کوی دانش - kooy

صرفه اقتصادیِ نیروگاه‌های ترموالکتریک با تولید انرژی تجدیدپذیر

صرفه اقتصادیِ نیروگاه‌های ترموالکتریک با تولید انرژی تجدیدپذیر
04 دی
08:21 1393
مطالعه‌ای جدید پیش‌بینی می‌کند نیروگاه‌های بزرگی که بر اساس اثرات ترموالکتریک مانند اختلاف‌های جزئی دما در آب اقیانوس کار می‌کنند، می‌توانند با هزینه‌ای پایین‌تر از نیروگاه‌های فتوولتائیک الکتریسیته تولید کنند.

لیپینگ لیو، دانشیار دانشگاه راتگرز، پیش‌بینی می‌کند نیروگاه‌های ترموالکتریک مانند کرجی‌های غول‌آسایی خواهند بود که در اقیانوس‌های گرمسیری قرار گرفته‌اند و در آنها الکتریسیته از طریق گرم کردن آب سرد و عمیق با آب گرم و کم عمقی تولید می‌شود که توسط خورشید گرم شده است. لیو مقاله‌ای در مجله New Journal of Physics منتشر نموده است که در آن امکان‌سنجی چنین نیروگاه‌هایی را تجزیه و تحلیل می‌کند.

لیو گفت: این کار درباره ایده جدیدی برای نیروگاه‌های سبز (پاک) در مقیاس بزرگ است که استفاده اقتصادی از بزرگترین منبع انرژی پایدار و قابل‌ دسترس بر روی زمین را امکان پذیر می‌سازد. ما درباره اقیانوس‌ها صحبت می‌کنیم. علت آن است که خورشید سطح آب را گرمتر می‌کند که این موجب می‌شود دمای سطح آب در مناطق استوایی درحدود 20 درجه کلوین بیشتر از عمق 600 متری آب باشد. درواقع سطح آب مانند یک منبع ذخیره عظیم از انرژی خورشیدی عمل می‌کند.

لیو توضیح داد: نیروگاه‌های ترموالکتریک با بهره‌برداری از انرژی امواج اقیانوس‌ها برای پمپاژ آب سرد از عمق چندصد متری به بالا از طریق یک کانال طویل کار خواهند کرد. زمانی که آب سرد به نزدیکی سطح می‌رسد وارد یک مبدل حرارتی می‌شود که توسط آب سطحی که روی قسمت بیرونی کانال قرار دارد گرم می‌شود. مبدل حرارتی مانند یک ژنراتور الکتریکی عمل می‌کند، بدین ترتیب که لوله‌های آن از مواد ترموالکتریکی ساخته شده‌اند که می‌توانند گرما را از میان دیواره‌های خود انتقال دهند و مستقیماً اختلاف دما را به الکتریسیته تبدیل کنند.

 

نیروگاه‌های ترموالکتریک اقیانوسی در مقیاس بزرگ مزیت‌های متعددی خواهند داشت. بعنوان مثال سوخت (که در این نیروگاهها اختلاف دما می باشد) رایگان، نامحدود و به راحتی قابل دسترس است. همچنین این نیروگاه‌ها فضایی را روی خشکی اشغال نمی‌کنند. از طرفی از آنجایی که این نیروگاه‌ها قطعات مکانیکی متحرک ندارند هزینه‌های نگهداری پایینی خواهند داشت. به علاوه خروجی نیروگاه به اینکه چه زمانی از روز یا چه فصلی از سال است بستگی ندارد و نهایتاً اینکه این روش پاک است، چرا که هیچ آلاینده‌ای منتشر نمی‌کند.

ژنراتورهای ترموالکتریک در مقیاس کوچک درحال حاضر در کاربردهایی مانند میکروالکترونیک، اتومبیل‌ها و تولید قدرت در مناطق دورافتاده به صورت تجاری استفاده می‌شوند. در این طرحها، بازدهی تبدیل انرژی مهمترین فاکتور است، چرا که هزینه سوخت، بزرگترین بخش از هزینه‌هاست. بیشتر وسایل تجاری دارای رِنج بازدهی در حدود 5 تا 10 درصد هستند که با اقداماتی خلاقانه بازدهی تا بالای 20 درصد هم میرسد. اگرچه درحال حاضر تحقیقاتی برای افزایش بیشتر بازدهی انجام شده است، هنوز هم محدودیت‌هایی درمورد سقفی که بازدهی می‌تواند به آن برسد وجود دارد.

 لیو در مقاله جدید نشان می‌دهد نیازی نیست نیروگاه‌های ترموالکتریک در مقیاس بزرگ با بازدهی بسیار بالا کار کنند تا از نظر اقتصادی رقابت‌پذیر باشند در عوض، کلید اساسی، مهندسی سازه‌های ساده مانند کامپوزیت‌های چندلایه به منظور پشتیبانی از تولید بالاست. این پیشرفت‌ها روی ظرفیت تبدیل متمرکزند که برخلاف بازدهی می‌توان آن را از طریق "بزرگ‌ سازی" افزایش داد. به عبارت دیگر به دلیل آنکه سوخت رایگان و عرضه آن نامحدود است، نیروگاه‌های ترموالکتریک در مقیاس بزرگ می‌توانند با وسعتشان آنچه را از نظر بازدهی کم دارند جبران کنند.

هزینه تولید الکتریسیته با توجه به منبع، متغیر است، براساس گزارشات، هزینه پیش‌بینی شده سالانه برای تولید یک مگاوات الکتریسیته در سال 2016 حدود 0.83 میلیون دلار برای نیروگاه‌های فسیلی متداول است، این هزینه برای نیروگاههای فتوولتائیک رقم 1.84 میلیون دلار تخمین زده شده است. تحلیل‌های لیو پیش‌بینی می‌کنند نیروگاه‌های ترموالکتریک می‌توانند الکتریسیته را ارزانتر از 1.84 میلیون دلار تولید کنند، هرچند پیش‌بینی دقیق در این مرحله دشوار است. این پیش‌بینی در شرایطی انجام شده که ژنراتور ترموالکتریکی برای 20 سال باقی بماند و از آب اقیانوس با 10 درجه کلوین (کمی بیش از 263- درجه سانتیگراد) اختلاف دما به عنوان سوخت استفاده می‌کند. اگربه جای آن از آب منابع حرارتی زمین استفاده شود، اختلاف دما می‌تواند 50 درجه کلوین (کمی بیش از 223- درجه سانتیگراد) یا بیشتر باشد که در این صورت حتی قدرتی بیشتر و هزینه‌ای کمتر به ازای هر وات به دست می‌آید.

به طور کلی این تحلیل نشان می‌دهد نیروگاه‌های حرارتی ترموالکتریک بسیار امیدوار کننده به نظر می‌رسند و می‌توانند به حل مشکلات انرژی در جهان کمک کنند. لیو در نظر دارد در تحقیقات آینده برای تحقق این هدف کار کند.

دانشمندان در حال حاضر مشغول کار بر روی اعتبارسنجی تجربی ضریب قدرت پیش‌بینی شده کامپوزیت‌های ترموالکتریک هستند. لیو ادامه داد: به محض اینکه اعتبارسنجی انجام شد، به دنبال ساخت یک نمونه اولیه برتر ژنراتور هستیم که از آب و یخ و آب داغ به عنوان سوخت استفاده می‌کند.

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

رضا جعفری

رضا جعفری

کارشناسی ارشد تبدیل انرژی

  1. سلیمان محمدی
    سلیمان محمدی 26 خرداد, 21:27

    باسلام به خدمت خوانندگان عزیز طرح فوق ایده خوبی به نظر می رسد ولی باید به مجری های این طرح بگویم که درخیلی از جاهای دنیا از اقیانوس خبری نیست ودرضمن هزینه بالای آن را هم باید درنظر داشت . ولی به امید خدا اینجانب لوله های با الیاژ خاصی طراحی کردم که تنها با اختلاف دمای سطح زمین و عمق 10 متر ی زیر زمین کارمی کند و درهرشرایت آب هوای قادر به تولید برق می باشد.به امید خدا به زودی طرح کامل آن را ارایه می کنم

تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
تلاش برای تدوین دوره آموزشیِ سفر به فضا

تلاش برای تدوین دوره آموزشیِ سفر به فضا

پروازهای فضاییِ تجاری، تجربه یک سفر پرهیجان، خاطره انگیز و فراموش ناشدنی را برای انسان به ارمغان می آورد. حال، برخی از بزرگترین نوآوران جهان، سالها زمان صرف ایجاد نوع جدیدی از شاتل های فضایی کردند و قصدشان اینست که یک روز، در آینده ای نه چندان دور، همه ما شانس این تجربه دلپذیر را داشته باشیم.

مطالعه متن کامل
خال های پروانه از کجا آمده است؟

خال های پروانه از کجا آمده است؟

محققان دانشگاه کورنل با دستکاری یکی دو ژن، اقدام به تغییر الگوی موجود روی بال های یک نوع پروانه نمودند. طرحی که حاصل شده اثر هنری بزرگی نیست اما نشانه مهمی است برای شناخت نحوه تکامل پروانه ها و احتمالاً شناختی از نحوه تکامل الگوهای رنگ، اشکال و سایر الگو ها در گونه های جانوری دیگر.

مطالعه متن کامل
آیا یک فوران آتشفشانی می تواند به حیات روی زمین خاتمه بدهد؟

آیا یک فوران آتشفشانی می تواند به حیات روی زمین خاتمه بدهد؟

این که شما در نزدیکی یک آتشفشان فعال زندگی نمی کنید به این معنا نیست که از یک فوران آتشفشانی فاجعه بار در امان هستید. سوال اساسی درمورد ابرآتفشان ها این نیست که آیا می توانند به حیات روی زمین خاتمه بدهند یا نه بلکه مسئله این است که کی این کار را خواهند کرد.

مطالعه متن کامل
ربات ها آماده گرفتن شغل هستند!

ربات ها آماده گرفتن شغل هستند!

همچنان که افرادی مانند «ایلان ماسک» (Elon Musk) معروف و مدیر عامل شرکت تسلا موتورز، ربات ها را تهدیدی جدی برا ی جامعه بشری می دانند، اما صنعت تجاری جهان امیدوار است بتواند در دراز مدت با استفاده از ربات ها، در هزینه ها صرفه جویی کند.

مطالعه متن کامل
دستکاری ژن‌ها باعث افزایش نرخ رشد و اندازه درختان می‌شود.

دستکاری ژن‌ها باعث افزایش نرخ رشد و اندازه درختان می‌شود.

دانشمندان توانستند نرخ رشد و اندازهِ درخت صنوبر را افزایش دهند.

مطالعه متن کامل