آرزوی پرواز با خودروی پرنده

خیلی وقت ها در ترافیک های سنگین شهری آدم آرزو می کرد که کاش می شد با یک ماشین پرنده از زمین بلند شود و به پرواز درآید و هرچه سریعتر به خانه برسد و استراحت کند اما متاسفانه امکان نداشت. الان هم امکان ندارد! به این دلیل که ساخت این خودروهای پرنده هزینه بالایی دارند و خرید آن ها سرمایه زیادی طلب می کند ولی در آینده مانند خودروهای معمولی امکان استفاده از آن ها مانند خودروهای امروزی فراهم خواهد شد و رویای حمل و نقل از درب تا درب به واقعیت می پیوندد.

ما در این مقاله قصد داریم به بررسی این خودرو های پرنده موجود و ویژگی های آن ها بپردازیم. از نظر مشخصات فنی و شرایط کاری از برترین تا ضعیف ترین خودروی پرنده در زیر لیست شده است:

1. ایروموبیل AM4 Next

این خودروی پرنده جدیدترین خودروی پرنده 4 نفره شرکت ایروموبیل از کشور اسلواکی است که پس از دو مدل AM4 و AM3 قرار است تا سال 2027 به مشتریان عرضه شود . این خودرو بسیار لوکس و راحت است و به ادعای سازنده برای سفرهای با مسافت 240 تا 800 کیلومتر مناسب است.

اصولاً خودروهای این سازنده در حال حاضر بهترین نوع حمل و نقل را ارائه می دهند به این دلیل که خودروهای پرنده آن هم روی زمین و هم روی هوا امکان حرکتی پایدار و استاندارد را ارائه می دهد. این شرکت سخت‌افزار و نرم‌افزار را طراحی و می‌سازد و از طریق یک اپلیکیشن اختصاصی رزرو پرواز، مسئولیت تجربه مشتری را بر عهده خواهد داشت.

این خودروی پرنده دارای یک سیستم هیبریدی با موتور احتراق داخلی توربو شارژ است که 300 اسب بخار قدرت دارد. می تواند با سرعت 100 مایل در ساعت (160 کیلومتر در ساعت) در جاده و با سرعت 160 مایل در ساعت (260 کیلومتر در ساعت) در هوا حرکت کند.

2. ایروموبیل AM4

خودوری پرنده ایروموبیل 4 با الهام از اسب بالدار افسانه ای پگاسوس، یک گونه وسیله نقلیه گران قیمت است که به همان اندازه در خانه در جاده یا در آسمان – ماشین پرنده – است. این خودروی دو نفره حدود 1.6 میلیون دلار قیمت گذاری شده است.

اوج طراحی و مهندسی پیشرو در خودرو و هوافضا، مواد پیشرفته، ویژگی‌های لوکس و طراحی بی‌عیب و نقص، کاری را انجام می‌دهد که هیچ ابرخودرو یا جت شخصی قادر به انجام آن نیست. ایروموبیل می تواند در کمتر از سه دقیقه به‌طور یکنواخت از ماشین به هواپیما – از رانندگی به پرواز – تبدیل شود.

مشخصات فنی ایروموبیل AM4:

3. ایروموبیل AM3

این ماشین نسخه قبلی دو ماشین ذکر شده قبلی است. این یک خودروی پرنده صرف نیست، بلکه یک خودوری جمع شونده است. به این معنی که نه تنها برای باندهای هوایی، بلکه برای جاده کاملاً قانونی و قابل استفاده است، بنابراین می‌توانید آن را با بنزین معمولی رانندگی کنید و آن را در هر فضای پارکینگ استانداردی قرار دهید.

نسخه پیشرفته 3.0 اصلاحی از نسخه 2.5 قبلی است که آن را قادر می سازد با سرعت 90 مایل در ساعت بلند شود. برد 430 مایل و میزان مصرف سوخت 15 لیتر در ساعت در حالت پرواز دارد. طراحی شیک و کارایی آسان آن، آن را به یکی از خودروهای پرنده تبدیل کرده است. این خودرو دو نفر ظرفیت دارد و قیمت آن نیز حدود 1.6 میلیون دلار ارزیابی شده است.

4. TF-X

این خورو نیز یکی از بهترین خودروهای طراحی شده برای پیمایش در زمین و هواست که 4 نفر ظرفیت سرنشین دارد. در اواخر سال 2015، ترافیوگا  از اداره هوانوردی فدرال ایالات متحده (FAA) برای آزمایش پرواز خودروی پرنده TF-X مجوز دریافت کرد. مجوز از FAA در آن زمان به منظور انجام تحقیق و توسعه تجاری در پرواز یک سیستم هواپیمای بدون سرنشین کوچک (sUAS) ضروری بود. در فوریه 2016، ترافیوگا اعلام کرد که آزمایش بار استاتیکی بال‌های فیبر کربن در مقیاس یک دهم را تکمیل کرده است.

طرح اولیه، TF-X، یک خودروی پرنده با موتور هیبریدی-الکتریکی با پیشرانش پروانه ای بود. برای پرواز رو به جلو با سرعت بالا، TF-X پره ها را به عقب جمع می کند و بال ها و ملخ ها را در کناره های بدنه قرار می دهد و از یک فن بزرگ مجرای در عقب برای نیروی رانش استفاده می کند.

این شرکت در آن زمان خاطرنشان کرد که “دیدگاه ترافیوگا برای آینده TF-X این است که یک خودروی پرنده در بازار با پتانسیل بالا در مسیر همگان انقلابی به پا کند. یک وسیله نقلیه تمام الکتریکی با برخاست و فرود عمودی (VTOL) TF-X خودروی پرنده آینده است، نقشه راه توسعه محصول ترافیوگا زمینه دستیابی به این چشم انداز را از طریق یک سری گام های واقع بینانه در دهه های آینده فراهم می کند.

اما در سال 2021 اعلام شد که این شرکت قصد دارد کارمندان خود را تعدیل و شعبه اصلی را از ماساچوست آمریکا به چین انتقال دهد.

مشخصات فنی TF-X

5. PAL-V

این خودروی پرنده با مهندسی هلندی و طراحی ایتالیایی خود یکی از بهترین محصولات اروپاست. این خودروی پرنده که برای نشستن 2 نفر طراحی شده است، حداکثر وزن برای برخاستن از زمین 910 کیلوگرم تعیین شده و می تواند با سرعت 160 کیلومتر در ساعت پرواز کند. این ابرخودروی 100 اسب بخاری می تواند حداکثر مسافت 500 کیلومتری را طی کند و سوخت آن با حداکثر ظرفیت، 4.3 ساعت دوام می آورد.

Pal-V از آنجایی که یک ژیروپلن است، تیغه های ماشین از باد نیرو می گیرند، به این معنی که تا زمانی که باد وجود داشته باشد، می چرخند. در حالی که این ایده برای اولین بار در سال 1999 به ذهن سازندگان رسید، سال 2017 نشان دهنده راه اندازی عمومی PAL-V Liberty بود و کلیدها در سال 2020 به اولین مشتریان تحویل داده شد.

مشخصات فنی PAL-V 

6. کارپلِین

این خودوری پرنده یکی از معدود خودروهای پرنده ای است که یارانه دولتی دریافت می کند، این اتفاق در سال 2016 رخ داد که دولت آلمان نیم میلیون یورو یارانه به آن اعطا کرد. در ماه مه 2017 این خودروی پرنده به یکی از معدود خودروهایی تبدیل شد که بودجه ذخیره ای را از وزارت اقتصاد فدرال دریافت کرد. این خودرو 220 کیلومتر بر ساعت سرعت دارد و تا 720 کیلومتر می تواند مسافت را پیمایش کند

چیزی که کارپلین را از سایرین متمایز می کند این است که برای انواع استفاده خصوصی و تجاری طراحی شده است. این خودروی پرنده آلاینده های جاده را بسیار جدی می گیرد و برای جلوگیری از ایجاد آلودگی صوتی طراحی شده است. قطعات حیاتی به گونه ای طراحی شده اند که در برابر خمیدگی یا کاهش یا آسیب در معرض قرار گرفتن محافظت شوند. 

اما از نظر طراحی و زیبایی یک مقدار جای کار دارد برای نمونه این خودروی دو نفره، هر نفر در یک محفظه جدا قرار می گیرد و بین آن ها فاصله است که جالب نیست و از نظر طراحی ظاهری بسیار ساده و ابتدایی طراحی شده که جذاب و چشمگیر نیست.

فولکس واگن چین، بخش چینی برند آلمانی خودرو، با مشاور طراحی بریتانیایی Tangerine و سازنده هوانوردی چینی Sunward بر روی اولین نمونه اولیه کاملاً کارآمد به عنوان بخشی از تلاش های خود برای ورود به بازار حمل و نقل هوایی شهری همکاری کرد.

این وسیله نقلیه با نام مستعار ببر پرنده، اولین اقدام فولکس واگن در طراحی هواپیما است.

نمونه اولیه برخاست و فرود عمودی الکتریکی (eVTOL) که رسما VMO نامیده می شود اما به دلیل رنگ مشکی و طلایی آن، ببر پرنده نامیده می شود، شبیه به یک هلیکوپتر است، با هشت روتور که به سمت بالا ثابت شده اند تا به هواپیما اجازه بلند شدن و فرود عمودی را بدهد.

مشخصات خودروی پرنده چینی فولکس

دو ملخ عقب هواپیما را قادر می سازد تا در سفر خود به صورت افقی پرواز کند.

پیکربندی بال متقاطع آن 11.2 متر طول و 10.6 متر عرض دارد. طراحی سیاه و طلایی این هواپیمای الکتریکی به یاد این واقعیت است که در سال ببر به فضا پرتاب شد.
به گفته فولکس واگن چین، این خودروی چهارنفره که توسط تیم تحرک عمودی آن توسعه می‌یابد، “در حال حاضر قادر است بسیار بیشتر از شناور شدن در بالای پارکینگ شرکت” باشد.

پس از تکمیل، این برند در نظر دارد که eVTOL بتواند با یک بار شارژ تا 200 کیلومتر در ساعت را با حداکثر مدت زمان پرواز 60 دقیقه طی کند.
گروه فولکس واگن چین گفت اولین eVTOL برای مشتریان چینی “نخبگان شهری” مناسب خواهد بود. در ابتدا، این وسیله نقلیه می تواند برای خدماتی مانند تاکسی هوایی VIP استفاده شود.

مدیر پروژه فولکس واگن چین و مالک محصول، ژو جین گفت: “چشم انداز ما برای یک eVTOL خصوصی است که به نخبگان شهری رو به رشدی که بین خوشه های ابرشهری چین برای کسب و کار و اوقات فراغت سفر می کنند، خدمت کند.”

جین ادامه داد: «بنابراین، در مرحله اول استفاده تجاری خود، VMO احتمالاً به عنوان یک محصول ممتاز برای افراد با ارزش خالص بالا ارائه می شود، به عنوان مثال برای خدمات شاتل هوایی VIP.
مانند تعدادی دیگر از نمونه‌های اولیه پهپادهای مسافربری، ببر پرنده نیز خود خلبانی می‌شود. به گفته جین، این برای آسان کردن پرواز و پیمایش در آسمان برای مسافران است.

مسافران می توانند در یک کابین کوچک زیر بال های خودرو و به دور از صدای پروانه ها بنشینند.
جین گفت: «ما به سمت دنیایی پیش می رویم که در آن همه می توانند هواپیما را اداره کنند، حتی بدون گواهینامه خلبانی.

کلید ایجاد این امکان، اتوماسیون و کنترل از راه دور است به طوری که مسافران تنها باید مقصدی را انتخاب کنند در حالی که سیستم های خودرو مراقب راهنمایی و اطمینان از ایمنی آنها هستند.
چین در حال حاضر در حال انجام آزمایش‌های پروازی بر روی نمونه اولیه است، با این امید که نمونه اولیه آن در تابستان 2023 منتشر شود.

تلاش برای ایجاد تجاری سازی خدمات تاکسی پرنده در سال های اخیر شکل گرفته است، به طوری که پهپاد مسافربری خودران بوئینگ اولین پرواز آزمایشی خود را در سال 2019 به پایان رساند و مفهوم سرویس تاکسی پرنده هیوندای و اوبر در نمایشگاه لوازم الکترونیک مصرفی سال گذشته به نمایش گذاشته شد.

تعدادی از شرکت‌های خودروسازی در حال حرکت به سمت بازار خودروهای پرنده هستند، از جمله سازنده خودروهای الکتریکی چینی XPeng و آستون مارتین که یک خودروی هیبریدی-الکتریکی پرنده طراحی کرده است.

این امر اخیراً در دنیا ذهن عده ای را به خود مشغول کرده از جمله در ایالات متحده و ژاپن که همواره با گردبادها و طوفان های سهمگین اقیانوسی یا در عمان که با طوفان خاک و شن دست و پنجه نرم می‌کنند. در حال حاضر با استفاده از توربین های بادی جدیدتری در حال تلاش برای مهار انرژی از این طوفان های مخرب هستند.

تولید انرژی از طوفان در ژاپن

 در ژاپن آتسوشی شیمیزو، بنیانگذار استارت‌آپ انرژی Challenergy، طراحی شیک و به سبک «همزن» با تیغه‌های عمودی که بین پلت‌فرم‌های بالایی و پایینی قرار گرفته است، ساخته است که برای مقاومت در برابر طوفان‌های خشن ژاپن طراحی شده است. طراحی شیمیزو که می تواند در هر جهت بچرخد، اما برای تنظیم سرعت چرخش توربین امکان کنترل آن هست، با الگوهای باد غیرقابل پیش بینی ژاپن سازگار است و در عین حال از آسیب ناشی از چرخش کنترل نشده جلوگیری می کند.

اولین نمونه اولیه میدانی در سال 2016 در اوکیناوا نصب شد. گفته می شود که این توربین می تواند انرژی را از نیروهای عمودی رو به بالا ناشی از حرکت چرخشی طوفان های قدرتمند، معروف به نیروهای مگنوس و همچنین بادهای مستقیم جذب کند. اما آنها هنوز تخمینی برای تولید برق و حداکثر بادهای پایدار ندارند.

این در حالی است که توربین های بادی با پره های معمولی باید در هنگام طوفان قفل شوند و تولید انرژی متوقف شود. طوفان‌های شدید همراه با بادهای شدید می‌توانند در صورت از کار افتادن مکانیسم قفل باعث از کار افتادن آن‌ها شوند، همانطور که در سال 2011 برای یک توربین در ایرشایر انگلستان اتفاق افتاد.

تولید انرژی از طوفان خاک و شن در عمان

اخیراً در جنرال الکتریک برای شرایط آب و هوایی عمان که یکی از گرمترین کشور های جهان است توربین های بادی تولید شده است که می تواند با استفاده از سیستم خنک کننده خودکار همرفتی تا دمای 45 درجه سانتیگردا با 100% ظرفیت فعالیت نماید و علاوه بر این به نوعی طراحی شده است که خاک و شن امکان نفوذ به آن و تخریب عملکرد توربین را ندارد و در نتیجه از طوفان خاک و شن انرژی تولید کند.

این در حالی است که یک توربین بادی استاندارد و معمولی تنها تا دمای بیرونی 35 درجه سانتیگراد می تواند با قدرت کامل کار کند. در دمای بین 35 تا 40 درجه سانتیگراد ظرفیت برق آن را کاهش می دهد. هنگامی که دمای جیوه به 40 درجه سانتیگراد  می رسد، به طور کامل خاموش می شود.

این بدان معناست که این توربین‌های بادی نوین می‌توانند در گرمای سوزان ظهر عمان فعال بمانند. این یک موهبت برای مزرعه بادی توربین این کشور در ظفار است که در جولای 2019 حداکثر 50 مگاوات تولید خواهد کرد. این به معنای صدها مگاوات ساعت اضافی در روز برای شبکه برق کشور از طوفان خاک و شن است.

این توربین‌های مقاوم در برابر بیابان می‌توانند زمین‌های بایر و بلااستفاده را در شمال آفریقا و خاورمیانه برای تولید برق تجدیدپذیر از طوفان خاک باز کنند.  بیابان‌های وسیع منطقه همگی خانه‌های بالقوه‌ای برای یک توربین مقاوم در برابر طوفان شن و مقاوم در برابر حرارت هستند.

تحقیقات برای توربین های بادی مولد انرژی از طوفان در اسپانیا

از سال 2018 تیمی در بارسلونا در حال کار بر روی یک کلاس خاص از توربین به نام 4.2-117 است که می تواند در برابر طوفان های خشن  تا سرعت 57 متر در ثانیه یا 128 مایل در ساعت مقاومت کند. 

آنها چگونه این کار را انجام می دهند؟ ابتدا یک درس مختصر در مهندسی توربین. یک قانون ساده برای توربین‌های بادی وجود دارد: هرچه پره‌ها – یا قطر روتور – بزرگ‌تر باشد، توان بیشتری تولید می‌کند.

برای مثال، قطر روتور برای مدل خشکی 1.7 مگاواتی جنرال الکتریک 100 متر است که در حدود طول یک زمین فوتبال است. همانطور که از نامش پیداست، این توربین می تواند 1.7 مگاوات تولید کند. نسخه 4.8 مگاواتی آن 158 متر است . بنابراین می‌توانید ببینید که این طول اضافی چگونه می‌تواند تاثیرگذار باشد.

اما آنها در این مدل توربین جدید با افزایش قطر روتور سعی در کاهش طول تیغه های توربین دارند که هم باعث کاهش بار مکانیکی برج توربین و هم باعث سهولت در حمل و نقل آن می‌گردد. در نهایت این توربین ها 100 تا 150 تن از یک توربین استاندارد سنگین تر هستند و نصب آن ها هزینه بیشتری دارد اما امکان مقاومت آن ها در برابر طوفان ها بسیار بیشتر خواهد بود.

ممکن است فکر کنید راه حل واضح است – تیغه های کوتاه تر. این قطعاً بخشی از آن است – توربین 4.2-117 مقاوم در برابر طوفان جنرال الکتریک دارای قطر روتور نسبتاً متوسط 117 متر است که به گفته هیدالگو برای کاهش بار مکانیکی برج بسیار مهم است.

نتیجه گیری

تولید انرژی از طوفان، حتی طوفان خاک امکان پذیر است. این امر علاوه بر اینکه از آثار مخرب طوفان ها جلوگیری می کند به تولید انرژی نیز می انجامد. همانطور که در متن مشخص است این موضوع در دنیا اخیراً مطرح شده است و تحقیق و پژوهش در این زمینه در ابتدای راه قرار دارد.

می توان فناوری هایی را در این زمینه گسترش داد که هم در شرایط عادی سبب تولید انرژی شود و هم در شرایط طوفان از جمله طوفان خاک علاوه بر تولید انرژی از اثرات مخرب آن کاست.

این خانواده از ترکیبات کریستالی در خط مقدم تحقیقات به دنبال جایگزینی برای سیلیکون هستند.

پتانسیل پروسکایت ها در جایگزینی سیلیکون

پروسکایت ها پتانسیل بالایی برای استفاده در پنل های خورشیدی را دارند که می توانند به راحتی بر روی اکثر سطوح، از جمله سطوح انعطاف پذیر و بافت، به کار گرفته شوند. همچنین تولید این مواد ارزان و سبک وزن، به اندازه مواد مورد استفاده در پنل های فتوولتائیک امروزی، که عمدتاً سیلیکون هستند، کارآمد خواهند بود. با توجه به پتانسیل عظیم آنها، آنها موضوع تحقیق و سرمایه گذاری فزاینده ای هستند. با این حال، شرکت هایی که به دنبال بهره برداری از پتانسیل خود هستند، قبل از اینکه سلول های خورشیدی مبتنی بر پروسکایت بتوانند از نظر تجاری رقابتی شوند، باید موانع مهمی را برطرف کنند.

سیلیکون و تلورید کادمیوم، دو ماده پر استفاده دیگر در حوزه فتوولتائیک، به یک نوع ماده خاص اشاره دارند، ولی اصطلاح پروسکایت به یک خانواده کامل از ترکیبات اشاره دارد. خانواده پروسکایت از مواد خورشیدی به دلیل شباهت ساختاری آن با ماده معدنی به نام پروسکایت نامگذاری شده است که در سال 1839 کشف شد و به نام L.A. Proovski، کانی شناس روسی نامگذاری شد.

ساختار پروسکایت ها چگونه تشکیل شده است؟

اکسید تیتانیوم کلسیم (CaTiO3)، پروسکایت معدنی اصلی، دارای یک پیکربندی کریستالی متمایز است. این یک ساختار سه قسمتی دارد که اجزای آن با برچسب های A، B و X شناخته می شوند، که در آن شبکه های اجزای مختلف در هم آمیخته شده اند. خانواده پروسکایت‌ها از ترکیب‌های احتمالی زیادی از عناصر یا مولکول‌ها تشکیل شده است که می‌توانند هر یک از سه جزء را اشغال کنند و ساختاری شبیه به خود پروسکایت اصلی تشکیل دهند. (بعضی از دانشمندان حتی با نامگذاری ساختارهای کریستالی دیگر با عناصر مشابه پروسکایت قوانین را کمی تغییر می دهند، اگرچه این امر توسط کریستالوگراف ها مورد مخالفت قرار می گیرد.)

می‌توانید اتم‌ها و مولکول‌ها را با برخی محدودیت‌ها با ساختار ترکیب و مطابقت دهید. به عنوان مثال، اگر بخواهید یک مولکول بسیار بزرگ را در ساختار قرار دهید، آن را مخدوش خواهید کرد. تونیو بوناسیسی، استاد مهندسی مکانیک در MIT و مدیر آزمایشگاه تحقیقاتی فتوولتائیک، می‌گوید در نهایت، ممکن است باعث جدا شدن کریستال سه‌بعدی به ساختار لایه‌ای دوبعدی یا از دست دادن ساختار منظم آن شوید. او می‌گوید: پروسکایت‌ها مانند ساختار کریستالی ماجراجویانه‌ای بسیار قابل تنظیم هستند.

این ساختار شبکه های در هم تنیده از یون ها یا مولکول های باردار تشکیل شده است که دو تای آنها (A و B) بار مثبت دارند و دیگری (X) بار منفی دارند. به طور معمول، یون‌های A و B اندازه‌های کاملاً متفاوتی دارند و یون های A بزرگ‌تر هستند.

در دسته کلی پروسکایت ها، انواع مختلفی از جمله پروسکایت های اکسید فلزی وجود دارد که کاربردهایی در کاتالیزور و ذخیره و تبدیل انرژی مانند سلول های سوختی و باتری های فلزی-هوا پیدا کرده اند. به گفته بوناسیسی، اما تمرکز اصلی فعالیت های تحقیقاتی برای بیش از یک دهه بر روی پروسکایت هالید سرب بوده است.

در این دسته، هنوز گستره‌ای از امکانات وجود دارد، و آزمایشگاه‌ها در سراسر جهان در تلاش برای یافتن تغییراتی هستند که بهترین عملکرد را در کارایی، هزینه و پایداری نشان می‌دهند – که تا کنون چالش‌برانگیزترین بوده است.

بسیاری از تیم‌ها نیز بر روی تغییراتی تمرکز کرده‌اند که استفاده از سرب را حذف می‌کنند تا از تأثیرات زیست‌محیطی آن جلوگیری کنند. با این حال، بووناسیسی خاطرنشان می‌کند که «به طور مداوم در طول زمان، دستگاه‌های مبتنی بر سرب همچنان در عملکرد خود بهبود می‌یابند و هیچ یک از ترکیب‌های دیگر از نظر عملکرد الکترونیکی به یکدیگر نزدیک نشده‌اند». کار بر روی کاوش جایگزین ها ادامه دارد، اما در حال حاضر، هیچ کدام نمی توانند با نسخه های هالید سرب رقابت کنند.

به گفته بوناسیسی، یکی از مزایای بزرگ پروسکایت ها تحمل زیاد آنها در برابر نقص در ساختار است. بر خلاف سیلیکون که برای عملکرد خوب در دستگاه های الکترونیکی به خلوص بسیار بالایی نیاز دارد، پروسکایت ها حتی با عیوب و ناخالصی های متعدد می توانند به خوبی عمل کنند.

پایداری پروسکایت ها : چالش دانشمندان!

جستجو برای ترکیب‌های جدید امیدوارکننده برای پروسکایت‌ها کمی شبیه به جستجوی سوزن در انبار کاه است، اما اخیراً محققان یک سیستم یادگیری ماشینی ارائه کرده‌اند که می‌تواند این فرآیند را تا حد زیادی ساده‌سازی کند. بوناسیسی، که یکی از نویسندگان آن تحقیق بود، می‌گوید: این رویکرد جدید می‌تواند به توسعه بسیار سریع‌تر جایگزین‌های جدید منجر شود.

در حالی که پروسکایت ها همچنان امیدوار کننده هستند و چندین شرکت در حال آماده شدن برای شروع تولید تجاری هستند، پایداری آن بزرگترین مانعی است که آنها با آن روبرو هستند. در حالی که پانل های خورشیدی سیلیکونی تا 90 درصد توان خروجی خود را پس از 25 سال حفظ می کنند، پروسکایت ها بسیار سریع تر تخریب می شوند اما تاکنون پیشرفت بزرگی حاصل شده است: نمونه‌های اولیه فقط چند ساعت دوام آوردند، سپس هفته‌ها یا ماه‌ها دوام آوردند، اما فرمول‌های جدیدتر طول عمر قابل استفاده‌ را تا چند سال افزایش داده است.

بوناسیسی می‌گوید از دیدگاه تحقیقاتی، یکی از مزیت‌های پروسکایت‌ها این است که ساخت آنها در آزمایشگاه نسبتاً آسان است – ترکیبات شیمیایی به راحتی جمع می‌شوند. اما این نیز نقطه ضعف آنهاست: این مواد به راحتی در دمای به هم می‌پیوندند اما،در همین شرایط نیز به راحتی از هم جدا می شوند. آسان بیا، آسان برو!

برای مقابله با این موضوع، اکثر محققان بر استفاده از انواع مختلفی از مواد محافظ برای محصور کردن پروسکایت متمرکز شده‌اند و از آن در برابر قرار گرفتن در معرض هوا و رطوبت محافظت می‌کنند. اما دیگران در حال مطالعه مکانیسم‌های دقیقی هستند که منجر به این تخریب می‌شود، به امید یافتن فرمول‌ها یا درمان‌هایی که ذاتاً قوی‌تر هستند. یک یافته کلیدی این است که فرآیندی به نام اتوکاتالیز (autocatalysis) تا حد زیادی باعث این خرابی است.

در اتوکاتالیز، به محض اینکه یک قسمت از ماده شروع به تجزیه می کند، محصولات واکنش آن به عنوان کاتالیزور عمل می کنند تا قسمت های مجاور سازه را تجزیه کنند و یک واکنش فرار شروع می شود. مشکل مشابهی در تحقیقات اولیه روی برخی مواد الکترونیکی دیگر مانند دیودهای ساطع کننده نور آلی (OLED) وجود داشت و در نهایت با افزودن مراحل تصفیه اضافی به مواد خام حل شد.

آخرین نتایج تحقیقات بر روی پروسکایت ها

بووناسیسی و همکارانش اخیراً مطالعه‌ای را تکمیل کردند که نشان می‌دهد زمانی که پروسکایت‌ها به طول عمر قابل استفاده حداقل یک دهه می‌رسند، به لطف هزینه اولیه بسیار پایین‌تر آن‌ها، که می‌تواند از نظر اقتصادی به عنوان جایگزینی برای سیلیکون در مزارع خورشیدی بزرگ، مقرون به صرفه باشد.

او می گوید که به طور کلی، پیشرفت در توسعه پروسکایت ها چشمگیر و دلگرم کننده بوده است. او می‌گوید که تنها با چند سال کار، کارایی‌های قابل مقایسه با سطوحی از کادمیوم تلورید (CdTe) را به دست آورده است، «که برای مدت طولانی‌تری وجود داشته، هنوز در تلاش برای رسیدن به آن است». سهولت دستیابی به این عملکردهای بالاتر در این ماده جدید تقریباً حیرت‌انگیز است. او می‌گوید با مقایسه میزان زمان تحقیقاتی صرف شده برای دستیابی به بهبود 1 درصدی در کارایی، پیشرفت پروسکایت‌ها بین 100 تا 1000 برابر سریع‌تر از CdTe بوده است. او می گوید: «این یکی از دلایل هیجان انگیز بودن آن است.

منبع : Scitechdaily

شاید یک پمپ گریز از مرکز داشته باشید که به نظر می رسد پر از سنگ، مرمر یا شن است. این نشانه کاویتاسیون است – اگر علت را ردیابی نکنید، می تواند پمپ شما را از کار بیندازد. اما به هر حال کاویتاسیون چیست؟

کاویتاسیون چیست؟

تعریف اصلی کاویتاسیون چیزی است که در یک پمپ زمانی رخ می دهد که فشار ساکن مایع از فشار بخار مایع پایین می آید و حباب ها (یعنی حفره های پر از بخار) تشکیل می شوند. یک تعریف کلی تر، تشکیل حباب ها در یک پمپ است، صرف نظر از اینکه چگونه به آنجا رسیده اند.

وقتی این حباب ها در معرض فشار زیاد قرار می گیرند، شروع به ترکیدن می کنند و از اینجاست که مشکلات شروع می شود. هنگامی که این حباب ها می ترکند، می توانند امواج ضربه ای کوچک اما قدرتمند و پرانرژی ایجاد کنند که می تواند به اجزای داخل پمپ آسیب برساند. بیشترین آسیب زمانی رخ می دهد که حباب ها در نزدیکی یک سطح – و در پمپ هایی که در اطراف پروانه قرار دارند، منفجر شوند.

چه مواردی باعث ایجاد کاویتاسیون می شوند؟

برای درک اینکه چه چیزی باعث ایجاد کاویتاسیون می شود، باید به انواع مختلف کاویتاسیون که می تواند ایجاد شود نگاه کنید:

1. مکش هوا
2. گردش داخلی مجدد
3. آشفتگی
4. سندرم پره
5. تبخیر

مکش هوا زمانی اتفاق می افتد که هوا به داخل سیستم کشیده می شود، به دام می افتد و حباب هایی تشکیل می شود. این حباب ها زمانی که به پروانه می رسند می ترکند.

گردش داخلی مجدد زمانی اتفاق می افتد که پمپ نتواند مایعی را با سرعت مناسب تخلیه کند. این به این معنی است که مایع دوباره در اطراف پروانه گردش می کند و از مناطق کم فشار و پرفشار عبور می کند که منجر به گرما و سرعت بالا می شود – که سبب ایجاد حباب های مشکل ساز می‌‌شود و شروع به ترکیدن می کنند.

آشفتگی زمانی رخ می دهد که گرداب هایی در داخل مایع ایجاد می شود. با متلاطم شدن مایع، اختلاف فشار ایجاد می شود و حباب های کاویتاسیون مشکل ساز تشکیل می شوند. هنگامی که از دستورالعمل های عملکرد پمپ تجاوز کنید یا خط مکش پمپ خیلی کوچک باشد، ممکن است آشفتگی ایجاد شود.

سندرم پره معمولاً ناشی از یکی از دو چیز است: یا قطر پروانه خیلی بزرگ است یا محفظه دارای پوششی است که خیلی ضخیم است. در هر صورت، فضای کافی در داخل محفظه وجود ندارد و مایعی که از آن عبور می‌کند به سرعت بالاتری نسبت به پمپ طراحی شده می‌رسد. سرعت بیشتر منجر به فشار کمتری می شود که مایع را گرم می کند و حباب های مخرب ایجاد می شود.

تبخیر با تعریف اصللی کاویتاسیون مطابقت دارد. این رایج ترین نوع است و اغلب به آن “کاویتاسیون کلاسیک” می گویند. یک پمپ گریز از مرکز اساساً یک مایع را هنگام عبور از چشم پروانه می چرخاند. و اگر پروانه درست کار نکند، ممکن است مایع به نقطه جوش خود برسد و منجر به حباب‌های کاویتاسیون تبخیر شده شود. این زمانی اتفاق می افتد که حداقل انرژی مورد نیاز پمپ (NPSHr) بیشتر از انرژی موجود در سیستم (NPSHa) باشد.

چگونه از کاویتاسیون جلوگیری کنم؟

بنابراین، با توجه به این تعاریف، چگونه می توانیم از کاویتاسیون جلوگیری کنیم؟

جلوگیری از کاویتاسیون مکش هوا

هر جایی که پمپ در حالت خلاء باشد منبع بالقوه مکش هوا است. برای جلوگیری از مکش هوا، با جستجو برای هر جایی که ممکن است هوا به داخل سیستم مکیده شود، شروع کنید. بازرسی لوله ها از نظر ترک یا فرسایش ضروری است، و همچنین بررسی اورینگ ها و مهر و موم های مکانیکی ثانویه برای سایش ضروری است.

همچنین می توانید بررسی کنید که آیا مایع کف کننده منجر به تشکیل حباب های هوا می شود یا خیر. هر مایعی که بتواند کف کند نیز می تواند هوا را به پمپ وارد کند. اگر مایع کف‌دار دارید، می‌توانید دور پمپ را کاهش دهید یا گاهی مایع را خالی کنید. کار دیگری که می توانید انجام دهید این است که اطمینان حاصل کنید که مایع پمپاژ شده باعث خراب شدن لوله یا پمپ و اجازه ورود هوا نمی شود.

جلوگیری از کاویتاسیون گردش داخلی مجدد

گردش مجدد داخلی معمولاً زمانی اتفاق می افتد که یک شیر تخلیه در حین کارکرد پمپ بسته بماند. دو کار اساسی وجود دارد که می توانید برای جلوگیری از کاویتاسیون چرخش داخلی انجام دهید:

اطمینان حاصل کنید که شیر تخلیه (1) باز و بسته نیست و (2) به عقب نصب نشده است.
هر فیلتر پایین دستی را بررسی کنید تا مطمئن شوید که مسدود نشده است.

جلوگیری از کاویتاسیون آشفتگی

لوله ها، زانوها و دریچه ها ممکن است برای مقدار مایعی که پمپاژ می کنید کافی نباشند، که می تواند گرداب، اختلاف فشار و تلاطم ایجاد کند. در اینجا کاری که می توانید برای جلوگیری از تلاطم انجام دهید و علت ایجاد حفره است:

از حداکثر دبی مجاز پمپ خود تجاوز نکنید
اطمینان حاصل کنید که تمام اجزا می توانند در برابر فشار مایع پمپاژ شده مقاومت کنند
سعی کنید از تلاطم در خط مکش پمپ، از جمله نحوه اندازه و نحوه مسیریابی آن جلوگیری کنید

جلوگیری از کاویتاسیون سندرم پره

با رعایت این قانون می توان از حفره شدن سندرم پره جلوگیری کرد: فضای آزاد بین محفظه و نوک تیغه پروانه باید حداقل 4 درصد قطر پروانه باشد. هر چیزی کمتر از این باعث ایجاد کاویتاسیون می شود.

جلوگیری از تبخیر

برای شروع، در اینجا یک قانون کلی خوب برای جلوگیری از کاویتاسیون به دلیل تبخیر وجود دارد: NPSHa > NPSHr + 3 فوت. این اکتشافی حاشیه ایمنی خوبی ایجاد می کند، و اگر نمی توانید به آن دست یابید، تعویض پمپ را در نظر بگیرید، مانند استفاده از آن دو پمپ با ظرفیت کمتر به صورت موازی به جای تنها یک پمپ، گزینه دیگر استفاده از پمپ تقویت کننده برای از بین بردن فشار از پمپ اولیه است.

روش دیگر افزایش سطح مایع در اطراف ناحیه مکش است. از دیگر امکانات می توان به کاهش دور موتور در دقیقه اشاره کرد که باعث کاهش فشار هد و سرعت جریان می شود. و در صورت امکان، دمای پمپ و مایع را کاهش دهید.

نتیجه‌گیری: پیشگیری از کاویتاسیون برای یک پمپ سالم حیاتی است

با جلوگیری از کاویتاسیون، کارایی و طول عمر پمپ خود را به میزان قابل توجهی افزایش خواهید داد. مراقب پروانه برای نشانه های سوراخ شدن و خوردگی باشید. و به پمپ گوش دهید تا مطمئن شوید که صدایی مانند کوبیدن تیله در اطراف را نمی شنوید.

منبع : heconic

زیست توده به سادگی به معنای “مواد آلی” است. یعنی زیست توده هر چیزی است که زنده یا زنده بوده است مانند فضولات حیوانی، ضایعات محصولات کشاورزی، زباله های باغی و غیره، بنابراین انرژی تجدیدپذیر زیست توده قدرتی است که از روش استفاده از مواد زیست توده به دست می آید.

زیست توده انرژی را از خورشید به دست می آورد و ذخیره می کند، گیاهان انرژی خورشید را در فرآیندی به نام فتوسنتز جذب می کنند. انرژی شیمیایی موجود در گیاهان به حیوانات منتقل می شود و مردم آنها را می خورند.

مواد گیاهی و حیوانی نیز می تواند نیشکر، محصولات ذرت، خرده چوب یا حتی سرگین باشد. این مواد هنگامی که به عنوان زیست توده استفاده می شوند، مواد اولیه نامیده می شوند.

به گفته اتحادیه اروپا و سازمان ملل، زیست توده یک منبع تجدید پذیر انرژی است زیرا می توان آن را با کاشت درختان و گیاهان بیشتر تجدید کرد. با این حال، ممکن است آنطور که می‌توان انتظار داشت سبز نباشد، زیرا سوزاندن زیست توده سبب تولید کربن می‌شود که ممکن است 104 سال طول بکشد تا دوباره جذب شود. اما به دلیل موارد زیر هنوز به عنوان یک منبع تجدید پذیر در نظر گرفته می شود:

• بقایای ضایعات منابع جنگلی، آسیاب‌ها و ضایعات چوب هرگز از بین نمی‌روند
• جنگل ها به دلیل مزایایی که دارند به درستی مدیریت می شوند

منابع زیست توده برای انرژی عبارتند از:

• ضایعات چوب و فرآوری چوب – هیزم، گلوله‌های چوب، و خرده‌های چوب، خاک اره و ضایعات کارخانه‌های چوب و مبلمان، و مشروب سیاه از کارخانه‌های خمیر و کاغذ
• محصولات کشاورزی و مواد زائد – ذرت، سویا، نیشکر، چمن، گیاهان چوبی و جلبک، و بقایای محصولات و مواد غذایی
• مواد بیوژنیک در ضایعات جامد شهری – کاغذ، پنبه و محصولات پشمی، و مواد غذایی، زباله های حیاط و چوب
• کود حیوانی و فاضلاب انسانی

کاربردهای انرژی زیست توده

کاربردهای انرژی زیست توده بسیار گسترده اما مواد اولیه زیست توده را می توان برای ایجاد 3 نوع انرژی استفاده کرد. گرما، برق و سوخت های زیستی مانند بیودیزل. اکثر نیروگاه های زیست توده چند کاره هستند زیرا هم گرما و هم برق تولید می کنند. این نیروگاه ها اغلب نیروگاه های CHP (سیکل ترکیبی – تلفیق حرارت و برق) نامیده می شوند. آنها فقط با سوزاندن مواد اولیه گرما ایجاد می‌کنند، همانطور که هزاران سال انجام می شود.

کاربردهای انرژی زیست توده می‌تواند از اجاق‌های کوچک مورد استفاده در خانه‌ها تا نیروگاه‌های بزرگ که توسط شرکت‌های برق متمرکز برای تولید برق استفاده می‌شوند، متفاوت باشد. در کاربردهای مسکونی، زیست توده بیشتر برای پخت و پز و گرمایش استفاده می شود. چوب رایج ترین منبع سوخت است، اگرچه می توان از مواد دیگری نیز استفاده کرد. اجاق‌های چوبی با طرح‌های جدید می‌توانند بازده سیستم سرمایش یا گرمایش را بهبود بخشند و میزان سوخت مورد نیاز را کاهش دهند.

در صنعت و تجارت، استفاده از انرژی زیست توده شامل گرمایش فضا، گرمایش آب گرم و تولید برق است. اکثر تاسیسات صنعتی مانند کارخانه های چوب به طور طبیعی زباله های آلی تولید می کنند.

در سال 2020، انرژی زیست توده حدود 4532 تریلیون واحد حرارتی بریتانیا (TBtu) یا حدود 4.5 کوادریلیون (Btu) را تامین کرد که حدود 4.9٪ از کل مصرف انرژی اولیه ایالات متحده است. حدود 2101 TBtu از چوب و زیست توده مشتق شده از چوب، 2000 TBtu از سوخت های زیستی (عمدتا اتانول) و 430 TBtu از زیست توده در زباله های شهری بود.

انواع منابع انرژی زیست توده

در زیر انواع مختلف منابع انرژی زیست توده آورده شده است:

چوب و ضایعات چوب

اینها رایج ترین شکل منابع انرژی زیست توده هستند. هزاران سال است که با سوزاندن چوب برای گرم کردن و پخت و پز استفاده می شود. امروزه زیست توده منبع اصلی انرژی است، حدود 84 درصد از چوب و سوخت ضایعات چوب مورد استفاده در ایالات متحده توسط صنعت، مشاغل تجاری و تولیدکنندگان برق مصرف می شود. بقیه، عمدتاً چوب، در خانه ها برای گرم کردن و پخت و پز استفاده می شود.

رایج ترین ضایعات چوب شامل پوست، خاک اره، خرده چوب و ضایعات چوب است. آنها تنها حدود 2 درصد از انرژی مورد استفاده امروز را تامین می کنند. بسیاری از صنایع تولید چوب و کاغذ از ضایعات چوب برای تولید بخار و برق خود استفاده می کنند. این باعث صرفه جویی در پول بیشتر برای شرکت می شود و آنها مجبور نیستند زباله ها را دفع کنند و همچنین با برق زیاد.

زباله های جامد شهری، گاز محل دفن زباله، و زیست گاز

زباله های جامد شهری (MSW) زباله یا زباله هایی مانند ضایعات مواد غذایی، بریده های چمن و برگ ها هستند. MSW می تواند منبع انرژی باشد یا با سوزاندن MSW در نیروگاه های تبدیل زباله به انرژی یا با گرفتن زیست توده. در اولین مورد، زباله ها سوزانده می شوند تا بخار تولید شود که برای گرم کردن یا تولید برق استفاده می شود.

در محل های دفن زباله، زیست توده پوسیده شده و گاز متان آزاد می کند که به آن زیست گاز یا گاز دفن زباله نیز می گویند. اکثر محل های دفن زباله دارای سیستم جمع آوری گاز متان هستند که به عنوان منبع سوخت استفاده می شود. برخی از کشاورزان لبنیات، بیوگاز را از مخازنی به نام «هضم کننده» به دست می‌آورند که در آن همه گل و کود دامی را از انبارهای خود می‌ریزند.

سوخت زیستی

دو سوخت زیستی رایج وجود دارد که شامل اتانول و بیودیزل می شود. این سوخت‌ها از مواد زیست توده ساخته می‌شوند که معمولاً با سوخت‌های نفتی مانند بنزین و سوخت دیزل مخلوط می‌شوند. اگرچه می توان از آنها به تنهایی استفاده کرد. با این حال، استفاده از اتانول یا بیودیزل سوزاندن بسیاری از سوخت های فسیلی را از بین می برد. این سوخت‌های زیستی معمولاً گران‌تر از سوخت‌های فسیلی هستند، اما سوخت‌های پاک‌تری هستند و آلاینده‌های کمتری در هوا تولید می‌کنند.

اتانول یک سوخت الکلی است که از قند موجود در غلاتی مانند ذرت، سورگوم و گندم و همچنین پوست سیب زمینی، برنج، نیشکر، چغندر قند، و برنج حیاطی ساخته می شود. تحقیقات هنوز در مورد چگونگی ارزان‌تر کردن اتانول با استفاده از تمام قسمت‌های گیاهان و درختان ادامه دارد. از سوی دیگر، بیودیزل سوختی است که با روغن‌های گیاهی، چربی‌ها یا گریس‌هایی مانند گریس بازیافتی رستوران ساخته می‌شود. بدون تغییر در موتورهای دیزلی استفاده می شود. بیودیزل یک سوخت تجدید پذیر است، ایمن، زیست تخریب پذیر است و انتشار بیشتر آلاینده های هوا را کاهش می دهد.

منبع : studentlesson

انرژی حرارتی زمین گرمایی به دلیل تفاوت بین دما در هسته زمین و سطح به صورت مداوم از مرکز به سمت بیرون سیاره هدایت می شود.

دمای بالای 4000 درجه سانتیگراد باعث ذوب شدن برخی از سنگهای مرکز زمین و تشکیل سنگهای مذاب داغ به نام ماگما می شود. این گرما همچنین باعث می شود که گوشته به صورت پلاستیکی رفتار کند و بخش هایی از آن به سمت بالا همرفت شود، زیرا سبک تر از سنگ اطراف است.

سنگ و آب در پوسته زمین می تواند به گرمای حدود 370 درجه سانتی گراد برسد. انرژی حرارتی موجود در سنگ‌ها و سیالات را می‌توان از اعماق کم تا چند مایل زیر سطح زمین یافت.

معنی انرژی زمین گرمایی چیست؟

کلمه “زمین گرمایی”(geothemal) ریشه یونانی دارد که γη (geo) به معنی زمین و θερμος (ترموس) به معنای گرم است.

انرژی زمین گرمایی چگونه استفاده می شود؟

هزاران سال است که انرژی زمین گرمایی در برخی کشورها برای پخت و پز و سیستم های گرمایشی استفاده می شود. از مخازن زمین گرمایی زیرزمینی بخار و آب گرم می توان برای تولید برق و سایر کاربردهای گرمایش و سرمایش استفاده کرد.

یکی از نمونه های گرمایش و سرمایش جایی است که یک پمپ حرارتی زمین گرمایی در حدود 10 فوت زیر زمین نصب می شود. این لوله ها با آب یا محلول ضد یخ پر می شوند. آب در اطراف حلقه بسته لوله ها پمپ می شود. این سیستم های پمپ حرارتی منبع زمینی به خنک سازی ساختمان ها در تابستان و حفظ گرما در تابستان کمک می کند. این امر با جذب گرمای زمین هنگام بازگشت آب به داخل ساختمان اتفاق می افتد.

آب زمین گرمایی برای کمک به رشد گیاهان در گلخانه ها، برای گرمایش منطقه ای در خانه ها و مشاغل استفاده شده است. همچنین می توان آن را در زیر جاده ها برای ذوب برف ها لوله کرد.

انرژی زمین گرمایی چگونه تولید می شود؟

چاه هایی به عمق یک مایل یا بیشتر در مخازن زیرزمینی حفر می شوند تا از منابع زمین گرمایی بهره ببرند. این منابع را می توان از گرما، نفوذپذیری سنگ و آب به طور طبیعی یا از طریق سیستم های زمین گرمایی پیشرفته، که منابع زمین گرمایی را از طریق فرآیندی به نام تحریک هیدرولیکی تقویت یا ایجاد می کند، بهره برداری کرد. این منابع زمین گرمایی، چه طبیعی و چه پیشرفته، توربین های متصل به ژنراتورهای برق را به حرکت در می آورند.

اولین نمونه ثبت شده از گرمای زمین گرمایی که برای تولید الکتریسیته استفاده می شد در سال 1904 در لاردرلو ایتالیا بود. همچنین نشان داده شده است که میمون ها در ژاپن از آب گرم چشمه های آب گرم برای گرم نگه داشتن در ماه های زمستان در مناطق کوهستانی استفاده می کنند.

از انرژی زمین گرمایی در چه مناطقی می توان بهره برداری کرد؟

مخازن زمین گرمایی مناطق طبیعی از منابع هیدروترمال هستند. این مخازن در اعماق زمین هستند و تا حد زیادی در بالای زمین قابل شناسایی نیستند. انرژی زمین گرمایی به سه طریق به سطح زمین راه پیدا می کند:

1. آتشفشان ها و فومارول ها (حفره هایی در زمین که در آن گازهای آتشفشانی آزاد می شوند)
2. چشمه های آب گرم
3. آبفشان

بیشتر منابع زمین گرمایی در نزدیکی مرزهای صفحات تکتونیکی زمین قرار دارند، که فعال ترین منابع زمین گرمایی معمولاً در امتداد مرزهای اصلی صفحات تکتونیکی یافت می شوند که بیشتر آتشفشان ها در آن قرار دارند. یکی از فعال ترین مناطق زمین گرمایی در جهان حلقه آتش نام دارد که اقیانوس آرام را احاطه کرده است.

هنگامی که ماگما به سطح زمین نزدیک می شود، آب زیرزمینی محبوس شده در سنگ متخلخل یا آب جاری در امتداد سطوح و گسل های سنگ شکسته را گرم می کند. ویژگی های هیدروترمال دو ماده مشترک دارند: آب (هیدرو) و گرما (حرارتی).

زمین شناسان از روش های مختلفی برای یافتن مخازن زمین گرمایی استفاده می کنند. حفاری چاه و آزمایش دما در اعماق زمین مطمئن ترین روش برای مکان یابی یک مخزن زمین گرمایی است.

انرژی زمین گرمایی در ایران

نیروگاه زمین گرمایی مشگین‌شهرنخستین پایلوت استفاده از انرژی گرمایش زمین در ایران است. از مجموع 17 چاه پیش بینی شده برای این نیروگاه، تاکنون 11 چاه حفر شده و سه چاه نیز مرحله آزمایش خروج بخار را با موفقیت سپری کرده‌ است که از  11 حلقه چاه حفر شده در این پروژه تعداد، 10 حلقه چاه به جز یک مورد چاه تزریقی به عمق 650 متر در این پروژه حفر شده بقیه چاه‌ها با عمق 2 هزار تا 3 هزار و 200 متر رسیده و در حال حاضر 7 حلقه چاه در حال بهره‌برداری است.

نیروگاه زمین‌گرمایی مشکین‌شهر در  ارتفاعات 300 متری دامنه های شمالی کوه سبلان با تکیه بر داشن بومی و با هدف بهره‌گیری از انرژی طبیعی گرمایش زمین و با ظرفیت تولید 55 مگاوات برق احداث و بخشی از آن راه اندازی شده است.

انرژی زمین گرمایی چگونه کار می کند؟

نیروگاه های زمین گرمایی در سه طرح مختلف وجود دارند. بخار خشک، نیروگاه فلاش و دوتایی:

1. قدیمی ترین نوع آن بخار خشک است که بخار را مستقیماً از شکستگی های زمین برای به حرکت درآوردن توربین می گیرد.
2. نیروگاه های فلاش آب گرم پرفشار را از زیر زمین بیرون می کشند و آن را با آب سردتر کم فشار مخلوط می کنند. این به نوبه خود بخار ایجاد می کند که برای راندن یک توربین استفاده می شود.
3. نیروگاه های دوتایی یا مضاعف از آب گرم عبور داده شده به عنوان سیال ثانویه استفاده می کنند که نقطه جوش کمتری نسبت به آب دارد. سیال ثانویه به بخار تبدیل می شود که یک توربین را به حرکت در می آورد. انتظار می رود بیشتر نیروگاه های زمین گرمایی آینده نیروگاه های دوتایی باشند.

ایالات متحده بزرگترین تولید کننده این انرژی در جهان است. آنها همچنین دارای بزرگترین تاسیسات انرژی زمین گرمایی در جهان هستند که در گیسرز (آبفشان ها) در شمال سانفرانسیسکو، کالیفرنیا واقع شده است. با وجود نامی که به معنی چشمه آب گرم است، هیچ چشمه آب گرم یا آبفشانی در آنجا وجود ندارد و انرژی مورد استفاده تماماً بخار است تا آب گرم.

اولین چاه تولید برق در سال 1924 حفر شد، با حفر چاه های بیشتری در دهه 1950 و توسعه بیشتر از دهه 1970 به بعد صورت گرفت.

کشورهای دیگر، مانند ایسلند، برای بهره برداری از منابع زمین گرمایی موقعیت خوبی دارند که از سال 1907 این کار را انجام داده اند. با 25 آتشفشان فعال و 600 چشمه آب گرم، 25 درصد انرژی ایسلند از پنج نیروگاه زمین گرمایی تامین می شود.

مزایا و معایب انرژی زمین گرمایی چیست؟

• به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، مزیت اصلی استفاده از انرژی زمین گرمایی، اثرات زیست محیطی است. این تنها یک ششم دی اکسید کربن ساطع شده از یک نیروگاه پاک گاز طبیعی را تولید می کند.
• همچنین انرژی زمین گرمایی ارزان‌تر از انرژی معمولی است و در مقایسه با سوخت‌های فسیلی تا 80 درصد سبب صرفه‌جویی در هزینه می‌شود.
• برخلاف سایر منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی و باد، دائماً در دسترس است.

انرژی زمین گرمایی با وجود قیمت ارزان، شرایط پایدار و سازگار بودن با محیط زیست، خالی از اشکال نیست:

• اولاً، تولید محدود به مناطق نزدیک به مرز صفحات تکتونیکی است. علاوه بر این، برخی از مکان ها ممکن است پس از چندین دهه استفاده، خنک شوند و انرژی خود را از دست بدهند.
• اگر چه زمانی که یک کارخانه ساخته می شود ارزان تر از سوخت های فسیلی است، حفاری و اکتشاف این سایت ها گران است. این تا حدی به دلیل میزان سایش مته ها و سایر ابزارها در چنین محیط های آشفته و پرتکاپویی است.
• نیروگاه های زمین گرمایی می توانند سولفید هیدروژن آزاد کنند، گازی که بویی شبیه تخم مرغ فاسد می دهد. در نهایت، برخی از سیالات زمین گرمایی حاوی سطوح پایینی از مواد سمی هستند که باید دفع شوند.

منبع : TWI

]]> https://edu.eyvanekasra.com/%d8%a7%d9%86%d8%b1%da%98%db%8c-%d8%b2%d9%85%db%8c%d9%86-%da%af%d8%b1%d9%85%d8%a7%db%8c%db%8c-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa-%d8%9f/feed/ 0 https://edu.eyvanekasra.com/5-%d8%aa%d9%81%d8%a7%d9%88%d8%aa-%d8%a7%d9%86%d8%b1%da%98%db%8c-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d9%86%d9%88-%d9%88-%d8%b3%d9%88%d8%ae%d8%aa-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d9%81%d8%b3%db%8c%d9%84%db%8c/ https://edu.eyvanekasra.com/5-%d8%aa%d9%81%d8%a7%d9%88%d8%aa-%d8%a7%d9%86%d8%b1%da%98%db%8c-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d9%86%d9%88-%d9%88-%d8%b3%d9%88%d8%ae%d8%aa-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d9%81%d8%b3%db%8c%d9%84%db%8c/#respond Mon, 18 Jul 2022 06:19:48 +0000 https://edu.eyvanekasra.com/?p=2101 در این مقاله ، می‌خواهیم تفاوت انرژی های نو و سوخت های فسیلی را بررسی کنیم. ما این دو را نقطه به نقطه مقایسه می کنیم و به شما امکان این را می دهیم که تفاوت بین آنها را درک کنید. در پایان این مقاله، می‌دانید که چرا این دو مهم هستند و در چه زمینه‌هایی با یکدیگر تفاوت دارند. و همچنین متوجه خواهید شد که چرا جهان تلاش می کند به سمت استفاده بیشتر از انرژی های نو و کاهش استفاده از سوخت های فسیلی برود.

تفاوت انرژی های نو و سوخت های فسیلی

بسیاری از مردم فکر می کنند تفاوت بین این دو پیچیده است، اما در واقع، بسیار ساده است. مهم ترین و تا حدودی بارزترین تفاوت بین انرژی های تجدیدپذیر و سوخت های فسیلی، میانگین زمان تجدید است. بنابراین:

1. زمان تجدید و در دسترس بودن

همه ما می دانیم که برای داشتن انرژی های تجدیدپذیر، از منابع طبیعی استفاده می کنیم که به طور مداوم در طول عمر متوسط ​​انسان دوباره تجدید می شوند و برای مدت طولانی به پایان نمی رسند از جمله:

• خورشید
• آب
• زمین گرمایی
• باد
• زیست توده
• هیدروژن

از سوی دیگر، زمان زیادی طول می کشد تا سوخت های فسیلی به طور طبیعی دوباره احیا شوند و در دسترس قرار گیرند. از جمله این سوخت های فسیلی به گاز طبیعی، نفت و زغال سنگ می‌توان اشاره نمود.

هنگام مقایسه و بررسی تفاوت انرژی‌های نو و سوخت‌های فسیلی، به خاطر داشته باشید که اگرچه منابع انرژی تجدیدپذیر احتمالاً برای مدت طولانی وجود دارند، اما ممکن است هر از گاهی در دسترس نباشند. به عنوان مثال، اگر از پنل های خورشیدی استفاده می‌کنید و هوا ابری است، دستگاه شما از باتری و نیروی از پیش ذخیره شده برای انجام کار استفاده می کند. همین امر در مورد توربین های بادی نیز صدق می کند زمانی که باد نمی وزد.

2. هزینه ها

جالب است بدانید که از آنجایی که نیازی نیست برای تجدید دوباره منابع انرژی نو یا تجدیدپذیر کار زیادی انجام دهیم، معمولاً هزینه کمتری نسبت به سوخت های فسیلی دارند. در گذشته، مردم بر این باور بودند که استفاده از چنین انرژی‌هایی هزینه زیادی دارد، اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی و یافتن روش‌های خلاقانه برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، به اندازه سوخت‌های فسیلی مقرون به صرفه و در بیشتر موارد حتی ارزان‌تر از استفاده از سوخت‌های فسیلی شده‌اند، که در این مورد می‌توان به پنل‌های خورشیدی مثال زد که تولید برق با هزینه کمتر ار میسر کرده است.

علاوه بر این، سوخت های فسیلی باید اکتشاف و استخراج شوند و سپس باید حمل و نقل شوند، بنابراین هزینه آنها بسیار بیشتر از استفاده از انرژی های تجدیدپذیر است. هزینه اولیه انرژی های تجدیدپذیر که ممعمولاً  نسبت به سوخت های فسیلی بیشتر است که این شامل مرحله راه اندازی تجهیزات و دستگاه هایی است که انرژی را برای استفاده نهایی انتقال می دهند. بقیه موارد هزینه کمتری دارند و در برخی موارد هیچ هزینه ای در بر ندارند.

3. ذخیره انرژی های نو در مقابل سوخت های فسیلی

یکی از نکاتی که باعث می‌شود کمی بیشتر به سمت سوخت‌های فسیلی متمایل شویم این است که در مقایسه با منابع انرژی نو یا تجدیدپذیر ذخیره‌سازی آسان‌تر (در واقع ذخیره‌سازی بسیار آسان‌تر) است. رشد سریع فناوری ما را به سمت یافتن جایگزین هایی برای این مشکل سوق داده است، اما هنوز آنطور که باید پیشرفته نیستند و هنوز نمی توان آنها را به طور گسترده مورد استفاده قرار داد.

برای مثال تاکنون در برج های خورشیدی با استفاده از نمک مذاب سعی در ذخیره انرژی دریافت شده از خورشید را استفاد کرده اند و تاحدودی موفق بوده اند.

4. اثرات زیست محیطی

استفاده از انرژی های نو به جای سوخت های فسیلی، شما را قادر می سازد تا تولید کربن خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. هنگام مقایسه یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها انرژی‌های نو با سوخت‌های فسیلی این است که اولی به عنوان «انرژی پاک» در نظر گرفته می‌شود و نسبت به دومی بسیار دوستدار محیط‌زیست است.

انرژی های تجدیدپذیر هوا و محیط زیست را آلوده نمی کند در حالی که سوخت های فسیلی معمولا CO₂ و انواع دیگر عناصر و مواد را آزاد می کنند که ما را با گرم شدن کره زمین مواجه می کند. استفاده از انرژی های نو (به ویژه انرژی خورشیدی و باد) هوای شفاف و خنک تری را برای ما به ارمغان می آورد و در دراز مدت در نتیجه از بین بردن مقدار CO₂ منتشر شده در هوا، تنفس راحت تری را برای ما به ارمغان می آورد.

این برای زندگی نسل های بعدی شرایط پایدارتری را به ارمغان می‌آورد و مزیت دیگر در این زمینه این است که زمانی که شما و سایر افراد شروع به توجه بیشتر به منابع انرژی تجدیدپذیر می کنید، تقاضا برای ایجاد زیرساخت های مناسب برای استفاده از این منابع افزایش می یابد و دولت سرمایه گذاری بیشتری در این زمینه خواهد کرد.

5. تقاضا

با افزایش نگرانی ها در مورد گرمایش جهانی کره زمین، مردم نسبت به تفاوت انرژی های نو و سوخت های فسیلی و اقداماتی که باید برای رفع نیازهای خود برای استفاده از سوخت های فسیلی انجام دهند، بیشتر آگاه می شوند. در واقع، در چند سال گذشته، تقاضا برای انرژی های تجدیدپذیر در ایالات متحده افزایش یافته است.

اگرچه سوخت‌های فسیلی مانند استفاده از گاز طبیعی همچنان در بازار پیشرو هستند، افزایش تقاضا برای تجهیزاتی مانند پنل‌های خورشیدی نشان می‌دهد که ممکن است این امید وجود داشته باشد که تقاضا برای سوخت‌های فسیلی در طول زمان کاهش یابد. اما در حال حاضر، سوخت های فسیلی همچنان بر بازار حاکم هستند.

خلاصه تفاوت انرژی های نو و سوخت های فسیلی

نتیجه

هنگام مقایسه تفاوت انرژی‌های نو و سوخت های فسیلی، دیدیم که در حال حاضر این قیاس ممکن است به سمت استفاده از سوخت‌های فسیلی متمایل شود، اما هر کاری که ما انجام می‌دهیم نتیجه‌ای دارد و استفاده از سوخت‌های فسیلی از این قاعده مستثنی نیست.

ما به استفاده از سوخت‌های فسیلی عادت کرده‌ایم و در بسیاری از موارد، ممکن است کاربردی‌تر باشند، اما نمی‌توان تاثیر آن‌ها بر محیط‌زیست را انکار کرد. اگر به استفاده از سوخت‌های فسیلی ادامه دهیم، در نهایت همانطور که در بالا ذکر کردیم تمام می‌شوند و به دلیل گرم شدن زمین با مکانی می‌مانیم که برای زندگی در آن مناسب نیست.

اکنون هنگام بررسی تفاوت انرژی های نو و سوخت های فسیلی به راحتی می توانید این قیاس را به خوبی درک کنید. نظر شما در مورد این دو چیست؟ نظر خود را در زیر وارد کنید و به ما اطلاع دهید. و اگر در مورد انرژی های تجدیدپذیر یا سوخت های فسیلی سوالی دارید، می توانید در نظرات از ما بپرسید.

 به عنوان مثال، لزجت رنگ ها، روغن جلا و محصولات مشابه به طور دقیق تنظیم می شود تا رنگ ها و روغن جلا به طور روان و یکنواخت با غلتک قلم مو روی سطح اجرا شوند.

اهمیت ویسکوزیته در 7 مثال زیر:

1. دانش ضریب ویسکوزیته مایعات آلی برای تعیین وزن مولکولی آنها استفاده می شود.
2.  آگاهی از ضریب ویسکوزیته و تغییرات آن با دما به ما کمک می کند تا روانکار مناسبی را برای ماشین های خاص انتخاب کنیم. در ماشین آلات سبک از روغن های نازک (مثلاً روغن روان کننده مورد استفاده در ساعت) با لزجت کم استفاده می شود. در ماشین آلات سنگین از روغن های بسیار چسبناک (مثال: گریس) استفاده می شود.
   در روانکاری، لزجت مهم ترین مشخصه روغن های روان کننده است و آنچه اغلب فراموش می شود، در گریس ها نیز بسیار حیاتی است.
   ویسکوزیته مقاومت در برابر حرکت است. آب به سرعت جریان می یابد، بنابراین لزجت پایینی دارد، عسل دارای ویسکوزیته بالایی است.
3.  ویسکوزیته چند دارو، مانند مایعات مختلف مورد استفاده برای از بین بردن زگیل، نیز برای کاربرد آسان تر اصلاح شده است. شرکت‌های دارویی داروهایی مانند شربت سرفه را تولید می‌کنند که لزجت بالایی دارند اما هنوز قابل نوشیدن هستند تا گلو را بپوشانند.
4. ویسکوزیته رنگ‌ها، روغن جلا و محصولات خانگی قابل مقایسه به دقت تنظیم می‌شود تا بتوان رنگ‌ها و روغن جلا را به نرمی و یکنواخت با غلتک قلم مو اعمال کرد.
5.  ویسکوزیته نقش قابل توجهی در تهیه و سرو غذا دارد. روغن های پخت و پز ممکن است با گرم شدن، لزجت را تغییر دهند یا ندهند، در حالی که بسیاری از آنها با سرد شدن چسبناک تر می شوند.
   چربی‌ها که وقتی گرم می‌شوند چسبناک هستند، وقتی سرد می‌شوند جامد می‌شوند.
6.  تجهیزات تولیدی به روانکاری مناسب نیاز دارد تا بدون زحمت کار کند. روان کننده هایی که لزجت بیش ازحد بالای دارند، می‌توانند خطوط لوله را مسدود و مسدود کنند. روان کننده هایی که خیلی نازک هستند محافظت بسیار کمی از قطعات متحرک دارند.
7.  لزجت پوشش‌ها یکی از پارامترهای کلیدی است که دستیابی به روش پوشش را تعیین می کند. از آنجایی که قابلیت تولید مجدد و تکرارپذیری روش پوشش اغلب با لزجت پوشش مرتبط است، یک پارامتر کلیدی برای کنترل است.

کاربردهای روزمره سیالات و ارتباط آن با ویسکوزیته:

1. یک مثال روغن ترمز است. روغن ترمز نیرو را از طریق سیستم ترمز منتقل می کند و اگر لزجت متفاوتی داشته باشد، به درستی عمل نمی کند.
2. آدامسی که ما استفاده می کنیم ویسکوزیته بسیار بالایی دارد
3. روان کننده های سیستم های ماشینی نیز تا حدی به دلیل ویسکوزیته خود موثر واقع می شوند.
4. استفاده از مایع خنک کننده هنگام ماشین‌کاری در کارگاه های تراشکاری
5. بنزین (به عنوان پاک کننده) که در مغازه ها استفاده می شود

اندازه گیری ویسکوزیته لوازم آرایشی اغلب برای آزمایش ماندگاری انجام می شود تا ثابت شود. اندازه گیری لزجت ابزار مهمی برای تعیین پذیرای تغییرات مواد است. بسیاری از فرمول ها امولسیون های پیچیده ای با ساختارهایی هستند که در طول زمان تغییر می کنند و ممکن است در تغییرات لزجت منعکس شوند.