انرژی

سایت تخصصی در زمینه انرژی و انرژی های تجدید پذیر

دوشنبه ۲۴ خرداد ۰۰

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 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.

انرژی چیست؟

انرژی چیست؟


انـرژی باعث وقوع پدیدهـهای مختلـف در اطـراف ما می شود. در خلال روز ، خورشید روشنایـی و انرژی گرمایی تولید می کند . اما در شب لامپها با استفاده از انرژی الکتریکی مسیر خیابانها را برای ما روشن می سازد.


 

انرژی چیست؟
یک ماشین توسط بنزین ، که یک نوع انرژی ذخیره ای است ، حرکت می کند.حتی غذایی که ما می خوریم حاوی انرژی است. از این انرژی برای کار و بازی استفاده می کنیم . بدین ترتیب همانطوریکه در مقدمه گفته شد انرژی را می توان «توانایی انجام کار» تعریف نمود.

TYPES OF ENERGY 2 انرژی چیست؟
انرژی به شکلهای مختلفی وجود دارد که از آن میان می توان به انرژی شیمیایی ، انرژی الکتریکی ، گرما (انرژی حرارتی) ، نور ( انرژی تابشی) ، انرژی مکانیکی و انرژی هسته ای اشاره نمود.
انرژی ذخیره ای و حرکتی
انرژی باعث وقوع پدیده های مختلف شده و به دو نوع تقسیم می شود:
– انرژی ذخیره ای که انرژی پتانسیل نامیده می شود .
– انرژی حرکتی که انرژی جنبشی نامیده می شود.
حال جهت آشنایی بیشتر با این دو انرژی به کمک یک مداد آزمایش ذیل را انجام دهید. مداد را در لبه میز گذاشته و آن را به طرف زمین هل دهید. در این حالت انرژی جنبشی باعث حرکت مداد به طرف پایین می شود.
حال مداد را برداشته و دوباره روی میز بگذارید. با استفاده از انرژی خود مداد را برداشته و حرکت دهید . هرچه فاصله از کف زمین بیشتر شود به انرژی آن افزوده خواهد شد. در این حالت اگر مداد برروی میز قرار گیرد دارای انرژی پتانسیل است. هرچه مداد بالاتر باشد در فاصله دورتری خواهد افتاد یا به عبارت دیگر مداد انرژی پتانسیل بیشتری خواهد داشت.
چگونه انرژی را اندازه گیری کنیم ؟
انرژی به روشهای مختلفی اندازه گیری می شود. یکی از واحدهای اصلی اندازه گیری انرژی Btu می باشد که یک واحد اندازه گیری حرارت بریتانیایی بوده که البته توسط انگلیسی ها ابداع شده است.
Btu مقدار انرژی گرمایی است که باعث افزایش حرارت یک پوند آب به میزان یک درجه فارنهایت ، در شرایط سطح دریا، می شود. یک Btuمعادل حرارت یک چوب کبریت آشپرخانه است.

انرژی جنبشی چیست؟

انرژی جنبشی

اانرژی جنبشی (به انگلیسی: Kinetic energy) (اختصاری KE) یکی از صورتهای انرژی است که جسم بخاطر حرکت دارا می‌باشد. انرژی جنبشی عبارت است از کار مورد نیاز برای شتاب دادن به جرم جسم برای رسیدن به سرعت مورد نظر از حالت سکون. از آنجا که این انرژی در حین شتاب گرفتن جسم به آن اضافه می شود، جسم این انرژی را  تا زمانی که تغییری در سرعت جسم داده نشود حفظ خواهد کرد. بنابراین [از نظر تئوری] همین مقدار کار برای کاهش سرعت جسم از سرعت کنونی به حالت توقف مورد نیاز خواهد بود.

انرژی جنبشی یک جسم با جرم جسم و مجذور سرعت رابطه مستقیم دارد. به عبارت دیگر بین کار کل انجام شده روی یک جسم و تغییرات انرژی جنبشی ان ، رابطه ای وجود دارد که به قضیه کار انرژی جنبشی معروف است و به این نوع جنبشی حرکتی میگویند

 

تعریف انرژی جنبشی

 

فرمول

انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت با جرم آن جسم و مجذور سرعتش متناسب است. انرژی جنبشی برابر است با حاصل ضرب نصف جرم در مجذور سرعت آن جسم. اگر جرم جسم را با m و سرعت آن را با v نشان دهیم، در این صورت انرژی جنبشی که با K نمایش داده می‌شود، به صورت زیر است:

{displaystyle E_{text{k}}={frac {1}{2}}mv^{2}}{displaystyle E_{text{k}}={frac {1}{2}}mv^{2}}

انرژی بادی چیست؟

انرژی بادی

 
 

نیروگاه گرمایی (به انگلیسی: Thermal power station) نوعی از نیروگاه است که معمولاً از بخار به عنوان سیال و عامل محرک استفاده می‌کند. آب پس از گرم شدن به سمت توربین بخار که به یک ژنراتور متصل شده می‌رود و با استفاده از انرژی جنبشی خود آن را به حرکت در می‌آورد. پس از عبور بخار از توربین، بخار در کندانسور فشرده می‌شود. بزرگترین اختلاف در طراحی نیروگاه‌های گرمایی نیز به نوع سوخت مصرفی در نیروگاه مربوط است. تقریباً تمامی نیروگاه‌هایی که با استفاده از زغال سنگ، انرژی هسته‌ای، انرژی زمین‌گرمایی یا انرژی گرمایی خورشید کار می‌کنند نیروگاه حرارتی محسوب می‌شوند. گاز طبیعی نیز برخی اوقات در بویلرها یا توربین‌های گازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مشکلات نیروگاه‌های حرارتی می‌توان به تولید دی‌اکسید کربن اشاره کرد.

این نیروگاه‌ها معمولاً در اندازه‌های بزرگ و برای استفاده مداوم ساخته می‌شوند.

در پایان سال ۲۰۱۰، میزان ظرفیت نامی تولید برق بادی در سراسر جهان برابر ۱۹۷ گیگاوات بود.امروزه توان بادی در دنیا ظرفیت تولید سالانه ۴۳۰ تراوات ساعت انرژی الکتریکی را دارد که این میزان، ۲٫۵٪ مصرف برق دنیاست.در ۵ سال گذشته، رشد متوسط سالانه در توان بادی دنیا ۲۷٫۶٪ بوده و انتظار می‌رود که سهم باد در تولید انرژی الکتریکی دنیا تا سال ۲۰۱۳ به ۳٫۳۵٪ و تا سال ۲۰۱۸ به ۸٪ برسد.

نخستین استفاده از انرژی باد توسط ایرانیان باستان برای آبیاری مزارع بود. آن‌ها از توان باد برای به حرکت درآوردن چرخ‌هایی استفاده می‌کردند تا آب را به سطح زمین و مزارعشان بیاورند.

آز آنجایی که منابع فسیلی مانند نفت و گاز تجدید ناپذیر بوده و روزی به پایان می‌رسند، باد به عنوان یک منبع انرژی پاک محسوب شده و هزینه تولید برق به وسیلهٔ آن کمتر از تولید برق با استفاده از سوخت‌های فسیلی است و همچنین آلودگی و گاز گلخانه ای کمتری تولید می‌کند.

معایبی هم برای این نوع انرژی ذکر شده‌است. جلوه بد و همچنین صدای بلند که برای حیوانات و بخصوص پرندگان آزار دهنده است، از معایب انرژی بادی می‌باشد.

نیروگاه‌های بادی به دلیل متغیر بودن وزش باد به صورت مداوم قادر به تولید برق نیستند.

برای استفاده از انرژی بادی و تولید برق، از توربین استفاده می‌شود. توربین سه پره ای مرسوم‌ترین توربین بادی می‌باشد. بسیار از کشورها به این انرژی روی آورده‌اند. کشور آمریکا رتبه نخست استفاده از انرژی باد و تبدیل آن به برق را در اختیار دارد.

 
یک نیروگاه بادی در شمال غرب انگلستان

کشورهای دانمارک با ۲۱٪،[۱] پرتغال با ۱۸٪،[۱] اسپانیا با ۱۶٪،[۱] ایرلند با ۱۴٪ و آلمان با ۹٪[۱] از نظر درصد تولید برق بادی از کل تولید انرژی الکتریکی در جایگاه‌های نخست قرار دارند. در سال ۲۰۱۱، ۸۳ کشور در دنیا از توان بادی برای تولید برق استفاده کرده‌اند.[۳]

انرژی بادی در مقادیر زیاد در مزارع بادی تولید و به شبکه الکتریکی متصل می‌شود. از توربین‌ها در تعداد کم معمولاً فقط برای تأمین برق در مناطق دور افتاده استفاده می‌شود.

باد یکی از شاخصه‌های اصلی انرژی خورشیدی و هوای متحرک است و جزء کوچکی از خورشید که از تابش خورشید که از خارج به اتمسفر می‌رسد به انرژی بادتبدیل می‌شود.

اما از جمله دلایل تمایل کشورها برای افزایش ظرفیت تولید برق بادی مزایا بسیار زیاد این روش تولید انرژی الکتریکی است چراکه انرژی بادی فراوان، تجدیدپذیر و پاک است، در همه جای دنیا وجود دارد و همچنین در مقایسه با استفاده از انرژی سوخت‌های فسیلی میزان کمتری گاز گلخانه‌ای منتشر می‌کند.

انرژی ابی چیست؟

انرژی آبی چیست؟

 
 

انرژی آبی چیست؟

نیروگاه آبی نیروگاهی است که از انرژی آب در حال ریزش یا سرعتی حاصل می شود ، که ممکن است برای اهداف مفید مورد استفاده قرار گیرد. از زمان های بسیار قدیم ، از نیروگاههای آبی از انواع مختلف به عنوان منبع انرژی تجدید پذیر برای آبیاری و بهره برداری از دستگاه های مختلف مکانیکی مانند ماسه سنگ ، کارخانه اره ، نساجی ،کارخانه های سنگ معدن استفاده می شده است. یک ترومپ ، که هوای فشرده شده را از آب در حال ریزش ایجاد می کند ، گاهی اوقات برای به کار بردن ماشین آلات دیگر از راه دور استفاده می شود.
در اواخر قرن 19 ، نیروگاه برق منبع تولید برق شد. Cragside در Northumberland اولین خانه ای بود که در سال 1878 توسط نیروگاه برق تأسیس شد و نخستین نیروگاه تجاری برق آبی در آبشارهای نیاگارا در سال 1879 ساخته شد.
از اوایل قرن بیستم ، این اصطلاح تقریباً به طور انحصاری در رابطه با توسعه مدرن قدرت آبی مورد استفاده قرار گرفته است. موسسات بین المللی مانند بانک جهانی ، انرژی آبی را وسیله ای برای توسعه اقتصادی بدون افزودن مقادیر قابل توجهی کربن به جو می دانند ،  اما سدها می توانند تأثیرات منفی و اجتماعی منفی داشته باشند.