بایگانی برچسب برای: انرژی خورشیدی

دانشمندان باتری EV الهام گرفته از شکلات ساخته اند که می تواند صنعت خودرو را متحول کند.
در اینجا نحوه عملکرد آن آمده است.
به گزارش آرا نیرو دانشمندان یک باتری انقلابی ساخته اند که می‌تواند بیش از یک دهه با حداقل زمان شارژ دوام بیاورد. همانطور که در Tech Xplore توضیح داده شده است، محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان A. Paulson (SEAS) باتری فلزی لیتیوم جدیدی ساخته اند که می تواند حداقل 6000 بار شارژ و دشارژ شود. با وجود چرخه عمر طولانی، باتری فقط 10 دقیقه برای شارژ مجدد نیاز دارد.

این تحقیق که در Nature Materials منتشر شده است، روش جدیدی را توضیح می‌دهد که باتری‌های حالت جامد را می‌توان با آند فلزی لیتیوم ساخت و همچنین شامل جزئیات مواد مورد استفاده در ساخت آنها می‌شود.

آیا دسترسی به ایستگاه های شارژ الکتریکی شما را به خرید یک خودروی الکتریکی ترغیب می کند؟
آره
نه

روی انتخاب خود کلیک کنید تا نتایج را ببینید و نظر خود را بیان کنید
شین لی، دانشیار علوم مواد در SEAS و نویسنده ارشد این مقاله گفت: باتری‌های آند فلزی لیتیوم جام مقدس باتری‌ها در نظر گرفته می‌شوند، زیرا ظرفیت آن‌ها 10 برابر آندهای گرافیتی تجاری است و می‌توانند مسافت رانندگی خودروهای الکتریکی را به شدت افزایش دهند. “تحقیق ما گام مهمی به سوی باتری های حالت جامد کاربردی تر برای کاربردهای صنعتی و تجاری است.”
باتری‌های فلزی لیتیوم پتانسیل چگالی انرژی بالاتری را در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یونی سنتی ارائه می‌دهند که به آن‌ها اجازه می‌دهد انرژی بیشتری ذخیره کنند و به طور بالقوه محدوده خودروهای الکتریکی را بدون افزایش اندازه یا وزن باتری افزایش دهند.

با این حال، طراحی باتری‌های فلزی لیتیومی معمولاً با ایجاد چالش دندریت در سطح آند مواجه است. Tech Xplore توضیح داد که “این ساختارها مانند ریشه در الکترولیت رشد می کنند و مانع جداکننده آند و کاتد را سوراخ می کنند و باعث کوتاه شدن باتری یا حتی آتش گرفتن می شوند.”

به گزارش آرا نیرو تحقیقات جدید نشان داد که لی و تیمش راهی برای جلوگیری از تشکیل دندریت‌ها با استفاده از ذرات سیلیکون به اندازه میکرون در آند برای منقبض کردن واکنش لیتیاسیون و تسهیل پوشش همگن لایه ضخیم فلز لیتیوم پیدا کردند. طراحی به طور قابل توجهی متفاوت از شیمی باتری های لیتیوم یون مایع است، که در آن ذرات سیلیکون موجود در آند زمانی که یون های لیتیوم از طریق واکنش لیتیاسیون عمیق نفوذ می‌کنند، از بین می روند.
لی گفت: «در طراحی ما، فلز لیتیوم در اطراف ذرات سیلیکون پیچیده می‌شود، مانند یک پوسته شکلات سخت در اطراف هسته فندق در یک ترافل شکلاتی.

به گزارش آرا نیرو، لی و تیمش یک نسخه سلولی کیسه‌ای به اندازه تمبر پستی از باتری طراحی کردند که 10 تا 20 برابر بزرگتر از سلول سکه ای است که معمولاً در آزمایشگاه های دانشگاه ایجاد می شود. این باتری پس از 6000 چرخه 80 درصد ظرفیت خود را حفظ کرد که بسیار بیشتر از سایر باتری های کیسه‌ای موجود در بازار امروزی است.

هدف بعدی این تیم افزایش فناوری برای ساخت باتری سلولی کیسه ای در اندازه گوشی هوشمند است.

این تحقیق همچنین ده‌ها ماده دیگر را نشان داد که به طور بالقوه می‌توانند عملکرد مشابهی در باتری‌های حالت جامد داشته باشند.

لی گفت: «تحقیقات قبلی نشان داده بود که مواد دیگر، از جمله نقره، می‌توانند به عنوان مواد خوبی در آند برای باتری‌های حالت جامد عمل کنند. “تحقیق ما یکی از مکانیسم های احتمالی این فرآیند را توضیح می دهد و مسیری برای شناسایی مواد جدید برای طراحی باتری ارائه می دهد.”
ید و روی جایگزین مناسبی برای لیتیوم هستند. این پیشرفت‌های جدید همچنین می‌تواند به کاهش وابستگی به لیتیوم به چین کمک کند، زیرا این کشور سومین معدن‌کار بزرگ لیتیوم در جهان است.
منبع:
Doric Sam, January 31, 2024 

بخش انرژی پاک چین در حال پر کردن خلاء ناشی از سقوط املاک و مستغلات در این کشور است

 

سرمایه گذاری انرژی پاک به 40 درصد از رشد اقتصادی چین در سال 2023 کمک کرد.

 

بدون انرژی پاک، رشد تولید ناخالص داخلی چین به جای 5.2 درصد، 3 درصد بود.

 

بخش املاک چین مختل شده است – وارد انرژی پاک شوید.

کاربن بریف روز پنجشنبه گزارش داد، سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی، وسایل نقلیه الکتریکی، هیدروژن سبز و موجی از دیگر فناوری های انرژی پاک در چین به 6.3 تریلیون یوان (890 میلیارد دلار) در سال 2023 افزایش یافت. این افزایش 40 درصدی نسبت به سال 2022 است که شاهد سرمایه گذاری 4.6 تریلیون یوان بودیم.

 

در مجموع، انرژی پاک به 40 درصد از رشد اقتصادی کشور در سال 2023 کمک کرد. بدون این بخش، تولید ناخالص داخلی چین به جای 5.2 درصد ثبت شده، تنها 3 درصد افزایش می یافت.

 

این صنعت به پر کردن حفره و شکاف ایجاد شده در اثر سقوط املاک و مستغلات چین کمک می کند.

در اوج خود، بخش املاک چین حدود 25 تا 30 درصد تولید ناخالص داخلی این کشور بود. سپس، اورگراند، توسعه‌دهنده املاک، خود را غرق در بدهی دید، و دومینوها را که جرقه رکود عمیق املاک و مستغلات می‌شود را به وجود آورد که کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند ممکن است یک دهه طول بکشد.

 

کربن بریف خاطرنشان کرد: از زمان فروپاشی املاک، حضور پول در این صنعت رو به اتمام است و سرمایه گذاری در سال 2022 به میزان 10 درصد و در سال 2023 به میزان 9 درصد دیگر کاهش یافته است.

 

ضعف در بخش املاک، خلأ بزرگی در فرصت‌های سرمایه‌گذاری موجود ایجاد کرده است، که دولت‌های محلی به سرعت جایگزین آن‌ها را با بخش‌هایی مانند انرژی پاک آغاز کرده‌اند.

 

سرمایه گذاری در بخش تولید – به ویژه در انرژی پاک – در سال 2023 نسبت به سال گذشته 9 درصد افزایش یافت.

پیشروی چین در تولید خودروهای الکتریکی(EV) و پنل های خورشیدی در بازارهای سراسر جهان محسوس است. در اروپا، قیمت‌ ماژول‌های خورشیدی پس از انبوه عرضه‌های چینی در بازار سقوط کرده است.

و در سپتامبر گذشته، رئیس کمیسیون اروپا از «تحقیقات ضد یارانه‌ای» در مورد خودروهای الکتریکی چینی خبر داد، زیرا نگران بود که قیمت‌های ارزان پکن بازار را منحرف کند. بعداً، در ماه ژانویه، BYD تسلا را به عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده خودروهای برقی در جهان کنار زد.

 

با این حال، ظهور بخش انرژی پاک راه حلی برای کسالتی نیست که اقتصاد چین را در برگرفته است. این کشور همچنان با مشکل کاهش تورم، کاهش تقاضای مصرف کننده و فرار سرمایه در میان سرمایه گذاران خارجی مواجه است.

 

نویسنده: Aruni Soni

آبیاری با آب های زیرزمینی از طریق پمپ های خورشیدی:

خطرات و فرصت ها

 

انرژی خورشیدی این امکان را فراهم کرده است که در مناطق خشک و خارج از شبکه برق سراسری، با حفر چاه های عمیق بتوان آب برداشت کرد.

آبیاری با آب های زیرزمینی از طریق پمپ های خورشیدی به طور تصاعدی در کشورهای با درآمد کم و متوسط ​​(LMIC) در حال گسترش است و فرصت ها و خطراتی را ایجاد می کند. در جنوب آسیا، بیش از 500,000 پمپ کوچک مستقل از شبکه قبلاً نصب شده است.

 

 

در جنوب صحرای آفریقا، پمپ های آبی خورشیدی برای گسترش تولید مواد غذایی و کاهش فقر در حال افزایش هستند. خوش‌بینی در مورد آبیاری با انرژی خورشیدی وجود دارد که به LMICها کمک می‌کند تا به تعهدات خود در کاهش تغییرات آب و هوایی عمل کنند، اما بینش‌های علوم رفتاری و شواهد اولیه نشان می‌دهند که محاسبه چنین کاهش‌هایی پیچیده است و احتمالاً کمتر از حد تصور است. پمپاژ آب زیرزمینی احتمالا افزایش می یابد. حرکت حساب شده استفاده از زمین، آب و انرژی در چارچوب های ارزیابی یکپارچه، می تواند به خطرات ناخواسته برای منابع زمین و آب را مدیریت کرده و از قفل شدن منابع جلوگیری کند. با ارزیابی هزینه‌ها و مزایای اجتماعی پمپاژ آب‌های زیرزمینی با انرژی خورشیدی، سیاست‌گذاران می‌توانند در مواردی پیش‌روی کنند که آبیاری، تولید مواد غذایی را گسترش می‌دهد و فقر را کاهش می‌دهد، اما پیامدهای ناخواسته یا نامشخصی برای کاهش آب‌های زیرزمینی و انتشار کربن دارد.

 

این گزارش یک نمای کلی از سیاست ها، مقررات و مشوق‌هایی برای استفاده پایدار از فناوری‌های آبیاری با انرژی خورشیدی است.

تکنولوژی (SPIS) یک راه حل انرژی با تکنولوژی ارزان و بادوام برای کشاورزی آبی است که منبع قابل اعتماد انرژی را در مناطق دوردست فراهم می کند، کمک به برق رسانی روستایی، کاهش هزینه های انرژی برای آبیاری و امکان کشاورزی کم انتشار

 

ترویج استفاده ناپایدار از آب با هزینه کمتر انرژی ممکن است منجر به برداشت بیش از حد از آب های زیرزمینی شود.

 

 تیم Soumya Balasubramanya و همکارانش در یک انجمن سیاسی استدلال می کنند که کاهش انتشار کربن حاصل از انتقال سریع به آبیاری با آب های زیرزمینی از طریق انرژی خورشیدی توسط کشورهای با درآمد کم و متوسط ​​(LMIC) ممکن است انتظارات را برآورده نکند. علاوه بر این، این انتقال می تواند منجر به افزایش استخراج آب های زیرزمینی شود. کاهش هزینه‌های فناوری‌های خورشیدی و تعهدات فزاینده دولت به انرژی پاک باعث رونق استفاده از آبیاری آب‌های زیرزمینی با انرژی خورشیدی در LMIC می‌شود. این منجر به نصب بیش از 500,000 پمپ خورشیدی در سراسر آسیای جنوبی و تعداد تخمینی مشابهی در سراسر جنوب صحرای آفریقا در دهه گذشته شده است. با توجه به این گسترش سریع، اراده‌ای برای گنجاندن کاهش انتشار ناشی از استفاده از پمپ خورشیدی در برنامه های اعتبار کربن وجود دارد. با این حال، طبق گفته Balasubramanya و همکاران، مزایای انتقال به آبیاری با انرژی خورشیدی، از جمله کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط، برای ارزیابی پیچیده است و می‌تواند با خطراتی همراه باشد. اگرچه جایگزینی کامل پمپ های برقی یا دیزلی با پمپ های خورشیدی باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود، اما تضمینی نیست. کشاورزان ممکن است به استفاده از پمپ های قبلی خود ادامه دهند، به ویژه اگر نیازهای آبیاری برآورده نشده داشته باشند، و تغییر کاربری زمین کشاورزی می تواند مصرف انرژی خالص را به طرق مختلف تحت تاثیر قرار دهد. علاوه بر این، حتی اگر آبیاری با انرژی خورشیدی منجر به انتشار خالص صفر شود، افزایش پذیرش می‌تواند برداشت آب‌های زیرزمینی در LMICها را تسریع کند و کاهش آب زیرزمینی را تشدید کند و حیات بسیاری از سفره‌های زیرزمینی را که در حال حاضر در معرض خطر خشک شدن هستند، تهدید کند. بالاسوبرامانیا و همکاران استدلال می کنند که درک بین رشته ای از تغییرات آب، انرژی و کاربری زمین برای توسعه یک چارچوب سیاستی که قادر به مدیریت خطرات و فرصت های بالقوه آبیاری خورشیدی باشد، مورد نیاز است.

کشاورزی آبی در حال تبدیل شدن به دغدغه فزاینده برای امنیت غذایی و البته گرمایش جهانی به دلیل تغییرات آب و هوایی است. آبیاری در حال حاضر حدود 40 درصد از تولید جهانی غذا را در 20 درصد از کل زمین های قابل کشت پشتیبانی می کند. این به حفظ تولیدات کشاورزی علیرغم افزایش تغییرات آب و هوایی از جمله خشکسالی کمک می کند.

در دهه‌های اخیر تغییرات چشمگیری در بخش آبیاری رخ داده است: از دهه 1960 تا 1990، سیستم‌های سطحی در مقیاس بزرگ که توسط سدها و کانال‌ها پشتیبانی می‌شدند غالب بودند. متعاقباً، یک چرخش رادیکال رخ داد. امروزه رشد در بخش آبیاری اساساً مبتنی بر سیستم‌های کوچک‌تر تغذیه‌شده از آب‌های زیرزمینی است که مستقیماً توسط کشاورزان تأمین مالی می‌شود. این سیستم ها توسط پمپ های دستی، دیزلی یا الکتریکی کار می کنند.

 

در حال حاضر حدود 35 تا 40 درصد از کل کشاورزی آبی جهان از آب های زیرزمینی تغذیه می شود. به دلیل انرژی مورد استفاده، این امر به میزان قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) کمک می کند. به عنوان مثال، در هند، آبیاری آب های زیرزمینی مسئول حدود 8 تا 11 درصد از کل انتشار است.

 

 

پمپ‌های برقی که عموماً کارآمدتر و هزینه کمتری دارند، در کشورهای با درآمد کم و متوسط ​​که دسترسی به برق در مناطق روستایی غیرقابل اعتماد است، نادر هستند. به عنوان مثال، حدود 600 میلیون نفر در جنوب صحرای آفریقا همچنان بدون برق زندگی می‌کنند. در حالی که برق رسانی در مناطق روستایی جنوب آسیا که اغلب هنوز برق وجود ندارد به طور رسمی 98 درصد است. بسیاری از خانواده های فقیر قادر به پرداخت هزینه اتصال به شبکه نیستند.

 

 

 

عدم دسترسی به برق یا سایر منابع انرژی تجدیدپذیر تأثیر منفی بر توسعه زیرساخت های آبیاری، مراکز فرآوری کشاورزی و تأسیسات خنک کننده دارد. در نتیجه، محصولات غنی از مواد مغذی مانند میوه و سبزیجات، و همچنین مواد غذایی با منشاء حیوانی مانند شیر و تخم مرغ، کمتر در بازارها و خانوارها در دسترس هستند. در عین حال، هزینه بالای و نوسان سوخت دیزل به دلیل بحران های مکرر قیمت، استفاده از پمپ های دیزل توسط کشاورزان فقیرتر را محدود می کند.

 

پمپ های خورشیدی به عنوان یک راه حل؟

یکی از راه حل های ممکن برای این معضل پمپ های آبیاری با انرژی خورشیدی هستند. در دهه گذشته، هزینه پنل های خورشیدی به طور چشمگیری کاهش یافته است و به کشاورزان ثروتمند اجازه می دهد تا پمپ های آبیاری خورشیدی خود را خریداری کنند. سیستم‌های آبیاری خورشیدی از استفاده از سوخت کثیف اجتناب می‌کنند و دسترسی به مناطق دورافتاده روستایی را که نه برق و نه گازوئیل در دسترس هستند، بهبود می‌بخشند.

 

با توجه به اینکه هزینه های سرمایه گذاری برای پمپ های آبیاری با انرژی خورشیدی بسیار بیشتر از پمپ های گازوئیلی یا برقی است، این هزینه ها هنوز گسترده نیافته است. پنل های خورشیدی برای پمپاژ آب برای یک هکتار از عمق 15 تا 20 متری به راحتی می توانند 15,000 دلار آمریکا هزینه داشته باشند. حتی در هند که چندین برنامه یارانه ای برای پمپ های خورشیدی دارد – که تا 90 درصد هزینه پمپ ها را پوشش می دهد – تنها 0.5 میلیون از مجموع حدود 30 میلیون پمپ مورد استفاده در آبیاری با پمپ های خورشیدی جایگزین شده است. علاوه بر این، به دلیل یارانه‌های بالاتر برای پمپ‌های بزرگ‌تر، کشاورزان اغلب فقط می‌توانند سیستم‌های بزرگی را خریداری کنند که آب بیشتری نسبت به مقدار مورد نیاز برای حداکثر آبیاری پمپاژ می‌کنند.

 

از سوی دیگر، کشاورزان در جنوب آفریقا اغلب سیستم‌های سایز کوچک را خریداری می‌کنند، زیرا آنها به سادگی قادر به خرید پنل‌های خورشیدی بزرگ‌تر نیستند.

 

استفاده از آب های زیرزمینی در حال افزایش است – و میزان آب در حال کاهش است. با این حال، افزایش وابستگی به آب های زیرزمینی برای کشاورزی آبی منجر به کاهش سطح آب های زیرزمینی شده است.  در بیشتر کشورها، منابع آب زیرزمینی با برداشت بیش از حد آب از لایه‌های آبدار فرصت اینکه سفره های زیرزمینی دوباره تامین شوند، را از بین برده اند.

 

 علاوه بر این، با توجه به هزینه های بالای سرمایه گذاری در مقایسه با دسترسی به آبیاری سطحی، افزایش آبیاری آب های زیرزمینی نابرابری های اجتماعی را تقویت می کند.

 

 کشاورزان ثروتمندتر به احتمال زیاد قادر به خرید پمپ های موتوری هستند و هنگامی که سطح آب های زیرزمینی کاهش می یابد، چاه های عمیق تری حفر می‌کنند، که در برخی مواقع حتی می تواند مانع دسترسی به آب آشامیدنی شود. چالش‌های کاهش و تخریب آب‌های زیرزمینی توسط پمپ‌های خورشیدی تشدید می‌شود: بدون هزینه‌های مکرر (دیزل)، کشاورزان می‌توانند به اندازه‌ای که نیاز دارند، آب زیرزمینی را پمپاژ کنند و این امر کاهش آب زیرزمینی را تسریع می‌کند.

 

 در عین حال، برای کاهش خطر سقوط سطح آب، کشاورزان باید علاوه بر پمپ خورشیدی، یک سیستم آبیاری قطره ای نیز نصب کنند.

از بحث و گفتگو با کشاورزان در ماه مه 2023 در طی کارگاه آموزشی در مورد آبیاری خورشیدی در دانشگاه خواجه فرید پاکستان، که توسط NEXUS Gains Initiative ثبت شد، به سرعت مشخص شد که سیستم یارانه ای، که با هزینه ها و مالیات های اضافی مختلف همراه است، برای کشاورزان گران تر از  یک پمپ خورشیدی در بازار آزاد میباشد. سه چهارم شرکت کنندگان احساس کردند که فقط کشاورزان در مقیاس بزرگ از برنامه یارانه دولتی بهره می برند. علاوه بر این، آبیاری قطره ای فقط برای مدت کوتاهی مناسب است و هزینه های نگهداری آن بالاست.

 با این حال، این برنامه از طرف پرورش دهندگان میوه و سبزیجات که قبلاً به آبیاری دسترسی نداشتند، و همچنین کشاورزانی با خاک های شنی حمایت شد. اما حتی بدون یارانه، کشاورزان در پنجاب پاکستان به طور فزاینده ای در سیستم های پمپاژ خورشیدی سرمایه گذاری می کنند. بر اساس نظرسنجی موسسه بین المللی مدیریت آب از 300 کشاورز که چنین سیستم هایی را خریداری کرده اند، دلیل اصلی را افزایش هزینه انرژی و سایر هزینه های تولید کشاورزی مطرح نموده‌اند. این بررسی در ارتباط با پروژه آبیاری خورشیدی برای مقاومت کشاورزی با حمایت آژانس توسعه و همکاری سوئیس انجام شد.

 

 

 

شرکت کنندگان در کارگاه به تعدادی از عوامل اشاره کردند که تاثیر منفی بر خرید پمپ های خورشیدی دارند. اینها شامل پنل های خورشیدی ضعیف و تجهیزات مرتبط، استاندارد نبودن پمپ ها و هزینه اولیه بالای پمپ های خورشیدی است. علاوه بر این، بانک‌ها و سایر مؤسسات مالی برای خرید پمپ‌های خورشیدی تسهیلات مالی ارائه نمی‌دهند، درحالیکه عمدتاً برای کودها و بذرهای ارزان‌قیمت وام می‌دهند.

 

شرکت کنندگان همچنین از خطری که سطح آب را تهدید می کرد آگاه بودند. بیش از 80 درصد گفتند که سطح آب های زیرزمینی در دهه گذشته کاهش یافته است و 72 درصد معتقد بودند که پمپ های خورشیدی (در مقایسه با پمپ های دیزل) سطح آب های زیرزمینی را بیشتر کاهش می دهد.

 

چگونه می توان انرژی خورشیدی را بهتر در آبیاری جای داد؟

برای پیشرفت انرژی های تجدیدپذیر، باید راه حل‌هایی یافت که به طور همزمان اهداف اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی را برآورده کنند. برنامه CGIAR NEXUS Gains بر روی دسترسی به فناوری های انرژی تجدیدپذیر برای کشاورزان فقیرتر در جنوب آسیا و جنوب صحرای آفریقا تمرکز دارد.

 

برای این منظور، به چندین موضوع می پردازیم:

 

در مرحله اول، ارائه اطلاعات بهتر در مورد منابع برداشت آب با انرژی تجدیدپذیر (پمپ های آب خورشیدی) و همچنین جمع آوری داده ها در مورد بهینه سازی اندازه سیستم های انرژی تجدیدپذیر روستایی مهم است. سیستم های با اندازه نامناسب یا هزینه زیادی دارند یا انرژی بسیار کمی تولید می کنند. ابعاد می تواند با استانداردسازی تجهیزات انرژی های تجدیدپذیر همراه باشد.

 

گام دوم تقویت محیط سیاسی و مالی برای سیستم‌های انرژی های تجدیدپذیر است. مدل های تجاری و مالی باید ایجاد شود که برای کشاورزان فقیر جذاب باشد. این شامل ارائه اطلاعات جامع به کشاورزان و به ویژه کشاورزان زن در مورد گزینه های تامین مالی موجود و دسترسی به منابع مالی برای سیستم های انرژی تجدیدپذیر می شود.

 

سوم، افزایش سرمایه گذاری در سیستم های انرژی تجدیدپذیر روستایی که از استفاده مولد حمایت می‌کنند، ضروری خواهد بود. این اجازه می دهد تا هزینه سیستم ها حتی بدون برنامه های یارانه ای که فقط به کشاورزان ثروتمند می رسد بازیابی شود.

 

علاوه بر این، نهادهای محلی برای مدیریت بهتر آب‌های زیرزمینی نیاز به حمایت دارند تا جوامع روستایی بتوانند خودشان آب های زیرزمینی خود را مدیریت کنند.

 

مؤسسه IFPRI و NEXUS Gains نیز با پروژه ای در هند که توسط دولت آلمان و دیگران حمایت می شود، روی این موضوع دشوار کار می کنند. هدف آن بهبود دانش محلی و درک سیستم های آب زیرزمینی و حمایت از مدیریت جمعی منابع آب زیرزمینی است.

 

به عنوان یک گام نهایی و فراگیر، دولت ها و سایر سرمایه گذاران باید بر اقدام در انزوا غلبه کنند. مداخلات در بخش های انرژی، آب و غذا نباید به صورت مجزا و جدا از یکدیگر دیده شوند. باید اطمینان حاصل شود که سرمایه گذاری در انرژی های تجدیدپذیر هم تامین آب و انرژی و هم امنیت غذایی را (به طور همزمان) بدون آسیب رساندن به محیط زیست بهبود می بخشد. تنها در این صورت است که می توان به مزایای آبیاری با انرژی های تجدیدپذیر به طور کامل و پایدار پی برد.

 

نویسنده: مهدی پارساوند

 

منابع:

https://doi.org/10.1126/science.adi9497?utm_source=miragenews&utm_medium=miragenews&utm_campaign=news

 

Xie, H., C. Ringler and A. Mondal. 2021. Solar or Diesel: A Comparison of Costs for Groundwater-Fed Irrigation in Sub-Saharan Africa Under Two Energy Solutions. Earth’s Future 9(4): e2020EF001611

 

طراحی جدید برای پمپ های حرارتی ترموالکتریک به خروجی بالاتر و ضریب عملکرد بهتر انجامید

 

به گزارش آرا نیرو دانشمندان در بریتانیا ترکیب پمپ های حرارتی ترموالکتریک مسکونی را با مخازن ذخیره گرما پیشنهاد کرده اند و دریافته اند که این راه حل، خروجی حرارت بالاتر، ضریب کارایی بالاتر و زمان گرمایش کوتاه‌تر را ارائه می دهد. آنها تاکید کردند که پمپ های حرارتی ترموالکتریک به راحتی با نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک DC قابل ترکیب هستند.

 

محققان دانشگاه دورهام در بریتانیا طرح جدیدی را برای پمپ‌های حرارتی ترموالکتریک (TeHPs) پیشنهاد کرده‌اند که دارای تمامی مزایایی است که فناوری پمپ حرارتی ارائه می‌دهد، به‌ویژه زمانی که در ساختمان‌های مسکونی، بهره‌برداری می‌شود.

 

 آنها توضیح دادند که TeHP ها می توانند به طور مستقیم توسط پنل های خورشیدی فتوولتائیک تغذیه شوند، در حالی که عملکرد بی صدا و قابلیت اطمینان بالا را به دلیل عدم وجود قطعات متحرک ارائه می‌دهند.  با این حال، آنها همچنین اذعان کردند که ضریب عملکرد آنها در حال حاضر کمتر از پمپ های تراکم حرارتی بخار معمولی است.

 

 نوآوری رویکرد پیشنهادی شامل ادغام TeHP با ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی فصلی (SSES) است که به گفته دانشمندان، عدم تطابق فصلی مربوط به توان حرارتی تولید شده، توسط هر دو سیستم فتوولتائیک و سیستم حرارتی خورشیدی (PVT) را جبران می‌کند.

 

 آنها توضیح دادند: “تا جایی که ما می دانیم، مطالعات کمی چنین راه حلی را در نظر گرفته اند.”  آنها با اشاره به امکان سنجی فنی-اقتصادی این سامانه و کمیت‌سازی، مزایایی که می تواند به همراه داشته باشد، گفتند: هدف گروه ما پر کردن این خلاء است و برای این کار باید دو موضوع مهم حل شود.

 

 به گزارش آرا نیرو در مقاله “مدل سازی و خصوصیات تجربی پمپ حرارتی ترموالکتریک آب به هوا با ذخیره انرژی حرارتی” که در مجله انرژی منتشر شده است، گروه تحقیقاتی بیان کرده که سیستم آزمایشی یک واحد TeHP با برق DC، یک مخزن ذخیره گرما و یک آزمایش را ادغام می کند، همراه با یک سیستم ثبت اطلاعات. واحد TeHP بر اساس یک ماژول ترموالکتریک (TeM)، یک هیت سینک با پره آلومینیومی در سمت گرم TeM و یک صفحه خنک کننده با آب در سمت سرد TeM است.

 

 

دانشگاهیان توضیح دادند: “ظرفیت گرمایش کل واحد TeHP را می توان با افزایش تعداد کل TeMها افزایش داد.” برای افزایش انتقال حرارت بین TeM و هیت سینک و همچنین انتقال حرارت بین TeM و صفحه خنک‌شده با آب، یک خمیر با رسانایی حرارتی بالا در دو طرف TeM قرار داده شد تا مقاومت‌های حرارتی تماس را کاهش دهد. ”

 

آنها همچنین یک فن با جریان متقاطع را در سمت هیت سینک قرار دادند تا تبادل حرارت بین جریان هوا و هیت سینک افزایش یابد. آنها با اشاره به اینکه از آب به عنوان سیال انتقال حرارت و ذخیره گرما استفاده می شود، افزودند: مخزن ذخیره حرارت ساخته شده از فولاد ضد زنگ دارای قطر داخلی 25 میلی متر، ارتفاع 250 میلی متر و ضخامت 2 میلی متر است. علاوه بر این، یک حلقه گردش آب پمپ شده، مخزن ذخیره گرما را به صفحه خنک‌شده با آب متصل می‌کند.

 

در یک سری شبیه‌سازی که از طریق ابزار شبیه‌سازی TRNSYS اجرا شد، تیم تحقیقاتی گرمای بالقوه تولید شده از سیستم‌های PVT یا کلکتورهای حرارتی خورشیدی و عملکرد خروجی واحد TeHP را در مقایسه با یک سیستم مرجع بدون ذخیره‌سازی گرما محاسبه کردند. این نشان داد که ادغام TeHP ها با مخازن ذخیره گرما سه مزیت اصلی دارد.

ابتدا، دانشگاهیان متوجه شدند که مخزن ذخیره سازی خروجی حرارت TeHP را در مقایسه با TeHP بدون مخزن 3 درجه سانتیگراد افزایش می دهد.  سپس، آنها دریافتند که COP TeHP با ذخیره گرما 1.97 و TeHP بدون مخزن 1.5 بود. علاوه بر این، شبیه سازی نشان داد که زمان مورد نیاز برای گرم کردن جعبه آزمایش به میزان 18 متر کاهش یافته است، که طبق گزارش ها دستیابی سریع به دمای مورد نظر را تضمین می کند.

 

 دانشمندان گفتند، اگرچه این نتایج امیدوارکننده است، اما امکان‌سنجی فنی-اقتصادی این سیستم هنوز نامشخص است. آنها با اشاره به دوره بازپرداخت فعلی سیستم تاکید کردند: “این به این دلیل است که اگرچه استفاده از ذخیره سازی حرارتی عملکرد خروجی TeHP را افزایش می دهد، اما برای تاسیسات ذخیره سازی گرما در مقایسه با TeHP مستقل هزینه‌های اضافی ایجاد می کند.” فلذا 8.5 سال تخمین زده می‌شود.

 

 با نگاه به آینده، گروه تحقیقاتی قصد دارد پیکربندی سیستم را بر روی یک ساختمان واقعی در بریتانیا آزمایش کند.

 

نویسنده: Emiliano Bellini