1- منابع انرژی تجدید ناپذیر برای تولید برق: آب

[pejuhesh232]

.

[najm143]

آب

نیروگاه هاي آبی بر اساس انتقال نیروي جنبشی آب به پره هاي توربین و تبدیل انرژي الکترومکانیکی کار می کند.

توربین هاي آبی براساس ظرفیت تولیدي نیروگاه در سه سطح تقسیم بندي می شوند.

- مقیاس بزرگ با ظرفیت بیش از 30 مگاوات
- مقیاس متوسط با ظرفیت 100 کیلووات تا 30 مگاوات
- مقیاس کوچک با ظرفیت کمتر از 100 کیلووات

در نیروگاه هاي ظرفیت بالا با تجمع آب پشت سد منبع انرژي جنبشی ایجاد می شود که با تنظیم میزان خروجی آب پشت سد و جاري کردن آن بر روي پره هاي توربین میزان چرخش پره توربین و در نتیجه ولتاژ تولیدي توسط ژنراتور تنظیم می شود.
در نیروگاه هاي مقیاس متوسط وکوچک روش هاي متفاوتی براي انتقال انرژي موجود در سیال جهت به چرخش درآوردن توربین ژنراتور وجود دارد که در ادامه به آن ها اشاره می شود:

سیستم روي رودخانه :

در این مدل آب را از قسمت بالاي رودخانه با لوله به ارتفاع پایین تر هدایت می کنیم تا از انرژي پتانسیل آن استفاده شود براي به حرکت درآوردن توربین و سپس آب موجود دو باره به رودخانه برمی گردد و به آکوسیستم هیچ آسیبی وارد نمی شود. در این سیستم آب داراي انرژي پتانسیل ،انرژي فشار وانرژي جنبشی است که به توربین اعمال می شود وبا داشتن پارامترهایی مثل طول وقطر لوله و ارتفاع منبع یا رودخانه تا توربین و دبی آب می توان میزان انرژي اعمال شده به توربین را محاسبه کرد، و براساس این محاسبات می توان با تنظیم قطر لوله و ارتفاع آن میزان انرژي اعمالی به توربین را متناسب با دور ژنراتور افزایش داد و میزان توان الکتریکی خروجی را افزایش داد .

توربین هاي آبی ضربه اي: (Impulsive Turbine)

دراین توربین ها آب از طریق فواره هایی با سرعت بالا به پره هاي توربین برخورد میکند این توربین ها براي ارتفاع بلند و شارکم طراحی شده است که اولین نمونه آن توسط پلتون ساخته شده است.
توربین هاي آبی واکنشی: (Reaction Turbine)

این توربین ها با فشار کم ناشی از خروج سیال از نازل هم کار می کند و مناسب براي مسیر هاي رودخانه اي یا منابع با ارتفاع کم لوله و شار زیاد خروجی از آن می باشد .
نکته مهم در طراحی توربین هاي آبی این است که هر چه میزان فشار آب بیشتر شود سرعت توربین بیشتر نمی شود. چون میزان چرخش توربین تا حدي مشخص قابل افزایش است وبیشتر از آن باعث توقف چرخش توربین می شود . ممکن است که سیستم هاي آبی کوچک با ظرفیت تولید بالاتر نسبت به هم نوعان خود به طور مستقیم و با استفاده از ژنراتور هاي سنکرون به شبکه متصل شود. از آنجایی که فرکانس خروجی با دور ژنراتور مشخص می شود کنترل کننده هاي دقیقی در ژنراتورها استفاده می شود.

درسیستم هاي سنتی گاورنرهاي مکانیکی و شیرهاي دستی استفاده می شود، ولی در حال حاضر از گاورنرهاي الکترونیکی استفاده می شود.
در سیستم هاي خانگی کوچک معمولاً برق DC تولید می شود و استفاده از باتري ،کمک میکند که همه طراحی هاي (لوله، شیرها، توربین وژنراتور) تنها براساس توان متوسط روزانه موردنیاز انجام شود نه براساس پیک مصرفی مقادیرپیک جریان در راه اندازي موتورها توسط باتري تأمین می شود.

[najm143]

تولید برق توسط لوله‌های آب شهری

لوسید انرجی، سیستم برق لوسیدپایپ را با این هدف طراحی کرده است که بتواند از جریان آب داخل لوله‌های آب شهری در شهرهای بزرگ برق تولید کند. از آب می‌توان استفاده‌های زیادی کرد، و با استفاده از جریان آن می‌توان انرژی برق‌آبی تولید کرد. اورِگانِ پورتلند آخرین شهری است که این سیستم ویژه را نصب‌کرده است.
لوسیدپایپ درواقع جایگزین سیستم فعلی لوله‌هایی می‌شوند که از نیروی جاذبه برای جابه‌جایی آب استفاده می‌کنند. وقتی‌که آب از لوله‌ها می‌گذرد، متعاقباً ۴ توربین ۴۲ اینچی را به حرکت می‌اندازد که به ژنراتوری در خارج از لوله‌ها متصل شده‌اند. حضور توربین‌ها باعث کند شدن محسوس جریان آب نمی‌شوند، برای همین درمجموع فشار آب کاهش پیدا نمی‌کند.



سیستم پورتلند حدود ۲۰۰ کیلووات برق تولید می‌کند و هزینه‌ی نصب آن را شرکت انرژی‌های جایگزینِ هاربورتون تقبل کرده است و نصب آن در پایان سال ۲۰۱۴ به پایان رسید. تا امروز این سیستم چندین آزمونِ بهره‌وری و قابلیت اطمینان را با موفقیت پشت سر گذاشته است. این آزمون‌های وابسته به حسگرهایی است که با سیستم کنترل هوشمندی داخل آن نصب‌شده است. این سیستم در ماه مارس به توان کاری حداکثری خود می‌رسد



وقتی‌که کار آن آغاز شود، می‌تواند سالانه ۱۱۰۰ مگاوات ساعت انرژی تولید کند که برای استفاده‌ی ۱۵۰ خانه کافی است. در طول حدود بیست سال می‌تواند حدود ۲ میلیون دلار انرژی تولیدشده را به پورتلند جنرال الکتریک بفروشد. هاربورتون تصمیم دارد که این را با اداره‌ی آب و شهر پورتلند قسمت کند تا بتواند هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد. وقتی‌که پروژه به پایان برسد، حق خرید آن و تمام انرژی تولیدشده‌ی آن به اداره‌ی آب پورتلند منتقل می‌شود

[najm143]

تولید برق خانگی به کمک توربین آبی



همانطور که در شکل مشاهده می شود به کمک موتور استارت ، پمپ و تورین به گردش در می آید. حرکت توربین به کمک آب و پمپ صورت می گیرد. چرخ دنده ، ژنراتور را به توربین متصل نموده و باعث گردش ژنراتور و در نتیجه تولید برق می شود.
از مزیت این سیستم این است که به صورت سیکل بسته ( closed loop) ، یا سیکل باز(open loop) می توان از آن استفاده نمود .
در سیستم فوق برای استارت ، از برق باطری یا برق خارج از سیستم باید استفاده نمود. ولیکن بعد از استارت ، برق استارت قطع می گردد. بخشی از برق تولید شده به کمک توربین ، جهت مصرف پمپ استفاده می شود.

[najm143]

میکروتوربین کاپلان



این نوع میکروتوربین مناسب برای تولید انرژی الکتریسیته با راندمان حدود ۹۵ درصد می باشد.

توربین کاپلان از نوع محور عمودی است و داری ویژگی هایی همچون مکانیزم ساده ، نگهداری آسان ، قیمت پایین و نصب ساده هستند. این نوع توربین ها مناسب برای ارتفاع کم و حجم آب زیاد هستند . مناسب برای محل هایی با تغییرات در حجم و ارتفاع ریزش آب هستند .

مکانیزم عملکرد :

تحت فشار جریان آب پره ها توربین شروع به چرخش کرده و شفت ژنراتور را می‌چرخاند که باعث چرخش ژنراتور و تولید انرژی با استفاده از مگنت های داخلی می ‌شود.



مناسب برای :

تامین برق ویلای های مسکونی
تامین برق رستوران و هتل های کوچک
تامین برق مزرعه پرورش ماهی


https://www.dideo.ir/v/ap/y8GS9

[najm143]

توربین آبی فرانسیس (Francis Turbine)



توربین فرانسیس یک توربین واکنشی است. یعنی این توربین از کل ارتفاع قابل دسترسی (Head) قسمتی را به صورت انرژی فشاری و قسمتی را به صورت انرژی جنبشی استفاده می‌کند.

نحوه عملکرد توربین آبی فرانسیس

در این توربین آب به صورت شعاعی وارد شده و از مرکز آن خارج می‌شوند. فشار آب خروجی در این حالت پایین است و شانس ایجاد حفره وجود دارد. چون فشار آب خروجی در حد اتمسفر نیست، بنابراین در طراحی توربین مسیری تعبیه می‌شود تا آب خروجی را به انتهای توربین هدایت کند.



در توربین فرانسیس دو نوع ساختار به صورت عمودی و افقی ممکن است وجود داشته باشد. نوع افقی متداول تر بوده و سرعت بالایی دارد، در صورتی که برای ماشین های بزرگ معمولاً نوع عمودی ترجیح داده می‌شود.برای تنظیم میزان آب ورودی به این توربین، پر ه‌های هدایت کننده تعبیه شده‌اند که به موازات محور توربین در قسمت متحرک نصب شده اند. این پر ه‌ها به صورت همزمان و لحظه ای در یک جهت حرکت می‌کنند و مقدار حرکت آن ها بستگی به میزان آب کنترل شده دارد.



https://fiilo.ir/v/NomRjRW

[najm143]

توربین پلتون (Pelton wheel)



توربین پلتون (Pelton wheel) یا همان چرخ پلتون توسط شخصی به نام پلتون ( Lester Allan Pelton) در سال 1980 میلادی اختراع شده است.

این توربین یکی از انواع توربین های ضربه ای می باشد که معمولا با وارد شدن ضربه توسط آبی که از ارتفاع به پره های توربین برخورد می کند ، چرخش صورت می گیرد.

سیال یا آب به قاشقک های توربین برخورد می کند و باعث انتقال انرژی پتانسیل آب، که در موقع خروج از نازل به صورت انرژی جنبشی درآمده است می شود. و این انرژی توسط چرخ توربین به انرژی مکانیکی در می آید و در محور توربین قابل انتقال است. فواره آبی که به پره ها برخورد می کند از مسیر خود منحرف می شود و به دو قسمت مساوی تقسیم می گردد و هر قسمت از فواره مسیری مماس بر جداره پره ها را طی می کند و در این وضعیت است که انرژی جنبشی به چرخ داده می شود.



https://as1.cdn.asset.aparat.com/aparat ... Udd3r4RQxE

[najm143]

ساخت توربین آبی مقیاس کوچک



بطور کلی این توربین میتواند نیاز متوسط یک خانواده را که در مجاورت رودخانه زندگی می کنند را برطرف نماید.

همانطور که مشاهده میشود کارایی این توربین از نظر بازده بسیار بالا خواهد بود و ساختن آن هم دور از دسترس نخواهد بود.

به طور کلی نیروی برق آبی گسترده ترین شکل استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در سراسر جهان می باشد، این نوع نیروگاه ها در مقیاس بزرگ در اطراف سدهای عظیم احداث می گردند .

شرکت ژاپنیIbasei بدون نیازبه ساخت یک سد با استفاده از ژنراتور برق آبی – یک سیستم کامپکت طراحی کرده است که می توان آن رادر مسیریک رودخانه یا آبراه می تواند نصب گردد.

طرح اصلی Cappa چیز جدیدی نیست – پره چرخش جریان آب برای چرخاندن یک دینام، که برای تولید برق استفاده می گردد. با این حال، ویژگی دریچه ها طوری طراحی شده است که برای افزایش راندمان دینام در نقطه ای نصب گردد که در آن آب بیشتری از مسیر پره ها عبور کند، در نتیجه خروجی الکتریکی دینام افزایش می یابد.

سخنگوی شرکت می گوید، که جریان آب با سرعت m / s) 2 ) و (6.5 فوت / ثانیه) برای تولید 250W برق کافیست، در حالی که ترکیب چهار واحد با هم حدود 1 کیلو وات تولید را دارد.

https://youtu.be/dzEDtszWEFQ

https://hw15.cdn.asset.aparat.com/apara ... _52179.mp4

[najm143]

تولید برق به کمک گرداب



از این روش می توان در مکان هایی که در نزدیک رودخانه یا کانال آب است ، استفاده نمود. با این روش می توان برق 10 خانه را به راحتی تامین نمود .
به کمک جریان آب می توان توربین را به چرخش در آورد و در نتیجه برق تولید نمود

از طبیعت یاد می گیرد که بهترین توربین های کم مصرف را طراحی کنید و این با قیمتی است که می تواند به راحتی با سایر مواد تجدید پذیر و حتی دیزل رقابت کند. این توربین ها از 15 کیلو وات تا 100 کیلو وات موجود است و با استفاده از اجزای استاندارد به روشی مدولار ساخته می شوند.



این فناوری از اصل طبیعی گرداب الهام گرفته شده است و قادر خواهد بود بدون آسیب رساندن به اکوسیستم محلی ، انرژی تجدید پذیر با ثبات و مقرون به صرفه را ارائه دهد.
نخستین توربین تجاری با ظرفیت 15 کیلو وات در مزرعه ایی در شیلی با استفاده از کانال آبیاری محلی ساخته شده است..

https://youtu.be/buF8ASmwXt4

[najm143]

روشی ساده برای تولید برق از کانال های آب



با وجود کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و افزایش تقاضا برای استفاده از انرژی الکتریسیته، بهره بردن از انرژی های تجدیدپذیر بیشتر از همیشه احساس می‌شود.

در ادامه روشی ساده برای تولید برق از کانال‌های آب کوچک توسط دانشمندان پیشنهاد شده است.

https://cdn.yjc.ir/files/fa/news/1397/3 ... 63_282.mp4

[najm143]

ابداع روشی جدید برای تولید برق از جریان آب



مهندسان انگلیسی روشی جدید برای تولید برق از جریان شدید آب در کانالهای آبی ارایه کرده اند.

کانال آبی بریستول همواره به دلیل جریان شدید آب مورد توجه محققان قرار داشته است. جریان سهمگین آب در این مسیر آبی انگیزه خوبی برای آنها بوده تا به دنبال ایده ای مناسب جهت استفاده از انرژی آبی هنگفت آن باشند.

اکنون مهندسان انگلیسی ایده ساخت حصارهای زیرآبی را مطرح کرده اند تا با استفاده از جریان شدید آب در زیر سطح کانال بریستول، برق کافی برای تامین ۵ درصد کل انرژی مورد نیاز بریتانیا تولید شود.

در حال حاضر از فناوری توربین محور افقی برای استفاده از انرژی جنبشی آب جهت تولید برق استفاده می شود اما این فناوری در آبهای کم عمق نظیر کانال بریستول کارایی ندارد.

[najm143]

نیروگاه برق آبی کوچک



این نوع نیروگاه کوچک می تواند در شرایط که آب بسیار کم در جریان است ، الکتریسیته تولید کند. از آنجا که نصب آن بسیار جمع و جور و آسان است ، برای مناطقی که تولید برق متمرکز دشوار است ، مناسب می باشد ( در صورتی که آب جریان داشته باشد).



این نوع نیروگاه های کوچک در ظرفیت های بین 0.5 تا 40 کیلو وات ساخته می شود.
محل نصب این دستگاه در مسیر رودخانه ، کانالهای آبیاری کشاورزی ، تصفیه خانه ها می باشد.



https://youtu.be/MEbyFYsn_Gk

[najm143]

تولید برق به کمک جریان رودخانه



در این روش به کمک لوله پولیکا (پلیکا) مقداری از آب رودخانه را به سمت توربین هدایت می کند. با حرکت توربین ، ژنراتور به کمک چرخ دنده به حرکت در آمده و در نتیجه باعث تولید برق می گردد.
در این روش باید به این نکته توجه داشت که دهانه ورودی لوله پلیکا باید طوری طراحی شود که آب با فشار و سرعت به راحتی به داخل لوله پلیکا هدایت شود.

https://as9.cdn.asset.aparat.com/aparat ... DuVN51neNA

[najm143]

کوچک ترین و سبک ترین نیروگاه برق آبی در دنیا



وقتی در جایی دور از تمدن باشید، استفاده از صفحات خورشیدی راه‌حلی مناسب برای شارژ کردن دستگاه‌ها است. اما اگر در اطراف جایی که هستید، جریان آبی وجود داشته باشد، یک انتخاب دیگر هم دارید ، ژنراتور برق‌ آبی بلو فریدم .

وزن این تولیدکننده‌ی برق کمتر از نیم کیلوگرم است و دارای یک توربین آبی است که به میله‌ای طناب مانند به طول ۱۷۰ سانتیمتری وصل شده است.




بلو فریدم به همین راحتی پنج ولت برق تولید می کند. بلو فریدم کوچک‌ترین و سبک‌ترین نیروگاه برق‌آبی در دنیا است.

هرکسی که به جریان آب دسترسی دارد می‌تواند از این دستگاه برای تولید و ذخیره‌ی برق به شیوه‌ای سازگار با محیط‌زیست استفاده کند. این دستگاه حتی در آب‌های با عمق کم نیز می‌تواند برق تولید کند.

یک ساعت حرکتِ بلو فریدم در آب، معادل تولید ده ساعت برق برای تلفن هوشمند شما است.

https://v.kickstarter.com/1572725885_b9 ... 4_high.mp4

[najm143]

تولید انرژی پاک به کمک صفحات در مسیر جریان آب



با برخی تغییرات ، می توان منبع تولید انرژی پاک از جریان آب را به وجود آورد.

اجزای سیستم:

- صفحات پلاستیکی محکم

- کانال زنجیره ای

- ساختار نگهدارنده

- قرار دادن شافت ژنراتور



صفحات فشار با یک زنجیره متصل می شوند ، زنجیره در یک کانال شکل بیضی قرار می گیرد. جریان آب صفحه A را تحت فشار قرار می دهد و هنگامی که صفحه A در نقطه X می رسد صفحه B که به همان زنجیره وصل می شود اتفاق می افتد به نقطه Y می رسد بنابراین در این مرحله انرژی جنبشی جریان رودخانه روی صفحه B کار می کند تا فشار یابد. آن را به جلو از این رو انتظار داریم سیستم صحیح به دست بیاوریم ، قرار دادن چرخ دنده های مناسب می تواند شافت یک ژنراتور را بچرخاند تا انرژی خالص تولید کند.

[najm143]

راه اندازِی ژنراتور به کمک پمپ آب




پمپ­ها به‌عنوان یکی از اجزاء اصلی فرایندهای صنعتی و تولیدی در ابعاد و با ویژگی‌های مختلف در صنایع گوناگون نظیر نفت، گاز، پتروشیمی، تولید برق، فرآوری مواد غذایی و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارند

موارد کاربرد پمپ آبی در تولید برق

در کارخانه و کارگاه های کوچک صنعتی ، در جایی که نیاز به انرژی الکتریسیته می­ باشد. در برخی موارد در پارکها و اماکن عمومی، مزارع خصوصی و منازل، در روستاها و مناطق دور دست از شبکه سراسری به طور عمده برای تولید انرژی الکتریسیته به منظور روشنایی خانه و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. از انرژی پمپ آب جهت چرخش ژنراتور ، در نتیجه تولید برق استفاده می شود.

مزایای پمپ ها

- ارزان قیمت بودن

- در اندازه های استاندارد و مختلف و متنوع موجود می باشد

- نصب سریع

- تعمیرات و نگهداری آسانتر به دلیل نبودن حساسیت در تامین پره پمپ

در کلیپ فوق شخصی از کشور اندونزی به کمک ژنراتور و پمپ آب برق تولید نموده است.

https://youtu.be/O1hZcQE_mAM