|
انرژی
باتری و بنزین:
(ترجمه
از
علیرضا فغانی نیا)
بازده یک ماشین بنزینی
به طور حیرت آوری کم
است. همه گرمایی که از اگزوز بیرون می آید یا بدرون رادیاتور می رود، انرژی
تلف شده است. موتور نیز انرژی زیادی را برای گرداندن پمپهای گوناگون، فنها و
ژنراتورهایی که حرکت آنرا حفظ می کنند، مصرف می کند. بنابراین بازده کلی یک
خودرو با موتور بنزینی حدود 20 درصد است. یعنی فقط 20 درصد از انرژی گرمایی
موجود در بنزین تبدیل به کار (انرژی) مکانیکی می شود.
یک ماشین الکتریکی با باتری،
بازده بالا و خوبی دارد. بازده باتری حدود 90 درصد است(اکثر باتریها کمی گرما
تولید می کنند یا نیاز به گرم شدن دارند.) و یک موتور الکتریکی حدود 80 درصد
بازده دارد، که بازده کلی حدود 72 درصد به ما می دهد.
ولی این تمام داستان نیست.
الکتریسیته که برای برقرسانی به ماشین استفاده می شود، جایی باید تولید شود.
اگر در یک نیروگاه حرارتی با فرآیندی مثل فرآیند هسته ای یا نیروگاههای برق
آبی، خورشیدی یا بادی تولید شود، آنوقت فقط 40 درصد از سوخت مصرفی نیروگاه،
به الکتریسیته تبدیل می شود. فرآیند شارژ کردن ماشین احتیاج به تبدیل جریان
متناوب (AC)
به جریان مستقیم (DC)
دارد. این فرآیند بازده ای در حدود 90 درصد دارد.
بنابراین، اگر به کل چرخه
بنگریم، بازده یک ماشین الکتریکی حدود 72 درصد برای ماشین، 40 درصد برای
نیروگاه برق و 90 درصد برای شارژ ماشین است. که به ما بازده کلی حدود 26 درصد
می دهد. بازده کلی بسته به اینکه از چه نوع نیروگاهی برای تولید برق استفاده
می شود متفاوت است. مثلاً اگر الکتریسیته مورد نیاز ماشین توسط یک نیروگاه
برق- آبی تأمین شود، هیچ هزینه ای نخواهد داشت (ما هیچ سوختی برای تولیدش نمی
سوزانیم) ، و بازده ماشین برقی حدود 65 درصد می شود.
شاید شما از اینکه این سه
فناوری چقدر به هم نزدیکند غافلگیر شده باشید. این امتحانها اهمیت در نظر
گرفتن کل سیستم ، نه فقط خودرو را نشان می دهند. حتی می توان پا را فراتر از
این گذاشته و بپرسیم که بازده تولید بنزین، متانول یا ذغال سنگ چقدر است.
در هر صورت، بازده تنها عامل
مورد توجه نیست. مردم فقط به خاطر اینکه ماشینی بیشترین بازده را دارد، با آن
رانندگی نمی کنند. آنها عاملهای بسیار دیگری را نیز مورد توجه قرار می دهند.
آنها می خواهند بدانند که:
-
آیا ماشین مورد نظرشان براحتی
سوخت گیری می شود؟
-
آیا مسافت خوبی را بدون سوخت
گیری مجدد می تواند طی کند؟
-
آیا می تواند به سرعت
ماشینهای دیگر در جاده برسد؟
-
چقدر آلودگی تولید می کند؟
این لیست، البته ادامه دارد. در
آخر فناوریی پیروز می شود که بین بازده و عملکرد، اعتدال ایجاد کند.
چندین فناوری دیگر برای سلولهای
سوختی وجود دارد که برای مصارف تجاری در حال توسعه می باشند:
-
سلول سوختی قلیایی (AFC)
: این یکی از
قدیمی ترین طرح ها است. این سلول سوختی در برنامه فضایی ایالات متحده ، از
دهه 1960 مورد استفاده قرار گرفته است.
AFC
بسیار مستعد تولید آلودگی است، بنابراین به هیدروژن و اکسیژن خالص نیاز
دارد، همچنین بسیار گران است، بنابراین این نوع سلول سوختی برای مصارف
تجاری مناسب نیست.
-
سلول سوختی اسید فسفریک (PAFC)
: سلول سوختی اسید
فسفریک پتانسیل استفاده در سیستم های نیروگاههای کوچک تولید برق را دارد.
در دمای بالاتری نسبت به سلولهای سوختی
PEM
کار می کند، بنابراین زمان بیشتری طول می کشد تا گرم شود. این خاصیت آن را
برای استفاده در خودروها نامناسب می کند.
-
سلول سوختی اکسید جامد (SOFC)
: این نوع سلولهای
سوختی برای نیروگاههای تولید برق در مقیاس بزرگ مناسبترین نوع هستند که می
توانند برق کارخانه ها یا شهرهای کوچک را تأمین نمایند. این نوع سلولهای
سوختی در دمای بسیار بالا (در حدود
1832◦F،
1000◦C
) کار می کنند. این دمای بالا، درجه اطمینان را پایین می آورد، اما همچنان
سودمند است. بخار آبی که توسط سلول سوختی ایجاد شده است می تواند به
توربینها هدایت شود تا الکتریسیته بیشتری تولید شود. این امر بازده کلی
سیستم را بهبود می بخشد.
-
سلول سوختی کربنات مذاب (MCFC)
: این سلولهای
سوختی نیز برای تولید نیروگاههای برق بزرگ بسیار مناسب هستند. در دمای
1112◦F
(600◦C)
کار می کنند، بنابراین آنها نیز بخار آب تولید می کنند که می تواند برای
تولید برق بیشتر استفاده شود. این سلولهای سوختی در دمای کمتری نسبت به
SOFC
ها کار می کنند؛ یعنی آنها نیازی به مواد و ابزار پیچیده ندارند، که این
امر، طرح را کمی ارزانتر می کند.همانطور که بحث شد، سلولهای سوختی در شماری
کاربردها می توانند مورد استفاده قرار گیرند. هر کاربرد پیشنهادی موضوعات و
بحث و جدالهای خود را دارد. نگاهی به این کاربردهای مختلف می اندازیم . با
اتومبیل شروع می کنیم:
ماشینهایی با سلول سوختی در
آینده ای نزدیک به تدریج جایگزین ماشینهای بنزینی و دیزلی خواهند شد. ماشینی
با سلول سوختی بسیار شبیه ماشین الکتریکی خواهد بود ، ولی با یک سلول سوختی و
مبدل به جای باتری ها. به احتمال زیاد ، شما باک ماشین سلول سوختی خود را با
متانول پرخواهید نمود؛ اما برخی شرکتها روی مبدلهای گازوئیلی کار می کنند.
شرکتهای دیگر امید دارند تا مبدل را - با طراحی ابزار پیشرفته برای ذخیره
سازی هیدروژن – به طور کامل کنار بگذارند.
سلولهای سوختی همچنین برای
استفاده در لوازم الکتریکی قابل حمل، لپ تاپ ها، تلفنهای همراه و حتی سمعک ها
مناسب به نظر می رسند. در این کاربردها، سلول سوختی عمری بسیار طولانی تر از
باتری خواهد داشت، و شما همچنین قادر خواهید بود که آنها را سریعاً با یک
سوخت مایع یا گازی شارژ کنید.
برای اطلاعات بیشتر در زمینه
سلولهای سوختی دستی و سبک لینکهای زیر را ملاحظه بفرمایید:
•
Tiny Fuel Cell to Power Sensors
•
New Bicycle Powered by Fuel Cells
اتوبوسهایی
که با سلول سوختی کار می کنند در حال حاضر در چند شهر وارد سیستم حمل و نقل
عمومی شده اند. اتوبوس یکی از اولین کاربردهای سلول سوختی بود چرا که در
آغاز، سلولهای سوختی برای تولید برق کافی برای براه انداختن یک وسیله نقلیه
باید بزرگ می بودند. حدود یک سوم اولین اتوبوسی که با سلول سوختی کار می کرد
با خود سلول سوختی و تجهیزاتش اشغال شده بود. هم اکنون چگالی توان آنقدر
افزایش یافته که یک اتوبوس با یک سلول سوختی بسیار کوچک حرکت کند.
برای اطلاعات بیشتر در زمینه
اتوبوسهایی که با سلول سوختی کار می کنند لینک
MSNBC:
Getting on board the fuel-cell bus را
ملاحظه بفرمایید.
تولید برق خانگی
یک کاربرد محتمل سلول سوختی است که هم اکنون در بعضی مناطق موجود است.
جنرال الکتریک یک سیستم ژنراتور سوختی را معرفی می کند که توسط پلاگ
پاور (Plug
Power company)
ساخته شده است. این سیستم با استفاده از یک مبدل گاز طبیعی یا پروپان تا
7
کیلووات توان تولید می کند (که برای بیشتر خانه ها کافی است). سیستمی شبیه به
این، الکتریسیته و مقدار قابل ملاحظه ای گرما تولید می کند، بنابراین این
امکان وجود دارد که این سیستم آب خانه شما را گرم کند و کمکی برای گرم کردن
خانه بدون مصرف انرژی اضافی باشد.
برای اطلاعات
بیشتر در زمینه تولید برق خانگی با سلول سوختی لینکهای زیر را ملاحظه
بفرمایید:
•
plug power
•
General Electric
•
IdaTech
برخی
از فناوری های سلولهای سوختی قابلیت این را دارند که جایگزین نیروگاههای
احتراقی شوند. سلولهای سوختی بزرگ توانایی این را خواهند داشت که الکتریسیته
را با بازده بیشتری نسبت به نیروگاههای فعلی تولید کنند. فناوری های در حال
توسعه سلولهای سوختی برای این نیروگاهها، الکتریسیته را مستقیماً از هیدروژن
(درون سلول سوختی) تولید خواهند کرد. همچنین از گرما و آبی که در سلول تولید
شده برای چرخاندن توربینهای گازی ، استفاده کرده و در نتیجه حتی الکتریسیته
بیشتری نیز تولید خواهند کرد.
هم اکنون سلولهای
سوختی بزرگ و قابل حملی برای تأمین برق اضطراری و پشتیبانی بیمارستانها و
کارخانجات موجود هستند.
برای اطلاعات
بیشتر درباره تولید برق توسط سلولهای سوختی بزرگ به
IdaTech
مراجعه
بفرمایید.
صفحه قبل
١
٢
صفحه
بعد
|
