نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو
پیاپی 1 (بهار 1393)

باتوجه به منابع آب موجود در جهان، تامین آب شیرین یکی از مهم ترین مسائل پیش روی دولتمردان کشورهای خشک و کم آب است. متداول ترین روش های موجود برای شیرین سازی، روش های حرارتی و غشایی هستند که مناسب برای تولید آب در ظرفیت های بالا هستند. یکی دیگر از روش های تولید آب شیرین، استفاده از رطوبت هوا است که برای مناطق گرم و مرطوب و ظرفیت های پایین پیشنهاد شده اند. این سیستم ها که از انرژی خورشید برای تبخیر آب و افزایش رطوبت هوا و از سرمایش زمین برای رطوبت زدایی آن استفاده می کنند، به سیستم های تولید آب چگالشی معروف هستند و در کشورهای آفریقای شمالی توجه زیادی را به خود جلب کرده است و هم اکنون نمونه-های کوچک آن در تونس و الجزیره استفاده می شوند. در این سیستم ها هوای گرم و مرطوب به داخل لوله های مدفون در زمین هدایت می شود و در آنجا به دلیل انتقال حرارت با زمین خنک می گردد و بخار موجود در هوا به صورت آب در می آید. با استفاده از لوله های سوراخ دار می توان از این سیستم ها برای مصارف کشاورزی و هوادهی خاک استفاده نمود. همچنین برای مصارف خوراکی می توان آب را در انتهای لوله جمع آوری نمود. نتایج مطالعات نشان می دهد که در مناطق گرم و مرطوب می توان با استفاده از سیستم تولید آب چگالشی به طور میانگین 1.8 کیلوگرم آب در روز در یک متر (90کیلوگرم آب در لوله 50 متری) استحصال نمود.

با جهش سریع و باورنکردنی به سوی صنعتی شدن و به دنبال آن بالا رفتن سطح استاندارد زندگی و شکوفایی و رونق اقتصادی کشورها در یکصد سال اخیر، نیاز به منابع سوخت پایدار، ارزان و پاک بیش از پیش نمایان شده است. محدودیت منابع سوختهای فسیلی، مشکلات زیست محیطی ناشی از احتراق اینگونه سوختها و بالا رفتن قیمت حاملهای انرژی از جمله مهمترین عواملی است که جوامع مدرن و صنعتی را با چالش های بزرگی روبرو کرده است. به همین دلیل روز به روز استفاده از سوختهای زیستی بیشتر مورد توجه قرار میگیرد. در حال حاضر زیست سوختها اغلب از گیاهان روغنی، پسماند روغنهای خوراکی و یا چربی های حیوانی تولید میشوند. محدودیت منابع و مواد خام اولیه برای تولید زیست سوختها یکی از مهمترین مشکلات بر سر راه استفاده از این سوختهاست. منابع جلبکی (جلبکها و ریزجلبکها) به دلیل ظرفیت بالای روغن و سرعت رشد زیاد منابع مناسبی برای تولید زیست سوخت به نظر میرسند. در سالیان اخیر تحقیقات زیادی در مورد استفاده از ریزجلبکها به عنوان مواد اولیه تولید زیست سوخت انجام شده است. هدف اصلی این نوشتار معرفی منابع جلبکی، روش تولید و همچنین بررسی مزایا و معایب آنهاست.

محدود بودن منابع انرژی فسیلی و مشکلات ناشی از انتشارات گازهای گلخانه ای ضرورت توجه بیش از پیش به انرژی های تجدید را بر همگان روشن ساخته است. با توجه به برخورداری از پتانسیل مطلوب و مناسب انرژی های تجدیدپذیر در کشور، توسعه منطقی این منابع ارزشمند و خداداد موجه به نظر می رسد چرا که از این طریق می توان در جهت اهداف توسعه پایدار نیز گام برداشت. در این مقاله با بیان ضرورت بکارگیری انرژی های تجدیدپذیر (محدودیت منابع و آلودگی زیست محیطی) و وضعیت کاربرد این انرژی ها در کشور با بیان انتظارات از این انرژی ها به پیشنهاداتی پرداخته شده است.

در این تحقیق شبیه سازی عددی یک توربین بادی با محور عمودی در حالت دوبعدی، ناپایا و در سرعت های دورانی مختلف انجام شده است. در ابتدا یک تحلیل یک بعدی ساده برای محاسبه رابطه تقریبی توان توربین های بادی ارائه شده است. در ادامه روش تحلیلی DMST برای محاسبه ضریب توان توربین بادی و مقایسه نتایج آن با نتایج عددی، آمده است. توربین بادی مورد مطالعه در این تحقیق دارای 3 ایرفویل بوده که هر سه از نوع NACA 0018 می باشند. مدل سازی و تولید شبکه جهت حل عددی در نرم افزار گمبیت و تمام تحلیل های عددی در نرم افزار فلوئنت انجام شده است. برای اعمال شرط دورانی هر پره از روش مش لغزشی در نرم افزار فلوئنت استفاده شده و همچنین با توجه به وجود جدایش وسیع جریان، برای مدل سازی آشفتگی از روش RNGبهره برده شده است. در ضمن برای تحلیل عملکرد توربین در شرایط پایا از روش دستگاه مختصات چرخان استفاده شده است. در آخر مقادیر توان و گشتاور به دست آمده در سرعت های دورانی مختلف با روش DMST مورد ارزیابی قرار گرفته و عملکرد توربین در سرعت های دورانی مختلف بررسی شده است.

تولید انرژی الکتریکی همراه با به کارگیری گرمای تولیدی یک روش سریعا در حال توسعه است که موجب افزایش راندمان و کاهش کلی تلفات می شود. این موضوع عموما به عنوان توان و گرمای ترکیبی (CHP) مطرح است. سیستم های CHP دارای اندازه های متنوعی هستند، از اندازه بزرگ که جهت تولید الکتریسته و گرم کردن یک شهر استفاده می شود تا واحدهای کوچک که می تواند یک خانه را سرویس دهد. مرز جدید CHP در ساختمان های کوچک مسکونی می باشد. تعداد زیادی از تولید کنندگان، در حال توسعه میکرو (mCHP) CHP می باشند. این نیروگاه های کوچک دارای توان الکتریکی 1 تا 15 کیلو وات و گرمای بازیابی شده 1 تا 20 کیلو وات می باشند. این ژنراتورها از تکنولوژی های مختلفی به عنوان روش تبدیل کننده انرژی بهره می برند. پیل سوختی از تکنولوژی های جدید بوده که در سیستم های mCHP می توانند استفاده شوند. پیل سوختی مستقیما انرژی الکتریکی را از انرژی شیمیایی تولید می کند و راندمان آن بسیار بالاتر از راندمان موتورهای احتراق داخلی است. همه اجزا پیل های سوختی ثابت و پیل هیچ قسمت متحرکی ندارد. عدم قسمت های متحرک باعث شده که پیل سوختی بدون سر و صدا کار کند. دوام و قابلیت اعتماد آنها نیز بالا است و آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن، اکسیدهای گوگرد و... در پیل سوختی نزدیک صفر هستند. پیل های سوختی بالقوه دارای دانسیته انرژی بالاتری نسبت به باتری ها می باشند و می توانند به سرعت تغذیه و به سهولت مورد بهره برداری قرار گیرند. از این رو بررسی استفاده از پیل سوختی در این سیستم ها می تواند بسیار قابل توجه باشد. هدف این مقاله معرفی انواع سیستم های mCHP و بررسی با جرئیات عملکرد سیستم mCHP بر پایه پیل سوختی می باشد.

در دهه اخیر، مسائل زیست محیطی مرتبط با گازهای گلخانه ای و تخریب لایه ی ازن سبب شده است تا تلاش های گسترده ای به منظور یافتن جایگزین های مناسب برای مبردهای مصنوعی فعلی صورت پذیرد. امروزه، مبردهای طبیعی به علت سازگار بودن با محیط زیست، مورد توجه محققین قرار گرفته است. در میان مواد طبیعی موجود، هیدروکربن ها به علت فراوانی، ارزان بودن و خواص مناسب ترموفیزیکی، بیش از سایر مواد طبیعی، شانس مطرح شدن در آینده صنعت تبرید را دارند. در این تحقیق، خواص ترمودینامیکی مبردهای هیدروکربنی متداول شامل R290 (پروپان)، R600a (ایزوبوتان) و R1270 (پروپیلن) و عملکرد آن ها دریک چرخه ی تبرید تراکمی ساده، مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصله با خواص و عملکرد مبردهای مصنوعی رایج کنونی و همچنین مبرد طبیعی R717 (آمونیاک) مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که در یک چرخه ی تبرید تراکمی ساده که دمای تبخیر مبرد در اواپراتور آن بین صفر تا 30- درجه سانتیگراد است، مبرد R1270 بهترین عملکرد را در میان مبردهای هیدروکربنی داراست و دارای وضعیت بهتری نسبت به مبردهای مصنوعی می باشد. مبرد R290 تقریبا هم ردیف مبردهای مصنوعی است و در اولویت بعدی قرار می گیرد. مبرد R600a (ایزوبوتان) در گستره دمایی تبخیر فوق، عملکرد مناسبی ندارد و به همین دلیل استفاده از آن توصیه نمی گردد.