مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

طبق آمارهای به ثبت رسیده طی 30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال 1960 مصرف انرژی جهان معادل 3/3Gtoe بوده است.در سال 1990 این رقم به 8/8Gtoe بالغ گردید ، که دارای رشد متوسط سالانه 3/3 درصد می باشد و در مجموع 166 در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان 10Gtoe/Year بوده و پیش بینی می شود این رقم در سالهای 2010 و 2020 به 12 و 14 Gtoe/Year افزایش یابد . این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و بالطبع این سوال مهم مطرح می باشد که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بودیا خیر؟

 

حداقل به دو دلیل عمده پاسخ این سوال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جایگزین این منابع نمود. این دلایل عبارتند از:

محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی چرا که این سوختها از نوع انرژی شیمیایی متمرکز بوده و مسلماً کاربردهای بهتر از احتراق دارند.

مسایل و مشکلات زیست محیطی بطوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترین پیش شرطهای توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید. از این رو است که دهه های آینده بعنوان سالهای تلاش مشترک جامعه انسانی برای کنترل انتشار کربن، کنترل محیط زیست و در واقع تلاش برای تداوم انسان بر روی کره زمین خواهد بود

 

بنابراین استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. سیستمهای جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. بدون تردید انرژی های تجدیدپذیر با توجه به سادگی فن آوریشان در مقابل فن آوری انرژی هسته ای از یک طرف و نیز بدلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله های اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستمهای جدید انرژی در جهان ایفا می کنند. در هر حال باید اذعان داشت که در عمل عوامل متعددی بویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا، عدم سرمایه گذاری کافی برای بومی نمودن و بهبود کارآیی تکنولوژیهای مربوطه ، به حساب نیامدن هزینه های خارجی در معادلات اقتصادی، نبود سیاستهای حمایتی در سطح جهانی، منطقه ای و محلی، نفوذ و توسعه انرژی های نو را بسیار کند و محدود ساخته است. ولی پژوهشگران و صنعتگران همواره تلاش خود را جهت رفع این مشکلات مبذول می دارند.

 

بطور کلی عمده فعالیتهای مربوط به احداث پایلوتهای سازگار با محیط زیست با بکار بردن منابع انرژی های تجدیدپذیر و اجرای پروژه های مهندسی و انجام خدمات مشاوره ای و مدیریت بر طرحها، در چهار بخش ذیل متمرکز شده است:

• انرژی های خورشیدی
• انرژی باد و امواج
• انرژی زمین گرمایی
• فن آوری هیدروژن، پیل سوختی و زیست توده

 

که در اینجا به توضیح اجمالی هر یک می پردازیم:

1- انرژی خورشیدی

جالب است بدانید که تابش خورشید بزرگترین منبع تجدید پذیر انرژی روی کره زمین می باشد و اگر فقط یک درصد از صحراهای جهان با نیروگاه های حرارتی خورشیدی به کار گرفته شوند، همین مقدار برای تولید برق سالانه مورد تقاضای جهان کافی خواهد بود.

برای سود جستن از انرژی خورشیدی دو راه وجود دارد :

استفاده مستقیم از نور خورشیدو تبدیل آن به الکتریسیته از طریق سلولهای فتوولتائیک

استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انواع انرژی های دیگر و یا استفاده مستقیم از آن (کاربردهای نیروگاهی و غیر نیروگاهی خورشیدی)

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 TroughCollectors)

*نیروگاه دریافت کننده مرکزی(C.R.S)

*نیروگاه دیش استرلینگ( این تکنولوژی در نیروگاه های خورشیدی مورد استفاده کمتری دارد و در کاربردهای غیر نیروگاهی بیشتر استفاده می شوند.)

 

 

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 )

گرمایش فضای داخلی ساختمانها

سرمایش فضای داخلی ساختمانها و یخچالهای خورشیدی

آب شیرین کنهای خورشیدی (در اندازه های خانگی و صنعتی)

خشک کنهای خورشیدی ( برای خشک کردن مواد غذایی و محصولات کشاورزی)

خوراک پزهای خورشیدی

 

2- انرژی باد و امواج

به منظور شناخت دقیق محدودیتها، موانع و امکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژی در کشور، ضرورری است .میزان بهره برداری از پتانسیلهای موجود انرژی و روند تحولات حاملهای انرژیهای تجدیدپذیر در کشور نیز به روش علمی و دقیق محاسبه و ارزیابی گردد.

 

کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی یکی از غنی ترین کشورهای جهان محسوب می گردد، چرا که از یک سو دارای منابع گسترده سوختهای فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژیهای تجدید پذیر از جمله باد می باشد.

با توسعه نگرشهای زیست محیطی وراهبردهای صرفه جویانه در بهره برداری از منابع انرژیهای تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مطرح در بسیاری از کشورهای جهان رو به فزونی گذاشته است. استفاده از تکنولوژی توربینهای بادی به دلایل زیر می تواندیک انتخاب مناسب در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدید پذیر باشد.

قیمت پایین توربین های برق بادی در مقایسه با دیگر صور انرژیهای نو

 

کمک در جهت ایجاد اشتغال در کشور

عدم آلودگی محیط زیست در کشورهای پیشرفته نظیر آلمان، دانمارک، آمریکا،اسپانیا، انگلستان، و بسیاری کشورهای دیگر، توربینهای بادی بزرگ و کوچک ساخته شده است و برنامه هایی نیز جهت ادامه پژوهشها و استفاده بیشتر از انرژی باد جهت تولید برق در واحدهایی با توان چند مگاواتی مورد مطالعه می باشد.

در ایران نیز با توجه به وجود مناطق بادخیز طراحی و ساخت آسیابهای بادی از 2000 سال پیش از میلاد مسیح رایج بوده و هم اکنون نیز بستر مناسبی جهت گسترش بهره برداری از توربینهای بادی فراهم می باشد.مولدهای برق بادی می تواند جایگزین مناسبی برای نیروگاه های گازی و بخاری باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمینه تخمین پتانسیل انرژی باد در ایران نشان داده اند که تنها در 26 منطقه از کشور( شامل بیش از 45 سایت مناسب) میزان ظرفیت اسمی سایتها، با در نظر گرفتن یک راندمان کلی 33%، در حدود 6500 مگاوات می باشد و این در شرایطی است که ظرفیت اسمی کل نیروگاه های برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات می باشد. در توربینهای بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد.

استفاده فنی از انرژی باد وقتی ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الی 25/ باشد. پتانسیل قابل بهره برداری انرژی باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادی 1018ژول) برآورد گردیده است که از این مقدار 40 مگاوات ظرفیت نصب شده تا اواخر سال 2003 میلادی(1382 ه.ش.) در جهان می باشد.

از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تامین بخشی از تقاضاهای انرژی برق، کمتر بودن نسبی انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلند مدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، قدرت مانور زیاد در بهره برداری( از چند وات تا چندین مگاوات) ، عدم نیاز به آب و نداشتن آلودگی محیط زیست می باشد.

 

توربینهای بادی کوچک

از توربینهای بادی کوچک جهت تامین برق جزیره های مصرف و یا مناطقی که تامین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل می باشد استفاده می شود. این توربینها تا قدرت 10 کیلووات توان تولید برق را دارا می باشند.

 

 

توربینهای بادی متوسط

عموماً تولید این توربینها بین 250-10 کیلووات است. از این توربینها جهت تامین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود.

 

توربینهای بادی بزرگ( مزارع بادی)

این نوع توربینها معمولاً شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی 250 کیلووات به بالا می باشند که به صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می گردند.

 

3- انرژی زمین گرمایی

مرکز زمین( به عمق تقریبی 6400 کیلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها( فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می دهد.

 

امروزه با بهره گیری از فنآوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادی قابل بهره برداری است.

بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر منشاء یک انرژی پایدار با فاکتور دسترسی 100% است که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.

 

از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند.

 

نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی

در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.

 

نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری)

در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند.

از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی میتوان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی ، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپهای حرارتی زمین گرمایی اشاره نمود.

 

برچسب هفت رنگ نشانگر مصرف انرژي

بدون شك همه مردم روي زمين به دنبال تهيه بهترين وسيله جهت استفاده در زندگي روزمره‌شان هستند و تهيه بهترين وسيله خصوصا در مورد وسايل برقي كه در عصر امروز داراي تنوع بسياري است و هر روزه با تعداد قابل‌توجهي از آنها سروكار داريم، از اهميت بيشتري برخوردار است.

در حال حاضر لوازم برقي خانگي از مهم‌ترين مصرف‌كنندگان برق در بخش خانگي هستند كه طبعا تاثير بسزايي در هزينه‌هاي برق خانواده‌ها دارند؛ بنابراين در انتخاب و خريد وسايل برقي، اطمينان از ايمني، كيفيت، كميت در بازدهي و ميزان مصرف انرژي دستگاه‌هاي موردنظر با توجه به خدماتي كه ارائه مي‌دهند براي مصرف‌كنندگان داراي اهميت و ضرورت بسياري است.
در انتخاب و تهيه كالا خصوصا وسايل برقي توجه به مواردي چون شكل ظاهري، مدل، كارخانه سازنده و تكنولوژي ساخت، شرط‌هاي لازم در انتخاب يك كالا محسوب مي‌شوند اما توجه به نشان استاندارد و برچسب انرژي از شرط‌هاي ضروري در انتخاب و تهيه وسايل برقي خانگي است. چون اين علائم اطلاعات بسيار مفيدي را در زمينه ايمني؛ بازدهي و ميزان مصرف انرژي وسايل برقي با توجه به خدماتي كه ارائه مي‌دهند در اختيار مصرف‌كنندگان قرار مي‌دهد.

معرفي برچسب 7رنگ
يكي از موارد مهمي كه در سال‌هاي اخير مورد تاكيد قرار گرفته، مشخص كردن ملاك‌هايي براي مصرف انرژي كليه وسايل انرژي بر خانگي است كه كارخانه‌هاي سازنده وسايل خانگي ملزم به رعايت آن هستند. حاصل اين كار تهيه و تدوين برچسبي بود تحت عنوان برچسب انرژي يا برچسب كارآيي انرژي.

برچسب انرژي چيست؟
برچسب انرژي امروزه در اغلب كشورهاي جهان وجود دارد و برچسبي است كه روي وسايل مصرف‌كننده انرژي نصب مي‌شود و مصرف‌كننده را با ميزان كارآيي و مصرف انرژي آن وسيله آشنا مي‌كند. همچنين اطلاعات مشترك در همه وسايل و اطلاعات اختصاصي مربوط به هر وسيله انرژي بر را در اختيار مصرف‌كنندگان قرار مي‌دهد.
در حال حاضر وقتي براي خريد وسايل برقي و گازي به فروشگاه‌ها مراجعه مي‌كنيد برچسب انرژي را روي وسايل مشاهده مي‌كنيد. برچسب انرژي داراي قسمت‌هاي مختلفي است و هر قسمت نشان دهنده اطلاعاتي در خصوص دستگاه مربوطه است.
بخش‌هاي اول تا سوم برچسب در تمامي وسايل انرژي بر خانگي (كه داراي برچسب انرژي باشند) مشترك و به‌ترتيب نشان‌دهنده علامت تجاري شركت سازنده، نام شركت سازنده و مدل دستگاه است.
بخش چهارم بر چسب انرژي كه از اهميت خاصي نيز برخوردار است از 7 فلش رنگي (از سبز پررنگ تا قرمز تيره) كه روي هر يك از آنها يك حرف لاتين از A تا G‌ درج شده تشكيل شده است كه هر حرف و هر فلش رنگي نشانگر درجه‌اي از مصرف انرژي دستگاه است.

حرف A نشانگر كمترين مصرف انرژي و بيشترين كارآيي و حرف G نشانگر بيشترين مصرف انرژي و كمترين كارآيي دستگاه است. بنابراين هر چه رتبه دستگاه بيشتر باشد كارآيي آن نسبت به ميزان انرژي كه مصرف مي‌كند بيشتر است.
برچسب انرژي در واقع به خريدار كمك مي‌كند كه در هنگام خريد، وسيله‌اي را انتخاب كند كه در مقايسه با ساير وسايل موجود، مصرف انرژي كمتر و كارآيي بيشتري داشته باشد.
به عنوان مثال وقتي خريداري براي خريد يك يخچال فريزر به فروشگاهي مراجعه مي‌كند و با دو مدل يخچال كه از هر جهت مشخصات يكساني دارند روبه‌رو مي‌شود، در اين شرايط اگر يكي از يخچال‌ها رتبه B داشته باشد و ديگري رتبه C مسلما آن يخچالي كه رتبه B دارد انتخاب خوبي براي خريد است، چون مصرف برق كمتري دارد. توجه داشته باشيد كه در يخچال و فريزرها به ازاي افزايش يك رتبه در برچسب انرژي حدود 14درصد صرفه‌جويي در مصرف برق صورت مي‌گيرد.
مهم است كه بدانيد استاندارد برچسب انرژي براي يخچال، يخچال فريزرهاي خانگي، ماشين لباسشويي، كولر آبي، كولر گازي، اتوي برقي و ساير وسايل برقي كوچك آشپزخانه تدوين شده است.

فوايد استفاده از برچسب انرژي
استفاده از برچسب انرژي مزايا و فوايد گوناگوني براي مصرف‌كنندگان اين گونه وسايل دارد كه از آن جمله مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:
- انتخاب درست و آگاهانه مردم در هنگام خريد وسايل برقي خانگي
- آشنا ساختن مصرف كنندگان با ميزان كارايي و بازدهي وسايل برقي خانگي
- بهينه‌سازي و كاهش مصرف انرژي
-كاهش هزينه انرژي مصرفي در خانواده‌ها
- كاهش آلودگي محيط‌زيست
- ارائه اطلاعات اختصاصي ويژه هر وسيله برقي
- ارائه اطلاعات مشترك در مورد وسايل برقي شامل علامت تجاري، نام شركت سازنده، مدل دستگاه و نشان استاندارد.

در حال حاضر 100درصد از خانواده‌هاي شهري و 90درصد از خانواده‌هاي روستايي از خدمات شبكه برق در كشور استفاده مي‌كنند. با توجه به افزايش سطح رفاه عمومي، افزايش مشتركين برق و استفاده عموم مردم از وسايل انرژي‌بر خانگي تعداد اين وسايل روز به روز در خانواده‌ها در حال افزايش است؛ بنابراين توجه به مرغوبيت، بازدهي مفيد، ميزان مصرف انرژي در وسايل انرژي‌بر و همچنين توجه به طراحي، ساخت مناسب و منطبق بر استانداردهاي معتبر و بهينه جهاني بايد مورد توجه توليدكنندگان اين وسايل قرار گيرد. از طرف ديگر اطلاع از نحوه استفاده درست از وسايل انرژي‌بر و توجه به ميزان كارايي و مصرف انرژي آنها نيز از جمله مواردي است كه بايد مورد توجه مصرف‌كنندگان باشد.