دسته: مکانیک
بازدید: 1 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 821 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 128
جایگاه انرژیهای نور درتامین انرژی قرن آتی در 30 صفحه word قابل ویرایش با فرمت doc
جایگاه انرژیهای نور درتامین انرژی قرن آتی
مقدمه
اگر وضعیت فعلی رشد جمعیت ادامه یابد، پیش بینی می شود جمعیت جهان در اوائل قرن حاضر به هفت میلیارد نفر می رسد .
در عین حال منابع انرژی متداول در حال اتمام بوده و ممکن است تا اوایل قرن ٢١ به پایان برسد . استفاده از انرژی هسته ای که منابع آن نیز محدود بوده ومستلزم تربیت نیروی انسانی ماهر و نیز استفاده از سیستم های پیشرفته حفاظتی در برابر ضایعات رادیواکتیو است ،کفایت انرژی جهان را نخواهد داد.
پیش بینی می شود که انرژی خورشیدی و انرژی بادی وغیره ، جایگاه ویژه ای رادرتامین انرژی قرن آتی کسب نمایند.
استفاده از انرژی در پیشرفت تمدن امری طبیعی و اساسی است و به عنوان یک پایه برای حیات مطرح می باشد. انرژی به عنوان یک عنصر اصلی برای هر فعالیت اقتصادی لازم است و چنانچه افزایش مصرف انرژی در راستای کمک به بالا رفتن مرتبه رشد اقتصادی که باعث ایجاد استانداردهای بالاتر زندگی و کیفیت بهتر زندگی برای جمعیت رو به رشد جهانی باشد، مفید بوده و هر کجا که استفاده از انرژی باعث محدود کردن رشد اقتصادی و کیفیت زندگی گردد، مضر محسوب می شود. به عبارت دیگر هنگامی که افزایش استفاده از انرژی همراه با محدودیت های اکوانرژی باشد رشد را محدود می کند زیرا در این حالت منابع طبیعی و رشد اقتصادی ناپایدار است.
مفهوم اکوانرژی در واقع از مباحث اقتصاد و محیط زیست ناشی می شود که سیستمهای مختلف انرژی را از جهات اقتصادی و محیط زیستی بررسی و مقایسه می کند. محدودیتهای اکوانرژی که در این جا بدان اشاره می گردد شامل محدودیتهای زیست محیطی که باعث پایین آمدن استانداردهای زندگی می شود، می باشد. محدودیتهای سیاسی که در واقع باعث بحرانهای منطقه ای می شوند نیز به عنوان زیرمجموعه ای از محدودیتهای اکوانرژی به حساب می آیند.
نیاز قرن بیست و یکم پایدار شدن است . این مفهوم پایداری شامل نرخ پایدار افزایش جمعیت، پایداری مصرف انرژی و اقتصاد پایدار می باشد.
توسعه پایدار با اقتصاد پایدار معنی می یابد و اقتصاد پایدار باید توسط سیستم های انرژی که بازده بیشتر و قیمت پایین تر دارند و همچنین پاکیزه هستند یعنی سیستمهای انرژی که اقتصادی تر و قابل رقابت تر با سایر انرژیها بوده و افراد بیشتری را به کار گرفته و باعث کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی میگردند، تأمین شود. در جهان امروز با نرخ افزایش جمعیت بالا، رشد اقتصاد پایدار فقط از طریق دسترسی به سیستم های انرژی که بتواند به محدودیت های سایر انرژیها فائق آید امکان پذیر است و نکته قابل توجه اینجاست که بشر در راه رسیدن به چنین هدفی است، اما نکته منفی پراکنده بودن فعالیت روی این موضوع و مقاومتهای سیاسی و اقتصادی بسیار زیاد در راه آسا ن سازی این گذر انرژی مفید جهانی است. گذر از یک انرژی به نوع دیگر آن همواره همراه با یک سابقه تاریخی و مفاهیم جدانشدنی ا قتصاد و محیط زیست قابل بررسی است . برای شناخت محدودیتهای سایر منابع انرژی لازم است تا دو مورد فوق الذکر در مورد آنها بررسی گردد.
اولین بار استفاده از انرژی با استفاده از چوب رونق گرفت و در ابتدا اقتصاد چوب پایدار به نظر می رسید چون منابع جنگلی فراوان بودند و جمعیت جهانی نیز نسبتاً کم بود . اما هنگامی که تکنولوژی پیشرفت نمود و درخواست انرژی برای صنعت ذوب آهن و سایر صنایع افزایش یافت، جنگلها رو به نابودی گذاشت و قیمت چوب افزایش یافت . در واقع رشد اقتصادی با توجه به عدم در دسترس بودن منابع و افزایش قیمت محدود گردید.
در این زمان بشر اندیشه دیگری در راستای تکنولوژی استفاده از انرژی با بازده بیشتر رابا ارائه زغال سنگ، ابداع نمود . این گذر انرژی باعث پیشرفت هایی شد . در این سالها لوکوموتیو و موتورهای جدیدی که بتوانند از این سوخت جدید استفاده نمایند ساخته شد . بنابراین در قرن 19 منبع انرژی دیگری که مؤثرتر از چوب بود معرفی گردید و باعث بوجود آمدن یک رشد اقتصادی که افراد بیشتری از آن بهره می بردند گردید . این پیشرفت به همراه بازده اقتصادی بیشتر، محصولات متنوع و نیروی کار بیشتر و قیمت پایین محصولات باعث بوجود آمدن انقلاب صنعتی گردید . پس از گذشت زمان، انقلاب صنعتی باعث پایین آمدن سطح کیفی زندگی عده زیادی از مردم گردید. محدودیتهای اکوانرژی زغال سنگ به شرح زیر مطرح شد:
1- محدود شدن رشد اقتصاد
2- بوجود آمدن ابرقدرتهای اقتصادی
3- قیمت بالا نسبت به میزان آلایندگی
4- پایین آمدن کارآیی نیروی کار ) در اثر آلودگی هوا)
با محدودیتهای فوق مفهوم پایداری اقتصاد زغال سنگ زیر سؤال رفت . بنابراین تکنولوژی جدید یکبار دیگر یک گذر انرژی را تجربه نمود و به سمت سوخت پیشرفته تر بعدی متوجه گردید و نفت به عنوان یک سوخت جدید به سمت اقتصادی شدن حرکت کرد.
نفت با %75 کربن، تمیزتر و قابل حمل تر بوده و بازده بیشتری نسبت به سوختهای قبلی داشت. بنابراین به تدریج جایگزین سوختهای قبلی گردید . بطور کلی استفاده از انرژی در سیستم های اقتصادی، در زیر ساخت ها و حتی رفتارهای روزمره افراد نفوذ می نماید و از این رو تغییر انرژی به کندی صورت می گیرد. اگر چه همیشه مزیت های اقتصادی بر مقاومتهای سیاسی غلبه پیدا می کند اما تغییر انرژی آخرین اقدامی است که شامل قانون فوق میشود.
در سالهای استفاده از نفت ماشین های حفاری، پالایشگاهها و موتورهای احتراق داخلی به عنوان بخشی از انقلاب نفت توسعه و کاربرد می یابند و یک بار دیگر یک گذر انرژی به سمت انرژی ارزانتر با بازده بیشتر که در آن کارآیی افراد بالاتر بوده و قیمت خدمات را می کاهد و جمعیت جهان را به سمت یک منبع اقتصادی جدید که کیفیت زندگی را ارتقاء می دهد، سوق می دهد.
در حالی که از نفت به عنوان انرژی جدید استفاده می گردد، سیر تحقیقات برای گذر از سیستم های انرژی آلوده ساز و مشکل سازتر به سمت سوختهای پاک تر که از نظر شیمیایی ساده تر و از نظر اقتصادی پایدارتر باشند ادامه می یابد.
همانند انرژیهای قبلی با رایج شدن و استفاده زیاد از نفت محدودیت های اکوانرژی باعث کاهش سطح زندگی و محدودکردن رشد اقتصادی شد.
محدودیت های اکوانرژی نفت در طول چند دهه گذشته به شرح زیر است:
1- افزایش ناگهانی و شدید تورم
2- نیاز به دلارهای نفتی قابل برگشت که باعث انتقال بحران به کشورهای توسعه نیافته گردید.
3- جنگ خلیج فارس و سایر استراتژی های سیاسی و جنگی وابسته به نفت که باعث کسر بودجه های مکرر کشورها گردید.
4- آلودگی جهانی دریاها و هوای اکثر شهرها به ویژه شهرهای بزرگ
بنابراین محدودیتهای اکوانرژی نفت باعث یک گذر دیگر انرژی به سمت انرژی پا ک تر با ماهیت شیمیایی ساد ه تر، بازده بیشتر یعنی گاز طبیعی، گردید . درابتداهم کاوشگران نفتی و هم سیاستمداران بر این باور بودند که گازطبیعی دارای منابع کمیاب و رو به کاهش است اما در واقع این نفت بود که رو به کاهش داشت و گازطبیعی با سرعتی که به مراتب بیش از سایر سوختها بود رشد کرد و ثابت گردید که منابع گازطبیعی اکتشاف شده هماهنگ با سرعت کاربرد وسیعشان، توسعه می یابند. در واقع ما از سوخت چوب و زغا ل سنگ با %100 کربن و احتراق آلوده و تکنولوژی متمرکز به سمت نفت با %75 کربن که مایع است و حمل و نقل ساده ای دارد و سپس به سمت گازطبیعی با %50کربن و احتراق پاک تر و تکنولوژی غیربومی و با سرمایه متمرکز حرکت کرده ایم و طبیعی است که جهت توسعه سریع تر توجه بیشتری به آن معطوف گردد . در این سالها کاربرد گازطبیعی برای تولید الکتریسیته در توربین های گازی و پیلهای سوختی، استفاده از آن به عنوان سوخت ماشین ها، کاربرد در منازل ترویج شده است . گذر از نفت به گازطبیعی از سایر گذرهای قبلی اساسی تر بود و برای جمعیت جهان پایداری اقتصادی بیشتر و کیفیت بهتر زندگی را به ارمغان آورد . زیرا با توجه به پاکیزگی نسبی و فراوانی گازطبیعی اقتصاد آن پایدارتر به نظر می رسد. گذر از انرژی چوب به زغا ل سنگ و از آن به نفت و از نفت به گازطبیعی چر خه های کوتاه مدتی هستند، هرچند که هرکدام از آنها حدود 60 سال به طول انجامیده اند امانسبت به جریان نسلها این زمان را می توان کوتاه انگاشت . در واقع در طول زمان از نقطه نظر سیاسی، اقتصادی و زیست محیطی یا در واقع دیدگاه اکوانرژی، بشر همواره نیازمند یک منبع بزرگ تر، ساده تر و قابل استفاده در زمانهای طولانی تر بوده است و بطورکلی می توان این چرخه را گذر از سوختهای جامد به سوی سوختهای گازی نامید . در واقع ما دو نوع سوخت را در نظر می گیریم: سوختهای جامد و سوختهای گازی و سوختهای مایع به عنوان یک حد واسط در این روند قرار می گیرند. زیرا نفت هرگز بیشتر از %45 به بازار جهانی راه نیافته است در حالی که چوب و زغال سنگ به عنوان سوخت جامد %90فروش جهانی را داشته اند و پیش بینی می شود که سوختهای گازی نیز به مرز% 90برسند
عصر حاضر ”عصر انرژیهای گازی “ نامیده می شود و مدت زمانی است که از مصرف متان آغاز شده و در نهایت به سوختهای بدون کربن ختم خواهد شد.
به خاطر محدودیت انرژی های بدون کربن وگرانی آن رو به استفاده از انرژی های دیگری مانند انرژی خورشیدی و انرژی بادی و پیل سوختی و... که منابعی اتمام ناپذیرند وآلودگی بسیار کم ومنافع زیادی دارند روی آورده خواهد شد.
فصل اول
پیلهای سوختی
1-1 پیل سوختی
پیل سوختی وسیله ای است که با استفاده از یک واکنش شیمیایی، برق تولید می کند. هر پیل سوختی دو الکترود دارد، یکی مثبت و دیگری منفی که به ترتیب کاتد و آند نامیده می شوند. واکنش هایی که برق تولید می کنند در الکترودها رخ می دهند. هر پیل سوختی همچنین دارای یک الکترولیت است که ذرات شارژ شده الکتریکی را از یک الکترود به الکترود دیگر می برد و کاتالیزور که سرعت واکنش در الکترودهاراافزایش می دهد. هیدروژن سوخت پایه است، اما پیل های سوختی به اکسیژن هم نیاز دارند. یکی از جاذبه های پیلهای سوختی این است که با ایجاد آلودگی ناچیز برق تولید می کنند. بیشتر هیدروژن و اکسیژنی که در تولید برق به کار می روند نهایتاً باعث ایجاد محصولی جانبی به نام آب می شوند. یک پیل سوختی تنها مقدار بسیار کمی جریان مستقیم تولید می کند. در عمل، تعداد زیادی از پیل های سوختی با هم به صورت یک توده در می آیند. پیل یا توده، دارای اصولی یکسان هستند.
هدف از ایجاد پیل سوختی تولید جریان الکتریکی است که بتوان آن را از پیل خارج کرد و مورد استفاده قرار داد. نظیر روشن کردن یک موتور الکتریکی یا روشن کردن یک لامپ یا شهر.رفتاری که جریان الکتریسیته دارد، به پیل سوختی بر می گردد و یک مدار کامل الکتریکی را تشکیل می دهد. واکنش های شیمیایی که در این جریان به وجود می آیند کلید درک طریقه کارکردن پیل ها است. چند نوع پیل سوختی وجود دارد و هر کدام متفاوت عمل می کنند. اما در مجموع اتم های هیدروژن به قسمت آند پیل وارد می شوند، یعنی در جایی که یک واکنش شیمیایی،الکترون های آنها را آزاد می کند. اتم های هیدروژن یونیزه شده و بارالکتریکی مثبت دارند. الکترون ها با بار منفی، جریان در سیم ها را برای کار فراهم می کنند. اگر جریان متغیر مورد نیاز باشد، خروجی DC پیل سوختی باید مجهز به ابزار تبدیل جریان به نام "مبدل" باشد. اکسیژن وارد پیل سوختی در کاتد می شود و در بعضی از انواع پیل ها، اکسیژن با الکترون های بازگشتی از جریان الکتریسیته ترکیب شده و یون های هیدروژن از طریق الکترولیت به سمت آند رفته و در آنجا با یون های هیدروژن ترکیب می شوند. الکترولیت نقشی کلیدی را ایفا می کند، طوری که باید فقط به یون های مناسب اجازه انتقال بین کاتد و آند را بدهد. اگر الکترون های آزاد یا دیگر مواد بتوانند در سطح الکترولیت جاری شوند، عمل واکنش را منقطع می کنند. اگر هیدروژن و اکسیژن در سطح کاتد یا آند ترکیب شوند، آب پدید می آید که از پیل خارج می شود. تا زمانی که اکسیژن و هیدروژن یک پیل تأمین شود، پیل قابلیت تولید برق را داراست. تا زمانی که پیل ها برق را به صورت شیمیایی تولید می کنند (به جای احتراق) قوانین ترمودینامیک که فعالیت های نیروگاه ها را محدود می کند شامل آنها نمی شود،
برچسب ها : جایگاه انرژیهای نور درتامین انرژی قرن آتی , جایگاه انرژیهای نور در تامین انرژی قرن آتی , جایگاه انرژیهای نور ,تامین انرژی قرن آتی , انرژیهای نور , انرژیهای نور در تامین انرژی قرن آتی , تحقیق جایگاه انرژیهای نور در تامین انرژی قرن آتی ,مقاله جایگاه انرژیهای نور در تامین انرژی قرن آتی , تحقیق درمورد انرژیهای نور , دانلود مقاله انرژیهای نور , دانلود رایگان جایگاه انرژیهای نور در تامین انرژی قرن آتی
دسته: پژوهش ها 
