پیشرفت جدید برای «دیوار شناور توربین‌های بادی» کانسپتی قبل از راه‌اندازی برنامه‌ریزی‌شده در دریا

پیشرفت جدید برای «دیوار شناور توربین‌های بادی» کانسپتی قبل از راه‌اندازی برنامه‌ریزی‌شده در دریا

طراحی شناور و آینده‌نگرانه نیروگاه بادی در دریا، تاییدیه گرفت

یک طراحی شناور برای نیروگاه بادی در دریا که شامل یک سازه عظیم با تعداد زیادی توربین کوچک و توان تولید ۴۰ مگاوات برق است، تاییدیه موسسه طبقه‌بندی جهانی DNV را دریافت کرد.

انجمن انرژی بادی دریایی نروژ (Norwegian Offshore Wind) تاییدیه این طراحی با نام Windcatcher از شرکت نوپای نروژی Wind Catching Systems (WCS) را به عنوان “خبری عالی” برای این بخش اعلام کرد.

طراحی «ویندکچر» (Windcatcher) که بر اساس ردیف‌هایی از توربین‌های ۱ مگاواتی بنا شده، ادعا می‌کند که بیش از دو برابر کارایی مدل‌های سنتی سه پره‌ای را ارائه می‌دهد.

photo 2024 07 23 14 00 30 - پیشرفت جدید برای «دیوار شناور توربین‌های بادی» کانسپتی قبل از راه‌اندازی برنامه‌ریزی‌شده در دریا

CGI of Wind Catching Systems’ floating wind power concept, Windcatcher
Photo: WCS

استارت‌آپ فناوری انرژی دریایی نروژی، Wind Catching Systems (WCS)، موفق به دریافت ۹.۳ میلیون کرون نروژ (۹۰۰ هزار دلار) از صندوق دولتی انووا در این کشور برای ساخت نمونه اولیه طرح نوآورانه شناور چند توربینه خود شده است.
این کمک هزینه مقدماتی که توسط وزارت محیط زیست و آب و هوای نروژ تأمین می‌شود، برای اعتبارسنجی مفهوم جالب توجه این شرکت به کار خواهد رفت. این مفهوم حول محور ۱۱۷ توربین بادی سوار بر یک داربست عظیم فولادی به ارتفاع ۳۰۰ متر و عرض ۳۵۰ متر که روی یک سکوی شناور قرار گرفته، طراحی شده است. همچنین از این بودجه برای جزئیات دقیق‌تر محاسبات هزینه یک Windcatcher تمام‌عیار استفاده خواهد شد.

حمایت انووا تایید قوی بر فناوری و تیم ماست

مدیرعامل WCS، آقای اوله هگهایم گفت: «حمایت انووا تاییدی قوی بر فناوری و تیم ما است. ما اکنون تمام تمرکز خود را بر پیشرفت فناوری خود به سمت اولین نصب دریایی خود گذاشته‌ایم.»

ویژگی‌های Windcatcher:

طراحی شده برای بادهای شدید شمال اروپا: Windcatcher قول می‌دهد که هزینه تراز شده انرژی بادی شناور را به 40-60 یورو در هر مگاوات ساعت (48-72 دلار در هر مگاوات ساعت) کاهش دهد – محدوده ای که به طور کلی در این بخش پیش بینی می شود تا پایان دهه به آن برسد.

ظرفیت تولید برق برای ۸۰ هزار خانوار: هر Windcatcher قادر است انرژی کافی برای ۸۰ هزار خانوار تولید کند. همچنین یک ایستگاه فرعی یکپارچه در یک “کشتی مادر” وجود دارد که تمام واحدها را به هم متصل می‌کند و برق را به خشکی صادر می‌کند.

پتانسیل تولید هیدروژن: همچنین امکان استفاده از این مفهوم در مقیاس میدانی برای طراحی Power-to-X برای تولید هیدروژن وجود دارد.

photo 2024 07 23 14 53 56 - پیشرفت جدید برای «دیوار شناور توربین‌های بادی» کانسپتی قبل از راه‌اندازی برنامه‌ریزی‌شده در دریا

CGI of Wind Catching Systems’ floating wind power concept, Windcatcher
Photo: WCS

مقایسه با سایر طرح‌ها:

* چندین شرکت از جمله غول توربین ساز دانمارکی Vestas روی طرح‌های چند روتوره کار می‌کنند، اما در فضای شناور، این طرح‌ها عموماً به طرح‌های دو توربینه مانند TwinWindشرکت Hexicon و Nezzy شرکت Aerodyn محدود شده‌اند.

–

* بودجه اخیر انووا برای WCS پس از دریافت ۲۲ میلیون کرون نروژی در پاییز گذشته و اضافه شدن به ۱۰ میلیون دلاری که بخش سرمایه‌گذاری خطرپذیر شرکت خودروسازی جنرال موتورز آمریکا در آگوست برای تجاری‌سازی مفهوم Windcatcher اختصاص داد، به دست آمد. ساخت اولین نمونه اولیه این طرح بر عهده پیمانکار دریایی Aibel است.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو

منبع: www.rechargenews.com

/0 دیدگاه ها/توسط

اولین نیروگاه خورشیدی دو برجی جهان رونمایی شد

اولین نیروگاه خورشیدی دو برجی جهان رونمایی شد، سالانه ۱.۸ میلیارد کیلووات ساعت برق تولید خواهد کرد

این نیروگاه شامل دو برج به ارتفاع ۲۰۰ متر است که ۳۰ هزار آینه دارند و مساحتی ۸۰۰ هزار مترمربعی را برای جمع‌آوری نور خورشید پوشش می‌دهند.

 

 

چین به منظور افزایش بازده و کاهش انتشار دی اکسید کربن، اولین نیروگاه حرارتی خورشیدی دوبرجی جهان را در نزدیکی شهرستان گواژو در استان گانسو توسعه داده است.

 

این نیروگاه به جای زغال سنگ از گرمای خورشید برای تبدیل آب به بخار پرفشار استفاده می کند و این بخار باعث چرخش توربین ها و تولید برق می شود.

 

شرکت برق شرکت سد سه دره چین برای دستیابی به این هدف، ادعا می کند که دو برج جذب حرارت مجاور را با یک توربین بخار ژنراتور ترکیب کرده است. تقریباً 30 هزار آینه هلیوستات روی برج ها نصب شده است که مساحتی 800 هزار متر مربع را برای جمع آوری نور پوشش می دهد.

 

این آینه ها از مواد خاصی ساخته شده اند که بازده بازتابی تا 94 درصد دارند. 

 

به گفته شبکه دولتی تلویزیون جهانی چین (CGTN)، هر دو برج که هر کدام 200 متر ارتفاع دارند، دارای آینه هایی هستند که دو دایره بزرگ و همپوشانی را تشکیل می دهند. این دایره ها نور خورشید را بر روی هر برج متمرکز می کنند.

 

تولید برق با نمک مذاب

 

طراحی نیروگاه جدید از نمک مذاب برای تولید برق در شب و زمانی که خورشید در دسترس نیست استفاده می کند.

 

بر اساس گزارش CGTN، نمک مذاب ذخیره شده در برج ها به عنوان یک باتری حرارتی عمل می کند و گرمای اضافی را در طول روز ذخیره کرده و برای ادامه کار ژنراتورها در شبانه روز آزاد می کند.

 

چین از سال ۲۰۱۶ شروع به بررسی انرژی حرارتی خورشیدی کرده است و این پروژه جدید با طراحی دو برج، آن را یک گام به جلو می برد.

 

ون جیانگ‌هونگ، مدیر پروژه نیروگاه، به CGTN گفت: «آینه های موجود در ناحیه همپوشانی می توانند توسط هر دو برج مورد استفاده قرار گیرند. انتظار می رود این پیکربندی بازده را 24 درصد افزایش دهد.»

 

آینه ها حرکت خورشید را ردیابی می کنند، پرتوهای آن را در صبح روی برج شرقی متمرکز می کنند و به طور خودکار در بعد از ظهر به سمت غرب تنظیم می شوند.

 

چین ادعا می کند که این طراحی به دو برج محدود نمی شود و پتانسیل استفاده از برج های متعدد برای دستیابی به بازدهی بیشتر را دارد. انتظار می رود این نیروگاه تا پایان سال 2024 عملیاتی شود.

 

تولید سالانه 1.8 میلیارد کیلووات ساعت برق

 

این نیروگاه بخشی از یک مجموعه انرژی پاک است که از نیروگاه های خورشیدی، حرارتی و بادی تشکیل شده است که با همکاری هم سالانه بیش از 1.8 میلیارد کیلووات ساعت برق تولید کرده و از انتشار 1.53 میلیون تن کربن جلوگیری می کند، همانطور که CGTN گزارش کرده است.

 

چین در ماه ژوئن اعلام کرد که بزرگترین نیروگاه خورشیدی جهان را در شمال غربی استان سین‌کیانگ به شبکه برق متصل کرده است.

 

گزارش شده است که این نیروگاه مساحتی معادل 33 هزار هکتار (200 هزار مو چینی) را پوشش می دهد و خروجی سالانه آن 6.09 میلیارد کیلووات ساعت است.

 

اطلاعات منتشر شده توسط آژانس ملی چین در ژانویه نشان داد که ظرفیت تولید برق خورشیدی این کشور در سال 2023 باورنکردنی 55.2 درصد افزایش یافته است.

 

این اعداد نشان دهنده بیش از 216 گیگاوات (GW) برق خورشیدی است که چین در طول سال ساخته است. این بیشتر از کل ناوگان خورشیدی ایالات متحده است.

 

چین همچنین برنامه هایی برای ترکیب انرژی خورشیدی با تولید برق آبی و بادی دارد.

 

تمرکز چین بر انرژی خورشیدی بخشی از هدف این کشور برای رسیدن به اوج انتشار کربن تا سال 2030 و رسیدن به کربن خنثی تا سال 2060 است. دولت برای حمایت از این اهداف متعهد شده است که تا سال 2030، 1200 گیگاوات ظرفیت تجدیدپذیر بسازد.

 

با این سرعت، چین در حال حاضر در مسیر دستیابی به این هدف، یعنی پنج سال زودتر از موعد مقرر، قرار دارد. افزایش قابل توجه انرژی خورشیدی همچنین با افزایش 20.7 درصدی ظرفیت تولید برق بادی همراه است که نشان دهنده تعهد این کشور به انرژی پاک است.

 

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو 

 

منبع: https://interestingengineering.com

/0 دیدگاه ها/توسط

الاستوکلریک جایگزین پمپ‌های حرارتی و سیستم‌های تهویه مطبوع می‌شود

الاستوکلریک جایگزین پمپ‌های حرارتی و سیستم‌های تهویه مطبوع می‌شود

بر اساس یافته‌های اخیر، الاستوکلریک‌ها می‌توانند جایگزین سیستم‌های تهویه مطبوع و گرمایش فعلی شوند و در صورت استفاده همزمان با فناوری‌هایی مانند سلول‌های خورشیدی، صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف انرژی را به همراه داشته باشند.
این پیشرفت هیجان‌انگیز در تاریخ ۱۶ جولای ۲۰۲۴ توسط Jochen Siemer گزارش شد.

فناوری الاستوکلریک جایگزین سیستم‌های گرمایش و سرمایش فعلی می‌شود

دانشگاهیان دانشگاه سارلند آلمان موفق به دریافت بودجه از برنامه پیشرو شورای نوآوری اروپا (EIC) برای توسعه فناوری گرمایش و سرمایش الاستوکلریک به عنوان جایگزینی برای پمپ‌های حرارتی و سیستم‌های تهویه مطبوع شده‌اند.

این پروژه تحقیقاتی به ارزش ۴ میلیون یورو (۴.۳۶ میلیون دلار) با عنوان “چالش پیشرو EIC” قصد دارد ظرف مدت سه سال نمونه اولیه‌ای برای سیستم تهویه مطبوع غیرمتمرکز اتاق ارائه دهد. طبق گفته تیم تحقیقاتی، این فناوری توسط مجمع جهانی اقتصاد (WEF) به عنوان یکی از «ده فناوری برتر ۲۰۲۴» معرفی شده است. همچنین وزارت انرژی ایالات متحده و کمیسیون اروپا آن را به عنوان امیدوارکننده‌ترین جایگزین برای سیستم‌های گرمایش و سرمایش متعارف معرفی کرده‌اند.

فرآیند گرمایش و سرمایش حالت جامد بر اساس انتقال گرما به داخل یا خارج از اتاق با بارگذاری و تخلیه ماده‌ای به نام «شکل حافظه» (مثلاً به شکل سیم) انجام می‌شود. این ماده هنگام بارگذاری گرما را جذب کرده و با برداشتن بار، دوباره آن را آزاد می‌کند.

محققان به رهبری پیشگام الاستوکلریک، پاول موتسکی، برای این منظور از آلیاژ فوق الاستیک نیکل-تیتانیوم استفاده می‌کنند. مواد ساخته شده از این آلیاژ به دلیل داشتن دو شبکه بلوری و در نتیجه دو فاز، پس از تغییر شکل به شکل اصلی خود باز می‌گردند. در حالی که آب به عنوان مثال، فازهای جامد، مایع و گازی را به خود می‌گیرد، در نیکل-تیتانیوم هر دو فاز جامد هستند اما در هم ادغام می‌شوند.

موتسکی که استاد مشترک دانشگاه سارلند و مرکز فناوری مکاترونیک و اتوماسیون (ZeMA) است، کنسرسیومی را به عنوان بخشی از پروژه SMACool رهبری می‌کند که اکنون توسط EIC تأمین مالی می‌شود. این کنسرسیوم همچنین شامل دانشگاه‌های لیوبلیانا و ناپل و همچنین شرکت ایرلندی Exergyn می‌شود.

هدف، توسعه مشترک نمونه اولیه یک واحد تهویه مطبوع برای ساختمان‌های مسکونی است. هوای تازه از طریق شکاف‌های تهویه باریک در دیوارهای خارجی وارد شده و در صورت نیاز گرم یا سرد می‌شود تا به دمای مطلوب برای اتاق پشت برسد.

موتسکی گفت: «با فناوری خود، ما نمی‌خواهیم خانه‌ها را با یک سیستم مرکزی گرم و سرد کنیم، بلکه می‌خواهیم هر اتاق را به صورت غیرمتمرکز و جداگانه گرم و سرد کنیم.»

این واحد کوچک قابل توسعه همچنین می‌تواند در آینده به طور مستقیم در ساختمان‌های جدید با سیستم‌های تهویه نصب شود.

با یک سیستم الکتروکلریک، می‌توان هنگام خنک‌سازی و گرمایش به اختلاف دمای حدود ۲۰ درجه سانتیگراد دست یافت. این فناوری می‌تواند به جایگزینی برای روش‌های گرمایش و سرمایش متعارف تبدیل شود، زیرا به مبرد نیاز ندارد و انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کند.

موتسکی گفت: «بازده مواد الاستوکلریک بیش از ده برابر سیستم‌های تهویه مطبوع یا گرمایش امروزی است – آنها به برق بسیار کمتری نیاز خواهند داشت.»

تیم‌هایی در زاربروکن آلمان حدود ۱۵ سال را صرف تحقیق و توسعه فناوری با استفاده از ورق‌های نازک نیکل-تیتانیوم برای دستیابی به اثرات خنک‌کننده یا گرمایشی بهینه در سیستم‌های circulating (گردشی) کرده‌اند. این شامل ایجاد یک سیستم نمایشگر گرمایش و سرمایش و یک یخچال با عملکرد مداوم است.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع: www.pv-magazine.com

/0 دیدگاه ها/توسط

کاهش قیمت پنل های خورشیدی در پاکستان

کاهش قیمت پنل های خورشیدی در پاکستان به دلیل معافیت مالیاتی جدید

قیمت پنل های خورشیدی در پاکستان طی شش ماه گذشته به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.  انتظار می رود تخفیف مالیاتی اخیر که در بودجه 2024-2025 به این بخش داده شده است، قیمت ها را بیشتر کاهش دهد.

روز جمعه، مجلس لایحه مالی جدیدی را تصویب کرد که بر اساس آن معافیت مالیاتی برای واردات پنل‌های خورشیدی و تجهیزات مربوطه اعلام شد.
مشوق های مالیاتی شامل واردات پنل های خورشیدی کامل و همچنین ماشین آلات، مواد اولیه و قطعات مرتبط با انرژی خورشیدی می شود.  هدف این رویکرد جامع تقویت صنعت خورشیدی محلی است.
پیش از این، اینورترها مشمول مالیات بر فروش 18 درصدی بودند.

کارشناسان معتقدند که معافیت های مالیاتی بر روی پنل های خورشیدی و تجهیزات مربوطه قیمت ها را کاهش می دهد، در حالی که تولید محلی پنل های خورشیدی پتانسیل ایجاد انقلابی در راه حل های انرژی سبز را دارد.
با این حال، جذب سرمایه‌گذاری خارجی برای صنعت تولید پنل خورشیدی نیازمند زمان و تلاش‌های بیشتر است.

آرا نیرو امیدوار است دولتمردان در ایران نیز ضرورت حمایت از نیروگاه های خورشیدی را درک کنند که اکنون در کل دنیا بر این موضوع اتفاق نظر وجود دارد تنها راه حل پاک و ارزان برای ناترازی برق، سرمایه گذاری روی صنعت نیروگاه های تجدیدپذیر پذیر است.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو

منبع: https://www.bolnews.com

/0 دیدگاه ها/توسط

تمیز کننده پنل های خورشیدی

شرکت شیمی تک، پاک کننده اکسیدهای فلزی را برای پنل های خورشیدی ارائه می دهد.

این شرکت مستقر در پرتغال، محصول پاک کننده اکسیدهای فلزی را برای تاسیسات فتوولتائیک واقع در نزدیکی ریخته گری ها، کارخانه های فولاد و معادن سنگ معدن فلز توسعه داده است.
۴ جولای ۲۰۲۴ – والری تامپسون

شرکت شیمی تک سولار، تولید کننده پرتغالی محصولات نگهداری صنعتی برای صنعت فتوولتائیک، خط تولید جدیدی را برای حذف اکسیدهای فلزی مانند آلومینیوم اکسید و آهن اکسید (زنگ زدگی) از پنل های خورشیدی نصب شده در نزدیکی ریخته گری ها، کارخانه های فولاد و معادن سنگ آهن راه اندازی کرده است.

این محصول به صورت تغلیظ شده در بشکه های ۵ و ۲۰ کیلوگرمی عرضه می شود و می توان آن را از طریق تیرهای آبپاش، برس چرخشی برقی، ربات، روش های تراکتور برس دار و به صورت دستی با برس اعمال کرد.

سازنده در یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کرد: “آزمایش های گسترده آزمایشگاهی و میدانی، اثربخشی این پاک کننده را تایید کرده و نشان می دهد که به روکش های ضد بازتاب، سیلیکون یا فریم آلومینیومی پنل های خورشیدی آسیب نمی رساند.” همچنین اضافه کرد که پاک کننده اکسیدهای فلزی با نام اختصاری MRA غیر ساینده بوده و به پنل ها آسیبی وارد نمی کند.

این پاک کننده توسط نهاد اعتبارسنجی آلمانی TÜV Süd تایید شده است. علاوه بر این، مرکز بازیافت زباله پرتغال (CVR) به درخواست شیمی تک، تجزیه پذیری زیستی محصول را طبق دستورالعمل سازمان همکاری اقتصادی و توسعه برای آزمایش مواد شیمیایی – تست سنجش تنفس سنجشی Manometric 301 F ارزیابی کرد. شیمی تک گفت: “این مطالعه با استفاده از لجن فعال شده از یک تصفیه خانه فاضلاب محلی، تجزیه پذیری آسان MRA را تعیین کرد و آزمایش ها انطباق آن با استانداردهای صنعتی را تایید کرد.”

این شرکت به عنوان یک اقدام تمیزکاری پیشگیرانه، استفاده از MRA را همراه با پوشش های ضد الکتریسیته ساکن خود، Solar Wash Protect و Antistatic Solar Armor، برای کند کردن تجمع و چسبندگی آلاینده ها توصیه می کند.

منبع: مجله PV

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو

/0 دیدگاه ها/توسط

فناوری فتوولتائیک برای سیستم‌های تبرید تراکم بخار

فناوری فتوولتائیک برای سیستم‌های تبرید تراکم بخار
دانشمندان چینی موفق به توسعه یک سیستم تبرید مبتنی بر سلول‌های خورشیدی (فتوولتائیک) با محرک مستقیم برای خنک‌کاری دستگاه‌های الکترونیکی شده‌اند [تصویر پنل‌های خورشیدی روی پشت‌بام]. این سیستم پیشنهادی تاکنون سطوح پایین اگزرژی را ارائه کرده است، در عین حال هزینه‌های آن به مراتب پایین‌تر از فناوری‌های مرسوم تبرید تراکم بخار می‌باشد.

سیستم خنک‌کننده مستقیم با سلول‌های خورشیدی برای خنک‌کاری مؤثر دستگاه‌های الکترونیکی با توان حرارتی بالا

پژوهشگران دانشگاه فناوری هِبِی در چین، یک سیستم تبرید مستقیم با سلول‌های خورشیدی (فتوولتائیک) را برای خنک‌کاری دستگاه‌های الکترونیکی با توان حرارتی بالا و مصرف انرژی پایین طراحی کرده‌اند.
سرپرست این تحقیق، آقای شیائوهوئی یو، به مجله‌ی pv می‌گوید: «این سیستم پیشنهادی، تولید برق از سلول‌های خورشیدی را با خنک‌کاری مستقیم و تبرید تراکم بخار (VCR) ادغام می‌کند. ترکیب میکرو-تبخیرکننده و روش خنک‌کاری مستقیم می‌تواند به بازده تبادل حرارتی خوبی دست یابد.»
این سیستم از دو زیرمجموعه تشکیل شده است: یک واحد فتوولتائیک شامل باتری و کنترل‌کننده‌ی ردیابی بیشترین توان (MPPT)؛ و یک واحد VCR شامل کمپرسور دورانی DC، کندانسور خنک‌شونده با هوای باله‌ها، شیر انبساط الکترونیکی، تبخیرکننده‌ی خنک‌کننده‌ی مستقیم تعبیه‌شده و یک خشک‌کننده.

در پیکربندی سیستم پیشنهادی، کمپرسور دورانی DC، مبرد را به گاز با دما و فشار بالا متراکم می‌کند که سپس برای دفع گرما به کندانسور خنک‌شونده با هوای باله‌ها منتقل می‌شود. محققان توضیح دادند: «مبرد از طریق شیر انبساط الکترونیکی به حالت جریان دو فازی گاز-مایع با دمای پایین و فشار پایین در می‌آید و در نهایت برای جذب گرما از دستگاه‌های الکترونیکی به تبخیرکننده‌ی خنک‌کننده‌ی مستقیم تعبیه‌شده می‌رود.»

واحد فتوولتائیک، کمپرسور DC را تامین انرژی می‌کند و از دستگاه MPPT برای کنترل شارژ و دشارژ باتری‌ها استفاده می‌شود.
این دانشمندان تأکید کردند که توان گرمایشی و سرعت کمپرسور سیستم تأثیر زیادی بر عملکرد اگزرژی زیرمجموعه VCR دارد که به گفته‌ی آنها ارتباط نزدیکی با شدت تابش خورشیدی دارد. اگزرژی حداکثر کاری است که می‌تواند توسط جریان انرژی در هنگام رسیدن به تعادل با محیط مرجع تولید شود.

این گروه عملکرد اگزرژی و اقتصادی سیستم را تحت شرایط عملیاتی مختلف آزمایش کردند و دریافتند که ضریب عملکرد آن زمانی که توان گرمایشی و سرعت کمپرسور به ترتیب 400 وات و 4350 دور در دقیقه باشد، به 8.5 می‌رسد.با توجه به شدت متوسط تابش خورشیدی 776.5 وات بر متر مربع، سلول‌های خورشیدی سیستم ارائه شده با 7 ساعت کارکرد، 1.81 کیلووات ساعت برق تولید می‌کنند، در حالی که 24.9 درصد از برق در زیرسامانه VCR مصرف می‌شود. [تصویر یک سلول خورشیدی]
محققان در این باره افزودند: «باقی‌مانده‌ی برق ذخیره شده و می‌تواند این زیرسامانه را برای 5.3 ساعت بدون تابش خورشیدی به طور مداوم تامین کند.»

دانشگاهیان عملکرد اگزرژی واحد فتوولتائیک و کمپرسور را ناکافی توصیف کردند. آنها اضافه کردند: «سلول‌های خورشیدی با 1059.4 وات بیشترین تخریب اگزرژی را دارند که 91 درصد از کل تخریب اگزرژی سیستم را تشکیل می‌دهد. کمپرسور با داشتن دومین تخریب بزرگ اگزرژی به 86.3 وات می‌رسد و 7.4 درصد از کل تخریب اگزرژی را تشکیل می‌دهد.» همچنین اشاره کردند که افزایش سرعت کمپرسور از 4350 به 6500 دور در دقیقه منجر به دو برابر شدن تخریب اگزرژی خود کمپرسور می‌شود.
با این حال، تحلیل اقتصادی آنها نشان داد که این سیستم نسبت به سیستم‌های VCR متداول 79.5 درصد ارزان‌تر است و زمان بازگشت سرمایه آن حدود 2.2 سال می‌باشد.

یو گفت: «در حال حاضر، تبخیرکننده میکروکانال خنک‌کننده مستقیم تعبیه‌شده در حال آزمایش برای عملکرد بلندمدت در نیمکت تست ما است. کار ما می‌تواند راهنمای توسعه و کاربرد آینده این سیستم باشد. علاوه بر این، می‌تواند توسعه و کاربرد سیستم تبرید تراکم بخار با محرک مستقیم سلول‌های خورشیدی برای گرمایش، سرمایش و آب گرم خانگی را ترویج کند.»

این سیستم در مقاله‌ای با عنوان «ارزیابی انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست‌محیطی سیستم تبرید تراکم بخار با محرک مستقیم سلول‌های خورشیدی برای خنک‌کاری دستگاه‌های الکترونیکی» که اخیراً در مجله‌ی Renewable Energy منتشر شده است، شرح داده شده است.

 

/0 دیدگاه ها/توسط

پمپ‌های حرارتی خورشیدی در مقابل پمپ‌های حرارتی هوا

پمپ‌های حرارتی خورشیدی در مقابل پمپ‌های حرارتی هوا

گروهی از پژوهشگران ایرانی ضریب عملکرد و مصرف انرژی دو نوع پمپ حرارتی را با هم مقایسه کرده‌اند: پمپ حرارتی خورشیدی و پمپ حرارتی هوا. آن‌ها دریافتند که عملکرد سالانه این پمپ‌ها تحت تاثیر سه عامل کلیدی قرار دارد: میزان تابش خورشید، دمای محیط و سرعت باد.

یک گروه بین‌المللی از دانشمندان، به مدت یک سال، دو نوع پمپ حرارتی برای گرم کردن آب را با هم مقایسه کردند: یکی پمپ حرارتی خورشیدی با انبساط مستقیم (DX-SAHPWH) و دیگری پمپ حرارتی هوا (AHPWH). عملکرد هر دو سیستم با استفاده از مدل‌سازی عددی بررسی شد و فرض بر این بود که هر دو در تهران، پایتخت ایران، با پارامترهای یکسان به کار گرفته شده‌اند.

گروه تحقیقاتی می‌گوید: «برای اینکه بتوان این آبگرمکن‌ها را با هم مقایسه کرد، فرض می‌کنیم تمام پارامترهای طراحی برای هر دو پمپ حرارتی یکسان بوده و از قطعات مشابهی استفاده شده است.» «در سیستم آبگرمکن پمپ حرارتی خورشیدی، تبخیرکننده همان کلکتور حرارتی تخت خورشیدی است، در حالی که در آبگرمکن پمپ حرارتی هوا، تبخیرکننده یک مبدل حرارتی مایع به هوا با دمای پایین با همان مساحت و پیکربندی کلکتور بدون پوشش است، با این حال، صفحه بالایی آن برداشته شده است.»

فرض بر این بود که کلکتور حرارتی و مبدل حرارتی مایع به هوا دارای مساحت سطح 4.21 متر مربع باشند. در مورد DX-SAHPWH، کندانسور شامل یک لوله مسی مارپیچ ۶۰ متری است که در مخزن آب گرم خانگی غوطه ور شده و به عنوان مبدل حرارتی ترموسیفون عمل می کند. سیال عامل انتخاب شده R-134a است.

دانشگاهیان اضافه کردند: «در فرمول‌بندی آبگرمکن پمپ حرارتی هوا، روابط ترمودینامیکی اجزا و همچنین پارامترها مشابه پمپ حرارتی خورشیدی است. فقط معادله تبخیرکننده نیاز به اصلاح دارد، با فرض اینکه سرعت فن برابر با ۱۰ متر بر ثانیه باشد.»

image 1536x1147 1 - پمپ‌های حرارتی خورشیدی در مقابل پمپ‌های حرارتی هوا

دانشگاه کالج دوبلین، مجله بین‌المللی ترموسیالات، مجوز کریتیو کامنز CC BY 4.0
در این تصویر، دو نوع پمپ حرارتی برای گرم کردن آب به نمایش گذاشته شده است: پمپ حرارتی خورشیدی با انبساط مستقیم (DX-SAHPWH) و پمپ حرارتی هوا (AHPWH). source:https://www.pvmagazine.com

محققان با مدل‌سازی این دو سیستم، ضریب عملکرد ماهانه (COP) و مصرف برق آن‌ها را در طول یک دوره ۱۲ ماهه محاسبه کردند. آنها برای هر ماه، داده های میانگین روزانه در مورد فاکتور ابرناکی، تابش افقی، دمای محیط و سرعت باد را به عنوان ورودی استفاده کردند. در تمام موارد، دمای هدف آب گرم ۵۰ درجه سانتیگراد، ۶۰ درجه سانتیگراد و ۷۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شد.

نتایج نشان داد: «مقایسه ضریب عملکرد (COP) بین این سیستم‌ها برای هر سه دمای آب گرم در تمام ماه‌ها نشان می‌دهد که اختلاف کمتر از ۰.۱ در COP وجود دارد. به عبارت دیگر، عملکرد هر دو سیستم در فصول مختلف و نیاز به دماهای مختلف آب تقریباً یکسان است. برای هر دو سیستم، ضریب عملکرد در سردترین ماه ژانویه کمترین مقدار ۲.۰ و در گرمترین ماه مرداد بالاترین مقدار ۲.۸ را دارد. سیستم DX-SAHPWH در تمام ماه ها از نظر ضریب عملکرد عملکرد کمی بهتر از سیستم AHPWH دارد.»

تحلیل مصرف برق نشان داد که هر دو سیستم در فصول مختلف و نیاز به دماهای مختلف آب تقریباً به یک اندازه برق مصرف می کنند. محققان گفتند: «برای هر دو سیستم، مصرف انرژی در سردترین ماه ژانویه کمترین مقدار ۳۸۵۰ مگاژول و در گرمترین ماه مرداد بالاترین مقدار ۴۹۰۰ مگاژول را دارد. سیستم DX-SAHPWH در برخی ماه ها نسبت به سیستم AHPWH کمی کمتر برق مصرف می کند، در حالی که در برخی ماه های دیگر برعکس است.»

گروه علمی با انجام تحلیل حساسیت دریافتند که هنگامی که تابش از ۵۰۰ وات بر متر مربع به ۱۰۰۰ وات بر متر مربع دو برابر می شود، افزایش حرارتی خورشیدی در DX-SAHPWH برای آب گرم با دمای ۵۰ درجه سانتیگراد ۴۹ درصد افزایش می یابد. همچنین برای همین افزایش تابش و دمای آب یکسان، دمای تبخیرکننده از ۲۲.۳۲ درجه سانتیگراد به ۳۴.۶۵ درجه سانتیگراد معادل ۵۵ درصد افزایش می یابد.

آنها افزودند: «با تغییر شرایط آب و هوایی از نظر تابش و دمای محیط در طول سال، عملکرد DX-SAHPWH برای اکثر پارامترهای عملیاتی به طور چشمگیری تغییر می کند. به عنوان مثال، اختلاف دمای تبخیرکننده بین ژانویه و مرداد برای دمای آب گرم ۵۰ درجه سانتیگراد، ۲۱.۸ درجه سانتیگراد (از ۴.۹ درجه سانتیگراد به ۲۶.۷ درجه سانتیگراد) است. به طور مشابه، کار کمپرسور بین ۲۸۵۰ تا ۵۸۶۸ مگاژول در سال متغیر است،

به طور مشابه، کار کمپرسور در طول سال بین ۲۸۵۰ تا ۵۸۶۸ مگاجول تغییر می‌کند، یعنی تغییری معادل ۱۰۶ درصد. با این حال، ضریب عملکرد (COP) برای مخزن آب با دمای ۵۰ درجه سانتیگراد، بین ۲.۰۴ تا ۲.۷۹ نوسان داشته و تغییر کمتری را در ماه‌های مختلف نشان می‌دهد.

پژوهشگران در نتیجه‌گیری خود بیان کردند که برای دماهای پایین‌تر و سطوح بالاتر تابش خورشیدی، استفاده از پمپ حرارتی خورشیدی با انبساط مستقیم (DX-SAHPWH) توصیه می‌شود. اما آن‌ها همچنین اشاره کردند که در دماهای بالاتر و تابش کمتر، پمپ حرارتی هوا (AHPWH) عملکرد بهتری دارد.

یافته‌های این پژوهش در مقاله‌ای با عنوان «عملکرد سالانه مقایسه‌ای پمپ‌های حرارتی خورشیدی با انبساط مستقیم و پمپ‌های حرارتی هوا برای گرمایش آب مسکونی» منتشر شده در مجله بین‌المللی ترموسیالات ارائه شد. این تحقیق توسط دانشمندانی از دانشگاه کالج دوبلین ایرلند، مرکز انرژی MaREI، دانشگاه نفت چین و دانشگاه رایس ایالات متحده انجام شده است.

/0 دیدگاه ها/توسط

الگوریتم‌هایی برای تشخیص پنل‌های خورشیدی کم‌بازده روی پشت‌بام

الگوریتم‌هایی برای تشخیص پنل‌های خورشیدی کم‌بازده روی پشت‌بام

پژوهشگران استرالیایی الگوریتم‌های چند مرحله‌ای را برای تشخیص از راه دور و دقیق پنل‌های خورشیدی کم‌بازده در سیستم‌های فتوولتائیک (PV) مسکونی و تجاری توسعه داده‌اند.

پژوهشگران دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) و دانشگاه تکنولوژی سیدنی الگوریتم‌هایی را توسعه داده‌اند که ادعا می‌کنند می‌توانند به‌طور خودکار مجموعه‌ای از مشکلات رایج کم‌بازده بودن پنل‌های خورشیدی را شناسایی کنند، از جمله خرابی سیم‌کشی، فرسودگی و اثر سایه.

فیاکر روژیو، استاد ارشد دانشکده مهندسی فتوولتائیک و انرژی‌های تجدیدپذیر UNSW، گفت که این فناوری همچنین می‌تواند محدودیت‌های اتصال، قطع و نشتی را شناسایی کند و پتانسیل انقلابی کردن تشخیص عیب سیستم‌های فتوولتائیک (PV) را دارد.

او گفت: «این یک تغییر اساسی برای بهره‌برداران سیستم‌های مسکونی و تجاری است. این الگوریتم با تجزیه و تحلیل داده‌های اینورتر و حداکثر توان هر پنج دقیقه، می‌تواند مشکلات عملکرد پایین را به طور دقیق تشخیص دهد، امکان مداخله زودهنگام و به حداکثر رساندن تولید انرژی را فراهم کند.»

روژیو گفت که محققان، با همکاری به عنوان بخشی از پروژه شبکه حسگر هوشمند نیو ساوت ولز، از حسگرها و انواع مختلف رویکردهای تحلیلی برای توسعه یک رویکرد دو سطحی برای تشخیص عملکرد پایین پنل‌های خورشیدی استفاده کردند که سالانه حدود ۷ میلیارد دلار استرالیا (۴.۶ میلیارد دلار آمریکا) هزینه در بر دارد. ضررهای قابل پیشگیری در سطح جهانی.

او گفت: «ما با استفاده از داده‌های برق AC، یک تشخیص سطح بالا ایجاد کرده‌ایم که می‌تواند دسته‌های وسیعی از مسائل مانند تولید صفر و قطع شدن را تشخیص دهد. مزیت این رویکرد این است که این تشخیص کاملاً از نظر فناوری مستقل است و می‌تواند با هر برند اینورتر و ردیاب حداکثر توان کار کند.»

روژیو با اشاره به اینکه بسیاری از برندهای اینورتر اطلاعات فنی AC و DC را ارائه می‌دهند، گفت که این تیم همچنین یک الگوریتم دقیق‌تر با استفاده از هر دو داده AC و DC توسعه داده‌اند که می‌تواند با تشخیص و طبقه‌بندی عیوب خاص‌تر مانند سایه‌زنی و مشکلات آرایه ها، بینش‌های عملی‌تری را برای مالکان نیروگاه خورشیدی فراهم کند.

وی گفت: «این نوع تشخیص نیازمند هر دو روش مبتنی بر قوانین آماری است که توسط رویکردهای یادگیری ماشین برای مواردی که توسط روش‌های مبتنی بر قوانین متعارف قابل تشخیص نیست، پشتیبانی می‌شود.»

این فناوری اکنون به طور کامل در یک پلتفرم تولید تجاری ادغام شده است که توسط شریک صنعتی پروژه، Global Sustainable Energy Solutions برای نظارت بر بیش از ۱۰۰ مگاوات انرژی خورشیدی استفاده می‌شود.

ابراهیم ابراهیم، سرپرست تیم UTS گفت که این فناوری که قابلیت پیاده‌سازی روی بیش از ۱۲۰۰ سیستم فتوولتائیک را دارد، امکان اجرای اقدامات پیشگیرانه‌ای را فراهم می‌کند که تولید انرژی را به حداکثر می‌رساند و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد.

وی گفت: «با کاهش قابل توجه تلفات قابل پیشگیری که ارزش آن در سطح جهان میلیاردها دلار است، چنین فناوری‌هایی صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه برای مالکان سیستم‌های فتوولتائیک را تضمین می‌کنند.»

روژیو گفت که این نرم‌افزار می‌تواند جایگزین نیاز به پیمانکاران گران‌قیمت برای رفتن به محل برای کشف علت عملکرد پایین سیستم خورشیدی شود.

او گفت: «ما شورایی داشتیم که به مدت پنج ماه متوالی یک سیستم کم‌بازده داشت. آن پیمانکار قراردادی برای عملیات و نگهداری داشت، با این حال این مشکل عمده ماه‌ها کشف نشده بود. الگوریتم‌های ما تقریباً بلافاصله آن را تشخیص دادند. شگفتی بزرگ برای ما تعداد قابل توجهی از سیستم‌هایی بود که یک پیمانکار عملیات و نگهداری عملکرد پایین را که ما تشخیص داده بودیم کاملاً از دست داده بود.»

تیم تحقیقاتی اکنون در حال کار بر روی بهبود الگوریتم هستند تا بتواند طیف گسترده‌تری از مسائل مانند سایه‌زنی، آلودگی و خطاهای دقیق سمت شبکه را تشخیص دهد.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو

/0 دیدگاه ها/توسط

247Solar، محصول جانبی MIT، فناوری سیستم انرژی خورشیدی پیوسته را رونمایی کرد

 247Solar، محصول جانبی MIT، فناوری سیستم انرژی خورشیدی پیوسته را رونمایی کرد

سیستم نوآورانه انرژی خورشیدی متمرکز 247Solar، نور خورشید را برای تولید انرژی پاک و مداوم، در شب و روز ذخیره می‌کند.

 

برای دو دهه گذشته، مزارع نیروگاه خورشیدی و نیروگاه بادی تبدیل به منظره‌ای آشنا شده‌اند و انقلابی در نحوه تولید برق ایجاد کرده‌اند. با این حال، کربن‌زدایی کامل به مجموعه‌ای وسیع‌تر از فناوری‌ها نیاز دارد. این به این دلیل است که منابع تجدیدپذیری مانند خورشید و باد متناوب هستند، به این معنی که به طور مداوم برق تولید نمی‌کنند. علاوه بر این، آنها نمی‌توانند دمای بالایی را که برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی حیاتی است، ارائه دهند.

پروژه 247Solar پیشگام رویکردی نوآورانه برای انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) است که این محدودیت‌ها را برطرف می‌کند. سیستم‌های دما-بالای آن‌ها دارای ذخیره‌سازی انرژی حرارتی شبانه است که به آن‌ها امکان می‌دهد شبانه‌روز برق پاک و گرمای صنعتی ارائه دهند.

نوآوری الهام گرفته از MIT داستان 247Solar ریشه‌های عمیقی در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) دارد. بروس اندرسون، مدیرعامل شرکت (فارغ‌التحصیل ۱۹۶۹ و فوق‌لیسانس ۱۹۷۳)، بین سال‌های ۱۹۹۶ تا ۲۰۰۰ مدیر برنامه ارتباط صنعتی (ILP) بود. ILP با اتصال شرکت‌ها به شبکه گسترده دانشجویان، اساتید و فارغ‌التحصیلان MIT، نوآوری را تقویت می‌کند. این تجربه باعث جرقه روحیه کارآفرینی اندرسون شد و او را در معرض تحقیقات پیشگامانه‌ای که از MIT بیرون می‌آمد قرار داد.

یکی از این نوآوری‌ها، مبدل حرارتی با دمای بالا بود که توسط پروفسور فقید MIT، دیوید گوردون ویلسون ساخته شد. اندرسون با ویلسون برای تجاری‌سازی این فناوری همکاری کرد که منجر به تأسیس شرکت 247Solar در اوایل دهه ۲۰۰۰ شد.

مسیر اولیه آن‌ها هموار نبود. یک گیرنده نیروگاه خورشیدی حیاتی در طول آزمایش آسیب دید و شرکت با محدودیت‌های مالی مواجه شد. با این حال، اندرسون همچنان پیگیر بود. تا سال ۲۰۱۵، پیشرفت‌های علم مواد به او اجازه داد تا مبدل حرارتی سرامیکی را با یک آلیاژ فلزی جدید با دمای بالا جایگزین کند و پروژه را احیا کند.

photo 2024 05 05 11 51 28 - 247Solar، محصول جانبی MIT، فناوری سیستم انرژی خورشیدی پیوسته را رونمایی کرد

این سیستم ها می توانند به عنوان ریزشبکه های مستقل برای جوامع یا برای تامین برق در مکان های دور افتاده مانند معادن و مزارع استفاده شوند. منبع: 247 خورشیدی

 

یک طراحی تغییر دهنده بازی سیستم 247Solar از مجموعه‌ای از آینه‌های ردیاب خورشید (هلیostat) برای متمرکز کردن نور خورشید روی یک برج مرکزی استفاده می‌کند. این برج دارای یک گیرنده خورشیدی اختصاصی است که هوا را تا دمای سوزان ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر گرم می‌کند. سپس این هوای داغ توربین‌های منحصر به فرد شرکت را هدایت می‌کند و برق و گرمای صنعتی تولید می‌کند.

درخشش سیستم در ذخیره انرژی حرارتی آن نهفته است. هوای داغ اضافی به یک سیستم ذخیره‌سازی با دوام طولانی هدایت می‌شود، جایی که مواد جامدی را گرم می‌کند که گرما را برای استفاده بعدی نگه می‌دارند. این انرژی حرارتی ذخیره شده در طول شب به نیروی کار تبدیل می‌شود و زمانی که خورشید غروب می‌کند، توربین‌ها را تامین می‌کند.

اندرسون بر تطبیق‌پذیری سیستم تاکید می‌کند. او توضیح می‌دهد: «ما ۲۴ ساعت شبانه‌روز برق ارائه می‌دهیم، اما همچنین یک گزینه ترکیبی گرما و برق را با توانایی ارائه گرما تا ۹۷۰ درجه سانتیگراد برای فرآیندهای صنعتی ارائه می‌دهیم. این یک سیستم بسیار انعطاف پذیر است.»

غلبه بر چالش‌ها و رویارویی با آینده

همه‌گیری کووید-19 طرح‌های 247Solar را برای یک مرکز نمایشی منحرف کرد. با وجود این عقب‌نشینی، علاقه شدید مشتریان شرکت را به جلو سوق داده است. در حالی که انرژی خورشیدی متمرکز در مناطقی با آسمان صاف مانند آریزونا رونق دارد، اندرسون در حال بررسی فرصت‌هایی در هند، آفریقا و استرالیا است.

با نگاهی به آینده، 247Solar به طور فزاینده‌ای در حال بررسی سیستم‌های هیبریدی است که فناوری آن‌ها را با پنل‌های فتوولتائیک (PV) خورشیدی سنتی ترکیب می‌کند. این امر به مشتریان امکان می‌دهد تا از مقرون‌به‌صرفه بودن برق خورشیدی در طول روز استفاده کنند و در عین حال به طور یکپارچه به انرژی 247Solar در شب سوئیچ کنند.

اندرسون می‌گوید: «ما واقعاً به سمت این سیستم‌های هیبریدی حرکت می‌کنیم که مانند یک پریوس کار می‌کنند – گاهی اوقات از یک منبع انرژی و گاهی اوقات از منبع دیگر استفاده می‌کنید.»

باتری‌های حرارتی HeatStorE

این شرکت همچنین با باتری‌های حرارتی مستقل HeatStorE خود سروصدا به پا می‌کند. این باتری‌ها که با استفاده از برق شبکه، PV یا باد به طور الکتریکی گرم می‌شوند، می‌توانند بیش از 9 ساعت گرما را ذخیره کنند و سپس آن را به صورت برق و گرمای فرآیند صنعتی یا فقط گرمای با دمای بالا آزاد کنند. به طور قابل توجهی، اندرسون ادعا می‌کند که باتری‌های حرارتی آن‌ها تنها یک هفتم قیمت باتری‌های لیتیوم یون به ازای هر کیلووات ساعت تولید شده است.

تعهد 247Solar به انعطاف‌پذیری تضمین می‌کند که سیستم‌ها برای پاسخگویی به نیازهای فردی مشتریان در مسیر کربن‌زدایی کامل طراحی شده‌اند. از تامین برق جوامع دورافتاده تا کمک به تلاش‌های کربن‌زدایی صنعتی، فناوری 247Solar راه‌حلی جذاب برای آینده‌ای پاک‌تر و روشن‌تر در زمینه انرژی ارائه می‌دهد.

نقاط قوت 247Solar:

ذخیره‌سازی انرژی حرارتی: این شرکت از یک سیستم ذخیره‌سازی منحصر به فرد برای ذخیره گرمای اضافی در طول روز و استفاده از آن برای تولید برق در شب استفاده می‌کند.

گرمای صنعتی: 247Solar نه تنها برق، بلکه گرمای صنعتی با دمای بالا را نیز ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای مختلف صنعتی مناسب می‌کند.

انعطاف‌پذیری: سیستم‌های این شرکت را می‌توان با نیازهای خاص مشتریان تطبیق داد و آن‌ها را برای طیف وسیعی از برنامه‌ها ایده‌آل می‌کند.

هزینه مقرون به صرفه: باتری‌های حرارتی HeatStorE به طور قابل توجهی ارزان‌تر از باتری‌های لیتیوم یون هستند که هزینه ذخیره‌سازی انرژی را کاهش می‌دهد.

چالش‌های 247Solar:

هزینه اولیه: سیستم‌های 247Solar ممکن است در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدیدپذیر، هزینه اولیه بالایی داشته باشند.

مقیاس: این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه است و نیاز به مقیاس‌بندی برای رقابت با منابع انرژی سنتی دارد.

رقابت: 247Solar با سایر فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر مانند CSP و PV سنتی برای سهم بازار رقابت می‌کند.

نتیجه‌گیری:

موسسه 247Solar یک شرکت نوآور است که در حال توسعه فناوری CSP با ذخیره‌سازی انرژی حرارتی برای ارائه برق و گرمای صنعتی پاک و قابل اعتماد 24/7 است. این فناوری پتانسیل قابل توجهی برای کمک به کربن‌زدایی اقتصاد جهانی را دارد، اما قبل از اینکه به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، باید بر برخی از چالش‌ها مانند هزینه و مقیاس‌پذیری غلبه کند.
نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع: interestingengineering

 

/0 دیدگاه ها/توسط

محققان شیمی فناوری خورشیدی را برای تولید گاز گلخانه ای کم ضررتر تغییر می دهند

محققان دپارتمان شیمی UNC-Chapel Hill از نیمه هادی ها برای برداشت و تبدیل انرژی خورشید به ترکیبات پر انرژی استفاده می کنند که پتانسیل تولید سوخت های سازگار با محیط زیست را دارند.

در مقاله منتشر شده در ACS Energy Letters، “خاتمه متیل (Methyl) سیلیکون نوع p باعث کاهش انتخابی CO2 فوتوالکتروشیمیایی توسط یک کاتالیزور مولکولی روتنیم (ruthenium) می شود.” محققان توضیح می دهند که چگونه از فرآیندی به نام خاتمه متیل (Methyl termination) استفاده می کنند که از یک ترکیب آلی ساده از یک کربن استفاده می کند. اتم به سه اتم هیدروژن پیوند می زند تا سطح سیلیکون را که یک جزء ضروری در سلول های خورشیدی است، اصلاح کند تا عملکرد آن در تبدیل دی‌اکسید کربن به مونوکسید کربن با استفاده از نور خورشید بهبود یابد.

این تحقیق با فرآیندی به نام فتوسنتز مصنوعی انجام شد که نحوه عملکرد گیاهان در استفاده از نور خورشید را برای تبدیل دی اکسید کربن به مولکول های غنی از انرژی تقلید می کند.

دی اکسید کربن یکی از گازهای گلخانه ای اصلی است که به تغییرات آب و هوایی منجر می شود. با تبدیل آن به مونوکسید کربن، که یک گاز گلخانه ای کمتر مضر و یک بلوک ساختمانی برای سوخت های پیچیده تر است، محققان گفتند که به طور بالقوه می توانند اثرات زیست محیطی انتشار دی اکسید کربن را کاهش دهند.

گابریلا بین، نویسنده اول مقاله و دکترا، می‌گوید: «یکی از چالش‌های انرژی خورشیدی این است که همیشه زمانی که ما بیشترین نیاز را به آن داریم، در دسترس نیست. چالش دیگر این است که الکتریسیته تجدیدپذیر، مانند برق ناشی از صفحات خورشیدی، مستقیماً مواد خام مورد نیاز برای ساخت مواد شیمیایی را تامین نمی کند. هدف ما ذخیره انرژی خورشیدی به شکل سوخت های مایع است که میتواند بعداً مورد استفاده قرار گیرد.
محققان از یک کاتالیزور مولکولی روتنیم با یک تکه سیلیکون اصلاح شده شیمیایی به نام فوتوالکترود استفاده کردند که با استفاده از انرژی نور بدون تولید محصولات جانبی ناخواسته مانند گاز هیدروژن، تبدیل دی اکسید کربن به مونوکسید کربن را تسهیل کرد و این فرآیند را برای تبدیل کربن دی اکسید به مواد دیگر کارآمدتر کرد.

جیلیان دمپسی، یکی از نویسندگان مقاله و پروفسور بومن و گوردون گری، گفت که وقتی آزمایش‌هایی را در محلولی پر از دی اکسید کربن انجام دادند، متوجه شدند که می‌توانند مونوکسید کربن را با بازده 87 درصد تولید کنند، به این معنی که سیستم از فوتوالکترودهای سیلیکونی اصلاح شده قابل مقایسه یا بهتر از سیستم هایی هستند که از الکترودهای فلزی سنتی مانند طلا یا پلاتین استفاده می کنند.

علاوه بر این، فوتوالکترود سیلیکونی 460 میلی ولت انرژی الکتریکی کمتری برای تولید واکنش مصرف کرد. دمپسی این را مهم خواند زیرا این فرآیند از برداشت مستقیم نور برای تکمیل یا جبران انرژی لازم برای هدایت واکنش شیمیایی که دی اکسید کربن را به مونوکسید کربن تبدیل می کند، استفاده می کند.

دمپسی می‌گوید: «چیز جالب این است که معمولاً سطوح سیلیکونی به جای مونوکسید کربن، گاز هیدروژن می‌سازند، که تولید آن از دی‌اکسید کربن را سخت‌تر می‌کند.

“با استفاده از این سطح سیلیکونی خاص با پایانه متیل، ما توانستیم از این مشکل جلوگیری کنیم. اصلاح سطح سیلیکون، فرآیند تبدیل CO2 به مونوکسید کربن را در آینده کارآمدتر و انتخابی تر می کند، که می تواند برای ساخت سوخت های مایع از نور خورشید در محیط بسیار مفید باشد.”
نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع : University of North Carolina at Chapel Hill

/0 دیدگاه ها/توسط