گرفته است. تعداد زیادی آینه اطراف برج روی زمین چیده شده‌اند و نور خورشید را بر دیگ می‌تابانند. به این ترتیب ، آب دیگ به بخار تبدیل می‌شود و بخار هم برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

روی دیوار یک ساختمان بزرگ 10 طبقه تعداد زیادی آینه قرار داده‌اند که یک آینه بشقابی بزرگ بوجود آمده است. این آینه انرژی خورشید را از منطقه‌ای وسیع جمع آوری می‌کند و بر برجی می‌تاباند که کوره دورن آن قرار دارد. آینه‌هایی که روی تپه مقابل قرار گرفته‌اند، خورشید را دنبال می‌کنند و پرتوهایی آن را بر آینه بشقابی بزرگ می‌تابانند. جالب است بدانید که تعداد این آینه‌ها حدود 11000 عدد است. نیروی خورشید وقتی مفیدتر خواهد بود که بتوانیم آن را ذخیره کنیم. استخر خورشیدی می‌تواند گرمای خورشید را تا ساعتها پس از غروب آن ذخیره و نگهداری کند. این استخر سرپوشیده پوشش سیاه رنگی دارد که گرمای خورشید را می‌گیرد. آب استخر دارای نمک است که مقدار آن در عمق استخر بیشتر می‌شود.

لایه‌های بالایی آب نمک کمتری دارند از خروج گرمای لایه پایینی که گرم و داغ شده است جلوگیری می‌کنند. ساختن این استخرها و استفاده از آنها ساده است. راههای زیادی برای استفاده از انرژی و نیروی خورشید وجود دارد. نیروی خورشید پاکیزه است و می‌توانیم انرژی مورد نیازمان را از آن بگیریم. ذغال سنگ ، نفت و گاز هوا را آلوده می‌کنند و سرانجام یک روز تمام می‌شوند.اما خورشید به درخشش خود ادامه می‌دهد و نیروی آن همیشگی و ماندنی است. 
باتری خورشیدی

وسیله یا دستگاهی است که نور خورشید را مستقیما به الکتریسیته یا برق تبدیل می کند. ماهواره‌هایی که به فضا فرستاده می‌شوند، انرژی مورد نیازشان را از تعداد زیادی از همین باتریها می‌گیرند. بعضی ماشین حساب‌ها با باتری خورشیدی هم کار می‌کنند. در نقاط دور افتاده که برق ندارند، با استفاده باتری خورشیدی می‌توان دستگاههایی مثل تلویزیون یا یخچال را بکار انداخت و امروزه دانشمندان ماشینها و حتی هواپیماهایی ساخته‌اند که نیروی خود را از باتری خورشیدی می‌گیرند. 

توربین

دستگاهی که شبیه چرخ آب است و وقتی آب یا بخار با فشار به پره‌های آن برخورد می‌کند، به چرخش در می‌آید. این دستگاه انرژی جنبشی آب را می‌گیرد و به حرکت چرخشی تبدیل می‌کند. 

ژنراتور


دستگاهی است که انرژی مکانیکی (حرکت چرخشی) را می‌گیرد و به انرژی الکتریکی یا برق تبدیل می‌کند. معمولا ‌این حرکت چرخشی از یک توربین به ژنراتور منتقل می‌شود. 

سوخت فسیلی


فسیل کلمه‌ای خارجی (لاتین) و به معنی چیزی است که از زمین بیرون آورده می‌شود. غال سنگ ، نفت و گاز را سوخت فسیلی نامیده‌اند، چون از دل زمین بیرون آورده می‌شوند. سوختهای فسیلی در طول میلیونها سال بوجود آمده‌اند. جانوران و گیاهان ، پس از مرگ ، در زیر لایه‌های سنگ و خاک قرار گرفته‌اند و سالهای زیادی زیر فشار مانده‌اند تا به این سوختها تبدیل شده‌اند. بنابراین ، اگر سوختها به همین ترتیب مصرف شوند، سرانجام روزی تمام خواهند شد و در این مدت ، ذخیره جدیدی جای آن را پر نخواهد کرد. 

عایق


ماده‌ای که از عبور گرما یا الکتریسیته جلوگیری می‌کند. عایقهای خوب گرمایی عبارتند از چوب پنبه و پشم شیشه. لاستیک ، پلاستیک و شیشه هم عایقهای خوبی برای الکتریسیته هستند. هوا هم تا حدودی عایق گرماست و به همین دلیل در بعضی از ساختمانها پنجره‌ها را دو لایه یا دو جداره می‌سازند تا هوای بین آنها از ورود و خروج گرما جلوگیری کند. عایقهای گرمایی معمولا جلوی ورود و خروج صدا را هم می‌گیرند.

کوره آفتابی


کوره آفتابی با استفاده از انرژی خورشید گرم می شود (در کوره‌های دیگر ، نوعی سوخت را می‌سوزاند تا گرمایش به کوره منتقل شود.) معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه ، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری و پرقدرت می‌کنند و مجموعه آنها را بر روی کوره می‌تابانند تا دمایش خیلی بالا رود. ذره بین وسیله‌ای است که همین کار را انجام می‌دهد. شاید دیده باشید که وقتی ذره بین را مقابل خورشید می‌گیریم و مجموعه پرتوهای آنرا به صورت یک نقطه مثلا روی پوست یا کاغذ می‌تابیم، آن قدر حرارت ایجاد می‌شود که پوست می‌سوزد و یا کاغذ آتش می‌گیرد. 

نیروگاه خورشیدی


نیروگاه مخصوصی که برای تولید برق از انرژی گرمایی خورشید استفاده می کند. از این انرژی برای گرم کردن یک کوره آفتابی استفاده می‌شود که بخار لازم را تولید می‌کند. از این مرحله به بعد ، کار همانند نیروگاههای دیگر انجام می‌شود: بخار ، توربینها را می‌چرخاند و توربین هم ژنراتورها را بکار می‌اندازد تا برق تولید شود. 

منبع انرژی خورشیدی


با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1.8x1011 مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد مقداری از آن جذب لایه‌های اتمسفر می‌شود.

ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستارهها وکهکشانها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکم احتراما ابر ستاره‌ای را بوجود می آورند.انرژی پتاسیل گرانشی سبب ازدیاد دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده در نتیجه دمای داخل آن افزایش می‌یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد.

در یک چنین محیطی شرایط برای همجوشی هسته‌ای مهیا می‌شود. با ترکیب دوترویم و تریتیوممقداری انرژی آزاد می‌شود (17.6 Mev). بنابراین همانطوری که گفته شد، مقدار انرژیی که ازخورشید به زمین می‌رسد، بوسیله جمع کننده‌های خورشیدی کنترل کرده و برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.



طبقه بندی: انرژی های نو،
برچسب ها: انرژی خورشیدی، انرژی های نو،

تاریخ : جمعه 8 اردیبهشت 1391 | 05:26 ب.ظ | نویسنده : SIROUS NAKHODCHI | نظرات

  • ندای معلم
  • بازیچه
  • ایران بلاگ
  • پرشین تم