تولید انرژی پاک از پوست تخم مرغ

گروهی از دانشمندان ژاپنی، روشی برای بهبود تولید انرژی بدون کربن با استفاده از پروتئین‌های استخراج شده از پوست تخم مرغ ارائه کردند. یوسکه یامادا استاد دانشگاه اوزاکا اظهار کرد: موفق به استفاده از پروتئین پوست سفید تخم‌مرغ به عنوان ابزاری برای تولید هیدروژن، منبع قدرتمند انرژی پاک شدیم. وی گفت: با این روش زمینه تولید هیدروژن پاک در آینده فراهم خواهد ‌شد. زمانی که این ماده با اکسیژن واکنش داشته باشد هیدروژن برای تولید برق ایجاد شده و تنها در این فرآیند آب و گرما آزاد می‌شود. در حال حاضر هیدروژن با استفاده از گاز طبیعی یا سوخت‌های فسیلی تولید و منجر به انتشار گازهای مضر می‌شود. در این روش هیدروژن در آزمایشگاه بدون سوخت فسیلی تولید می‌شود و دانشمندان به طور سنتی با ایجاد برهم کنش خاصی از مولکول‌ها در مایعات هیدروژن تولید می‌کنند. اما در این روش مولکول‌ها و ذرات آزادانه در حال حرکت هستند و به صورت تصادفی در مایع قادر به ایجاد فرآیند تولید هیدروژن می‌شوند و دانشمندان تلاش می‌کنند تا آنها را بی حرکت کنند. این گروه با استفاده از پروتئین موجود در تخم مرغ، کریستالی با تعداد زیادی سوراخ کوچک برای تسخیر این ذرات ایجاد کردند. یامادا گفت: این تغییر باعث کنترل حرکت و تعاملات مولکولی و بهبود بهره وری در تولید هیدروژن خالص شده است. اگر از هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی استفاده کنید تنها آب در محیط زیست آزاد می شود که بسیار با محیط‌ زیست سازگار است.

یامادا گفت: این تغییر باعث کنترل حرکت و تعاملات مولکولی و بهبود بهره وری در تولید هیدروژن خالص شده است. اگر از هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی استفاده کنید تنها آب در محیط زیست آزاد می شود که بسیار با محیط‌ زیست سازگار است. وی در ادامه افزود: در این روش پروتئین ابزاری مفید برای تولید هیدروژن در یک آزمایشگاه بدون استفاده از سوخت فسیلی است. شرکت‌های پیشرو جهان هیدروژن را انرژی نهایی پاک و سوخت‌های فسیلی را عامل گرم شدن کره زمین می دانند.نتایج این تحقیق در نشریه Applied Catalysis B منتشر شده است.

UPFC چیست؟

واژه «FACTS» به تمامی سیستم‌های مبتنی بر الکترونیک قدرت که در انتقال توان الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اطلاق می‌شود. ادوات fact برای اولین بار در سال 1980 توسط شرکت برق منطقه ای امریکای شمالی ارائه شدند. افزایش شدید تقاضای مصرف در مناطق مختلف باعث کمبود ظرفیت انتقال و رسیدن بار برخی خطوط به حوالی ظرفیت نامی خود شد. این مسأله با توجه به مشکلات نصب خطوط جدید باعث شد که توجه به سمت استفاده بهینه و در حد ظرفیت حرارتی از خطوط موجود جلب شود. UPFC ( کنترل کننده یکپارچه توان ) تجهیزی مدرن از نسل جدید ادوات FACTS در صنعت برق جهان استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت در شبکه‌های انتقال یکی از جدیدترین تکنیک‌های بکار برده شده در صنعت برق جهان است. بدلیل ملاحظات پایداری گذرا، دینامیک، کنترل ولتاژ و پایداری ولتاژ، به ندرت می‌توان از خطوط الکتریکی قدرت در حد ظرفیت حرارتی آن‌ها استفاده کرد. با بوجود آمدن ادوات FACTS و به ویژه نسل جدید این ادوات، این معضل به طور چشمگیر حل گردیده است.

کنترل کننده یکپارچه توان (UPFC) : UPFC از دو مبدل منبع ولتاژ (VSC) تشکیل شده است که خروجی AC یکی از آن‌ها از طریق یک ترانسفورماتور به طوری موازی به شبکه انتقال متصل شده و دیگر به صورت سری با خط قرار می‌گیرد. ترانسفورماتور موازی UPFC مبدل سری می‌تواند تبادل توان اکتیو با شبکه داشته باشد که در این حالت بدون آنکه ولتاژ خازن DC تغییر نماید، توان اکتیو اضافی یا مورد نیاز مبدل سری از طریق ترانسفورمر و مبدل موازی تأمین می‌شود. بنابراین فاز ولتاژ تزریقی سری می‌تواند به طور آزادانه و مستقل کنترل شود. توانایی UPFC در کنترل P. و Q. بطور مستقل، در خنثی نمودن اغتشاشات دینامیکی سیستم و متعادل نمودن توان‌های اکتیو و راکتیو عبوری از خطوط موازی بسیار موثر است. اولین UPFC با ظرفیت MVA ۳۲۰ در سال ۱۹۹۸ در آمریکا ساخته شد و مورد بهره بردای قرار گرفت. توجه داریم که مبدل‌های منبع ولتاژهای (VSC) در هر بازو این مبدل ها، از یک کلید GTO و یک دیود تشکیل شده است. که به صورت معکوس با هم موازی شده اند. تا عبور دو طرفه جریان میسر با تدابیر کنترلی مناسب می‌توان با کلید زنی (Swtiching) دقیق دامنه و فاز ولتاژ AC را به راحتی کنترل کرد. UPFC با افزودن فازور ولتاژ تزریقی Vpq (با دامنه Vpq و زاویه) به Vs فازور ولتاژ ابتدای خط، امکان کنترل عبور توان را به طرق مختلفی فراهم می‌آورد.. با انتخاب مناسب فازور Vpq، می‌توان به سه روش کنترل عبور و یا ترکیبی از آن‌ها را ایجاد کرد.

کاربردهای UPFC : ۱- کنترل ولتاژ ترمینال: UPFC می‌تواند کنترل ولتاژ را مانند ترانسفورماتور دارای تپ با پله‌های بسیار کوچک انجام دهد. ۲: کنترل جبران سازی: UPFC می‌تواند جبران سری نیز انجام دهد. ۳: کنترل شیفت فاز (زاویه انتقال): شیفت فاز توسط UPFC در حالتی است که به اندازه تغییر فاز می‌یابد، اما دامنه آن تغییر نمی‌کند. ۴ : کنترل چند منظوره: UPFC می‌تواند همزمان به چندین روش عبور توان را کنترل کند جبران بطور همزمان با کنترل ولتاژ ترمینال، جبران سری خط و تنظیم زاویه شیفت فاز انجام شده است.

امپدانس سری خط انتقال

در یک خط انتقال چهار کمیت مقاومت اندوکتانس ظرفیت خازنی و کنداکتانس روی کارکرد کامل آن به عنوان بخشی از سیستم قدرت اثر می گذارند. کندکتانس بین هادیها و زمین باعث جریان نشتی در مقره های خطوط هوائی وعایق کابلها میشود.چون میتوان از جریان نشتی در مقره های خطوط هوائی چشم پوشید کنداکتانس بین هادیها در یک خط هوائی صفر فرض نمود....

 امپدانس سری خط انتقال در یک خط انتقال چهار کمیت مقاومت اندوکتانس ظرفیت خازنی وکنداکتانس روی کارکرد کامل آن به عنوان بخشی از سیستم قدرت اثر می گذارند.کندکتانس بین هادیها وزمین باعث جریان نشتی در مقره های خطوط هوائی وعایق کابلها میشود.چون میتوان از جریان نشتی در مقره های خطوط هوائی چشم پوشید کنداکتانس بین هادیها در یک خط هوائی صفر فرض نمود.

 

انرژی خورشیدی چیست و چگونه به زمین می‌رسد

سلول‌های خورشیدی، وسایلی برای تبدیل انرژی تابیده شده از خورشید به زمین هستند. قبل از اینکه به بررسی مکانیزم عملکرد سلول‌های خورشیدی بپردازیم، لازم است کمی در رابطه با ماهیت و شرایط انرژی خورشیدی و امواج رسیده از خورشید به سطح زمین اطلاعاتی کسب کنیم. در این قسمت، با هم مروری بر ویژگی‌های آنچه از خورشید به زمین می‌رسد، خواهیم داشت.

ادامه مطلب مراجعه شود.

هزینه راه اندازی سیستم برق خورشیدی

می خواهید بدانید هزینه راه اندازی و تولید سیستم برق خورشیدی چقدر است و با انبوهی از اطلاعات حجیم مواجهید که هم وقت شما را می گیرد و هم شما را به قطعیت، با احتمال قابل قبولی نمی رساند.

خب در اینجا سعی کردیم به صورت کاملا خلاصه  به شما در تخمین این قیمت کمک کنیم. فقط کافیه مشابه مثال زیر مجموع توان مصرفی وسایلی که می خواهید با سیستم برق خورشیدی راه اندازی کنید را محاسبه نمایید و سپس آن عدد را در مبلغ ۷۵۰۰ تومان ضرب نمایید. این عدد در حال حاضر قیمت تمام شده راه اندازی تقریبی یک وات برق خورشیدی در ایران است ( به روز شده در مرداد ۱۳۹۶).

برای درک بهتر مطلب به مثال زیر توجه کنید و محاسبات خود را به همین صورت انجام دهید:

هزینه راه اندازی سیستم برق خورشیدی

فقط به نکات زیر دقت کنید:

– درست است تعجب نکنید، قیمت تقریباً زیادی است برای این مقدار مصرف.

در حال حاضر به علت قیمت ارزان انرژی در ایران به نسبت سایر کشورهای پیشرو در صنعت انرژی و همچنین سود بانکی بالا قیمت محاسباتی برق خورشیدی مقرون به صرفه نیست. پس اگر به شبکه برق دسترسی دارید فعلا استفاده از برق شبکه مقرون به صرفه تر است. اما قطعا در آینده با افزایش قیمت برق و کاهش محتمل قیمت محصولات خورشیدی وضعیت فرق خواهد کرد.

– برق خورشیدی برای وسایل با مصرف پایین مناسب است نه وسایل پر مصرف.

– شاید در صورت استعلام با قیمت های کمتر هم مواجهه شوید اما دقیق بپرسید. نوع پنل، هزینه های نصب، وسایل جانبی برقی مورد نیاز، پایه های پنل و … هزینه هایی هستند که معمولا به هنگام استعلام قیمت توسط فروشندگان ارایه نمی گردد و بعداً اضافه می گردند.

– برای مشاهده مصرف برق وسایل خانگی به برچسب آن ها توجه کنید. معمولاً تمام وسایل برقی این برچسب مشخصات را دارند. عددی که جلوی آن W  نوشته شده است توان مصرفی مورد نظر می باشد.

اجزای اصلی سیستم برق خورشیدی خانگی

۱) پنل خورشیدی(Photovoltaic Panel):

PV پنل یا همان پنل فتوولتائیک (Photovoltaic) عمومی ترین نوع پنل های خورشیدی هستند که عمدتاً از سه لایه تشکیل شده اند.

– لایه رویه (N) متشکل از سیلیکون فسفر

– لایه وسط(P/N) متشکل از سیلیکون

– لایه زیرین(P) متشکل از سیلیکون و بور

وقتی خورشید به لایه N می تابد ذرات الکترون به حرکت می افتند و از طریق لایه وسط که یک اتصال یکطرفه است  در لایه P تاثیر می گذارند و همین عمل باعث به وجود آمدن میدان الکتریکی می شود.

در مورد انواع صفحات خورشیدی به مقاله مربوط در همین سایت مراجعه فرمایید.

۲) مبدل (Inverter):

جریان الکتریسیته تولید شده توسط این پنل ها از نوع جریان مستقیم (DC) می باشد که شبیه الکتریسیته ذخیره شده در باطری هاست اما اکثر وسایل خانگی با جریان متناوب (AC) کار می کنند. برای تبدیل جریان مستقیم به متناوب به دستگاهی نیاز است که مبدل نامیده می شود.

طرز کار مبدل ها بسیار ساده است و متشکل از تعدادی کلید هستند که جریان را ۵۰ بار در ثانیه عقب و جلو می اندازند و بدین ترتیب جریان متناوب محصول خروجی آن ها خواهد بود.

۳) شارژ کنترلر(Charge Controller):

کنترل کننده های شارژ باتری دو  وضیفه اصلی بر عهده دارند:

– بهینه سازی شارژ باتری

– جلوگیری از بازگشت جریان الکتریسیته از باتری به پنل

بسیاری از شارژ کنترلر ها توانایی قطع و وصل اتوماتیک جریان مستقیم پنل ها، متناسب با نور خورشید و بعضی قابلیت اتصال به یک شبکه جهت نظارت جامع بر عملکرد کل مجموعه و ثبت اطلاعات را دارند.
شارژ کنترلرها انواع مختلفی بر اساس ولتاژ  ورودی یا جریان خروجی دارند اما به طور کلی می‌توان آنها را به دو دسته PWM و MPPT تقسیم نمود. در مدل MPPT شارژ کنترلر با اتخاذ الگویی همیشه با تغییر در ولتاژ و جریان تولید شده از پنل خورشیدی، با توان ماکزیموم کار خواهد کرد.

۴) باتری(Battery):

معمولاً اگر از پنل های خورشیدی برای تولید نور استفاده می کنیم قاعدتاً به آن نور در هنگام تاریکی شب نیاز خواهیم داشت. بنابراین برق تولید شده در روز در باتری ها ذخیره و در مواقع مورد نیاز با زدن یک کلید از آن استفاده می شود. در واقع وظیفه اصلی باتری ها در این سیستم ذخیره انرژی است. باتری های برق خورشیدی به دو نوع سرب اسیدی و لیتیومی تقسیم می شوند که معمولا از نوع سرب اسیدی جهت مصارف خانگی استفاده می شود.

انواع صفحات خورشیدی

صفحه خورشیدی از مونتاژ سلول‌های خورشیدی بوجود می‌آید. صفحه‌های خورشیدی انرژی نورانی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی سیلیکونی ساخته شده‌اند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می‌شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی به ۳ دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:
• صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels)
• صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)
• صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film)
تفاوت این صفحات در روش ساخت و میزان خلوص سیلیکون به کار رفته در آن ها می باشد. صفحاتی که در ساخت آن ها از سیلیکون تولید شده با فرآیند چکرالسکی (Czochralski) استفاده شده باشد صفحات مونو کریستال و صفحاتی که در تولید آن ها از سیلیکون خام ریخته شده در قالب استفاده شده باشد صفحات پلی کریستال هستند.
چنانچه برای ساخت صفحات خورشیدی از چندین لایه نازک مواد فتوولتائیک استفاده شود صفحات فتوولتائیک نواری بدست می آیند.

۱- صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels):
فرآیند تولید سلولهای مونو به این صورت می باشد که یک دانه اولیه کوچک سیلیکون طی یک فرآیند کند و تدریجی به یک شمش بزرگ تا طول ۲ متر و وزن صدها کیلوگرم رشد داده می شود. این روش همان روش چکرالسکی (Czochralski) می باشد که منجر به تولید شمش با درجه خلوص بالا می گردد.
سپس این شمش به شکل ویفرهای بسیار نازک سیلیکون با ضخامت چند صد میکرون به شکلهای مختلف (عموماً هشت ضلعی یا مربع) برش داده می شود و شکل آشنای سلولهای مونو را تشکیل می دهد.
سلولهای مونو دارای بالاترین بازده و همچنین بیشترین قیمت بین سایر انواع می باشند. بازده این نوع سلولها در انواع خاص در رده کاربری نظامی تا %۲۵ نیز می رسد. اما انواع رایج در بازار دارای بازدهی بین %۱۵ تا %۲۰ می‌باشند.
این صفحات در میان انواع دیگر بالاترین راندمان و کمترین سطح اشغال را در مقایسه با سطح مشابه دارند(تا ۴ برابر بیشتر از صفحات نواری معمولی با سطح مشابه). همچنین طول عمر بالای این صفحات منجر به ضمانت بلند مدت فروشندگان می گردد.
اما از معایب این صفحات می توان به قیمت بالای آن اشاره کرد. همچنین عملکرد یک پنل مونو با پوشیده شدن قسمتی از آن با برف، کثیفی، گرد و غبار شدید و سایه مختل خواهد گردید.

۲- صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels):
برای تولید این پنل ها از سیلیکون خام استفاده می کنند. بدین ترتیب سیلیکون خام را ذوب کرده و آن را در قالب های مکعبی می ریزند. بعد از سرد شدن آن را به صورت صفحات سیلیکونی برش می زنند.
تولید این صفحات آسان تر و ارزان تر از صفحات مونو و همچنین هزینه تولید آن پایین تر است. در این روش تولید، سیلیکون کمتری نسبت به روش اول هدر خواهد رفت چون به خاطر شکل محصول نهایی نیاز به برش کناره های آن نخواهد بود. برای مصارف خانگی و در حجم کم این صفحات مقرون به صرفه تر خواهند بود.
بازده این صفحات بین ۱۳% تا ۱۶ % می باشد. همچنین شکل ظاهری این صفحات در مقایسه با صفحات مونو و نواری (چنانچه نمای کار اهمیت داشته باشد) زیاد قابل قبول نیست. صفحاتی به رنگ آبی تیره لکه دار که جلوه کار را تحت تاثیر قرار خواهد داد. اما شاید همین الگوی ظاهریدر جایی مورد ستایش قرار بگیرد.

۳-صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film):
این نوع سلولهای خورشیدی، نسل دوم سلولها را تشکیل می دهند که تکنولوژی ساخت آنها به چهار گروه زیر تقسیم می‌شود:
۱) سیلیکون آمورف (a-Si)
۲) تلورید کادمیوم/سولفید کادمیوم (CdTe/CdS)
۳) سلنید گالیوم اینیدیوم مس (CIGS)
۴) ارسنید گالیوم (GaAs)

فرآیند کلی تولید این نوع سلولها به صورت رسوب یا نشست یک لایه یا فیلم بسیار نازک از مواد فتوولتاییک با ضخامت چند نانومتر تا چند میکرون روی بستر با ضخامت کم از جنس شیشه، پلاستیک یا فلز می باشد.
بازده این نوع سلولها در سطح تولید تجاری بین %۱۰ تا %۱۵ می باشد. اما بازده سلولهای بسیار گرانقیمت GaAs حدود %۳۰ می‌باشد که به دلیل سبکی و بازده خوب، برای ساخت پنلهای خورشیدی در فضاپیماها و ماهواره‌ها استفاده می‌شود که وزن و راندمان، فاکتورهای مهم تری از هزینه برایشان محسوب می‌گردد.
انعطاف‌پذیری و شفافیت نسبی سلولهای فیلم نازک، کاربردهایی مانند نصب در نمای ساختمان یا استفاده در نماهای شیشه‌ای مات را ممکن ساخته است. همچنین، این نوع سلولها برای رسیدن به توان نامی نیازی به قرارگیری در معرض تابش مستقیم خورشید ندارند و بنابراین برای استفاده در فضاهای سرپوشیده مانند تغذیه ماشین‌حسابهای رومیزی نیز مناسب می باشند.
صفحات معمولی این نوع در مقایسه با صفحات مونو و پلی ارزان تر هستند و شکل ظاهری آن ها سیاه و یکرنگ است. از تغییرات اب و هوایی و سایه زیاد تاثیر نمی گیرند.
در برابر برای مصارف خانگی زیاد مناسب نیستند چون اکثر مصرف کنندگان خانگی از محدودیت سطح بر خوردار هستند. همچنین طول عمر آن ها کمتر است.

درجه حفاظت یا IP

حتما شما هم بارها و بارها با عباراتی از قبیل IP57 یا IP44 یا IP66 یا IP67 روبرو شدیه اید اما عبارت IP چیست و چه معنا و مفهومی دارد. اگر به مشخصات محصولات الکترونیک، خصوصا دستگاه‌هایی که در فضای باز نصب می‌شوند (مثل دوربین‌های مداربسته) توجه کنید، درجه حفاظتی یا IP آن را خواهید دید. IP یا International Protection، یک نشان و استاندارد حفاظت بین المللی است که در این مقاله به توضیح آن می‌پردازیم. این نماد در سیستم های مخابراتی از قبیل تجهیزات جانبی مراکز تلفن سانترال ، پست های مخابراتی ، اتصالات مخابراتی ، کافو و حتی گوشیهای بیسیم و همچنین در تجهیزات برقی از قبیل کلید و پریزهای برق نیز کاربرد دارد.