توجه : تمامی مطالب این سایت از سایت های دیگر جمع آوری شده است. در صورت مشاهده مطالب مغایر قوانین جمهوری اسلامی ایران یا عدم رضایت مدیر سایت مطالب کپی شده توسط ایدی موجود در بخش تماس با ما بالای سایت یا ساماندهی به ما اطلاع داده تا مطلب و سایت شما کاملا از لیست و سایت حذف شود. به امید ظهور مهدی (ع).

    از انرژی اب جاری چه استفاده هایی میشود

    دسته بندی :
    1. اسک 98
    2. مطالب سایت
    15بازدید

    از انرژی اب جاری چه استفاده هایی میشود را از سایت اسک 98 دریافت کنید.

    انرژی آبی

    انرژی آبی

    انرژی آبی (به انگلیسی: Hydropower) یا انرژی هیدرولیک یک قدرت است که انرژی یا نیرویی است که از حرکت آبی بدست می‌آید که ممکن است برای اهداف مفید مهار شود. انرژی آب مانند انرژی خورشید از منابع طبیعی انرژی می‌باشد این انرژی به دلیل حرکت و سرعت آن می‌باشد که با ایجاد سد در مقابل رودخانه‌ها می‌توان انرژی جنبشی را به انرژی پتانسیل ذخیره کرد حتی آبشارها نیز به خاطر ارتفاع زیادی که از سطح زمین دارند و به خاطر وزش باد دارای منبع عظیمی از انرژی آب می‌باشند.

    مقدمه[ویرایش]

    نیروهای گرانشی مابین ماه و خورشید و زمین سبب بالا و پایین رفتن منظم آب اقیانوس‌ها در سراسر جهان گردیده که نتیجه آن امواج جزر و مدی می‌باشد. ماه نیرویی بیش از دو برابر نیرویی که خورشید بر امواج جزر و مد وارد می‌نماید اعمال می‌کند در نتیجه جزر و مد به وضوح تابعی است از گردش ماه به دور زمین ایجاد موج در روز و سیکل جزر در سطح هر جزئی از اقیانوس وجود دارد با وجود کم بودن دامنه ارتفاع موج جزر و مد در اقیانوس‌های آزاد به علت آشفتگی بالا دارای جابه جایی نسبتاً قابل توجهی می‌باشند.[۱]

    پیش از در دسترس بودن توان الکتریکی تجاری انرژی آبی بیشتر برای آبیاری و بکار انداختن دستگاه‌های مختلف مانند آسیاب‌ها دستگاه‌های پارچه دستگاه‌های اره‌کشی گنتری کرین‌های اسکله و آسانسورهای خانگی مورد استفاده قرار می‌گرفت. دیگر کاربری این انرژی در دستگاه ترومپ برای فشرده کردن هوا با استفاده از ریختن آب است، که با این کار می‌شود انرژی آب را به مسافت‌های دورتر برای استفاده در دستگاه‌های دیگر انتقال داد.

    در گذشته برای خرد کردن گندم و ذرت در آسیاب‌ها از آب جاری برای چرخاندن چرخهای چوبی آسیاب استفاده می‌کردند این نوع آسیاب را آسیاب آبی یا آسیاب غلات می‌گفتند. در سال ۱۰۸۶ کتاب چند جلدی Domesday نوشته شد در این کتاب فهرست کلیه املاک خانه‌ها فروشگاه‌ها و سایر موارد در انگلستان ارائه شده‌است. در این کتاب فهرست ۵۶۲۴ آسیاب آبی واقع در جنوب رودخانه ترنت (Trent) در انگلستان درج شده‌است. به عبارت دیگر به ازای هر ۴۰۰ نفر یک آسیاب وجود داشت.

    گردش چرخ‌های آسیاب آبی یا از طریق آب‌های ریزشی (ریزش آب از بالا بر روی چرخ) یا آب‌های جاری (رودخانه) صورت می‌گیرد. امروزه از آب جاری نیز می‌توان برای تولید برق استفاده نمود. هیدرو به معنی آب است. بدین ترتیب هیدروالکتریک یعنی تولید برق از طریق انرژی آب [۲]

    استفاده از انرژی جنبشی آب جاری جهت تولید برق را نیروی هیدروالکتریک گویند. با ایجاد سد می‌توان جریان رودخانه را متوقف نمود. با ایجاد سد مخزنی از آب تشکیل می‌شود. اما سدهای احداثی بر روی رودخانه‌های بزرگتر باعث تشکیل مخزن نمی‌شود. جهت تولید برق در یک نیروگاه هیدروالکتریکی آب رودخانه به داخل آن هدایت می‌شود.

    نیروگاه‌های آبی بزرگترین تولیدکنندگان برقنیروگاه برق‌آبی میکرو در ایالات متحده هستند این نیروگاه‌ها ۱۰ درصد از کل برق مصرفی این کشور را تأمین می‌کنند. ساخت نیروگاه‌های از این نوع در ایالت‌های که دارای کوهستان‌های مرتفع و رودخانه‌های زیادی هستند می‌تواند منجر به افزایش تولید برق شود. به عنوان مثال در حدود ۱۵ درصد از کل برق تولیدی ایالت کالیفرنیا از نیروگاه‌های هیدروالکتریک تأمین می‌شود. اما بیشترین تولید برق آبی مربوط به ایالت واشینگتن است. ۳ سد از ۶ سد اصلی که بر روی رودخانه کلمبیا احداث شده‌اند عبارتند از گراند کولی (Grand coulee) چیف جوزف (Chief joseph) و جان دی (John Day) حدود ۸۷ درصد از کل برق تولیدی ایالت واشینگتن از نیروگاه‌های هیدروالکتریک تأمین می‌شود. مقداری از برق تولیدی این نیروگاه‌ها به ایالت‌های دیگر نیز ارسال می‌شود.[۳] mr.nb?

    تاریخچه[ویرایش]

    انسان‌ها سال‌ها پیش از میلاد مسیح نیز از جزر و مد و جریانات موج آب بهره می‌گرفتند. برای مثال از نوسانات دوره‌ای موج به خوبی آگاه بودند و می‌دانستند چه زمانی و کجا با جریانات آبی قوی مواجه خواهند شد. تأسیسات و بناهای کوچک هیدرودینامیکی متعددی نظیر سیستم‌های پمپاژ آب و آسیاب‌های بادی از قرون وسطی در سرتاسر جهان به جا مانده‌است. برخی از این ابزار و وسایل هنوز و در دوران اخیر نیز استفاده می‌شدند. برای مثال چرخ آبی بزرگ برای پمپاژ آب در هامبورگ آلمان تا قرن نوزدهم همچنان مورد استفاده بود.

    شهر لندن از چرخ آبی بزرگی استفاده می‌کرد که در سال ۱۵۸۰ میلادی بر روی پل لندن تعبیه شده بود و بمدت ۲۵۰ سال آب سالم برای شهر فراهم می‌نمود. لیکن با پیشرفت صنعتی بشر و جامعه، برق‌رسانی و الکتریکی کردن تمام جنبه‌های تمدن مدرن به توسعه مبدل‌های گوناگون جهت انتقال منابع انرژی پتانسیل به انرژی الکتریکی منجر شد. در این راستا مطالعات جدی به منظور طراحی نیروگاه‌های موجی در مقیاس صنعتی برای استفاده و بهره‌گیری از انرژی موج در قرن بیستم با رشد سریع دانش الکتریک در صنعت آغاز گردید.

    مکانیزم[ویرایش]

    این نیروگاه‌ها از انرژی نهفته شده در جزر و مد استفاده می‌کنند این انرژی عبارت است از]] انرژی پتانسیل (انرژی نهان یا ساکن) حاصل از جابجایی عمودی توده آب ساکن یا انرژی جنبشی وابسته به شدت جریان (انرژی جریان جزر و مدی) که به هر دلیل پدیده جزر و مد که خود ناشی از نیروهای گرانشی (جاذبه) ماه و خورشید می‌باشند، به وجود می‌آید. در بعضی از انواع این نیروگاه‌ها از جریان آب هم در جزر و هم در مد استفاده می‌نمایند.

    در این نیرگاه‌ها، آب از بالا وارد شده و باعث جدایی دو صفحه گشته و نیروی حاصل از آن فنر پیچشی را تحت فشار قرار می‌دهد و با فروکش کردن آب و خالی شدن محفظه و برگشتن فنر به حالت اولیه باعث چرخش توربین می‌شود. نیروگاه‌های موجی می‌توانند در دو حالت تک منظوره و دو منظوره طراحی و ساخته شوند. دو منظوره بدان معناست که توربین در هر دو حالتی که آب جریان دارد کار کند. زمانی که آب بالا می‌آید و همچنین طی زمانی که آب فروکش کرده و به اقیانوس بازمی‌گردد؛ ولی در سیستم تک منظوره توربین فقط در زمان سیکل فروکش کار می‌کند.

    این نوع دریچه‌های آب در زمان موج بازمی‌مانند و اجازه می‌دهند که آب فضای آبگیر را پر نماید. سپس دریچه‌ها بسته می‌شوند. ارتفاع و هد آب افزایش می‌یابد و توربین‌ها روشن می‌شوند و آب در دوره فروکش از آبگیر به درون اقیانوس بازمی‌گردد. مزایای روش توربین دومنظوره این است که به‌طور دقیق مدلی از پدیده طبیعی موج است و کمترین میزان تأثیر در محیط را دارد و از قضا در بعضی از انواع خود بازده بسیار بالایی هم دارد. اما این روش به لوازم پیچیده و توربین‌های دوجهته بازگردنده گران‌قیمت و تجهیزات الکتریکی نیاز دارد.

    از سوی دیگر روش تک منظوره بسیار ساده‌تر است و به توربین‌های چندان گران‌قیمتی نیاز ندارد. از جمله جنبه‌های منفی روش تک منظوره می‌توان به زیان بیشتر آن برای محیط اشاره نمود. از آنجایی که ارتفاع هد بیشتری برای آب ایجاد می‌نماید که سبب انباشته شدن رسوبات و ته‌نشینی‌ها در آبگیر می‌شود. سوای این‌ها هر دو روش در عمل به کار گرفته می‌شود. برای مثال نیروگاه‌های موجی لارانس و کیسلایا گوبا از نوع توربین‌های دو منظوره هستند درحالی که نیروگاه موجی آناپولیس از نوع تک منظوره است. یکی از پارامترهای اصولی و مرسوم نیروگاه‌های آبی توان خروجی آن می‌باشد.

    مکانیزم تولید برق از امواج دریا انرژی موجی یک انرژی پاک پایان ناپذیر است. این ویژگی‌های برجسته انرژی موجی را در آینده‌ای نزدیک به منبعی مهم و در عین حال جهانی جهت تولید انرژی تبدیل خواهد نمود. برای دستیابی به این هدف صنعت تولید انرژی موجی جزر و مدی باید در جهت بازدهی بالاتر و هزینه‌های کمتر و اجماع جهانی برای گسترش آن گام بردارد. بلندترین امواج در جهان به ندرت بتواند با ارتفاع و هد آب که در نیروگاه‌های رایج بر رودخانه‌ها که بالغ بر ده‌ها و صدها متر می‌شود مقایسه شود. ارتفاع و هد کم نیروگاه‌های موجی مشکلات فنی نسبی را برای طراحان ایجاد می‌نماید. اساسی‌ترین مشکل پیشروی طراحان، کارایی پایین اغلب ژنراتور هیدرولیکی به کار گرفته شده روی سدها با چنین ارتفاع و هد آب کمی می‌باشد و در سوی دیگر ژنراتورهای طراحی شده برای این سیستم بسیار گران و پیچیده هستند.

    مسائل اقتصادی می‌توان پیش‌بینی کرد انرژی موجی و جزر و مد برای قرن‌های متمادی از دیدگاه زمانی و دامنه و گستره استفاده از سایر انرژی‌ها پیشی گیرد. هر چند که مشکلات و دشواری‌های عدیده‌ای برای گردآوری ابن منبع انرژی در قیاس با انرژی خورشیدی و انرژی باد که در مناطق وسیعی مرسوم شده‌اند وجود دارد. علاوه بر این تأسیسات مرسوم و رایج نیروگاه‌های ترکیبی موجی که شامل سدهای عظیم در اقیانوس‌های آزاد می‌باشد به دشواری می‌تواند از نظر صرفه اقتصادی با آن دسته از نیروگاه‌های سوخت فسیلی و حرارتی که در حال حاضر مؤلفه‌های اصلی تولید انرژی الکتریکی در جهان هستند و با زغال سنگ و سوخت ارزان در دسترس و فراوان کار می‌کنند رقابت کند.

    جستارهای وابسته[ویرایش]

    پانویس[ویرایش]

    منابع[ویرایش]

    http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydropower&oldid=384049588. Retrieved ۱۹ شهریور ۱۳۸۹. Check date values in: |بازیابی= (help); Missing or empty |title= (help)

    منبع مطلب : fa.wikipedia.org

    مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    انرژی آبی

    انرژی آبی

    مقدمه

    زمانی که در کوه ها و تپّه ها باران می بارد، آب حاصل از آن به صورت نهر و رودخانه جاری شده و به دریا می ریزد. از آب جاری و ریزشی می توان به نحو احسن استفاده نمود. انرژی عبارت است از «توانایی انجام کار». بنابراین می توان از آب جاری، که حاوی انرژی جنبشی است، برای تولید برق استفاده کرد.

    در گذشته برای خرد کردن گندم و ذرت در آسیاب ها، از آب جاری برای چرخاندن چرخ های چوبی آسیاب استفاده می کردند. این نوع آسیاب را آسیاب آبی یا آسیاب غلات می گفتند.

    در سال 1086، کتاب چند جلدی Domesday نوشته شد. در این کتاب فهرست کلیه املاک، خانه ها، فروشگاه  ها و سایر موارد در انگلستان ارائه شده است. در این کتاب فهرست 5624 آسیاب آبی واقع در جنوب رودخانه ترنت (Trent) در انگلستان درج شده است. به عبارت دیگر به ازای هر 400 نفر یک آسیاب وجود داشت.

    گردش چرخ های آسیاب آبی یا از طریق آب های ریزشی (ریزش آب از بالا بر روی چرخ) و یا آب های جاری (رودخانه) صورت می گیرد (این نوع آسیاب ها در تصویر نشان داده شده اند). امروزه از آب جاری نیزمی توان برای تولید برق استفاده نمود. هیدرو به معنی آب است. بدین ترتیب هیدرو الکتریک یعنی تولید برق از طریق انرژی آب .

    استفاده از انرژی جنبشی آب جاری جهت تولید برق را نیروی هیدروالکتریک گویند. با ایجاد سد می توان جریان رودخانه را متوقف نمود. در تصویر مربوط به سد شاستا (Shasta) در شمال کالیفرنیا، با ایجاد سد، مخزنی از آب تشکیل می شود. اما سدهای احداثی برروی رودخانه های بزرگ تر باعث تشکیل مخزن نمی شود. جهت تولید برق در یک نیروگاه هیدروالکتریکی، آب رودخانه به داخل آن هدایت می شود. همچنین سد دالاس بر روی رودخانه کلمبیا، در طول مرز بین ایالت اورگون و واشنگتن، احداث شده است.

    نیروگاه های آبی بزرگ ترین تولید کنندگان برق در ایالات متحده هستند. این نیروگاه ها 10 درصد از کل برق مصرفی این کشور را تأمین می کنند. ساخت نیروگاه های از این نوع در ایالت های که دارای کوهستان های مرتفع و رودخانه های زیادی هستند، می تواند منجر به افزایش تولید برق شود. به عنوان مثال، در حدود 15 درصد از کل برق تولیدی ایالت کالیفرنیا از نیروگاه های هیدروالکتریک تأمین می شود. اما بیشترین تولید برق آبی مربوط به ایالت واشنگتن است. 3 سد از 6 سد اصلی که برروی رودخانه کلمبیا احداث شده اند عبارتند از: گراند کولی (Grand coulee)، چیف جوزف (Chief joseph) و جان دی (John Day). حدود 87 درصد از کل برق تولیدی ایالت واشنگتن از نیروگاه های هیدروالکتریک تأمین می شود. مقداری از برق تولیدی این نیروگاه ها به ایالت های دیگر نیز ارسال می شود.

    نحوه کار یک سد آبی

    آب پشت سد بعداز عبور از یک مدخل وارد لوله ای به نام آبگیر (دریچه مخصوص تنظیم جریان آب) می شود. آب به تیغه های توربین فشار آورده و باعث حرکت آنها می گردد. توربین یک نیروگاه آبی مانند توربین یک نیروگاه معمولی عمل می کند، با این تفاوت که در اینجا از آب بجای بخار برای چرخاندن توربین استفاده می شود. گردش توربین باعث چرخش ژنراتور و درنتیجه تولید برق می گردد. سپس برق تولیدی از طریق خطوط انتقال به خانه، مدرسه، کارخانه و مراکز تجاری ارسال می شود.

    امروزه نیروگاه های آبی در نواحی کوهستانی ایالت های مختلف آمریکا، که در آنجا دریاچه و رودخانه های طویل وجود دارد، ساخته می شوند.

    نیروگاه

    نیروگاه‌ها کارخانه‌های تولید برق هستند.

    در دنیا ۵ منبع انرژی، که تقریباً تمام برق دنیا را مهیا می‌‌کنند، وجود دارد. این منابع ذغال سنگ، نفت خام، گاز طبیعی، نیروی آب و انرژی هسته‌ای هستند. تجهیزات هسته‌ای، ذغالی و نفتی از چرخه بخار برای برگرداندن گرما به انرژی الکتریکی استفاده می‌‌کنند.

    نیروگاه بخاری از آب بسیار خالص در یک چرخه بسته استفاده می‌‌کند. ابتدا آب در بویلرها برای تولید بخار در فشار و دمای بالا گرما داده می‌‌شود که عموماً دما و فشارآن در یک نیروگاه مدرن به 150 اتمسفر و550 درجه سانتیگراد می‌‌رسد. این بخار تحت فشار زیاد، توربین ها را (که آن ها هم ژنراتورهای الکتریکی را می‌‌گردانند و این ژنراتورها با توربین ها بطور مستقیم کوپل هستند) می‌‌گردانند یا اصطلاحا درایو می‌‌کند. بیشینه انرژی از طریق بخار به توربین ها داده خواهد شد فقط اگر بعداً همان بخار اجازه یابد در یک فشار کم (بطور ایده آل فشار خلاء) از توربین ها خارج شود. این مطلب می‌‌تواند توسط میعان بخار خروجی به آب بدست آید.

    سپس آب دوباره به داخل بویلر هاپمپ می‌‌شود و چرخه دوباره شروع می‌‌گردد. در مرحله تقطیر مقدرا زیادی از گرما مجبور است از سیستم استخراج شود. این گرما در چگالگر که یک شکل از تبادل کننده گرمایی است، برداشته می‌‌شود. مقدار بیشتری از گرمای آب ناخالص وارد یک طرف چگالگر می‌‌شود و آن را از طرف دیگر ترک می‌‌کند بصورت آب گرم،( داشتن گرمای به اندازه کافی استخراج شده از بخار داغ برای تقطیر آن به آب.) در هیچ نقطه‌ای نباید دو سیستم آبی مخلوط شوند. در یک سایت ساحلی آب ناخالص داغ شده به سادگی به دریا برگشت داده می‌‌شود در یک نقطه با فاصله کوتاه. یک نیروگاه 2 GW به حدود 60 تن آب دریا در هر ثانیه احتیاج دارد. این برای دریا مشکل نیست، اما در زمین تعداد کمی از سایت ها می‌‌توانند این مقدار آب را در یک سال ذخیره کنند. چاره دیگر بازیافت آب است. برج های خنک کن برای خنک کردن آب ناخالص استفاده می‌‌شوند به طوریکه آن آب می‌‌تواند به چگالگرها برگردانده شود، بنابراین همان آب بطور متناوب بچرخش در می‌‌آید. یک برج خنک کن از روی ساختار سیمانی اش که مانند یک دود کش خیلی پهن است، شناخته شده است و بصورت مشابه نیز عمل می‌‌کند. حجم زیادی از هوا داخل اطراف پایه (در پایین و داخل و مرکز لوله برج) آن کشیده می‌‌شود و ازمیانه بالایی سرباز آن خارج می‌شود. آب گرم و ناخالص به داخل مرکز داخلی برج از تعدای آب پاش نرم (آب پاش با سوراخ های ریز) پاشیده می‌‌شود و هنگامی که آن فرو می ریزد با بالارفتن هوا (توسط هوای بالا رونده) خنک می‌‌شود. سرانجام آب پس از خنک شدن در یک حوضچه در زیر برج جمع می‌‌شود. برج خنک کن واقعا یک تبدل دهنده گرمایی دوم،که گرمای آب ناخالص را به هوای اتمسفر می‌‌فرستد، است. اما نه مانند تبادل دهنده گرمایی اول، در اینجا دو سیال اجازه می‌‌یابند با هم تماس داشته باشند و در نتیجه مقداری ار آب توسط تبخیر کم می‌‌شود.

    برج های خنک کن هرگز قادر به کاهش دمای آب ناخالص تا پایین تر از دمای حدی هوا نیستند به طوریکه کارآیی کندانسور و ازآنجا کارآیی تمام نیروگاه در مقایسه با یک سایت ساحلی کاهش می‌‌یابد. همچنین ساختمان برج های خنک کن قیمت کلی ساختمان و بنای نیروگاه را افزایش می‌‌دهد.

    احتیاج برای خنک کردن نیروگاه زغالی، نفتی و هسته‌ای آب یک عامل مهم در انتخاب محل است.

    نیروگاه های برق

    تأثیر خواص تولید و انتقال

    چهار خاصیت منبع الکتریسیته وجود دارد که یک تأثیر عمیق روی موضوعی که منهدسی می‌شود، دارد. آن ها به صورت زیر هستند:

    تبدیل انرژی با بکارگیری بخار

    .

    باوجود مزایای دائم در طراحی بویلرها و در توسعه مواد بهبود یافته، طبیعت چرخه بخار آن چنان است که کارآیی ها نسبتاً کم هستند و مقادیر وسیع گرما در مرحله میعان (در چگالگر) به هدر می‌‌رود. به هرحال مزیت های بزرگ در طراحی و مواد در سال های اخیر کارآیی‌های دمایی و حرارتی نیروگاه های ذغالی را در حدود 40 درصد افزایش داده است.

    در نیروگاه‌های ذغال- سوختی، ذغال سنگ به یک کارخانه جداسازی ذغال از سنگ حمل می‌شود و خرد می‌‌شود به و به ظرافت ساییده می‌شود. سوخت ساییده و پودر شده به داخل بویلر دمیده شده و با هوا برای احتراق مخلوط می‌‌شود.

    بویلرها در بستر جریانی

    برای ذغال های نوعی، گازهای احتراق شامل 2/0 - 3/0 درصد اکسید سولفور بر حجم می‌‌باشد. اگر سرعت جریان گاز در میان بستر دانه‌ای یک بویلر نوع بزرگ افزایش می‌‌یابد کشش گرانش متعادل می‌‌شودو خروجی و دما را افزایش می‌دهد. خاکستر شکل گرفته جوش می‌‌خورد و بصورت کلوخ در می‌‌آید و ته نشین می‌‌شود و به داخل صافی و از آن جا به داخل چاه خاکستر برده می‌‌شود.

     احتراق ثانویه در بالای بستر جایی که گازCO به گازCO2 می سوزد و H2S به SO2 تبدیل می‌‌شود، اتفاق می‌‌افتد. این نوع از بویلر دستخوش بهبود وسیعی می‌‌شود و بدلیل تراز آلودگی کم و کارآیی بهتر، جذاب است.

    تبدیل انرژی با استفاده از آب

    شاید قدیمی‌ترین شکل تبدیل انرژی استفاده از نیروی آب است. دریک نیروگاه برق - آبی انرژی با هزینه رایگان، فراهم می‌‌شود. این چهره جذاب همواره تا حدی( خصوصا از منظر کارهای مهندسی عمران) توسط هزینه کلی بسیار بالای ساختار خنثی شده است. به هرحال امروزه هزینه کلی به ازای کیلووات نیروگاه های برق-آبی با نوع بخاری نیروگاه‌ها در مقایسه است. متاسفانه، شرایط جغرافیایی لازم برای تولید آبی بطور عادی یافت نمی‌شوند. در بیشتر کشورهای توسعه یافته منابع برق-آبی در دور دست استفاده می‌‌شوند.

    یک راه حل برای استفاده مرسوم از انرژی آب، ذخیره پمپی است، که آب را قادر می‌‌سازد تا در وضعیتی که متمایل به طرح های مرسوم نخواهد بود، استفاده شود. بهره برداری از انرژی درجریان های جذر و مد در کانال ها مدت ها موضوع بحث و تفکر بوده است. مشکلات فنی و اقتصادی خیلی عظیم هستند و تعداد کمی محل برای عملی شدن طرح ها وجود دارد.

    در دهانه رود لارنس در شمال فرانسه (که رِنج ارتفاع جذر و مد  2/9 متر و جریان جذرومد 18000مترمکعب بر ثانیه تخمین زده می‌‌شود)، یک تأسیسات که با استفاده از جریان جذر و مد فعالیت می کند وجود دارد.

    توضیح روش های کلی عملکرد نیروگاه های برق-آبی: اختلاف عمودی بین مخزن بالایی و تراز توربین ها با عنوان هد (head یا دهانه) شناخته می‌شود. آب ریزان از میان این دهانه انرژی جنبشی که پس از آن به تیغه‌های توربین می‌‌رسد را ایجاد و تقویت می‌‌کند.

    انواع تأسیسات

    در زیر 3 نوع اصلی از تأسیسات آورده شده است:

    1- دهانه بلند یا ذخیره بلند – (منطقه ذخیره سازی یا منبع به صورت نرمال در بالای 400 h می ریزد).

    2- دهانه متوسط یا حوضچه‌ای –(ذخیره در 200-400 h می ریزد.)

    3- حرکت رودخانه‌ای (Run of River) - مخزن در کمتر از 2 h می ریزد ارتفاع دهانه آن بین 3 تا 15 متر است. یک دیاگرم برای نوع سوم در شکل 3-2 نشان داده شده است. در ارتباط و هماهنگی با این ارتفاعات و دهانه مختلف که در بالا آورده شد، توربین ها از انواع خاصی از توربین هستند. آنها بصورت زیر هستند:

    1- پیلتون. این برای دهانه‌های بین 1840 - 184 متر استفاده می‌‌شود و شامل یک سطل چرخ رتور با نازل جریان تعدیل پذیراست.

    2- فرانسیس. که برای دهانه‌های بین 490- 37 متر استفاده می‌‌شود و از انواع جریان مخلوط است.

    3- کاپلن. که برای نیروگاه های جریان-رودخانه‌ای و حوضچه‌ای با دهانه‌های بالای 61 متر استفاده می‌‌شود. این نوع یک روتور محور- جریانی با گام تیغه‌های متغیر (تیغه‌های گام - متغیر) است.

    کارآیی به دهانه آب که دائما در نوسان است، بستگی دارد، اغلب آب مصرفی در مترهای مکعب به ازای کیلووات ساعت استفاده می‌‌شود و به دهانه آب ارتباط دارد. کارخانه برق-آبی توانایی شروع سریع را دارد و در زمان تعطیلی متضرر نمی‌شود.

    .

    توربین های گازی

    استفاده از توربین گازی به‌عنوان یک محرک اصلی، مزیت های خاصی برای کارخانه بخار دارد، اگرچه با گردش نرمال آن از نظر اقتصادی در عملکرد، کمتر اقتصادی است. مزیت اصلی آن در توانایی راه اندازی و بارگذاری سریع نهفته است. از این رو توربین گازی برای استفاده به‌عنوان یک روش برای رسیدگی کردن به پیک های بار سیستم به کار می‌ رود.

    نیروگاه های هسته ای

    رآکتور هسته ای

    در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می‌شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستم ها از آب استفاده می‌شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می‌شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می‌شود که موجب می شود دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر رود. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می‌کنند.

    در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند، منبع آب را گرم می‌کند و آن را به بخار تبدیل می‌کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می‌آورد، توربین نیز ژنراتور را می‌چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می‌شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می‌گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو؛ در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می‌کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می‌کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.

    انواع رآکتورهای گرمایی

    در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانال های سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می‌توان آنها را به سردسته تقسیم کرد.

     الف – کانال های تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده می‌شوند و می‌توان آن ها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.

    ب - مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاه های هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناو هواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده می‌شود. این مخزن می‌تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.

    ج - خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده می‌شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می‌گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می‌شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید می‌کند که گاز خنک کن می‌تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می‌فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.

    بقیه اجزای نیروگاه هسته ای

    غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.

    مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می‌شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می‌کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگ تر فولادی قرار می‌گیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان می‌توانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند.

     وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است. در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می‌شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافر بری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.

    رآکتورهای هسته ای طبیعی

    در طبیعت هم می‌توان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبیعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیت خود را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.

    این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده، عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می‌شد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می‌شدند و دوباره رآکتور به راه می‌افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل می‌کرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه می‌داشت.

    مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می‌تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند تعدادی از این حرکت‌ها را شناسایی کنند، می‌توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.

     انواع رآکتورهای گرمایی

    الف - کند سازی با آب سبک:

    PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده در نواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آن ها در نیروگاه های هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

    خنک کننده

    همان طور که می‌دانید، برخورد نوترون ها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتم ها می‌شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترون های بیشتری آزاد می‌کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری به دنبال آن روی دهد. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا می‌کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می‌کند و به شدت گرم می‌شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می‌رسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می‌شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می‌کند تا توربین را بچرخاند.

    کند کننده

    نوترون های حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرم اند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آن ها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترون ها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.

    در یک PWR، نوترون ها در پی برخورد با مولکول های آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما می‌شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترون ها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می‌شود.

    مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل می‌کند، سرعت آزاد سازی نوترون ها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دو نوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود. نوترون های آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می‌شود و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می‌دهد. اگر تمام این نوترون ها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می‌شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می‌کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می‌کند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید می‌شوند و سبب می‌شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.

    یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش می‌یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می‌رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاک سال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می‌شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می‌یابد، حرارت کمتری تولید می‌شود و دما پایین می‌آید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش می‌یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می‌یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه را تضمین می‌کند.

    در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می‌کنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می‌توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می‌کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.

    یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می‌شود و حرارت زیادی آزاد می‌شود که می‌تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.

    رآکتور آب جوشان، BWR

    در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می‌شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می‌آید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو می‌رسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می‌آید.

    رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می‌گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت می‌گیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.

    در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.

    الف - بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آن ها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و در نهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور می‌شود، بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می‌دهد.

    ب - تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار ‌کند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می‌شوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر می‌شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترون ها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حباب‌ها بیشتر در رآکتور باقی می‌مانند، سطح آب کاهش می‌یابد و به دنبال آن کندسازی نوترون ها و جذب نوترون هم کاهش می‌یابد و در نهایت توان رآکتور کاهش می‌یابد.

    بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور می‌کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب می‌شوند، می‌رود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می‌دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور می‌توان به قسمت توربین وارد شد.

    در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی می‌شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور می‌شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می‌شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می‌شود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می‌شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد.

    در بدترین شرایط اضطراری اگر تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا می شود. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار می‌گیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار می گیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره می‌شود.

    رآکتور D2G
    رآکتور هسته ای D2G را می‌توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده می‌توان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:

    رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor

    نسل دوم 2= Second Geneation

    ساخت جنرال الکتریک G= General - Electric built

    بدین ترتیب، D2G را می‌توان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک.

     این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است. و برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می‌رسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربین‌ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربین‌ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود.

    نیروی باد امروز

    وزارت انرژی ایالات متحده (دی. او. ای.) بیش از 30 سال است که با صنعت تولید انرژی باد در آمریکا همکاری کرده است تا بتواند رویای یک منبع نیروی تمیز و قابل تجدید را امروز تبدیل به موفقیت آمیزترین و ماندنی ترین فن آوری نیروی صیانت شده و قابل جایگزین کند.

    رابرت ثره شر مدیر مرکز ملی فن آوری باد در لابراتوار ملی انرژی تجدید شونده وزارت نیروی ایالات متحده است.

     نیروی باد --- فن آوری استفاده از باد برای ایجاد برق --- جزء منابع جدید تولید برق است که امروزه سریع ترین رشد را در سطح جهانی به خود اختصاص داده است. نیروی باد توسط توربین های عظیم سه پره ای تولید می شود که در بالای برج های بلند نصب می شوند و کار کردشان مانند پنکه معکوس است. بجای استفاده از انرژی برق برای تولید باد و خنکی، توربین ها از باد استفاده می کنند که نیروی برق تولید کند.

    باد پره ها را می گرداند و پره ها از طریق شافت یا میله گردان انتقال دهنده حرکت و یک سری چرخ دنده ژنراتور الکتریکی را به حرکت وا می دارد. توربین های بزرگ برای دستگاه ها و ماشین آلات از 750 کیلو وات تا 1.5 مگا وات برق تولید می کنند (یک کیلو وات معدل 1000 وات و یک مگا وات معادل یک میلیون وات است). برای منازل، ایستگاه های مخابراتی، و پمپ آب توربین های کوچک با توان حداکثر 100 کیلو وات کفایت می کند؛ بویژه در نقاط دور افتاده که هیچ منبع انرژی دیگری برای ارائه خدمات وجود ندارد.

    در کارخانجات باد یا اصطلاحا در مزارع باد، گروه هایی از توربین های بادی بهم متصل شده تشکیل یک شبکه را می دهند و برق تولید می کنند. برق تولیدی از طریق دستگاه انتقال نیرو و شبکه خطوط توزیع به دست مصرف کننده می رسد.

    از سال 1980 که برنامه های تحت پوشش پروژه باد وزارت نیرو آغاز به کار کرد قیمت انرژی بادی از 80 سنت ( ارزش دلار امروز) به ازای هر کیلو وات ساعت به بین 4 تا 6 سنت برای هر کیلو وات ساعت کاهش یافته.

    یکی از اهداف برنامه باد این است که قیمت برق تولیدی را تا 3 سنت برای هر کیلو وات ساعت (برای مزارع داخل خشکی با سرعت کم باد) و 5 سنت برای هر کیلو وات ساعت (در آب های ساحلی و مزارع روی اقیانوس) تقلیل ده .اماکن سرعت کم باد جاهایی هستند که معدل سرعت سالانه باد ( در ارتفاع 10 متری از سطح زمین) حدود 21 کیلو متر در ساعت است.

    برای انجام این مورد و هدف های دیگر دو واحد از لابراتوارهای عمده تحقیقاتی دی. او. ای. یعنی لابراتوار ملی انرژی جایگزین شونده (ان. آر. ای. ال.) در کولورادو، و لابراتوارهای ملی ساندیا در نیومکزیکو با شرکایی در صنعت و بخش تحقیقات دانشگاهی در سطح ملی همکاری می کنند تا موجب پیشرفت فن آوری های انرژی بادی شوند. هر لابراتوار توان و مهارت خاص و یگانه ای را داراست که پاسخگوی نیازهای صنعت می باشد.

    مرکز ملی فن آوری باد (ان. دبلیو. تی. سی.)، وابسته به ان. آر. ای. ال، تاسیسات تحقیقاتی پیشگام در برنامه باد است. تحقیقات ان. دبلیو. تی. سی در زمینه پشتیبانی از شرکای صنعتی خود است و در طراحی و بازبینی تحلیل، ساخت و بهبود قطعات، تحلیل سیستم ها و دستگاه های کنترل و نظارت، آزمایش قطعات،و خدمات آن است.
    با عنایت به تلاش ها، تحقیقات، و توسعه هایی از این دست، ظرفیت جهانی انرژی بادی در 10 سال گذشته بیش از 10 برابر افزایش یافته  و از 3.5 گیگا وات (هر گیگا وات معادل یک میلیارد وات است) در سال 1994 به حدود 50 گیگا وات تا پایان 2004 رسیده است. در ایالات متحده ظرفیت انرژی بادی در این مدت به سه برابر افزایش یافته؛ از 1600 مگا وات در 1994 به بیش از 6700 مگاوات تا پایان 2004ظرفیتی که قادر است بیش از 1.6 میلیون خانوار را از نظر برق مصرفی تامین نماید، رسیده است.

    در سال 2005، بعلت تمدید معافیت مالیاتی فدرال بوسیله کنگره در 2004 پیش بینی می شود صنعت انرژی باد در ایالات متحده از رشد چشمگیری برخوردار شود

     اعتبار مالیاتی مورد نظر مبلغ 1.9 سنت برای هر کیلو وات ساعت تولید برق بادی اعتبار، برای فن آوری های قابل قبول و حائز شرایط برای 10 سال اول تولید در اختیار کار آفرین و تولید کننده قرار می دهد. برخی متخصصین این صنعت پیش بینی می کنند که ظرفیت تولید برق بادی در سال های آینده افزایش میابد و عمده علت افزایش تاسیسات مربوط به فن آوری برق بادی امتیاز مالیاتی است که قانون مزبور تامین می نماید.

    صنعت انرژی برق بادی به طرز چشمگیری در دهه گذشته رشد داشته و این عمدتا بخاطر سیاست های حمایتی دولت و همکاری های محققین پروژه باد وزارت نیرو با شرکای صنعتی خود در توسعه فن آوری های خلاقه و تقلیل دهنده قیمت، ایجاد و بسط بازارهای پر رونق و تشخیص کاربری و موارد استفاده جدید برای انرژی باد می باشد

    توسعه فن آوری های تقلیل قیمت

    کارهای جدیدی که در دهه 1994 تا 2004 تحت پروژه « برنامه باد وزارت نیرو » انجام شده شامل نو آوری های طرح های تولیدی، توربین های بزرگ تر، و کارآیی های بیشتر در زمینه های مختلف بوده که منجر به کاهش چشم گیر قیمت شده است. گر چه کاهش هزینه تولید این نوع انرژی بسیار موثر و تحسین بر انگیز بوده، با این حال  برق تولیدی با انرژی باد هنوز کاملا قابل رقابت با سوخت های فسیلی نمی باشد. محققین معتقدند که برای رقابتی کردن قیمت برق بادی هنوز به پیشرفت های تکنولوژیک بیشتری نیاز است که بتواند قیمت تولید برق بادی را تا 30 در صد دیگر کاهش دهد، تا این نوع انرژی بتواند بطور کامل با سوخت های سنتی منجمله سوخت فسیلی رقابت نماید.

    رشد و بسط بازار مصرف

    برای گسترش و رشد بازار و افزایش مقبولیت فن آوری باد در سراسر کشور، گروه های « نیرو دهی آمریکا با باد» (دبلیو. پی. ا.) وزارت نیرو با شرکای بخش خصوصی و صنعت همکاری می کند تا از حمایت ایالات برخوردار شوند، و در بخش خدمات شهری، مشارکت ها را گسترش دهند، بازاریابی مشترک انجام دهند، و از رویکرد ها و کاربرد های جدید و خلاقه تولید بازار بهره برند و به این ترتیب بتوانند برای استفاده از سیستم های بزرگ و کوچک انرژی باد حامیان لازم را بیابند.

    استراتژی افزایش مقبولیت فن آوری باد توسط دبلیو. پی. ا. شامل فعالیت مبسوط اطلاعاتی و آموزشی برای مطلع کردن اقشار مختلف مردم و جامعه درباره مزایای این فن آوری می باشد. در سال 2004 اعضای تیم های آموزشی و اطلاعاتی دبلیو. پی. ا. در 20 ایالت 36 نمایشگاه برپا کردند و 43000 نسخه از نشریات دبلیو. پی. ا. در مورد کاربردهای مختلف این انرژی را میان مردم و مصرف کنندگان بالقوه توزیع نمودند.

    از طریق تلاش هایی این چنین هدف دبلیو. پی. ا. اینست که مصرف انرژی باد را در ایالات متحده افزایش دهد،

    کاربرد های جدید برای انرژی باد

    ده ها سال تلاش مشترک بخش خصوصی و دولتی انرژی باد را از رویای دیروز به واقعیت امروز تبدیل نموده. برای حصول اطمینان از رشد صنعتی انرژی باد کوشش پیگیری برای خلق کاربردهای جدید این انرژی دنبال می شود تا بازارهای تازه ای را به روی آن باز کند. از جمله این کاربردها نصب توربین های بادی در آب های ساحلی (اعم از آب های کم عمق یا عمیق)، استفاده از انرژی باد برای تولید آب شیرین، و توسعه فن آوری های جدید برای استفاده از باد در طرح های انرژی هم زمان و یا انرژی کمکی با سایر انرژی های تجدید شونده مانند نیروی آب در پروژه های برق- آبی ... می باشد.

    توسعه طرح های آب های ساحلی و آ ب های عمیق

    توربین های بادی آب های ساحلی هنوز دوران طفولیت خود را طی می کنند، و در مقایسه با توربین های زمینی هم گران ترند و هم مشکلات بیشتری برای نصب آنها وجود دارد. این توربین ها باید به نحوی طراحی و ساخته شوند که تحمل و دوام لازم برای باد ها، امواج، و احیانا طوفان های آب های ساحلی را داشته باشند، و ضمنا در مقابل شرایط و مواد فرساینده محیط دریایی مقاومت کنند.

    از جمله مزایای تاسیسات آب های ساحلی این است که توربین ها را می توان به مراتب بزرگ تر ساخت و انرژی بیشتری از هر توربین بدست آورد؛ همچنین علاوه بر آن در اعماق بیشتر محیط های اقیانوسی هم می توان از بادهای قوی تر و سریع تر استفاده برد و هم از تلاطم و آشفتگی بیشتر خشکی مصون بود.

    مطالعات اخیر نشان داده اند که منابع سرشاری از بادهای آب های ساحلی در مناطقی از ایالات متحده واقع شده اند که در نزدیکی اماکن عمده شهری پر جمعیت در آتلانتیک میانی و شمال شرق آمریکا قرار دارند. در حال حاضر توربین های بادی آب های ساحلی اروپا حدودا 600 مگاوات برق بادی تولید می کنند، اما تا این زمان هیچ توربینی در عمق بیش از 20 متر نصب نشده است.

    برای توربین های آب های ساحلی کم عمق (زیر 30 متر) سازندگان اروپایی توربین از همان طرحهای توربین های زمینی وبا تغییرات لازم اندک  استفاده می کنند که آن را بر روی فونداسیون بتنی و یا بر روی سکویی فلزی قرار می دهند که بر روی یک ستون بلند فولادی که در کف دریا فرو رفته، استوار است. یک ایستگاه فرعی در آب های ساحلی، انرژی حاصله را جمع آوری می کند و پس از افزایش، ولتاژ برق حاصله را بوسیله کابل های زیر آبی مدفون شده در کف دریا به ساحل می آورد. در آنجا یک ایستگاه فرعی دیگر ولتاژ را باز هم افزایش داده و آماده توزیع میان کارخانجات، خدمات عمده شهری و مصرف کنندگان نهایی می کند.

    بخش اعظم منابع بادی انرژی در آب های ساحلی ایالات متحده در مناطقی هستند که از عمق متعارف 30 متری بیشترند که در حال حاضر در اروپا و در دریای بالتیک رایج است. فونداسیون نشسته بر تک ستون فولادی که در کف دریا فرو رفته، سیستمی است که مناسب آب های ساحلی عمیق تر ایالات متحده نیست. برای تولید انرژی بادی اقتصادی در آب های عمیق، فن آوری هایی از نوع سکوهای شناور مورد استفاده در صنایع نفت و گاز به مراتب بهتر است، به شرط این که برای انرژی بادی جرح و تعدیل و سازگار شده باشد و شیوه های ارزان تری از لنگراندازی ابداع شود. از جمله آخرین طرح های تخیلی فن آوری استفاده از باد در آب های ساحلی عمیق این است که توربین ها و سکوی حامل آن ها را در خشکی ساحل و در حوضچه های خشک کشتی سازی با کارگر عادی (در زمین خشک) بسازند، سپس توربین ها را سوار بر سکوی شناور قرار داده و به محل موعود در دریا برده، لنگر بیاندازند، و پس از مهار تاسیسات، آن را به کابل حامل برق به ساحل اتصال داد.

    پروژه باد اینک سرگرم بررسی و برآورد اقتصادی طرح های متعددی ا ست که بتواند با کمک سکوهای شناور و توربین های بادی برق به قیمت مناسب را در آبهای با عمق بین 50 تا 200 متر تولید کند. پروژه در عین حال مشغول مذاکره برای یک توافق و مشارکت با یک کمپانی داخلی است که اولین مدل آزمایشی توربین بادی چند مگاواتی آمریکا را مخصوص آب های ساحلی کم عمق طراحی کرده و تولید کند.

    باد و آب

    پروژه باد اینک در حال بررسی این موضوع است که چگونه می توان از باد و آب به طور همزمان و با همکاری یکدیگر بهره برداری کرد تا منبعی مستمر و ثابت از برق بادی و آب شیرین بدست آورد. یکی از مشکلات روزافزون جهانی مسئله کمبود آب شیرین در آینده ای نزدیک است. طبق آمار سازمان ملل، جمعیت در حال افزایش دنیا تا سال 2025 روزانه به میلیاردها متر مکعب آب شیرین اضافی در روز نیاز خواهد داشت. در حالی که ظرفیت جاری جهانی آب شیرین کنی رقمی در حدود 28 میلیون متر مکعب در روز برآورد می شود.

    یک راه حل اساسی برای مبارزه با کمبود آب در آینده، شیرین کردن و نمک گیری آب شور اقیانوس ها در مقیاس وسیع می باشد، لکن نمک گیری و آب شیرین کنی پروسه ای بسیار پر خرج و فن آوری ای انرژی بر در اغلب نقاط گیتی است. در میان کلیه فن آوری های جاری آب شیرین کنی، سیستم اوسموسیس معکوس بالاترین کارآیی انرژی برق را دارد و میان 3 تا 8 کیلووات ساعت برق به ازای هر متر مکعب آب راندمان آن است.

    اوسموسیس معکوس روشی است که آب شیرین و خالص را از طریق تزریق یا فشار آب نمکی از داخل یک غشا یا پرده نیمه ضد آب (که اجازه می دهد گروهی از سلول ها، و نه همه آن ها، از آن بگذرند) که اجازه گذشت نمک را نمی دهد، می گذرانند.
    با وجود راندمان بالای سیستم اوسمس معکوس، 40 در صد قیمت آب شیرین به مصرف انرژی مورد نیاز میرسد. از نقطه نظر قیمت و محیط زیست، منابع انرژی جایگزین ارزان و تمیز برای راه حلهای آب شیرین کنی مقرون به صرفه مورد نیاز می باشد.

    انرژی باد به هر حال یکی از ارزان ترین منابع انرژی قابل تجدید است که دارای آینده ای امیدوار کننده نیز می باشد. مع هذا چون طبیعتی متغیر و قانون ناپزیر دارد،

    در 2004 پروژه باد، یک طرح مطالعاتی در مورد سیستم ترکیبی انرژی باد و سیستم آب شیرین کنی را مورد توجه قرار داد و به این منظور مسایل فنی، بررسی امکانات عملی و مناسب و قابل قیاس با ایده های جایگزین، و ارزیابی عملی و دوام پذیر اقتصادی هر کدام از امور عمده مورد توجه پروژه می باشد.

    بعنوان بخشی از این تلاش، ایالات متحده به ایجاد گروهی کاری در درون آژانس بین المللی انرژی (آی. ای. ا.) کمک کرد که اعضای آن بر استقرار یک سیستم در هم تنیده از باد و آب تمرکز نموده اند. ضمیمه مزبور اقدام به تبادل اطلاعات و به همکاری در تحقیق در زمینه تولید، انتقال، و ادغام اقتصادی سیستم های انرژی باد و انرژی آب منجر خواهد شد. ضمیمه نامبرده اولین نشست خود را در 2005 در هوور دام نوادا برگزار نمود.

    نتیجه گیری

    برنامه انرژی وزارت نیروی آمریکا اینست که به انرژی تمیز، زیست محیطی، قابل تجدید، و با صرفه اقتصادی برای بازارهای گوناگون و کاربردهای مختلف دست یابد؛ و در سنوات اخیر در این راه گام های بلندی برداشته است، و کماکان در مسیر بهبود و بهینه سازی پیش می رود. هدف اصلی آمریکا از جایگزینی این انرژی قابل صیانت و تجدید پذیر، و دسترسی به سایر منابع مشابه انرژی عنصری کلیدی در استراتژی دراز مدت آمریکا در تقلیل اتکا ی ملی بر سوخت های مبنای کربن و سوخت فسیلی است، و در نتیجه کاهش تولید و انتشار گازهای گلخانه ای در جو زمین است.

    منبع مطلب : hvacmagazine.ir

    مدیر محترم سایت hvacmagazine.ir لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    نکات مهم علوم دروس 1تا 6

    - من زباله های فلزّی را در طبیعت رها نمی کنم .

    - من در طبیعت ، سنگ ها را جا به جا نمی کنم ، چون برخی جانوران کوچک زیر سنگ ها زندگی می

    کنند .

    - من مدادم را بیهوده نمی تراشم .

    و ...

    منبع مطلب : minakhalilakbar.blogfa.com

    مدیر محترم سایت minakhalilakbar.blogfa.com لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    جواب کاربران در نظرات پایین سایت

    مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    میخواهید جواب یا ادامه مطلب را ببینید ؟
    مهدی 8 روز قبل
    0

    نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    برای ارسال نظر کلیک کنید