پروژه 24

دانلود تحقیق درمورد انرژی های تجدیدپذیر در ایران

فرمت: PDF- قابل کپی کردن

تعداد صفحات : 308

انرژی باد : 84 صفحه

انرژی خورشیدی: 80 صفحه

انرژی زمین گرمایی: 72 صفحه

انرژی زیست توده: 48 صفحه

انرژی هیدروژن و پیل سوختی : 24 صفحه

امروزه به منظور کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی، جلوگیری از تولید زیاد گازهای گلخانه‌ای و … به منابعی نظیر خورشید، باد، زمین و … که برای طبیعت ایجاد آلودگی نمی‌کنند، روی آورده شده است. به همین علت به این منابع، منابع پاک گفته می‌شود. این منابع مانند سوخت‌های فسیلی و هسته‌ای محدودیت دسترسی ندارند. به همین علت به سوخت‌های فسیلی و هسته‌ای منابع تجدیدناپذیر و به این منابع، منابع تجدیدپذیر گفته می‌شود. به انرژی حاصل از آنها انرژی تجدیدپذیر نیز می‌گویند.

از مزیت‌های دیگر منابع تجدیدپذیر می‌توان به رایگان بودن، دسترسی آسان و … آنها اشاره نمود. البته باید در نظر داشت هر کدام از این منابع معایبی نیز دارند. به طور مثال، عدم وجود خورشید در شب و ایجاد تداخل در امواج الکترومغناطیس و … از معایب استفاده از انرژی‌های نو هستند.

انرژی خورشیدی

بشر در رؤیای دستیابی به هزاران گیگاوات انرژی تجدید شونده خورشید است. اشاره به انرژی خورشیدی از این به بعد به معنای تنها بهره گیری از صفحات متداول تبدیل نور خورشید به برق نیست. هم اکنون انواع روش های گوناگونی که بتواند نور خورشید را به انرژی قابل استفاده تبدیل کند با شتاب، در دست پژوهش، آزمایش و شکوفایی است. در وضع کنونی، تولید برق خورشیدی جهان۴/۱۲گیگاوات است که نیاز سال ۲۰۵۰ حدود ۲۰۰۰گیگاوات برآورد شده است.

هنگامی که ستاره ای مانند خورشید ۸۵هزار تراوات (هر تراوات برابر یک میلیون مگاوات) انرژی در سال ارزانی سیاره زمین می کند، نگرانی در باره کمبود انرژی های کم و بی کربن جایی ندارد.

در پروژه موسوم به eSolar (نیروگاه حرارتی خورشیدی) که با سرمایه ماشین جست وجوگر گوگل به راه افتاده، روشی ابداع شده که به وسیله آن انرژی خورشیدی متراکم (Concentrating Solar Thermal) می شود. در این روش، تشعشعات خورشیدی از طریق آینه های بزرگ متمرکز شده و پس از ایجاد حرارت زیاد، برق تولید می شود. متصدیان پروژه ادعا می کنند که برق تولیدی از حرارت ناشی از تراکم نور خورشید طی یک دهه بتواند ارزان تر از برق فسیلی در دسترس مصرف کنندگان قرار گیرد. بیل گراس ( Bill Gross) مدیر اجرایی طرح گفته است: این روش تنها روشی است که با آن می توان هزاران گیگاوات برق سبز تولید کرد.

نخستین نیروگاه eSolar به ظرفیت ۵ مگاوات به نام سیرا ( Sierra ) واقع در شمال شرق شهر لوس آنجلس، با ۲۴هزار آینه، تابش نور خورشید به ۲۰ جریب زمین را، متوجه دیگ های بخار که روی پایه های بلند قرار گرفته اند می کند. این سامانه در کل ۸۵۰ درجه فارنهایت گرما تولید می کند که از بخار حاصله، توربین های تولید برق نیروگاه به گردش در می آیند.

اندیشه تراکم نور و گرمای خورشید از سال ۱۹۸۰ مطرح شده بود ولی بنا به بی توجهی عموم به بوته فراموشی سپرده شد تا اینکه دوباره مورد توجه واقع شده و پروژه تراکم انرژی خورشید از سر گرفته شد.

واحدهای یک مگاواتی نیروگاه های تراکم خورشیدی در سال ۲۰۰۶ در نقاط مختلف جهان به راه افتاد و تعداد آنها در سال۲۰۰۷ به یکصد واحد رسید. براساس پیش بینی انستیتو زمین ( Earth Policy Institute ) تعداد این نیروگاه ها در جهان در هر ۱۶ ماه دو برابر می شود و از ۴۵۷ مگاوات در سال ۲۰۰۷ به ۶۴۰۰ مگاوات در سال ۲۰۱۲ خواهد رسید. حداقل ۱۳ نیروگاه در آمریکا در مراحل پیشرفته طراحی قرار دارند.

انرژی زمین گرمایی

کشورهایی که مانند ایسلند از نظر زمین شناختی فعال هستند، می توانند نیازهای انرژی خود را از این راه تأمین کنند.

در حال حاضر تولید برق زمین گرمایی جهان، حدود ۱۰ گیگاوات است که پیش بینی می شود در سال ۲۰۵۰ به حدود ۷۰۰گیگاوات افزایش یابد. بیشترین مخازن انرژی زمین گرمایی در عمق دریاها قرار دارد و در سطح زمین و دریاها نشانه ای ندارد، ولی اغلب به سه شکل گوناگون: آتشفشان، چشمه های آب گرم و آب فشان های داغ همراه بخار دیده شده است.

تعداد آب فشان ها که انرژی زیادی به همراه دارد زیاد نیست و یکی از آنها در ۱۱۶ کیلومتری شمال شهر سانفرانسیسکو قرار دارد که با استفاده از ۳۵۰ چاه و ۲۲ نیروگاه حدود ۷۵۰ مگاوات برق تولید می کند.

سوخت زیست شناختی (بیولوژیک)

پژوهشگران در تبدیل خزه ها و جلبک های دریایی به سوخت بیولوژیکی و استفاده از متیل (ریشه هیدروکربن یک ظرفیتی) برای تبدیل گازکربنیک به متان از مؤلفه های گاز طبیعی به توفیق چشمگیری دست یافته اند.

اگر چه اتانول پر مصرف ترین انرژی بیولوژیکی امروز شناخته شده، ولی به زحمت نوشداروی وضع پریشان انرژی تلقی می شود. پژوهشگران در تلاشند تا هر چه بیشتر مواد آلی مانند نیشکر، جلبک، علوفه، فاضلاب و حتی زباله های بیمارستانی را برای مقاصد ترابری و تولید برق به انرژی با آلودگی کمتر تبدیل کنند. تولید کنونی انرژی بیولوژیکی حدود ۶۴۳هزار بشکه در روز است که نیاز سال ۲۰۵۰ حدود ۳۴ میلیون بشکه در روز برآورد شده است.

کانال های شهر ونیز ایتالیا یکی از منابع مهم تولید انرژی سبز شناخته شده که می تواند قابلیت تولید برق در سطح بازرگانی را هم پیدا کند. یک نیروگاه ۶/۲۷۲ میلیون دلاری در انتظار مجوز تولید برق از مصرف سوخت بیولوژیکی جلبک های کانال هاست.

برای تامین سوخت نیروگاه، جلبک های کانال جمع آوری و در یک راکتور بیولوژیکی ۲۶فوتی کشت ( کوددهی با گازکربنیک همان نیروگاه) و خشک شده و بعد از استخراج شیره آن و افزودن مواد قلیا یی به سوخت بیولوژیکی تبدیل می شود. پیش بینی شده این نیروگاه در سال ۲۰۱۱ بتواند ۴۰مگاوات برق (با کمترین آلودگی کربن) تولید کند که بعد از تامین مصارف شهر، بقیه آن در اختیار انواع کشتی ها و شناورهای پهلو گرفته در بندر قرار گیرد.

بهره گیری از نیروی باد

به تازگی برای افزایش ظرفیت تولید انرژی برق از نیروی باد، طراحی و اجرای طرح های موسوم به باد آب با استقرار آسیاب های بادی غول پیکر در فواصل دور از سواحل دریاها و اقیانوس ها روی سکوهای شناور و یا دکل های مهار شده در قعر دریاها توجه کارشناسان و مهندسان را به خود جلب کرده است.

توفیق در دستیابی به انرژی برق بادی در گروی وجود باد های تند و تداوم وزش باد هاست، به شرط آنکه در نزدیکی مناطق مسکونی نبوده و اعتراض ساکنین مجتمع های مسکونی از مشاهده دکل آسیاب های بادی را در پی نداشته باشد. پژوهشگران نروژی بر این باورند که هر دو منظور بالا با استقرار نیروگاه های بادی در دل دریاها و دور از سواحل دست یافتنی است.

در حال حاضر تولید برق بادی در جهان حدود ۹۴گیگاوات است که انتظار می رود در سال ۲۰۵۰ به حدود ۲۰۰۰ گیگاوات یا بیش از بیست برابر افزایش یابد. براساس بررسی های وزارت کشور آمریکا، سواحل غرب این کشور در اقیانوس آرام، توان تولید ۹۰۰گیگاوات برق بادی در سال را دارد که متأسفانه به سبب ژرفای زیاد دریا، استقرار دکل های خیلی بلند تا کنون ممکن نشده است. اما طرح آزمایشی دور از سواحل نروژ می تواند به رویای نصب دکل ها در هر ژرفایی کمک کند.

هدف از اجرای طرح باد آب (HyWind)، نصب بزرگ ترین توربین های تولید برقابی در ژرف ترین نقاط دور از سواحل دریاها و اقیانوس هاست که برای این پژوهش توربین های ۲۳۰۰واتی به وزن ۱۵۲ تن به کار برده می شود. والتر موزیال، Walter Musial مهندس ارشد انرژی تجدید شونده دریایی در آزمایشگاه ملی وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا می گوید باد آب تکنولوژی کاملاً جدیدی شناخته می شود که در آن توربین های بادی به بلندی ۶۴ متر بالاتر از سطح دریا، روی سکوی شناور یا بر یک لوله فلزی نصب می شود. مبدع این تکنولوژی، شرکت نروژی استات اویل هیدرو (StatoilHydro) است که زیر مجموعه بزرگ ترین شرکت نفت و گاز اسکاندیناوی است.

داخل لوله فلزی پایه دریایی با سنگ های شکسته پر و لوله مذکور به وسیله ۳کابل قوی در ژرفای ۱۰۰ متری به کف دریا مهار می شود تا سبب پایداری سکو شده و توربین را در برابر تکان های شدید ناشی از امواج حفاظت کند. پایداری باد آب در زمستان های خیلی سرد دریای اسکاندیناوی و تلاطم شدید جوی نشان خواهد داد که هر نقطه ژرف دریا ها می تواند محل مناسبی برای تولید برق بادی باشد. اگر همه چیز وفق مراد پیش رود، نیروگاه بادی طرح آزمایشی مذکور در فاصله ۱۰کیلومتری ساحل نروژ در ماه سپتامبر به تولید آزمایشی برق خواهد پرداخت.

برای تولید تجارتی برق بادی در سطح دریاها، توربین ها باید خیلی بزرگ تر از توربین های آزمایشی نروژی باشد، اما نصب توربین های خیلی بزرگ دربالای دکل های بلند شناور واقع در میان اقیانوس ها و دریاها خود کار بسیار دشواری به نظر می رسد. برای ساخت و نصب توربین های بزرگ تر و سنگین تر، باید گرانیگاه آنها پایین تر آید تا به سطح آب اقیانوس نزدیک تر شود. شرکت استات اویل هیدرو برای این منظور طرحی در دست تهیه دارد که توربین به کمک جعبه دنده در سطح اقیانوس نصب می شود تا با تغییر محل گرانیگاه آن لزومی به نصب توربین در ارتفاع بالا و پشت تیغه های باد گردان نباشد.

پروژه باد آب در حال حاضر در مرحله آزمایش و پژوهش است ولی چنین به نظر می آید که هزینه ایجاد نیروگاه بادی شناور در آب های ژرف اقیانوس ها سرسام آور باشد. از طرفی بادهای اقیانوسی ضمن یکنواختی و تداوم وزش، از بادهای نزدیک سواحل قوی تر هستند و به آسانی نمی توان از این مقالات صنایع – انرژی پایان ناپذیر صرف نظر کرد. حسن دیگر نیروگاه های بادی آب های ژرف، دور ازنظر بودن آنهاست و هر آینه روزی این فناوری موفق شود، فرصت های زیادی برای تولید برق بدون کربن و آلودگی در سطح سیاره زمین فراهم خواهد شد.

در کنار پیشرفت فناوری نیروگاه های بادی پر قدرت و با ظرفیت های بالا، نیروگاه های بادی خانگی هم آماده ورود به بازار شده است. این نیروگاه ها با ظرفیت تولید ۱۲۰۰ وات و تولید سالانه ۲۰۰۰ کیلووات ساعت می توانند برق مصرفی منازل و مشاغل کوچک را فراهم کنند. برخلاف نیروگاه های بادی بزرگ که با ارتفاع بلند ساخته می شوند و پره های آنها مانند ملخ هواپیما است، این نیروگاه های خانگی به بلندی حداکثر ۱۰ متر است که قسمت دوار آن به شکل منار مخروطی است که با بادهای کم سرعت دوران می کند