انرژی energy cons

سایت تخصصی در زمینه انرژی و انرژی های تجدید پذیر

پنجشنبه ۱۱ آذر ۰۰

همه چیز درباره انرژی بادی و توربین‌ های بادی

همه چیز درباره انرژی بادی و توربین‌ های بادی
برای ادامه توسعه‌ی انسانی، ما در نهایت باید منابع انرژی تجدیدپذیر یا عملا پایان‌ناپذیری پیدا کنیم. حتی اگر تصور کنید که ذخیره‌ی نفت و گاز و ذغال سنگی برای صد یا هزار سال داریم، باز هم نمی‌توان به آن اکتفا کرد. به‌جز پیدا کردن راهی که بتوانیم بدون گرم شدن کره‌ی زمین این منابع انرژی را بسوزانیم، بعد از تخلیه‌ی این منابع چه ‌اتفاقی می‌افتد؟

حتی ظاهرا منبع انرژی پایان‌ناپذیری مانند فیوژن (هم‌جوشی هسته‌ای) مقادیر بسیار بالایی حرارت زاید، تولید می‌کند. این گرمای اضافی به‌اندازه‌ای است که می‌تواند روی اکوسیستم و موجودات زنده تاثیراتی مضری داشته باشد. در واقع، ما انسان‌ها مشغول انجام یک آزمایش زیستی/شیمیایی در سراسر جهان هستیم و فرزندان ما، احتمالا همان سوژه‌های آزمایش هستند.

عادت‌های کنونی مصرف انرژی ما، سیاره‌ای کاملا متفاوت را نسبت به‌چیزی که خودمان می‌شناختیم، برای فرزندان ما و نسل‌های بعد به میراث می گذارد. اکنون در دوره‌ای هستیم که عصر تغییرات اقلیمی لقب گرفته و شاید همین حالا که این مطلب را می‌خوانید، حتما گرمایی را تحمل می‌کنید که در طول عمرتان بی‌سابقه بوده، این‌ها اولین موج‌های گرمای ناشی از انفجارِ انتشار گازهای گلخانه‌ای به جو کره زمین هستند.

یکی از حوزه‌هایی که سرمایه‌گذاری در آن می‌تواند، فردای سیاره‌ی زمین را نجات دهد، منابع انرژی تجدید پذیر است. در این مطلب به انرژی بادی می‌پردازیم. باد، شکلی از انرژی خورشیدی است که از گرم شدن نابرابر سطح زمین در اثر تابش خورشید به‌وجود می‌آید، به‌همین جهت، تا زمانی که خورشید می‌تابد، باد هم می‌وزد!

بهره‌برداری از انرژی بادی از چه‌زمانی شروع شد؟

باد، مدت طولانی‌ است که در خدمت انسان‌ها است. از زمان‌های دور، انسان‌ها انرژی باد را مهار کرده‌اند. قایق‌های بادبانی بیش از ۷ هزار سال قبل طول رودخانه نیل در مصر را طی می‌کردند، آسیاب‌های بادی ساده در چین، آب را پمپاژ می‌کردند، در حالی که آسیاب‌های بادی عمود محور، برای خُرد کردن دانه‌های غله و گندم در ایران و خاورمیانه مورد استفاده قرار می‌گرفتند. احتمالا ایرانیان باستان، از ماهرترین و مبدع‌ترین اقوام جهان در مهار انرژی بادی بوده‌اند. ایرانیان علاوه بر آسیاب‌های عمود محور، از دلو (دولاب) یا چرخ چاه برای رساندن آب چاه به مزارع استفاده می‌کردند. آنها همچنین از مدت‌ها قبل با ساختن بادگیرها (از تاریخچه بادگیرها اطلاعات دقیقی در دست نیست) از انرژی باد برای خنک کردن خانه‌ها و عمارت‌های خود بهره‌ برده‌اند.

کاربردهای انرژی بادی چیست؟

در ادامه این مقاله از ماناسازان قصد داریم تا شما را با کاربردهای انرژی بادی آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

1. تولید برق

یکی از مهم ترین کاربردهای انرژی باد تولید برق است. برای این کار از توربین بادی استفاده می شود که انرژی باد را به کنترل خود در آورده و با حرکت پره های توربین، یک ژنراتور شروع به چرخش کرده و برق تولید می کند.

محبوبیت انرژی باد به خصوص از زمانی که اولین توربین مولد برق ساخته شد دو چندان شد. اولین توربین بادی برای تولید برق در سال 1887 توسط جیمز بیلی ساخته شد، او از برق تولید شده از این طریق برای روشن کردن ویلای تعطیلات خود استفاده کرد.

امروزه در مزارع زیادی در نقاط مختلف دنیا از توربین های بادی برای تامین برق میلیون ها خانه استفاده می شود.

کاربردهای انرژی خورشیدی چیست؟

3. ورزش های بادی

یکی از لذت بخش ترین کاربردهای انرژی بادی در برخی فعالیت های ورزشی از جمله باد سواری، قایق رانی، قایق رانی روی زمین، کایتینگ و کایت باگی است که همگی به قدرت باد متکی هستند.

ممکن است تصور کنید ورزش هایی مانند چتربازی نیز از انرژی باد استفاده می کنند اما این طور نیست، این ورزش ها به عنوان ورزش های هوایی دسته بندی شده اند که لزوما از انرژی باد برای حرکت استفاده نمی کنند.

عملکرد سیستم پنل خورشیدی


عملکرد سیستم پنل خورشیدی

بهتر است این مفهوم با یک مثال توضیح داده شود. در ابتدا، نور خورشید به پنل خورشیدی روی سقف می‌تابد. پنل‌ها انرژی را به جریان DC تبدیل می‌کنند تا در معکوس کننده جریان پیدا کند. معکوس‌کننده‌ی برق DC را به AC تبدیل می‌کند، در مرحله‌ی بعدی می‌توان از این برق برای تأمین نیروی یک خانه استفاده کرد. این انرژی ساده و پاک، مقرون‌به‌صرفه و بهینه است.

اما ساعاتی که شما در خانه نیستید چه اتفاقی می‌افتد؟ یا مثلا هنگام شب که سیستم خورشیدی، قادر به تولید برق نیست چه کار باید کرد؟ جای هیچ نگرانی نیست، در این شرایط می‌توان از سیستم net metering استفاده کرد. این سیستم یک نوع سیستم معمولی PV مبتنی بر شبکه است که در ساعات اوج روز انرژی بیشتری را تولید می‌کند، بنابراین انرژی مازاد دوباره به شبکه بازمی‌گردد. مصرف‌کننده می‌تواند از انرژی اضافه در هنگام شب یا روزهای ابری استفاده کند. net meter نسبت انرژی ارسالی به انرژی دریافتی از شبکه را ثبت می‌کند. در مقیاس گسترده‌تر، سه نوع سیستم نیروگاهی برای انرژی خورشیدی وجود دارد که عبارت‌اند از:

  • سیستم متمرکزکننده‌ی خطی
  • سیستم dish/engine (بشقاب/موتور)
  • سیستم power tower یا برج نیرو

انرژی هسته ای چیست؟

انرژی هسته‌ای

 
کشتی‌های هسته‌ای آمریکایی، (از بالا به پایین) رزم‌ناوهای یواس‌اس بینبریج، یواس‌اس لانگ بیچ و یواس‌اس اینترپرایز، طولانی‌ترین کشتی دریایی، و اولین ناو هواپیمابر هسته‌ای. این عکس در سال ۱۹۶۴، هنگام شکستن رکورد سفر دریایی به اندازهٔ ۲۶۵۴۰ مایل دریایی انگلیس (۴۹۱۹۰ کیلومتر) دور جهان، در ۶۵ روز و بدون سوخت‌گیری گرفته شد. خدمه به گونه‌ای در عرشهٔ کشتی آرایش گرفته‌اند که هم‌ارزی جرم و انرژی اینشتین را نشان می‌دهند.
 
یخ‌شکن هسته‌ای روسی به نام یامال در یک سفر علمی مشترک با بنیاد ملی علوم در ۱۹۹۴.

انرژی هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear Energy) عبارت است از بهره گیری از فرایند های هسته ای حرارت زا برای پدیدآوری گرما و الکتریسیته ی مفید. این واژه شامل شکافت هسته‌ای، پرتوزایی و همجوشی هسته‌ای می‌باشد. امروزه، شکافت هسته‌ای عناصر دستهٔ آکتینیدها در جدول تناوبی بیشتر انرژی هسته‌ای مورد نیاز بشر را با استفاده از فرایندهای پرتوزایی تولید می‌کند، که در درجهٔ اول به شکل انرژی زمین گرمایی و مولد گرما-الکتریکی ایزوتوپی نیاز انسان را برطرف می‌سازد. نیروگاه‌های هسته‌ای، جدا از سهمی که در فراهم سازی رآکتورهای شکافت هسته‌ای نیروهای دریایی دارند، حدود ۵٫۷ درصد انرژی جهان و ۱۳ درصد الکتریسیته جهان را در سال ۲۰۱۲ تأمین می‌کردند. در سال ۲۰۱۳، آژانس بین‌المللی انرژی اتمی گزارش داد که ۴۳۷ رآکتور هسته‌ای فعال در ۳۱ کشور وجود دارد اگرچه تمام رآکتورها الکتریسیته تولید نمی‌کنند. به علاوه، کم و بیش ۱۴۰ کشتی دریایی وجود دارد که با استفاده از حدوداً ۱۸۰ رآکتور، نیرو محرکهٔ هسته‌ای آنان را تأمین می‌کنند. پس از ۲۰۱۳، رسیدن به افزوده خالص انرژی به وسیلهٔ همجوشی هسته‌ای پایدار، به استثنای منابع انرژی همجوشی مانند خورشید، فضایی مداومی برای تحقیقات فیزیکی و مهندسی ایجاد کرده‌است. انرژی هسته‌ای نوعی انرژی است که توسط واپاشی هسته‌ای، شکافت هسته‌ای، یا گداخت هسته‌ای تولید شده و اساس آن را می‌توان با معادلهٔ ΔE = Δm.c² توصیف کرد.[۱]

در هر اتمی، ذراتی از انرژی نهفته که اجزای مختلف اتم نیز به وسیلهٔ همان بهم پیوند یافته‌است لذا هسته اتم منبعی از انرژی به‌شمار می‌رود که با شکافت اتم این انرژی رها می‌شود. انرژی نهفته در هسته اتم‌های برخی از عناصر (مانند اورانیوم) می‌تواند با آزاد شدن، همان کاری را بکند که سوزاندن مقدار زیادی نفت و گاز انجام می‌دهد که البته سوزاندن نفت و گاز، مشکلات زیست‌محیطی ایجاد کرده و مقدار زیادی گاز گلخانه‌ای تولید می‌کند.

 

انرژی زیستی یا بیوانرژی چیست؟

زیست‌انرژی

 
 
یک موتور استرلینگ که توانایی بدست‌آوردن انرژی از گرمای حاصل از سوختن زیست‌توده را دارد
 
ساده‌ترین کاربری سوخت زیست‌توده (سوزاندن هیزم برای بدست‌آوردن گرما)

زیست‌انرژی یا انرژی زیستی یا بیو انرژی (به انگلیسی: Bioenergy) گونه‌ای انرژی تجدیدپذیر است که از منابع زیستی بدست می‌آید.این مفهوم رابطه نزدیکی با مفهوم زیست‌سوخت که به سوختی گفته می‌شود که از منابع زیستی بدست می‌آید، دارد.در معنای گسترده‌تر، زیست‌انرژی شامل زیست توده (نوعی مواد زیستی که برای فراوری زیست‌سوخت بکار می‌روند) و هرگونه استخراج انرژی از منابع زیستی برای استفاده در زمینه‌های اجتماعی، اقتصادی، علمی و فنی می‌باشد.این تصور اشتباهی است که زیست توده همان زیست‌انرژی می‌باشد.در حقیقت زیست‌انرژی، انرژی بدست آمده از زیست‌توده است در حالی‌که زیست‌توده در اینجا نوعی سوخت است و زیست‌انرژی نوعی انرژی. در حقیقت زیست‌‌توده به هر نوع ماده آلی گفته می‌شود که اثرات خورشید در آن به صورت ماده شیمیایی ذخیره شده‌است.در بین زیست توده‌ها موادی چون چوب و ضایعات آن، کاه، کود، نیشکر و دیگر زیست‌فراورده‌ها و فرایندهای کشاورزی به عنوان سوخت بکار می‌روند. در اروپا نسبت به آمریکای شمالی، تمایل کمتری برای بکار بردن کلمه زیست‌انرژی وجود دارد.

انرژی زمین گرمایی چیست ؟

انرژی زمین‌گرمای

 
 
 
نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاولیر در ایسلند

انرژی زمین‌گرمایی (به انگلیسی: Geothermal energy) به انرژی حرارتی که در پوستهٔ جامد زمین وجود دارد گفته می‌شود. این‌گونه انرژی اغلب در جهت تولید الکتریسیته زمین‌گرمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به چرخه تولید انرژی الکتریکی از انرژی زمین‌گرمایی گفته می‌شود. فناوری مورد استفاده در طرح‌های تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی شامل نیروگاه‌های بخار خشک، نیروگاه‌های تبدیل بخار سیال و نیروگاه چرخه دوگانه است.

انرژی زمین گرمایی[۱] برخلاف سایر انرژی‌های تجدیدپذیر محدود به فصل، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره‌برداری است. همچنین قیمت تمام شده برق در نیروگاه‌های زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاه‌های متعارف (فسیلی) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژی‌های نو بسیار ارزانتر است.

انرژی خورشیدی چیست؟

آنچه در مورد خورشید باید بدانیم

در طول تاریخ بشر نظر مردم در مورد خورشید متفاوت بوده است گاهی خورشید مورد ترس بوده و گاهی حتی مورد پرستش قرار گرفته است. با این حال حتی نیاکان ما نیز از این موضوع آگاه بودند که خورشید یک عنصر حیاتی برای زندگی بشر روی زمین است. بدون انرژی تأمین شده از طریق نور خورشید پوشش گیاهی نمی‌تواند رشد کند و بدون پوشش گیاهی حیوانات منبع تغذیه ندارند.

با پیشرفت علم اینک ما می‌دانیم که زمین صرفاً قطعه‌ای از یک ساختار بزرگتر است که ما آن را منظومه شمسی می‌نامیم. همچنین نکته دیگر این است که اگر چه ممکن است در سیارات و اجرام دیگر منظومه شمسی حیات وجود نداشته باشد اما خورشید به همان اندازه بر آن‌ها نیز تأثیرگذار است.

خورشید
تصویر 2: خورشید بر حیات زمین و سایر سیارات منظومه شمسی تاثیرگذار است.

خورشید همان چیزی است که به عنوان ستاره دنباله اصلی شناخته می‌شود. یعنی کره‌ای که اساساً از دو گاز هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و به گونه‌ای باید شرایط خاصی داشته باشد تا به عنوان ستاره دنباله اصلی شناخته شود.

شرط اول این است که خورشید باید دارای جرمی باشد که در بازه خاصی قرار دارد. اگرچه مقدار این محدوده مورد بحث و بررسی است اما این بازه باید تقریباً بین 1.4×1029">1.4×10291.4×1029 کیلوگرم تا 3×1032">3×10323×1032 کیلوگرم باشد (این محدوده اغلب حداقل 75 برابر جرم مشتری و بیش از 150 برابر جرم خورشید توصیف می‌شود).

دومین و مهمترین شرط این است که باید در خورشید همجوشی هسته‌ای وجود داشته باشد. همجوشی هسته‌ای فرآیندی است که طی آن دو هسته اتمی سبک‌تر به هم می‌پیوندند یا فیوز می‌شوند تا یک هسته اتمی سنگین‌تر تولید کنند. در بافت ستارگان هیدروژن سبک‌تر و هلیوم سنگین‌تر است.

اندازه خورشید در مقایسه با بزرگترین ستاره‌های شناخته شده (غول‌های قرمز) خیلی بزرگ نیست. با این حال اگر با رایج‌ترین نوع ستاره‌های جهان یعنی کوتوله‌های قرمز مقایسه شود خورشید کمی بزرگتر است. بنابراین خورشید بزرگترین ستاره در عالم نیست اما قطعاً از بیشتر ستاره‌ها بزرگتر است.

خورشید ویژگی‌های یکتا و عجیبی در ستاره شناسی و نجوم دارد که در این قسمت برخی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

  1. 99.86">99.8699.86 درصد جرم منظومه شمسی را خورشید تشکیل داده است.
  2. حدود یک میلیون زمین می‌توانند در خورشید جا بگیرند.
  3. یک روز خورشید زمین را می‌بلعد.
  4. انرژی که در هسته خورشید تولید می‌شود، سوخت هسته ‌ای است.
  5. خورشید تقریباً یک کره کامل است.
  6. خورشید با سرعت 220 کیلوتر بر ثانیه حرکت می‌کند.
  7. خورشید در نهایت به اندازه زمین خواهد شد.
  8. هشت دقیقه طول می‌کشد که نور از خورشید به زمین برسد.
  9. خورشید در نیمه عمر خود است.
  10. فاصله بین زمین و خورشید متغیر است.
  11. خورشید در جهت مخالف زمین می‌چرخد.
  12. خورشید میدان مغناطیسی قوی دارد.
  13. دما در داخل خورشید می‌تواند به 15 میلیون درجه سلسیوس برسد.
  14. خورشید بادهای خورشیدی را تولید می‌کند.
  15. اتمسفر خورشید از سه لایه تشکیل شده است.
  16. خورشید در دسته ستاره‌های کوتوله زرد دسته‌بندی می‌شود.

موارد بالا از مهمترین ویژگی‌های خورشید هستند.