پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود مقاله کاربرد انرژی های نوین و تجدید پذیر
انرژی نو یا انرژی جایگزین به آن دسته از انرژیها گفته میشود که برای تولیدشان از منابع بدون کربن استفاده می‌گردد؛ مانند انرژی خورشیدی، انرژی بادی، انرژی دریایی، زمین گرمایی، نیروگاه‌های آبی و کربن خنثی مانند زیست توده. از هیدروژن نیز که در پیل‌های هیدروژنی قادر به ذخیره انرژی است، به عنوان انرژی نو نام برده میشود.
این نوع انرژیها معایب سوختهای فسیلی مانند افزایش غلظت دی‌اکسیدکربن و در نتیجه افزایش دمای کره زمین و تغییرات آب و هوایی وآلودگی زیست‌محیطی را ندارد علاوه بر این منابع تولید آنها تمام ناشدنی و نامحدود است.
ماهیت آنچه که یک منبع انرژی را در دسته انرژیهای جایگزین قرار می‌دهد در طول زمان تغییر کرده‌است. امروزه به علت تنوع منابع انرژی و اهداف مختلفی که حامیان هریک از این انرژیها دنبال می‌کنند، تعریف بسیاری از انواع انرژی به عنوان انرژی جایگزین محل مجادله است.
توسعه این نوع از انرژیها با توجه به عوامل مختلف به‌ویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا و نبود سیاست‌های حمایتی، با مشکلاتی مواجه‌است.
مثلا برزیل یکی از کشورهایی است که پروژه‌های بزرگی برای استفاده از انرژیهای نو (انرژیهای تجدیدپذیر) انجام می‌دهد. ۱۸٪ از کل مصرف سوخت اتومبیل‌های برزیل از طریق سوخت اتانولی که از ساقهٔ نیشکر به‌دست می‌آید تأمین میشود. سوخت اتانول به‌صورت گسترده در ایالات متحده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انرژی پایدار به انگلیسی: (Sustainable energy)، انرژی بی‌پایان، انرژی بی‌نهایت و انرژی جاوید نیز نامیده میشود
. انرژیهای تجدیدپذیر، جز همین انرژی است. از فناوری‌های استفاده شده برای این منظور میتوان از انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زمین‌گرمایی،سوخت زیستی اتانول، هیدروژن، انرژی موج، انرژی جزر و مدی، انرژی جریان اقیانوسی(انرژی دریایی) و نیروی برق‌آبی نام برد.
جهان بی‌پایان تعداد زیادی از ستارگان و اجرام آسمانی را در خود جای داده‌است. این ستارگان و اجرام دارای انرژی هستند اگر بتوان این انرژی را از فضا به کره زمین منتقل کرد. تأثیر مهمی در مشکلات مربوط به انرژی بشر خواهد داشت، این انرژی میتواند جایگزین قسمت قابل توجهی از سوختهای فسیلی شود چرا که سوختهای فسیلی به محیط زیست آسیب‌های فراوانی زده‌است و از طرفی امروزه انرژی اهمیت زیادی دارد.
استفاده از انرژی خورشیدی در فضا میتواند آغازی بر استفاده از انرژیهای بی‌پایان موجود در فضا باشد. ستارگانی در فضا وجود دارند که دمای آنها به ۳۳ هزار درجه کلوین می‌رسد یعنی گرمای فراوان و از آنجایی که گرما صورتی از انرژی است. فعل و انفعالات زیادی در فضا هستند که انرژی آزاد میکند با توجه به بحران‌های انرژی حال حاضر جهان، بشر نمی‌تواند نسبت به این مقدار انرژی موجود در فضا بی‌تفاوت باشد. این قضیه میتواند موجب کاهش هزینه‌های تمام شده برای انرژی شود. از طرفی در شرایط حال حاضر انرژی ارزش بسیاری دارد و میتواند موجب تولید ثروت شود.
انرژی خورشیدی
خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را میتوان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد.
خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهمترین آنهااکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است.
میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر میشود.
زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. حتی سوختهای فسیلی ذخیره شده در زم
ین، انرژیهای باد، آبشار، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد. مقدار انرژی تابشی خورشید بر روی کره زمین در یک ساعت۶۰۰۰ برابر کل مصرف انرژیهای سالیانه بر روی زمین است که این مطلب نشان دهنده اهمیت توجه به این منبع در تأمین نیازهای روزمره بشر است
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان پیشاتاریخ بازمی‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و پرتو خورشید، آتشدان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند
ولی مهمترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان باستان است که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید. گفته میشود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته، پرتو خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است.
در تاریخ ایران باستان نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است.
با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت خام و گاز طبیعی ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود. با افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ کشورهای صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.
آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی
از انرژی خورشیدی میتوان برای تولید آب گرم تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکان‌هایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد. چنانچه ظرفیت این سیستم‌ها افزایش یابد میتوان از آنها در حمام‌های خورشیدی نیز استفاده نمود.
در آبگرمکن های خورشیدی, یکی از مهمترین بخش ها, لوله های خورشیدی هستند که از طریق آنها بیش از 90 درصد انرژی خورشیدی جذب شده و از طریق مخزن یا لولۀ متصل به آنها, انرژی جذب شده به آب منتقل شده و آب را گرم می نماید.:
به منظور ذخیره آب گرم مصرفی از یک یا دو مخزن فلزی بهمراه عایق درنظرگرفته شده است. جنس مخازن عمدتاً از گالوانیزه و یا استنلس استیل بوده که حسب تقاضا متفاوت می باشد. ظرفیت مخزن بر اساس میزان مصرف آب گرم تعیین می شود. مخازن عمدتاً از نوع مخزن دو جداره می باشد.
هر آبگرمکن از یک مخزن و تعدادی کلکتور تشکیل شده که عملکرد آن بستگی زیادی به شرایط زمانی و مکانی ( منطقه جغرافیایی) خواهد داشت. صفحات جاذب کلکتورها انرژی تابشی خورشید را جذب و به گرما تبدیل می کند. لولههای رایزر متصل به این صفحات گرمای جذب شده را به سیال عبوری منتقل میکند. درصورتیکه سیستم (Indirect) باشد، سیال گرم در مخزن ذخیره می شود (متشکل از منبع ذخیره دو جداره ) سیال گرم ( محلول آب و ضد یخ ) وارد جداره خارجی شده و آب مصرفی را گرم می کند.
گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
اولین خانه خورشیدی در سال ۱۹۳۹ساخته شد که در آن از مخزن گرمای فصلی برای بکارگیری گرمای آن در طول سال استفاده شده‌است. گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها با استفاده از انرژی خورشید، ایده تازه‌ای بود که در دهه ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی رسید. با افزودن سیستمی معروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم‌های خورشیدی میتوان علاوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش از این سیستم‌ها در فصول گرما برای سرمایش ساختمان نیز استفاده کرد.
گرمایش خورشیدی انفعالی (Passive Solar Heating)
یک سیستم گرم کننده انفعالی (غیرفعال) سیستمی است که در آن گرم کردن ساختمان بطور طبیعی و با استفاده از عوامل طبیعی مثل خورشید انجام گیرد، باین معنی که چنین سیستمی این امکان را فراهم می سازد، که ساختمان به انرژی فسیلی یا الکتریکی نیازی نداشته و یا مصرف اینگونه انرژیها در آن بسیار کم باشد بعبارت دیگر « سیستم خورشیدی انفعالی» چیزی جز خود ساختمان نیست، در چنین سیستمی بعضی از عناصر و اجزا مختلف عملکردی چندگانه دارند که بطور مثال دیوارها علاوه بر تشکیل جداره های خارجی ساختمان، عمل جذب حرارت، ذخیره سازی و توزیع حرات را نیز انجام میدهند، بنابراین در طراحی ساختمانهای خورشیدی غیرفعال باید توجه شود که خصلت ، ذات و کالبد ساختمان خورشیدی باشد.
اجزاء مورد نیاز در سیستم های انفعالی:
۱– پرتوگیر – پرتوگیر عبارتست از سطح یا شیشه شفاف که معمولاً در نمای جنوبی ساختمان قرار داده میشود، سطح پرتوگیر را میتوان بصورت عمودی مطابق پنجره ها قرار داد و یا آنکه آنها را به صورت شیب دار مثل نورگیرهای سقفی نصب کرد.
۲– جذب کننده – جذب کننده سطحی است که بطور مستقیم یا غیرمستقیم مشرف به پرتوهای خورشیدی است که از طریق پرتوگیرها وارد میشود، جذب کننده ، اشعه خورشید را به انرژی حرارتی تبدیل می نماید که این انرژی بصورت تابش یا هدایت از سطح دور شده و به هوا انتقال می یابد.
۳– انباره (ذخیره کننده – انباره که متشکل است از مصالح متراکم، حرارت منتقله از جذب کننده را ذخیره میکند، انباره باید اندازه ای متناسب با سیستم داشته باشد و دقت شود که حجم و ضخامت آن متناسب با مقدار حرارتی باشد که لازم است جمع و ذخیره شود، معمولاً انباره در داخل و یا در مجاورت فضائی که گرم کردن آن مورد نظر است قرار داده میشود.
باید توجه داشت که معمولاً جذب کننده و انباره یکی هستند مانند کف یا دیوار بتنی یا آجری
۴– توزیع کننده – در یک سیستم خورشیدی انفعالی توزیع کننده عبارتست از روش یا وسیله ای که بوسیله آن، حرارت به ساختمان منتقل میشود.
توزیع حرارت ممکن است بطور طبیعی یعنی تابش و یا جابجائی صورت گیرد، همچنین حرارت را میتوان با استفاده از وانتیلاتور و یا پمپ، از قسمت جمع کننده به داخل ساختمان یا انباره ای در خارج ساختمان هدایت کرد.
۵– تنظیم کننده حرارت – تنظیم کننده که گاهی آنرا کنترل کننده نیز میگویند وسیله ایست که در مواقع ابری و یا در شبهای سرد، از تلف شدن انرژی حرارتی ذخیره شده جلوگیری میکند که در اینحال تنظیم کننده عبارتست از یک صفحه عایق حرارتی ، تنظیم کننده میتواند وسیله ای باشد که در مواقع عدم نیاز، جلب حرارت را به حداقل برساند، که در اینصورت سایه بان و یا هواکش را میتوان یک تنظیم کننده محسوب نمود.یکی دیگر از روشهای گرم کردن منازل مسکونی استفاده از پانل های هوای گرم است که شکل آن در زیر آمده است :
آب شیرین کن خورشیدی
هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با دمای کم روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و املاح باقی می‌ماند.با این روش میتوان آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر را تأمین کرد
آب شیرین‌کن‌ها از قواعد اصلی تبخیر و تقطیر آب استفاده می‌کنند. آب شور و غیر قابل آشامیدن وارد تشتک دستگاه میشود و سپس توسط تابش نور خورشید گرم و تبخیر میشود. مواد اضافه و حتی برخی از میکروب‌ها حین تبخیر از ملکول‌های آب جدا شده و در تشتک باقی می‌مانند. به عبارت دیگر، ملکول‌های آب عاری از آلودگی به صورت بخار، رو به بالا حرکت می‌کنند. از آنجا که این سیستم توسط شیشه، پلاستیک یا غیره بسته شده است، بخار آب راهی به بیرون از سیستم ندارد و روی سطح سرپوش تقطیر میشود. سرپوش مذکور شیب‌دار است و با شیب خود، قطرات آب حاصل از تقطیر را به سمت خروجی سیستم هدایت میکند.
فهرست :
انرژی خورشیدی
آبگرمکن های خورشیدی
گرمایش و سرمایش ساختمان ها توسط انرژی خورشیدی
آب شیرین کن خورشیدی
انرژی باد
توربین های بادی
انرژی زمین گرمایی
| فرمت فایل: Word (قابل ویرایش) |
| تعداد صفحات: 37 |
| حجم: 1.51 مگابایت |