دانلود مقاله کامل درباره انرژی آب

اختصاصی از زد فایل دانلود مقاله کامل درباره انرژی آب دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 45

انرژی آب

چرخهای آبی

مصرف آب به عنوان دومین منبع انرژی (بعد از آتش) برای بشر محسوب می‎شود. از این‎رو چرخهای آبی در تاریخ توسعه و مصرف انرژی، نقش مهمی ایفا می‎کنند. چرخهای آبی دستگاه‎های مکانیکی ساده‎ای هستند که ما می‎توانیم برای درک برخی مفاهیم هم و کلیدی از آنها یاری جوئیم.

انرژی جنبشی

برای درک و روشن شدن، مطلب را با مثال ساده‎ای آغاز می‎کنیم. اگر در حال عبور از نهر ابی باشیم، این حس در ما ایجاد می‎شود که آب در جهت خلاف پاهای ما به شدت عبور می‎کند. در نهرهایی که جریان آب در آنها تند باشد باید مراقب باشیم که شدت (فشار) آب باعث افتادن ما نشود. همین‎طور کشش و فشار امواج را هنگام گذر از کنار دریا حس می‎کنیم. گاهی اوقات هنگام نزدیک شدن امواج،‌ می‎توانیم سریع پاهایمان را کنار بکشیم، یقیناً اگر در زیر یک آبشار باشیم، فشار آب را روی بدنمان احساس می‎کنیم. اگر اندکی این چرخ را در نحری که آب در آن جریان دارد،‌ داخل کنیم. جریان آب در جهت خلاف آن بر آن فشار می‎آورد، درست همانند زمانی که ما داخل آب هستیم شویم. فشار آب موجود در جهت فاضلاب فقط یک پدال (پرگا)، موجب چرخش چرخ می‎شود. اگر محور چرخ را به یک دستگاه وصل کنیم قادر به انجام کار مفید، نظیر آسیا کردن غلات می‎باشیم. پایه و اساس چرخ

آبی، درک مفهوم فوق می‎باشد.

حال، مشاهده‎ای مرتبط در این زمینه را در نظر مجسم سازید: زمانی که داخل یک استخر یا حوض مخصوص شنا ایستاده‎ایم و یا در حال گذشتن از آن هستیم، هیچ نگران این قضیه نیستیم که جریان آب موجب عدم تعادل و نهایتاً افتادن ما شود. مشابه آن در مورد چرخ آبی هم صدق می‎کند. قرار دادن چرخ آبی در استخر شنا، مانع حرکت چرخ می‎شود. به تفاوتی بین شرایط فعلی و شرایطی که قبلاً راجع به آن بحث شد، وجود دارد؟ در استخر شنا با حوض، جریان آب، ثابت و یا اینکه خیلی کند می‎باشد. تنها آب جریا (متحرک) باعث هل دادن و به حرکت درآوردن ما و همین‎طور باعث چرخاندن، چرخ آبی می‎شود. به حرکت درآمدن ما و چرخ آبی، بیانگر انجام کار می‎باشد. تنها آب جاری،‌ توان انجام کار را دارد. مطلب فوق مبین این مسئله است که آب جاری (آبی که دارای حرکت باشد) دارای نوع انرژی می‎باشد. همان‎طوری که قبلاً گفته شد، اگر چرخ آبی را به یک دستگاه مکانیکی وصل کنیم، دستگاه قادر به انجام کار نظیر: آسیا کردن فلات یا اره کردن چوب می‎باشد. تعمیم عبارت فوق بیان این مطلب است که:

«انرژی جنبشی، باعث انجام کار می‎شود.»

انرژی پتانسیل

حال روش مقرون به صرف نیز، استفاده از یک چرخ آبی را در نظر مجسم سازید،‌با در نظر گرفتن مزیت آبشار و انرژی جنبشی آبی که از آن سرازیر می‎شود، چرخ‎های چرخ‎دنده می‎چرخد و کار انجام می‎گیرد. حجمی از آب را درست در نقطه ‎A در نظر بگیرید، آیا آن مقدار از اب قادر به انجام کار می‎باشد؟  خیر؟ (حداقل، حالانه)، حجم آب در آن نقطه، فاقد انرژی جنبشی می‎باشد. البته باید بر این مسئله واقف باشیم که آب در نقطه ‎A انرژی جنبشی ندارد اما پتانسیل کسب انرژی جنبشی را دارد. برای درک مطلب فوق می‎توانیم بگوئیم که آب در نقطه ‎A دارای انرژی پتانسیل می‎باشد. چه عاملی باعث سرازیر شدن آب می‎گردد؟ نیروی جاذبه زمین، آب را به مرکز زمین می‎کشد، باید گفت که آب در نقطه «A» انرژی پتانسیل جاذبه را دارا میباشد. انرژی پتانسیل جاذبه، نیتولی می‎باشد که باعث کشیده شدن اشیاء به طرف مرکز ثقل می‎شود.

حال سه نکته دیگر را به آن اضافه می‎نمائیم. اولاً: انرژی پتانسیل بالقوه انرژی جنبشی می‎باشد یا (انرژی پتانیل قابل تبدیل به انرژی جنبشی می‎باشد). ثانیاً‌ در نقطه ‎B آب به پره‎های چرخ آبی ضربه می‎زند و موجب انتقال انرژی جنبشی آب به چرخ و نهایتاً حرکت چرخ که همان انجام کار می‎باشد می‎شود. در واقع نقطه ‎B مکانی فعال است. تصور کنید که برای حجم آب در نقطه ‎C چه روی می‎دهد؟ ممکن است این‎طور در ذهن تداعی شود که انرژی پتانسیل در نقطه ‎C به آخر می‎رسد. اما قضیه فوق کاملاً درست نیست زیرا عملاً به آبشاری دیگر که در حال سرازیر شدن در نهر است برخورد می‎کند، پس آب در نقطه ‎C،  هنوز انرژی پتانسیل جاذبه را دارا می‎باشد،‌ در واقع آب همشیه، قدری انرژی پتانسیل جاذبه را دارا می‎باشد مگر آنکه نقطه ‎C مرکز ثقل زمین باشد.

بیشترین و بالاترین میزان انرژی پتانسیل در نقطة ‎A می‎باشد. آب هنگام سرازیر شدن از آبشار قدری از انرژی پتانسیلش، به انرژی جنبشی تبدیل می‎شود و انرژی جنبشی آب در حال سرازیر شدن از آبشار، قادر به انجام کارو چرخاندن چرخ آبی می‎باشد.

تغییر خودبخود و نمودار انرژی

از مشاهدات و دانسته‎های خود بر این مسئله واقف هستیم که اشیاء همواره در حال سقوط می‎باشند. این مسئله شامل حال ما هم می‎شود به عنوان مثال: هنگام سکندری خودرن و افتادن. هر شیئی متحرک، خودبخود از انرژی پتانسیل جاذبه بالا به سمت نیروی پتانسیل جاذبه پایین، سقوط می‎کند همچنین می‎دانیم که اشیاء، خودبخود به سمت بالا نمی‎روند. (گاهی اوقات، ممکن است در سینما یا تلویزیون، هنگامی که فیلم به عقب برمی‎گردد، شاهد این مسئله باشیم که اشخاص یا اشیاء به طرف بالا می‎روند. این مسئله جنبه فکاهی دارد و کاملاً برخلاف تجارب همول و قابل انتظار می‎باشد. برای هر رویداد طبیعی یک مسیر معقول و غیرمعقول وجود دارد. سیب از درخت می‎افتد، اما دوباره به سمت شاخه برنمی‎گردد. ذرات شکر در قهوه حل می‎شوند آنها دوباره در فنجان شکل نمی‎گیرند.

بنابراین، اشیاء از پتانسیل جاذبه بالا به پتانسیل جاذبه پایین حرکت می‎کنند هنگام استفاده از چرخ آبی، اگر تغییر انرژی از پتانسیل بالا به پتانسیل پایین باشد می‎توانیم انرژی جنبشی را از آن استخراج نمائیم.

در واقع می‎توانیم سیستم را (آب، آبشار و چرخ آبی) در ‌نموداری ساده تعریف نمائیم نمودار فوق، تا حدودی، مشابه نموداری می‎باشد که پیش از این در نمودار (505) برای سیستمی دیگر (یک اتم کربن، 4 اتم هیدروژن و چهار اتم اکسیژن) معرفی نمودیم و از آن می‎توانیم انرژی، استخراج نمائیم در مورد تغییرات شیمیایی فوق، از سیستمی با انرژی پتانسیل شیمیائی بالا که همسان با سیستم انرژی پتانسیل جاذبه بالا می‎باشد، صحبت می‎شود. در واقع این دو تودار به قدری شبیه به هم هستند که می‎توانیم از آنها نمودار انرژی واحدی ترسیم نمائیم. که هر دو سیستم در آن کاربرد دارد. نمودار فوق به منظور شرح و توصیف یک سری از سیستمهای مشابه استفاده می‎شود.

مفهوم کلیدی نمودار فوق مطلب زیر می‎باشد:

«زمانی که سیستم به دستخوش یک سری تغییرات خودبخود از پتانسیل جاذبه بالا به پتانسیل جاذبه پایین می‎شود ما می‎توانیم انرژی (یا کار) را از آن استخراج نمائیم.

انواع چرخ آبی

ساده‎ترین و اساسی‎ترین طراحی در چرخهای آبی، چرخ آبی ‎undershot (چرخ آبی که آب از زیر آن می‎گذرد و موجب چرخیدن چرخ می‎شود) می‎باشد. ابتدائی‎ترین طراحی، چرخ پره‎دار ساده‎ای بود که داخل نهر یا رودخانه قرار داشت. چرخ آبی فوق در مناطقی همچون دانمارک شمالی و چین قرار داشت و از آن  برای آسیا کردن برنج استفاده می‎شد. این چرخ آبی در مخروبه‎های پمپی ‎(Pompei) که شهری مدفون در زیر گدازه‎های آتشفشان بود، پیدا شد. همچنین، چرخ قوماً عملاً دارای یک سری مشکلات بود. کاری که به وسیله این چرخ آبی انجام می‎گرفت، ‌نشأت گرفته از انرژی جنبشی آب و شدت جریان آب بود. تغییرات فصلی، موثر در جریان آب رودخانه و نتیجتاً کار و نیروی انجام گرفته تسوط چرخ بود. نوسانات فصلی، در میزان ذخیرة آب خیلی مؤثر بودند. در آب و هوای داغ و در زمان خشکسالی، سطح آب رودخانه، به قدری پایین بود که آب کافی برای چرخاندن چرخ وجود نداشت. هنگام سیل، به قدری آب رودخانه بالا می‎آمد که تمام چرخ در آب فرو می‎رفت. علی‎رغم تمام نقایص، چرخ فوق ‎- ‎undershot‎- برای مدتها، در سراسر دنیا قابل استفاده بود. سهولت، سادگی و همین‎طور کم هزینه بودن آن باعث استفاده طولانی و مستمر از این چرخ شد. در چرخ آبی، خصوصاً چرخ آبی پره‎داری که آب برای چرخاندن آن، از زیر چرخ می‎گذرد، میزان قابل ملاحظه‎ای از انرژی، هنگام ضربه زدن آب به پره‎های چرخ، به هدر می‎رود. تا سال 1800، هیچ تغییر و تحولی در طراحی چرخ آبی بوجود نیامد. بازنگری و تغییر در طراحی چرخ، کاملاً ساده و اسان بود: شکل پره‎ها تغییر کرد. در طرخح پیشرفته که چرخ آبی پاسلت ‎Povcelet undershot wheel یا به طور ساده‎تر چرخ پانسلت نامیده می‎شد، پره‎ها یا پدال‎های چرخ طوری طراحی شده بودند که تلاطم آب، موجب اتلاف حداقل میزان انرژی می‎شد. انحنای پدال‎ها، موجب سرعت چرخش چرخ و انتقال انرژی جنبشی به آن برای چرخش چرخ می‎شد. آب با سرعت تقریباً صفر،‌ باعث انتقال انرژی جنبشی آب به چرخ و نهایتاً چرخش چرخ می‎شود. چرخ پانسلت ‏‎-‎Poncelet‏‎- هفتاد الی هشتاد و پنج درصد در انتقال انرژی جنبشی آب به کار مؤثر بود. اما چرخ یا پره‎های مسطح بیست الی بیست و پنج درصد در این انتقال مؤثر بود. در چرخ ‎overshot، آب از بالای چرخ به پایین سرازیر می‎شود. نمودار (808). در مواردی که جریان آب رودخانه، کند باشد، چرخ ‎overshot به ‎undershot ارجحیت دارد. در واقع چرخ ‎overshot در هرنری که مجهز به سد باشد، قابل استفاده می‎باشد. در چنین نهری، همواره میزان ثابتی از آب را در طول سال خواهیم داشت. در فصول گرم و خشک سال، همیشه، ذخیره آب را در نهر داریم و در فصل سرما نیز آب مازاد از مجرای سد، می‎گذرد. تاریخچه چرخ ‎overshot به قرن سوم بعد از میلاد بازمی‎گردد و تصاویری از آن بر دیواره‎های گورستان دوم باستان حک شده است. چرخ ‎overshot عمود بر یک محور افقی می‎باشد. تیغه‎های چرخ طوری طراحی شده‎اند که آن را به دو بخش مجزا تقسیم می‎کنند. آب از بالا، داخل یان دو بخش (سطل) مجزا می‎ریزد. در چرخ فوق، تنها جزئی از کار در اثر برخورد آب با تیغه‎ها، صورت می‎گیرد و قسمت اعظم آن از شدت جریان آب سرازیر شده از سطلها می‎باشد که موجب چرخش چرخ می‎شود. میزان کارآئی و بازدهی چرخ فوق شصت و پنج الی هشتاد درصد می‎باشد. با نصب سد که چرخ در مکانی پایین‎تر از آن که به منظور سرازیر شدن آب از بالا بر آن شود، قرار می‎گیرد. این مجرا به عنوان گذرگاه اصلی ‎- مبدأ ‎- ‎head race‎- شناخته می‎شود. مجرای دیگری نیز در اینجا لازم می‎باشد که موجب جاری شدن آب به سطح پایین‎تر (انرژی پتانسیل جاذبه زمین) می‎شود. آبی که از گذرگاه مبدأ اصلی به داخل سطل می‎ریزد، موجب چرخاندن چرخ در آن زمان می‎شود.

چرخهای آبی در جهان باستان

چرخ آبی، دستگاهی است که استخراج انرژی از یک سیستم را میسر می‎سازد. به عنوان مثال آب در حال سرازیر شدن که از انرژی پتانسیل بالا به انرژی پانسیل پایین منتقل می‎شود. اگر دستگاهی را به محور چرخ آبی متصل کنیم، می‎توانیم از انرژی جنبشی برای انجام کار استفاده نمائیم.

در واقع چرخ آبی اولین دستگاهی بود که عملاً بشر را از اتکاء به ماهیچه‎هایش یا به بیگاری گرفتن حیوانات برای انجام کار، رها نمود. اطلاعی از زمان و مکان پیدایش چرخهای آبی در دست نیست و حتی اطلاعی از اینکه چه شخصی باعث پیشرفت و توسعه آن شد، نیست. حدوداً 300 سال قبل از میلاد، مصارف دیگری از چرخ آبی می‎شد. آنها،‌ با طناب به سطلهایی برای بالا آوردن آب وصل می‎شدند که از آن برای مصارف خانگی و یا آبیاری زمینهای کشاورزی استفاده می‎شد. این، ساده‎ترین و ابتدائی‎ترین کاربرد چرخ آبی بود، ‎Noria، چرخ پره‎دار ساده‎ای بود که با جریان آب رودخانه، حرکت می‎کرد و به شتر در مدیترانه رواج داشت. ‎Noria چندان عمری نداشت زیرا بلافاصله چرخ دیگری که در پایین به شرح آن می‎پردازیم، بوجود آمد. علت پیدایش این چرخ جدید،‌ به خاطر نیاز ‎Noria به ذخیره زیاد آب بوده است.

تا سال صد قبل از میلاد، چرخهای آبی در چندین نواحی دنیا از جمله شمال یونان، ترکیه و هند برای آسیا کردن غلات و استخراج روغن از زیتون، کاربرد داشتند. این چرخها، معروف به چرخهای افقی می‎باشند و میله عمودی نصب شده بر روی آن، مستقیماً سبب حرکت سنگ آسیا می‎شود. چرخهای افقی هم مشکلات و معضلاتی را با خود به همراه داشتند. از جمله آن که باید مجهز به نوعی مجرا یا کانال باشند که موجب انتقال آب به یک طرف چرخ و نهایتاً چرخاندن چرخ شود. از این‎رو، چرخهای افقی در نهرها که شدت جریان آب در آن شد می‎باشد (نظیر نواحی کوهستانی شمال ترکیه و یونان) کارآیی داشتند. لازم به ذکر است که سرعت سنگ آسیا، دقیقاً برابر سرعت چرخ آبی و سرعت چرخ آبی هم بسته به سرعت جریان آب می‎باشد.

چرخ افقی گاهی اوقات با نام ‎Norse wheel شناخته می‎شود. و اولین دستگاه قابل استفاده در منزل بود. در آن زمان غلات با آسیاهای دستی آرد می‎شدند. زنان مجبور به انجام این کار بودند و زمان زیادی از وقت آنها بدین کار سپری می‎شد. این دستگاه شرایط فوق را تغییر داد. مسئله فوق ممکن است از دو دیدگاه، چندان جالب نباشد. اما مسئله‎ای برای ماشینی شدن کارها و رهایی از کار پرزحمت آسیا کردن غلات با دست شد و همین مسئله موجب نگرانی اختلاف‎گرایان از اوقات فراغت زنان شد،‌ استرابو ‎- ‎Strabo‎- به توصیف و شرح قدیمی‎ترین چرخ آبی پرداخت. این چرخ در کابریا ‎cabria از سواحل جنوبی دریای سیاه، پیدا شد. اولین اثر ادبی که به مدح و ستایش از سد پرداخت، در یونان اتفاق افتاد. «از آسیاب کردن دست بردارید. از ینانی که در سدها عرق می‎ریزید. بانگ خروش، نویدبخش روزی آزاد برای شماست و به آب فرمان داده شده که جور کار دست شما زنان را بکشد. آب باعث حرکت چرخ و محور آن برای حرکت چرخ‎دنده و سنگ آسیا می‎شود.»

استرابو ‎ـ ‎strabo‎- اولین جغرافی‎دان دنیا بود. کتاب جغرافی آن به خاطر جدیدترین اطلاعات مربوط به کشورهای و مردمش ‎- یونان و روم ‎- مشهور می‎باشد.

‎Pompey، یکی از بزرگترین ژنرال‎ها و رهبران سیاسی در روم بود. همزمان با جولیو، سزار وی، یکی از رهبرانی بود که در سالهای 50 ‎- الی 60 قبل از میلاد بر روم حکمرانی کرد. وی مغلوب سزار شد و روم را به مقصد مصر ترک نمود و در سال 48 قبل از میلاد در آنجا به قتل رسید.

در چین باستان، چرخهای آبی به دنباله‎هایی برای تأمین حجم زیادی از هوا در کوره‎های آهنگری، مرتبط می‎شدند. این برای اولین بار در ‎Nanjn واقع در شرق مرکز چین روی داد. این تغییر و تحول به توشیح‎- ‎Tushih‎- رئیس قبیله مذکور که علاقمند به ریخته‎گری برای ساختن وسایل کشاورزی بود، نسبت داده می‎شود. توچین، چرخهای آبی تا زمان استفاده از ‎Trip hammer ‎- که برای خرد کردن سنگ هدن و یا شکل دادن آهن استفاده می‎شد، قابل استفاده بودند.

‎Trip hammer، چکش سنگین و تقریباً بزرگی است که نمی‎توان آن را در دست گرفت و برای شکستن سنگ هدن و شکل دادن فنرات به شکل دلخواه و مطلوب استفاده می‎شود. دستگاهی مکانیکی مانند چرخ آبی یا موتور بخار، موجب بالا رفتن چکش می‎شود. وقتی که چکش به میزان خیلی بالا می‎رود. با یک ‎trip (اصطلاحی برای دستگاه هنگام آزاد شدن) به طرف پایین سقوط می‎کند. در حین چرخش چرخ، چکش دوباره بالا می‎رود بر ‎trip دوباره اتفاق می‎افتد و این چرخه همین‎طور ادامه می‎یابد.

نوع دیگری از چرخ از سطل‎هایی که از آن آویزان یا متصل به لبه‎های چرخ پره‎دار می‎باشد، استفاده می‎کند. از دستگاه فوق، همچنین برای کشیدن آب برای مصارف خانگی و آبیاری زمینهای کشاورزی استفاده می‎شد. چرخ فوق در هند و خاورمیانه کاربرد زیادی داشت. ‎Noria، امروزه هنوز در برخی از مناطق دنیا استفاده می‎شود. آنها،‌ خصوصاً در مصر و افریقا، رایج می‎باشند.

ویتروویوس ‎- ‎VITUVIUS‎ ‎- و اختراع چرخ دنده

مهندس،‌ نویسنده و معمار رومانیائی ‎- مارکس ویتروویوس پولیو، اولین مخترع

دستگاه مولد انرژی، به توصیف و شرح چرخ آبی در قالب کتاب پرداخت. Vitruvius در کتابش با عنوان ‎De architectura، طراحی و کاربرد چرخ فوق را کاملاً توصیف می‎کند، این کتاب برای اولین بار در سده بیست و هفت بعد از میلاد منتشر و هنوز هم بعد از گذشت دو هزار سال، در دسترس می‎باشد. وی مدعی است ایستگاه‎هایی که وی به توصیف آنها پرداخته، هنوز هم در دسترس می‎باشند و اختراعشان را به مهندسین یونانی نسبت می‎دهد. ابتدائی‎ترین شکل این چرخ، در سده میلادی، برای به حرکت درآوردن آسیا و آرد کردن غلات استفاده می‎شد. همچنین برای استخراج روغن از زیتون نیز کاربردداشت. چرخهای آبی، برای به حرکت درآوردن هر ماشینی، طراحی نشده‎اند. ویتروویوس به معرفی و توصیف چرخ عمومی می‎پردازد که داخل نهر قرار دارد و آب از زیر آن می‎گذرد، با وجود چرخ فوق،‌نیاز به چرخ دنده برای اتصال محور چرخ به محور سنگ، احساس می‎شود، وقتی این کار صورت می‎گیرد،‌دیگر نیازی به چرخش هم جهت سنگ اسیا و چرخ آبی نیست. با انتخاب صحیح اندازه چرخ دنده، قادر به حرکت سریع‎تر و یا کندتر سنگ آسیا، نسبت به چرخ می‎باشیم.

پیشرفت چرخ دنده و تغییر سرعت چرخ، اولین و اساسی‎ترین موفقیت در طراحی دستگاه بود. این تغییر و تحول مربوط به 2100 سال پیش می‎شود. از دیدگاه ما، مربوط به سالها پیش می‎شود،‌ اما،‌نقطه نظرات مختلف، بشر، در طول این سالها، در تغییر و تحول آن شرکت داشته است. اگرچه امروزه، چرخ ‎undershot مجهز به سیستم چرخ دنده، ممکن است خیلی ابتدائی و ساده به نظر رسد. اما لازم است به علت

پیشرفتهائی که در تاریخ بشر داشته، قدردان آن باشیم.

چرخهای آبی در قرون وسطی

ما به ویترویوس به خاطر کتاب جامع و کامل وی مدیون هستیم، اما توسعه و پیشرفت شما در روم و ینان نبود بلکه در شمال و غرب اروپا نیز مشهود بود. برای درک قضیه فوق، زبان‎شناسی لازم است: اغلب امکان موجود برای توصیف تکنولوژی، برگرفته از زبانهای آلمانی و سیلتیک بود. اثری از هیچ کله لاتین یا یونانی در آن نبود. آثار باقیمانده از آسیاب‎های آبی در قرون دوم و سوم بعد از میلاد در باتلاق‎های دانمارک کشف شده است. اولین اثر، مربوط به آسیا در نیمه دوم قرن سوم، حوالی تارا رویت شده است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید

تحقیق در مورد انرژی باد

اختصاصی از زد فایل تحقیق در مورد انرژی باد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه9

فهرست مطالب

[ویرایش] توزیع سرعت باد

[ویرایش] ضریب ظرفیت

[ویرایش] بهره‌برداری از برق بادی

[ویرایش] محدودیت‌های ادواری و نفوذ

[ویرایش] جاگذاری توربین

منظور از توان بادی تبدیل انرژی باد به نوعی مفید از انرژی مانند انرژی الکتریکی است که این کار به وسیله توربین‌های بادی صورت می‌گیرد. در آسیاب‌های بادی از انرژی باد مستقیماً برای خرد کردن دانه‌ها و یا پمپ کردن آب استفاده می‌شود. در انتهای سال ۲۰۰۶ میزان ظرفیت تولیدی برق بادی در سراسر جهان برابر ۷۳٫۹ گیگاوات بود. گرچه این میزان چیزی در حدود یک درصد از کل انرژی الکتریکی تولیدی در جهان محسوب می‌شد اما در طول بازه زمانی بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۶ تقریباً چهار برابر شده است. در این میان کشورهای دانمارک با ۲۰ درصد، اسپانیا با ۹ درصد و آلمان با ۷ درصد از نظر درصد تولید برق بادی از کل تولید انرژی الکتریکی در جایگاه‌های نخست قرار دارند.

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

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

این نوع توربین‌های سه پره از پرکاربردترین طراحی‌ها برای توربین‌های بادی هستند.

انرژی باد

منشا باد یک موضوع پیچیده است. از آنجاییکه زمین بطور نامساوی به وسیله نور خورشید گرم می‌شود بنابراین در قطب‌ها انرژی گرمایی کمتری نسبت به مناطق استوایی وجود دارد همچنین درخشکی‌ها تغییرات دما با سرعت بیشتری انجام می‌پذیرد و بنابراین خشکی‌ها زمین نسبت به دریاها زودتر گرم و زودتر سرد می‌شوند. این تفاوت دمای جهانی موجب به وجود آمدن یک سیستم جهانی تبادل حرارتی خواهد شد که از سطح زمین تا هوا کره، که مانند یک سقف مصنوعی عمل می‌کند، ادامه دارد. بیشتر انرژی که در حرکت باد وجود دارد را می‌توان در سطوح بالای جو پیدا کرد جایی که سرعت مداوم باد به بیش از ۱۶۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد و سرانجام باد انرژی خود را در اثر اصطکاک با سطح زمین و جو از دست می‌دهد.

یک برآورد کلی اینگونه می‌گوید که ۷۲ تراوات (TW) انرژی باد بر روی زمین وجود دارد که پتانسیل تبدیل به انرژی الکتریکی را دارد و این مقدار قابل ترقی نیز هست.

[ویرایش] توان پتانسیل توربین

انرژی موجود در باد را می‌توان با عبور آن از داخل پره‌های و سپس انتقال گشتاور پره‌ها به روتور یک ژنراتور استخراج کرد. در این حالت میزان توان تبدیلی با تراکم باد, مساحت ناحیه جاروب شده توسط پره و مکعب سرعت باد بستگی دارد. به این ترتیب میزان توان قابل تبدیل در باد را می‌توان به این ترتیب به دست آورد:

که در این فرمول P توان تبدیلی به وات، α ضریب بهره‌وری (که به طراحی توربین وابسته است)، ρ تراکم باد بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب، r شعاع پره‌های توربین برحسب متر و v سرعت باد برحسب متر بر ثانیه است.

زمانی که توربین انرژی باد را می‌گیرد سرعت باد کم خواهد شد که این خود باعث جدا شدن باد می‌شود. آلبرت بتز (Albert Betz) فیزیکدان آلمانی در ۱۹۱۹ اثبات کرد که یک توربین حداکثر می‌تواند ۵۹ درصد از انرژی بادی را که در مسیر آن می‌وزد را استخراج کند و به این ترتیب α در معادله بالا هرگز بیشتر از 0.59 نخواهد شد.

از ترکیب این قانون با معادله بالا می‌توان اینگونه نتیجه گرفت:

نمودار میزان و پیشبینی استفاده از برق بادی در سال‌های 1997 تا 2010

• حجم هوایی که از منطقه جاروب شده توسط پره‌ها عبور می‌کند به میزان سرعت باد و چگالی هوا وابسته است. برای مثال در روزی سرد با دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد (۵۹ درجه فارنهایت) در سطح دریا، چگالی هوا برابر ۱٫۲۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب است. در این حالت عبور بادی با سرعت ۸ متر بر ثانیه در روتوری به شعاع ۱۰۰ متر تقریباً موجب عبور ۷۷٬۰۰۰ کیلوگرم باد در منطقه جاروب شده توسط پره‌ها خواهد شد.

• انرژی جنبشی حجم مشخصی هوا به مجذور سرعت آن وابسته است و از آنجایی که حجم هوای عبور از توربین به صورت خطی با سرعت رابطه دارد، میزان توان قابل دسترسی در یک توربین با مکعب سرعت نسبت مستقیم دارد. مجموع توان در مثال بالا در توربینی با شعاع جاروب ۱۰۰ متر برابر ۲٫۵ مگاوات است که بر طبق قانون بتز بیشترین میزان انرژی استخراج شده از آن تقریباً برابر ۱٫۵ مگاوات خواهد بود.

شبیه سازی و ارزیابی میزان پایداری انرژی جداره های خارجی صنعت ساختمان

اختصاصی از زد فایل شبیه سازی و ارزیابی میزان پایداری انرژی جداره های خارجی صنعت ساختمان دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

عنوان مقاله :شبیه سازی و ارزیابی میزان پایداری انرژی جداره های خارجی صنعت ساختمان

 محل انتشار:نهمین کنگره ملی مهندسی عمران مشهد

تعداد صفحات: 8

نوع فایل : pdf

دانلود مقاله استراتژی پیشرفته مدیریت سمت تقاضا برای سیستم انرژی باد-فوتوولتائیک

اختصاصی از زد فایل دانلود مقاله استراتژی پیشرفته مدیریت سمت تقاضا برای سیستم انرژی باد-فوتوولتائیک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

عنوان انگلیسی مقاله:

Advanced Strategy of Demand-Side Management for Photovoltaic-Wind Energy System 

عنوان فارسی مقاله :

استراتژی پیشرفته مدیریت سمت تقاضا برای سیستم انرژی باد-فوتوولتائیک

سال انتشار:2014

ناشر:IEEE

تعداد صفحات انگلیسی:6

تعداد صفحات فارسی فایل ترجمه شده به فرمت word قابل ویرایش:17

Abstract

Demand side management is considered as the next evolution of smart grid technology, it can adjust the time and the quantity of the electricity usage either by shifting the demand during the peak hours or by moving the time of energy use to off-peak periods. The objective of this paper is to develop an efficient load side management strategy for photovoltaic-wind hybrid energy system for an isolated house. The strategy aims to control the non-critical loads of the house based on an efficient analysis of the daily load profile of the house and on the climate data. The simulation result shows the effectiveness of the proposed strategy, as it improves the energy balance of the system and eliminates the energy waste

چکیده

مدیریت سمت تقاضا بعنوان تحول آتی در تکنولوژی شبکه هوشمند در نظر گرفته می شود، این استراتژی می تواند زمان و مقدار مصرف الکتریسته را بوسیله شیفت دادن تقاضا در ساعات پیک یا بوسیله جابجا کردن زمان مصرف انرژی به دوره های غیر پیک، تنظیم کند. هدف این مقاله توسعه یک استراتژی مناسب مدیریت سمت تقاضا برای سیستم انرژی هیبریدی باد-فوتوولتائیک برای یک خانه ایزوله است. هدف استراتژی، کنترل بارهای غیر بحرانی خانه بر اساس تحلیل مناسب پروفیل بار روزانه خانه و داده های آب و هوایی است. نتایج شبیه سازی موثر بودن استراتژی ارائه شده را نشان می دهند چرا که این استراتژی بالانس انرژی سیستم را بهبود می بخشد و از هدر رفتن انرژی جلوگیری می کند.

دانلود تحقیق تاثیر فناوری نانو بر معادلات انرژی

اختصاصی از زد فایل دانلود تحقیق تاثیر فناوری نانو بر معادلات انرژی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

شرکت Nano Markets، بر این اعتقاد است که هم اکنون فناوری‌نانو تمام فناوری‌های انرژی کنونی را تحت تأثیر قرار داده و تغییر شگرفی در تصور ما از دنیای انرژی ایجاد خواهد کرد. برای آنها که به منابع انرژی قابل اطمینان دسترسی ندارند، راه حل‌های جدید مهندسی نانو کمک شایانی است تا کیفیت زندگی آنان را بهبود بخشد. فناوری‌نانو برای آنها که از ناکارآمدی ذخیره، تولید و تبدیل انرژی رنج می‌برند منابع انرژی جدیدی فراهم آورده و علاوه بر آن، هزینه تولید هر کیلووات انرژی را هم کاهش داده و یا حداقل به بهبود کیفیت تولید آن کمک خواهد کرد.

شرکت Nano Markets، بر این اعتقاد است که هم اکنون فناوری‌نانو تمام فناوری‌های انرژی کنونی را تحت تأثیر قرار داده و تغییر شگرفی در تصور ما از دنیای انرژی ایجاد خواهد کرد. برای آنها که به منابع انرژی قابل اطمینان دسترسی ندارند، راه حل‌های جدید مهندسی نانو کمک شایانی است تا کیفیت زندگی آنان را بهبود بخشد. فناوری‌نانو برای آنها که از ناکارآمدی ذخیره، تولید و تبدیل انرژی رنج می‌برند منابع انرژی جدیدی فراهم آورده و علاوه بر آن، هزینه تولید هر کیلووات انرژی را هم کاهش داده و یا حداقل به بهبود کیفیت تولید آن کمک خواهد کرد.

برای سرمایه گذارانی که به بازار انرژی‌های جایگزین علاقه دارند، فناوری نانو گزینه مناسبی است و فرصت‌هایی را برای آنها ایجاد می‌کند. البته در این زمینه خطرپذیری‌هایی که در بازار تمام فناوری‌های نوظهور باید متحمل شد را نباید از نظر دور داشت.

در این گزارش به مرور راه‌های مختلف تأثیر فناوری ‌نانو بر صنعت (راه‌های کنونی و آینده) می‌پردازیم.

شامل 19 صفحه فایل word قابل ویرایش