واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineeringاستفاده از پساب برای تولید برق
استفاده از پساب برای تولید برق
گردآورنده: مریم مصطفی نظری
دی ماه 95
مقدمه
پیاده سازی و مشاهده تاسیسات تولید انرژی از منابع تجدیدپذیری همچون انرژی خورشیدی و بادی شاید امروزه دیگر تصویری بیگانه برای جوامع بشری نیست، همچنین تولید برق از زباله را می توان در زمره راه کارهای نوین برای تولید برق دانست. اما به تازگی در شهر آرهوس واقع در کشور دانمارک اقدامات جدیدی برای تولید برق صورت گرفته است که پیرو آن دانمارک در آستانه تبدیل شدن به اولین شهر در جهان در زمینه استفاده از انرژی ایجاد شده از پساب و فاضلاب خانگی برای تولید برق مصرفی تاسیسات تصفیه آب در تصفیه خانه های این شهر است. این واحد تصفیه آب در آرهوس در نظر دارد از فاضلاب نیز برای تولید برق مصرفی خانه ها استفاده کند. بر طبق نظریه انرژی جهانی آژانس بین المللی انرژی در سال 2016، میزان انرژی مصرفی در بخش آب تا 25 سال آینده دو برابر خواهد شد. هم زمان با افزایش جمعیت در جهان، سرعت توسعه خدمات آبی کمتر شده و خصوصاً در کشورهای در حال توسعه نیازمند انرژی بیشتری برای دوام یافتن است. لذا باید به دنبال راهی برای تلفیق سیستم های سنتی با نوین و چه بسا حذف راه کارهای قدیمی و جایگزین شدن آنها با راه حل هایی کارآمد تر بود.
واحد تصفیه آب مارسلیزبورگ (Marselisborg)
هدف اصلی تصفیه خانه آب مارسلیزبورگ از به کارگیری فناوری تولید برق از پساب این است که بیش از 192 درصد از انرژی مورد نیاز برای تاسیسات تصفیه خانه را از این راه تولید کرده و برای حدود 200 هزار شهروند ساکن در آن منطقه آب آشامیدنی سالم فراهم کند. هم اکنون این واحد قادر به تامین بیش از 150 درصد از برق مورد نیاز خود بوده و استفاده از تاسیسات پیشرفته در این زمینه راهی را برای خودکفایی واحد تصفیه برای تولید برق فراهم کرده است. برق مازاد تولید شده برای راه اندازی پمپ های آب و به منظور توزیع آب آشامیدنی مورد استفاده قرار خواهد گرفت و در نهایت مابقی برق تولید شده از طریق تاسیسات برقی شبکه قدرت به واحد شبکه برق سراسری تزریق می شود.
البته لازم به ذکر است که این فناوری یک دانش جدید محسوب نمی شود و موفقیت و اجرای آن در آرهوس مدیون مقررات زیست محیطی سخت گیرانه در خصوص تخلیه فاضلاب و دستورالعمل های مبنی بر کاهش آلاینده های نیتراتی و فسفاتی است. همچنین این فناوری با کنترل فشار روزانه و فصلی بر لوله ها توانسته است هزینه های تعمیر و نگهداری را تا چندین برابر کاهش دهد.
روند اجرایی در این فناوری را می توان به طور خلاصه اینگونه ترسیم کرد که در ابتدا پساب و فاضلاب در گوارنده هایی(digesters) مملو از باکتری پردازش می شوند تا مواد آلی آنان تجزیه شده و فاضلاب در دمای ثابت 100.4 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) بیوگاز (اکثراً متان به همراه گازهای دیگر) تولید می کند که با سوزاندن آن علاوه بر تولید حرارت می تواند تولید کننده برق نیز باشد. از این رویه در بسیاری از کارخانه های تصفیه آب برای جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه ای زیان آور استفاده می شود ولی تا کنون هیچ کدام از این کارخانه ها تلاشی برای مهار برق تولید شده از این فرایند و استفاده مجدد از آن را نکرده اند.
هزینه های اولیه برای توسعه تاسیسات مجرای فاضلاب واحد تصفیه آب مارسلیزبورگ در کشور دانمارک حدود 3 میلیون یورو محاسبه شده است. ولی مدیران اجرایی پروژه و مسئولان آب آرهوس بر این باورند که این سیستم جدید به لطف هزینه های پایین تعمیر و نگهداری و مزیت مازاد آن در خصوص فروش برق اضافی به شبکه برق و علاوه بر این با تامین ملزومات گرمایشی منطقه می تواند ظرف مدت کوتاهی حدودا تا 5 سال هزینه مصرفی خود را جبران کند.
نکته حائز اهمیت و خوشایند این نگرش، فرهنگ سازی صورت گرفته در دیگر شهرهای جهان است که منجر به پیش قدم شدن آنها برای بهره گیری از این تاسیسات شده است. از جمله شهرهای دیگر دانمارک مانند کپنهاگن و دیگر شهرهای جهان مانند شیکاگو و سن فرانسیکو نیز به دنبال راهی برای همانند سازی سیستم آرهوس هستند تا بتوانند مزیت های انرژی بازیافتی فاضلاب را به دست آورند.
تحلیگر انرژی آژانس بین المللی انرژی، مولی والتون معتقد است همانند سازی تجربه و عملکرد کشور دانمارک کار ساده ای نیست. طبق اظهارات او مصرف انرژی در بخش آب را می توان تقریباً به آسانی اندازه گیری کرد اما میزان بهره وری انرژی هنوز کاملاً مشخص نشده است، خصوصاً اینکه یک سرمایه اولیه مورد نیاز است که می تواند به طور چشمگیری هزینه آب را افزایش دهد. علاوه بر این، کارخانه تصفیه آب باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند بیوگازهای کافی تولید کند. بعلاوه اگر فاضلاب با طوفان یا آب های زیرزمینی رقیق شده باشد، فرآیند بازیابی انرژی دشوارتر خواهد شد.
منبع:
رایانش کوانتومی در کمتر از ده سال دیگر جهان را تسخیر خواهد کرد؟
این دستاورد حیرت‌انگیز موتور جستجو به ما اعلام می‌دارد که ما اکنون می‌توانیم انقلابی در زمینه طراحی سلول‌های خورشیدی، کاتالیزورهای صنعتی، باتری‌ها، دستگاه‌های الکترونیکی منعطف، داروها، مواد و... به وجود آوریم. با پیشرفتی که این مدل ابررایانه‌ها در سال‌های اخیر تجربه کرده‌اند، بدون شک سرمایه‌گذاری و تحقیقات در این حوزه از دنیای فناوری با شتاب بیشتری دنبال خواهد شد. بر همین اساس گوگل، علی‌بابا، بایدو، آمازون و دیگر غول‌های فناوری و همچنین دولت‌ها در رقابت شدیدی با یکدیگر قرار دارند تا این فناوری را به بهترین شکل ممکن طراحی کرده و از آن استفاده کنند. به تازگی کمیسیون اروپا بودجه‌ای نزدیک به یک میلیارد یورو برای این فناوری اختصاص داده است. بودجه‌ای که در زمینه تحقیق، توسعه و سرمایه‌گذاری در فناوری‌های کوانتومی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. علاوه بر فعالیت‌هایی که به آنها اشاره شد، شرکت گوگل ماه گذشته میلادی اعلام داشت که برای محافظت از مرورگر کروم خود از فناوری امنیتی مبتنی بر رایانش کوانتومی استفاده خواهد کرد. سرگی بلوسوف، مدیرعامل و بنیان‌گذار شرکت امنیت داده‌های آکرونیس در این ارتباط گفته است: «این فناوری خاصی است که روند طراحی و توسعه آن به سرعت در حال انجام است. همین موضوع باعث می‌شود که ما به سختی بتوانیم تاثیر فناوری کوانتومی در بخش صنعت را که همواره با خلاقیت و ابتکار عامل انسانی رابطه مستقیمی دارد و از رشد بسیار سریعی برخوردار است، پیش‌بینی کنیم.» بلوسوف که همچنین ریاست بخش اجرایی شرکت پاراللز را عهده‌‌دار است در بخش دیگری از صبحت‌های خود گفته است: «در مقطع فعلی رایانش کوانتومی و به ویژه اندازه شناسی کوانتومی (quantum metrology) و امنیت کوانتومی جزء آن گروه از موضوعاتی هستند که وابستگی کاملی به دنیای علم دارند و بر همین اساس توسعه و پیشرفت آنها می‌تواند گاها سریع یا برعکس کند به پیش برود. اگر این فناوری بتواند توسعه پیدا کند، تغییرات بسیار بزرگی به واسطه آن رخ خواهد داد. به همین دلیل است که شرکت‌هایی همچون گوگل، علی‌بابا و آمازون جزء آن گروه از سرمایه‌گذارانی هستند که در این حوزه از علم پیشتاز هستند.»
کامپیوترهای کوانتومی بر مبنای مهار اتم‌ها یا پدیده مکانیک کوانتوم که بر مبنای ذرات قرار دارد عمل می‌کنند. کامپیوترهای دسکتاپ امروزی بر مبنای دنیای دودویی صفرها و یک‌ها به ماشین‌ها اعلام می‌دارند چگونه باید کارهای خود را انجام دهند. در حالی که در دنیای کامپیوترهای کوانتومی این قوانین مکانیک کوانتوم هستند که در قالب کیوبیت‌ها قادر به شبیه‌سازی حالت‌های صفر، یک یا هر دو حالت هستند.
برای سال‌های متمادی نگرشی که بر دنیای فناوری حاکم بود بر مبنای این دیدگاه قرار داشت که به کارگیری گسترده این فناوری چندین دهه به طول خواهد انجامید. با این‌حال، تعدادی از کارشناسان صنعت در پیش‌بینی‌های خود تجدیدنظر کرده‌اند. بلوسوف در این ارتباط گفته است: «من به شخصه از هفت سال پیش این حوزه از علم را به دقت مورد بررسی قرار دادم. در آن زمان فکر می‌کردم، برای آن‌که بتوانیم یک محصول کاربردی را بر مبنای رایانش کوانتومی طراحی کنیم راه طولانی در پیش خواهیم داشت. در آن زمان پیش‌بینی کرده بودم که این فناوری حداقل به 20 تا 40 سال زمان نیاز خواهد داشت تا به شکل کاربردی در دسترس ما قرار گیرد. اما از دو سال پیش و با توجه به پیشرفت‌هایی که در حوزه فناوری به دست آمده است، با قاطعیت نمی‌توان پیش‌بینی‌هایی را در خصوص این فناوری بیان کرد. در نتیجه این احتمال وجود دارد که ظرف پنج تا ده سال آینده تغییرات عظیمی را شاهد باشیم. به عقیده شخصی من این روند در کمتر از ده سال به شکوفایی خواهد رسید.»
بلوسوف درباره اینکه شرکت‌ها در چه زیرشاخه‌هایی از این فناوری سرمایه‌گذاری بیشتری انجام خواهند داد گفته است: «به نظر من اندازه‌شناسی کوانتومی، رمزنگاری همراه با قابلیت‌های این فناوری در حوزه مدل‌سازی نسل جدیدی از مواد بخش‌های هیجان‌برانگیزی هستند که شرکت‌ها و دولت‌ها سرمایه‌گذاری‌های سنگینی روی آنها انجام خواهند داد. در اندازه شناسی کوانتومی انتظار می‌رود، دستگاه‌هایی با حس‌گرهای بسیار دقیقی در حوزه الکترونیک، مغناطیس، میدان‌های گرانشی، دما و زمان بر مبنای این فناوری ساخته شوند. این جهان از سیگنال‌ها و تغییرات مختلفی ساخته شده است که اندازه‌شناسی کوانتومی قادر است به دقیق‌ترین شکل ممکن آنها را اندازه‌گیری کند. در حوزه امنیت، رایانش کوانتومی حریم خصوصی واقعی را برای مردم به ارمغان خواهد آورد. در دنیای کنونی مردم واقعا اطلاع ندارند که سال‌ها است حریم خصوصی آنها از میان رفته است و این ارتباطات کوانتومی هستند که یکبار دیگر امنیت را برای آنها به ارمغان خواهد آورد.»
برچسب:
چگونه پنلهای خورشیدی و باتری را انتخاب کنیم؟
اولین جاده‌های خورشیدی جهان (+عکس)
جاده‌های خورشیدی. اسم، فناوری و اقدامی جدید که شاید یکی از آخرین ابتکارات مطرح شده در سال 2016 به شمار آید. این جاده به صورت آزمایشی و با طول یک کیلومتر در یکی از روستاهای فرانسه وارد فاز اجرایی می‌شود. مرحله آزمایشی این طرح نشان می‌دهد که آیا عملیاتی کردن آن در مقیاس هزاران کیلومتر ارزشمند است یا باید به دنبال طرح‌های جایگزین آن گشت.
به گزارش گروه خودروی عصر ایران به نقل از " گاردین"، در این طرح جاده‌های معمولی به پنلهای خورشیدی مجهز می‌شوند. جاده تجهیز شده خورشیدی در روستای نورمندی فرانسه قرار دارد. حدود یک سال پیش فرانسه اعلام کرد که به دنبال ایجاد هزار کیلومتر از جاده‌ها و گذرگاه‌های خورشیدی با این ویژگی‌هاست است.
در این جاده یک کیلومتری از 2 هزارو 880 پنل استفاده شده است و روزانه بیش از 2 هزار خودرو می‌توانند از مزایای آن بهره‌مند شوند.
برق تولیدی از این سامانه می‌تواند روشنایی یک خیابان کوچک در این روستا را رقم بزند. براساس گزارش‌های ارسالی الکتریسیته تولید شده از این جاده در سال به میزان 280 مگاوات ساعت می‌رسد و برای استفاده 3400 شهروند این روستا در بسیاری از مصارف برقی کافی است.
هر پنل در این مجموعه 15 سانتی‌متر عرض دارد و از پلی‌کریستال‌های سیلیکونی ساخته شده تا بتواند نور خورشید را به برق تبدیل کند.
اما مهمترین کاربرد این جاده استفاده خودروهای الکتریکی از آن است. شاید این خودرو در آینده بتواند انرژی مورد نظر را به خودروهای الکتریکی منتقل کرده و آنها شارژ کند بدون اینکه آلودگی یا انرژی زیادی را صرف کند. فرانسوی‌ها برای راه‌اندازی این جاده کوتاه حدود 5 میلیون دلار سرمایه‌گذاری کرده‌اند.
یک قدم پیشرفت کره جنوبی در رسیدن به انرژی از همجوشی هسته ای
به گزارش ایسنا، به نقل از دیلی میل، محققان و مهندسان کره جنوبی توانستند با ثبت یک رکورد تاریخی در رابطه با حفظ پلاسما در راکتور هسته‌ای، دروازه جدیدی از فرآیند همجوشی هسته‌ای را باز کرده و در آستانه دستیابی به انرژی پاک و نامحدود هیدروژنی قرار بگیرند.
«پلاسما» یکی از حالات ماده است که با جامدات، مایعات و گازها متفاوت است و کاربرد فراوانی در علم فیزیک و حوزه انرژی دارد.
محققان کره‌ای در مرکز ملی همجوشی هسته‌ای این کشور توانستند «پلاسما» را برای 70 ثانیه در دمای 300 میلیون درجه سانتیگراد پایدار نگاه دارند، که این رقم بیشترین رکورد برای این فرآیند محسوب شده و تولید انرژی نامحدود و پاک را تسهیل خواهد کرد. این رکورد پیشتر در اختیار مرکز تحقیقات پلاسمای «ام آی تی- کمبریج» بود که محققان کره‌ای مدت زمان آن را بیش از 10 ثانیه افزایش دادند.
این فرآیند در راکتور تحقیقاتی توکاماک در 160 کیلومتری جنوب سئول انجام شده است.
نحوه عملکرد راکتورهای همجوشی هسته‌ای دقیقا همانند ستاره‌های سوزان مثل خورشید است. در این راکتورها گاز هیدروژن یونیزه شده در دمای فوق‌العاده بالایی حرارت می‌بیند و به «پلاسما» تبدیل می‌شود.در این حالت «پلاسما» با جداسازی الکترون‌ها حالت شبه خنثی پیدا کرده و میتوان به صورت ذوب شده از آن برای تولید انرژی استفاده کرد.
در ساختار این راکتورها حین تولید «پلاسما» یک میدان مغناطیسی قدرتمند نیز ایجاد می‌شود تا از برخورد «پلاسما» با دیواره راکتور و سرد شدن آن جلوگیری شده و کیفیت آن حفظ شود.
گرچه ممکن است صحبت از استفاده مستقیم از این انرژی در خانه و ادارات کمی زود باشد، اما این تحقیقات نشان می‌دهد در آینده این منابع انرژی می‌توانند به صورت نامحدود و پاک به انسان خدمات ارائه کنند.