AP NEWS خبرنامه علم و فناوری
انقلابی در انرژی پاک؛ توربینهای بادی O-Wind برای تامین برق رایگان معرفی شدند
امروزه با افزایش ارتفاع و تراکم شهرها و همچنین نیاز به تامین برق بیشتر، به راهکارهای نوآورانه در حوزه انرژیهای تجدیدپذیر بیش از پیش نیاز است. در این بین انرژی خورشیدی تا کنون نقش اصلی را در تأمین انرژی شهری ایفا کرده، اما انرژی بادی به دلیل پیچیدگی و آشفتگی بادهای شهری، چندان مورد استقبال کاربران قرار نگرفته است. با این حال، توربینهای بادی O-Wind با هدف تغییر این معادله معرفی شدند. در ادامه با معرفی بیشتر این توربینها همراه ما باشید.
به گزارش وبسایت EcoNews، توربین بدون پرهO-Wind ، برخلاف نمونههای سنتی که تنها از باد یکجهته استفاده میکنند، قادر است باد را از تمام جهات مهار کند. این توربین با طراحی منحصر به فرد و کاربردهای خلاقانه، نویدبخش تحولی بزرگ در استفاده از انرژی بادی در محیطهای شهری خواهد بود.
استفاده از باد در تمام جهات
یکی از نقاط ضعف توربینهای سنتی برای تولید برق، این است که وابسته به بادهای یکجهته هستند، اما O-Wind با طراحی کروی و سیستم تهویهای خاص، میتواند جریانهای افقی و عمودی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.
این ایده که از تحقیقات اولیه ناسا روی توپهای بادی مخصوص اکتشافات سیارهای الهامگرفته شده، با ایجاد اختلاف فشار درون محفظهها، توربین بدون توجه به جهت باد، حول یک محور میچرخد و انرژی پایداری را تولید میکند.
چنین فناوریای میتواند برای ساکنان آپارتمانها این فرصت را فراهم کند تا انرژی مورد نیاز خود را از بالکن یا پشتبام تأمین کرده و حتی برق اضافی را به شبکه سراسری بفروشند.
بدون آلودگی صوتی و تهدید زیستمحیطی
یکی دیگر از معایب بزرگ توربینهای بادی سنتی، ایجاد آلودگی صوتی و خطرهای گوناگون برای پرندگان است. اما اکنون طراحی بدون پره O-Wind این مشکلات را به حداقل رسانده تا آن را به گزینهای مناسب برای محیطهای شهری تبدیل کند.
در ادامه مزایای این توربین میتوان به وجود ژنراتور داخلی برای کاهش لرزشهای اضافی و افزایش طول عمر آن اشاره کرد. همچنین برخلاف توربینهای قدیمی که به سیستمهای پیچیده تنظیم جهت باد نیاز دارند، این فناوری تنها با چرخش ساده خود، عملکردی کارآمد و کمهزینه را ارائه میدهد.
گامی به سوی آینده انرژی تجدیدپذیر
اگرچه توربینهای O-Wind بیشتر برای محیطهای شهری طراحی شده، اما این توربینها میتوانند در مناطق روستایی، محیطهای خارج از شبکه برق، خانههای متحرک و حتی روی قایقها و کشتیها نیز استفاده شوند.
این فناوری همچنین میتواند در تأسیسات انرژی دریایی نیز نقش مهمی ایفا کند، چرا که امواج دریا نیز همانند بادهای شهری، حرکتهای نامنظم و چندجهته دارند. بنابراین میتوان گفت اگر این پروژه با موفقیت پیش برود، میتواند راهکاری نوین برای تأمین انرژی جزایر دورافتاده و تأسیسات فراساحلی باشد.
کاربردهای این توربین
این توربین که توسط تیمی به سرپرستی توبیاس دنیس و ویکتور بوری طراحی شده، میتواند نگاه شهرها به تولید و مصرف انرژی تجدیدپذیر را متحول کند. با گسترش استفاده از این فناوری در شبکههای هوشمند شهری، میتوان در آینده تأمین انرژی برای روشنایی معابر، ایستگاههای شارژ دستگاههای الکترونیکی و حتی ایجاد نقاط اتصال WiFi را به شکلی کارآمدتر از آن انتظار داشت.
همچنین اگر O-Wind بتواند در محیطهای شلوغ شهری که پنلهای خورشیدی و توربینهای سنتی کارایی چندانی ندارند، عملکرد مناسبی ارائه دهد، میتوان آن را به عنوان یک نوآوری و انقلابی مفید در جهت تامین انرژی پاک و برق رایگان به شمار آورد.
و اما خبر بعدی.......
ژاپن جایگزین انرژی اتمی را پیدا کرد/ ابرپنل خورشیدی با قدرتی معادل ۲۰ راکتور هستهای
ژاپنیها به تازگی از اولین ابرپنل خورشیدی جهان رونمایی کردهاند، فناوری جدیدی که به کمک سلولهای پروفسکایت، میتواند به اندازه ۲۰ راکتور هستهای انرژی تولید کند.
به گزارش خبرآنلاین، بدون شک این پیشرفت میتواند مسیر تولید انرژیهای پاک را متحول کند و وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش دهد. حالا باید ببینیم ژاپن چگونه از این فناوری جدید استفاده خواهد کرد.
به نقل از شهرسختافزار، با توجه به گزارشی که وب سایت Ecoticias منتشر کرده است، بر اساس طرح جدید وزارت صنعت ژاپن، توسعه سلولهای خورشیدی پروفسکایت (PSC) در اولویت قرار گرفته است. این طرح پیش بینی میکند که تا سال ۲۰۴۰، این فناوری به سطحی برسد که بتواند ۲۰ گیگاوات برق تولید کند، یعنی به اندازه ۲۰ راکتور هسته ای!
اما پیش از اینکه بیشتر از طرح ژاپن بگوییم، شاید برایتان سوال باشد که سلولهای خورشیدی پروفسکایت دقیقا چه هستند؟ تصور کنید که یک پنل خورشیدی ساده دارید، از همین مدلهایی که روی پشت بام خانهها استفاده میشوند. اما پنل شما چند ایراد بزرگ دارد: بسیار سنگین است، تقریبا قیمت بالایی دارد و روی هر سطحی هم قابل نصب نیست.
حالا پروفسکایت یک ماده معدنی خاص است که میتواند مانند سیلیکون، نور خورشید را به برق تبدیل کند، اما با مزایای بسیار بیشتر. پروفسکایت سبکتر، انعطاف پذیرتر، ارزانتر و دارای جذب نور بسیار بیشتری است. یعنی حتی در نور کم هم کارایی دارد و از همه جالبتر اینکه روی هر سطحی قابل نصب است حتی سطحهایی که بسیار خمیده هستند.
احتمالا حالا متوجه شدهاید که فناوری جدید ژاپن چقدر شگفت انگیز است و اصلا چرا ژاپن روی این فناوری حساب باز کرده است. کشور ژاپن مشکل کمبود فضا دارد و بسیار هم پرجمعیت است و جایی برای نصب پنل نیست. اما با سلولهای پروفسکایت، هر سطحی را میتوانند به نیروگاه خورشیدی تبدیل کنند.
پنجرهها، سقف تاکسی و برجهای شهر همگی میتوانند برق این کشور را تامین کنند!
حالا این پروژه بخشی از برنامه ملی ژاپن برای کاهش انتشار کربن تا سال ۲۰۵۰ است. دولت این کشور آنقدر روی PSC ها حساب باز کرده که آن را در "بخش صفر" برنامه انرژی خود قرار داده است. یعنی توسعه سوپر پنلها اولویت اول ژاپن برای رسیدن به آینده سبز است.
زمانی بود که ژاپن یکی از پیشگامان تولید پنلهای خورشیدی بود، اما در سالهای اخیر در رقابت با چینیها (به خاطر بودجه گستردهای که پکن به تولیدکنندگان خود اختصاص داده بود) شکست خورد و در نهایت فقط ۱ درصد از بازار پنلهای خورشیدی سهم ژاپن شد.
اما حالا با ورود سلولهای خورشیدی پروفسکایت، ژاپن فرصتی پیدا کرده تا دوباره وارد این رقابت شود و شاید حتی برنده این رقابت باشد.
یکی از برگهای برنده ژاپن در این رقابت دسترسی به ید است، این کشور دومین تولید کننده بزرگ ید در جهان محسوب میشود. ید هم یکی از عناصر کلیدی در ساخت سلولهای پروفسکایت است، این یعنی ژاپن میتواند بدون وابستگی به واردات، به راحتی فناوری جدیدش را پیش ببرد و برخلاف پنلهای سیلیکونی به چین وابسته نباشد.
به همین دلیل دولت ژاپن سرمایه گذاری قابل توجهی در این حوزه انجام داده و شرکت بزرگی مثل Sekisui Chemical Co با حمایت مستقیم دولت، در حال توسعه ماژولهای پیشرفته PSC هستند که تا سال ۲۰۳۰ وارد بازار کنند.
سلولهای پروفسکایت؛ تحول در تولید انرژی شهری
همانطور که اشاره کردیم، ژاپن با این فناوری دیگر به مزارع خورشیدی نیازی ندارد چرا که در هر سطحی از شهر میتواند انرژی تولید کند. این فناوری مشکل محدودیت فضا را کاملا حل میکند و میتواند باعث شود شهرها به مراکز هوشمند تولیدی انرژی پاک تبدیل شوند.
با این حال فناوری ابرپنل دو چالش اساسی دارد: PSC ها به اندازه پنلهای سلیکیونی مقاوم نیستند و ممکن است طول عمر کمتری داشته باشند. مورد دوم اینکه در حال حاضر هزینه تولید این سلولها گرانتر از پنلهای سنتی است اما پیش بینی میشود تا سال ۲۰۴۰ هزینه تولیدشان بسیار کمتر شود.
آینده انرژی خورشیدی در ژاپن
پس از حادثه فوکوشیما در سال ۲۰۱۱، ژاپن تصمیم گرفت سیاستهای خود را به سمت انرژیهای تجدید پذیر تغییر دهد. آمارهای نشان میدهند که تولید برق خورشیدی در ژاپن از ۱.۹ درصد در سال ۲۰۱۴ به حدود ۱۰ درصد از تولید انرژی کشور رسیده است و دولت ژاپن قصد دارد تا این عدد را تا سال ۲۰۳۰ به ۳۶ تا ۳۸ درصد برساند.
فناوری سلولهای پروفسکایت هم نقش اصلی در رسیدن به این هدف را بازی میکند انتظار میرود تا سال ۲۰۴۰ بسیار ارزان شود. از طرف دیگر این فناوری به زودی در دسترس عموم هم قرار خواهد گرفت. حالا باید دید که آیا ژاپن میتواند به اولین کشوری تبدیل شود که به کمک انرژی خورشیدی، جایگزین خوبی برای نیروگاههای هستهای پیدا کند؟
و اما خبر بعدی.......
تحولی در صنعت انرژی؛ تبدیل زبالههای هستهای به منبعی برای تأمین برق
این باتری با استفاده از کریستالهایی که هنگام جذب تشعشعات، نور منتشر میکنند، انرژی خورشیدی تولید میکند.
این باتری با استفاده از کریستالهایی که هنگام جذب تشعشعات، نور منتشر میکنند، انرژی خورشیدی تولید میکند.
مدیریت زبالههای هستهای
به گزارش انتخاب و به نقل از gizmodo؛ برخلاف سوختهای فسیلی، نیروگاههای هستهای گازهای گلخانهای بسیار کمی منتشر میکنند. این نیروگاهها اکنون ایمنتر از همیشه هستند و تقریباً یکپنجم از برق ایالات متحده را تأمین میکنند. با این حال، یکی از بزرگترین چالشهای آنها تولید زبالههای خطرناک رادیواکتیو است که هنوز روشهای مؤثری برای مدیریت آنها در حال بررسی است. اما اگر بتوانیم فراتر از ذخیرهسازی این زبالهها عمل کنیم—اگر بتوانیم از آنها برای تولید انرژی بیشتر استفاده کنیم چه؟
با الهام از این ایده، پژوهشگرانی در اوهایو موفق به ساخت یک باتری کوچک شدند که از زبالههای هستهای تغذیه میکند. آنها کریستالهای سنتیلاتور—موادی که هنگام جذب تشعشعات، نور منتشر میکنند—را در معرض اشعهی گاما، که یکی از محصولات جانبی زبالههای هستهای است، قرار دادند. سپس، نور منتشر شده توسط این کریستالها برای تأمین انرژی یک باتری خورشیدی مورد استفاده قرار گرفت. این مطالعه که در ۲۹ ژانویه در مجلهی Optical Materials: X منتشر شد، نشان میدهد که سطح پسزمینهای از تشعشعات گاما میتواند برای تأمین انرژی دستگاههای کوچک الکترونیکی مانند میکروچیپها استفاده شود.
«ما در حال برداشت چیزی هستیم که بهعنوان زباله در نظر گرفته میشود و تلاش میکنیم آن را به گنج تبدیل کنیم.»
ریموند کائو، نویسندهی ارشد این پژوهش و مدیر آزمایشگاه رآکتور هستهای دانشگاه ایالتی اوهایو
آزمایش با مواد رادیواکتیو و تولید انرژی
تیم پژوهشی این باتری را با استفاده از سزیوم-۱۳۷ و کبالت-۶۰، دو مادهی رادیواکتیو رایج در زبالههای نیروگاههای هستهای، آزمایش کرد. باتری هنگام استفاده از سزیوم-۱۳۷ توانست ۲۸۸ نانووات انرژی تولید کند، در حالی که کبالت-۶۰ توانست ۱.۵ میکرووات انرژی ایجاد کند—میزانی که برای تأمین انرژی یک حسگر کوچک کافی است.
شاید این میزان انرژی ناچیز به نظر برسد—یک لامپ LED استاندارد ۱۰ واتی به ۱۰ میلیون میکرووات انرژی نیاز دارد—اما کائو و همکارانش بر این باورند که این فناوری میتواند مقیاسپذیر باشد و در نهایت انرژی را در مقیاس وات (و حتی بیشتر) تأمین کند. چنین باتریهایی میتوانند در محیطهایی که زبالههای هستهای تولید میشوند، مانند استخرهای ذخیرهی زبالهی هستهای، مورد استفاده قرار بگیرند. این باتریها دارای پتانسیل ماندگاری طولانی هستند و تقریباً به هیچگونه تعمیر و نگهداری دورهای نیاز ندارند.
«مفهوم باتری هستهای بسیار امیدوارکننده است،»
ابراهیم اوکزوز، یکی از نویسندگان این پژوهش و مهندس مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی اوهایو
«هنوز فضای زیادی برای بهبود وجود دارد، اما من معتقدم که در آینده، این روش جایگاه مهمی در هر دو صنعت تولید انرژی و حسگرها خواهد داشت.»
چشمانداز آینده: افزایش بازدهی و مقیاسپذیری فناوری
محققان همچنین اشاره کردند که ساختار کریستالهای سنتیلاتور میتواند بر میزان خروجی انرژی باتری تأثیر بگذارد. آنها این فرضیه را مطرح کردند که کریستالهای بزرگتر قادر به جذب تشعشعات بیشتر و در نتیجه انتشار نور بیشتری هستند. علاوه بر این، یک باتری خورشیدی با سطح بزرگتر میتواند نور بیشتری جذب کند و در نهایت انرژی بیشتری تولید کند.
«این فرآیند دو مرحلهای هنوز در مراحل اولیهی خود قرار دارد، اما گام بعدی ما، تولید انرژی بیشتر از طریق توسعهی مدلهای مقیاسبزرگتر است.»
اوکزوز
در حال حاضر، گسترش این فناوری هزینهی بالایی دارد و برای بهبود و افزایش بهرهوری، به تحقیقات بیشتری نیاز است. با این وجود، این پژوهش نشان میدهد که با نوآوری و خلاقیت کافی، زبالهی یک فرد میتواند به گنجی برای فردی دیگر تبدیل شود—یا در این مورد، به یک منبع جدید انرژی.
و اما خبر بعدی.......
باتری های فرسوده دوباره زنده میشوند! نوآوری جدید در احیای لیتیوم
یک تیم تحقیقاتی چینی راهی برای احیای باتریهای لیتیوم-یونی پیدا کرده است؛ روشی که به جای تعویض، لیتیوم از دست رفته را دوباره به باتری تزریق میکند. این فناوری میتواند عمر باتریها را بهطور چشمگیری افزایش دهد.
اگر شما هم از آن دسته افرادی هستید که تا آخرین لحظه از عمر مفید گجتهای خود استفاده میکنید، این فناوری جدید باتری میتواند برایتان جذاب باشد.
یک تیم تحقیقاتی چینی راهی هوشمندانه پیدا کرده که باتریهای فرسوده را دوباره احیا کند؛ آن هم با جایگزینی لیتیوم از دست رفته آنها. تنها نکته این است که فعلاً این روش بیشتر برای کاربردهای صنعتی مثل ذخیرهسازی انرژی در شبکههای برق مفید خواهد بود.
چرا باتریها ضعیف میشوند؟
باتریهای لیتیوم-یونی به دلیل رشد لایهای به نام SEI روی آند، بهتدریج ظرفیت خود را از دست میدهند. این لایه، یونهای لیتیوم را مصرف کرده و مقاومت داخلی را افزایش میدهد. در نتیجه، الکترودها تحلیل میروند و الکترولیت تخریب میشود که همه این عوامل باعث کاهش ظرفیت باتری میشوند.
تا امروز، معمولترین راه برای حل این مشکل، تعویض کامل باتری بوده است. اما محققان روش نوآورانهای را پیشنهاد دادهاند: تزریق مستقیم لیتیوم تازه به درون سلولهای تخلیهشده برای جبران لیتیوم از دست رفته.
برای این کار، آنها با کمک هوش مصنوعی و الکتروشیمی آلی ترکیبی خاص از لیتیوم ساختهاند که در شرایط ولتاژی مناسب، لیتیوم مورد نیاز باتری را آزاد میکند. مزیت دیگر این روش این است که در طی فرایند، گازهایی تولید میشود که بهراحتی از باتری خارج شده و فضا را برای جذب لیتیوم جدید باز میکند.
با این تکنیک، محققان توانستند ظرفیت یک باتری فسفات آهن لیتیوم که ۱۵ درصد از توان خود را از دست داده بود، تقریباً به طور کامل بازیابی کنند. طبق یافتههای آنها، این روش میتواند طول عمر باتریهای لیتیوم-یونی را تا 12000 تا 60000 چرخه افزایش دهد.
چالشها و محدودیتهای این فناوری بازیابی باتری
این روش با تمام مزایایی که به همراه دارد، خالی از چالش و محدودیت نیست. به عنوان مثال، این فناوری به باتریهای مخصوص نیاز دارد که امکان تزریق لیتیوم مایع را فراهم کنند، در حالی که باتریهای رایج معمولاً مهر و موم شدهاند.
علاوه بر این، هنوز مشخص نیست که این روش برای باتریهای گوشی و لپتاپ که از ترکیبهای متفاوت لیتیوم استفاده میکنند، چقدر کاربردی خواهد بود.
با این حال، برای سیستمهای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ که افزایش عمر و کاهش هزینهها اهمیت زیادی دارد، این فناوری میتواند هم از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه باشد و هم به حفظ محیطزیست کمک کند.
نظر شما در رابطه با این دستاورد چیست؟ آیا بازسازی باتریها میتواند یک روش اقتصادی برای استفاده مجدد از آنها باشد؟
این توربین بادی بی صدا پایان پانل های خورشیدی است: 1500 کیلووات ساعت تولید برق به صورت رایگان
اخبار علم و فناوری AP NEWS
Self-consumptionخود مصرفی به طور سنتی با پنل های خورشیدی مرتبط بوده است و توان خروجی در سراسر کشور به شدت افزایش یافته است. با این حال، تیمی از مهندسان به تازگی این روند را تغییر داده و نشان داده اند که گزینه های قابل قبول تری نیز وجود دارد. ساعات آفتابی کافی در شهر شما وجود ندارد؟ فضای کافی در حیاط خلوت شما وجود ندارد؟ نگران نباشید، این اولین توربین بادی بی صدا است که روش تولید برق تمیز و رایگان با راندمان سرسام آور را متحول خواهد کرد.
آیا به نصب پنل های خورشیدی فکر کرده اید؟ اکنون، شما یک گزینه بهتر در خانه دارید
توربین بادی Liam F1 که اخیراً توسط شرکت هلندی ارشمیدس به بازار معرفی شد، یک نوآوری نسل جدید انرژی بادی است که توسط یک شرکت نوپا توسعه یافته است. و این نوع توربین تقریباً بدون صدا، بسیار کارآمد و سازگار با مناظر شهری در نظر گرفته شده است.
لیام F1 با اقتباس از پوسته ناتیلوس با ورقه های شبیه نسبت طلایی شکل، یک مفهوم طراحی جدید برای توربین های بادی است که به چالش های سیستم های سنتی می پردازد. نوع توربین بادی مورد استفاده در Liam F1 طراحی روتور مارپیچی است که شبیه به پوسته ناتیلوس است.
این طرح به مناقصه امکان میدهد تا باد را از جهات مختلف جذب کند، در حالی که نمونههای معمولی به باد از جهتهای خاصی نیاز دارند. علاوه بر این، توربین به شکلی مخروطی طراحی شده است که بدون استفاده از سخت افزار یا نرم افزار دیگر، مانند پره های هواشناسی، خود را در جهت باد مناسب قرار می دهد.
بی صدا، مدرن و مناسب برای باغ شما: توربین بادی Liam F1، با جزئیات
این توربین در دو اندازه موجود است: یک نسخه بزرگتر با قطر روتور 1.5 متر و یک نسخه کوچکتر با قطر روتور 0.75 متر. مدل بزرگتر دارای توان نامی خالص 550 وات و مدل کوچکتر فقط 100 وات است. این دو مدل برای پرندگان و خفاش ها مضر نیستند زیرا در فرکانس زیر 45 دسی بل کار می کنند.
برخلاف سبکهای قدیمی توربینهای بادی، Liam F1 نیروهای بالابر را با نیروهای پسا ترکیب میکند و از این رو جذب نیروی باد خود را افزایش میدهد. توربینهای مستقل از نظر جهتگیری نسبتاً محدود هستند، در حالی که Liam F1 توانایی تولید الکتریسیته از وزش باد از هر جهت را دارد و باعث کارآمدتر شدن آن میشود.
در مورد نویز، Liam F1 در حین کار، صدایی در حدود 45 دسی بل تولید می کند و به همین دلیل، نسبت به توربین های معمولی که در محیط های مسکونی پر سر و صدا و مختل هستند، بسیار کم صداتر است. این باعث می شود که Liam F1 به ویژه در مناطق شهری مناسب باشد، زیرا آنها مناطقی هستند که سطح سر و صدا اغلب نگران کننده است.
چیزهای بیشتری فراتر از توربین بادی Liam F1 وجود دارد: ارشمیدس برنامه های جدیدی برای آینده دارد
در آینده، ارشمیدس نیز به ایجاد نوآوری های جدید در مورد انرژی باد اختصاص دارد. پس از عرضه Liam F1، این شرکت با یک کمپین سرمایه گذاری جمعی خلاقانه و موفق برای طراحی و فروش توربین های بادی دریایی که برای کشتی های بادبانی مناسب هستند، آمد.
این کشور همچنین در حال ورود به سیستم های ترکیبی بادی و خورشیدی است زیرا به دنبال تولید سیستم های کوچک و سیستم های کلید در دست و راه حل های بزرگ است. چنین رویکردی با مفهوم ارشمیدس برای توسعه منابع انرژی بلند مدت، قابل اعتماد و همه کاره برای شهر و روستا سازگار است.
این توربین بادی بی صدا چیزهای زیادی را نشان می دهد، با ایده ای شروع می شود که ما دائماً به آن فکر می کنیم: به گفته کارشناسان، حتی اکنون که در آستانه عبور از یک نقطه بحرانی هستیم، همه چیز در مورد پانل های خورشیدی نیست. همانطور که کارشناسان چندین ماه است هشدار داده اند، پیش بینی ها برای پاییز و زمستان امسال کارایی PV را پیچیده تر می کند، و جستجوی گزینه های جدید برای سرپا نگه داشتن مصرف خود در سراسر آمریکا را بیش از هر زمان دیگری مهم می کند.
