انرژی اقیانوس ها

انرژی اقیانوس ها ( Ocean energy ) » اقیانوس های جهان سرچشمه ی بالقوه ی مقدار زیادی انرژی هستند . سرچشمه ی این انرژی ، پدیده های گوناگونی است که در اقیانوس ها روی می دهد . انرژی جنبشی جریان های جزر و مد آب ، جریان های اقیانوسی ، نیروی امواج آب و انرژی گرمایی سطح آب اقیانوس ها از جمله انرژی های اقیانوسی به شمار می روند .

انرژی جریان های جزر و مد آب

نیروی جاذبه ی ماه آب اقیانوس ها و دریا ها را جا به جا می کند که در ساحل به صورت بالا و پایین رفتن سطح آب ( موج ) آشکار می شود . نیروگاه های جزر و مدی با استفاده از نیروی جزر و مد ، برق تولید می کنند . در این نیروگاه ها ، سدی به نام آب بند بین دریا و دهانه ی رودخانه می سازند و توربین هایی نیز در این مکان جای می دهند . وقتی آب دریا بالا می آید ، جریان آب پس از به کار انداختن توربین ها ، وارد مخزن سد می شود و زمانی که آب دریا پایین می آید ، آب از راه حوضچه ی رودخانه و از مجرای سد ، به دریا بر می گردد و در مسیر برگشت خود ، توربین ها را دوباره به گردش در می آورد . بنابراین توربین ها در هر دو حالت کار می کنند و برق تولید می شود . نیروی جزر و مد یکی از گونه های انرژی های اقیانوسی است که امروزه از آن برای تولید برق بهره برداری می کنند . پژوهشگران هم اکنون در حال طراحی و ساخت توربین هایی هستند که بتوان آن ها را در بستر دریا و در جاهایی که جزر و مد زیاد است ، کار گذاشت .

انرژی امواج آب

پژوهشگران برآورد کرده اند که موج هایی که بر ساحلی به طول دو کیلومتر می کوبند ، برابر یک نیروگاه کوچک با سوخت زغال سنگ می توانند انرژی تولید کنند . کارشناسان در حال بررسی روش های گوناگون بهره برداری هر چه بیش تر از انرژی امواج هستند . هم اکنون از سه نوع سامانه ی مختلف شناور ، ستونی و موجی استفاده می شود . در مولد های شناور ، یک دسته شناور در آب قرار دارند ، و هنگامی که موج عبور می کند ، این شناور ها بالا و پایین می روند . این حرکت ها روغنی را تلمبه می کنند تا توربینی را به حرکت در آورد و برق تولید کند ، ستون های نوسان کننده نیز پر از هوا هستند ، حرکت موج باعث می شود که آب از پایین به درون این ستون ها برود و از آن بیرون بیاید و در نتیجه هوای بالای ستون را بالا و پایین بفرستد ، هوای سامانه های موجی نیز آب بخش های بالایی موج را دریافت می کنند . این آب یک توربین را به کار می اندازد و سپس به دریا بر می گردد.

انرژی گرمایی اقیانوس ها
اقیانوس ها دو سوم سطح کره ی زمین را پوشانده اند . هر روز تابش خورشید سطح آب اقیانوس ها را گرم می کند . بنابراین اقیانوس ها مقدار زیادی از انرژی گرمایی را در خود ذخیره می کنند که به انرژی گرمایی اقیانوسی معروف است . در مناطق گرمسیری ، سطح آب تا 25 درجه ی سانتی گراد گرم می شود ، از آبی که تا این اندازه گرم است می توان برای تولید الکتریسیته ( توضیح زیر را بخوانید ) نیروگاه های انرژی گرمایی اقیانوسی در مقیاس کوچک و به طور آزمایشی طراحی و ساخته شده اند و کارآیی آن ها در دست بررسی است .
ماشین مبدل انرژی گرمایی اقیانوسی
در این دستگاه ها از آب گرم لایه یذ سطحی ، برای تبخیر مایعی مانند آمونیاک استفاده می کنند که در دمای پایین می جوشد . فشار گاز حاصل از تبخیر ، توربین را به گردش در می آورد ، در مرحله ی بعد ، این گاز با آب سردی که از عمق آب بالا می آید ، متراکم می شود ، و دوباره به حالت مایع در می آید و این چرخه بار ها تکرار می شود .

نظر شما در مورد انرژی اقیانوسی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

انرژی آب چیست

انرژی برق آبی یا هیدرو الکتریک چیست » انرژی آب ، انرژی آب انرژی ای است که از نیروی آب های جاری به دست می آید . از آن جایی که بخش زیادی از انرژی حاصل از نیروی آب برای تولید الکتریسیته مصرف می شود ، به نیروی برق - آبی ( هیدروالکتریک ) نیز معروف است . انرژی برق آبی سرچشمه ی انرژی تجدیدپذیر ( نو شدنی ) به شمار می رود ، چرا که آب در چرخه ی طبیعی خود به رودخانه ها می ریزد . استفاده از نیروی آب های جاری که یکی از قدیمی ترین سرچشمه های انرژی تجدید پذیر است ، از گذشته های بسیار دور و در گستره ی زیادی کاربرد داشته است و نیروگاه های برق آبی بیش از صد سال پیش به کار افتاده اند .

نیروگاه های برق آبی ( هیدروالکتریک )

در یک نیروگاه برق آبی ، آب به سمت توربین ها هدایت می شود . وقتی آب با پره های توربین برخورد می کند ، توربین را به چرخش در می آورد و توربین نیز یک مولد برق را به کار می اندازد و الکتریسیته تولید می کند . توربین ها و مولد های برق انرژی حرکتی آب را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند . نیروگاه های برق آبی انواع مختلفی دارند ، رایج ترین نوع نیروگاه های برق آبی ، نوع مخزنی است که در آن سدی بر روی رودخانه می سازند . آب رودخانه پشت سد جمع می شود و دریاچه ای به وجود می آید . در این نیروگاه ها آب در تمام سال به طور یکنواخت به سمت توربین ها هدایت می شود . حتی زمانی که شدت جریان آب رودخانه کم و زیاد می شود ، آب با سرعت یکنواختی در توربین ها حرکت می کند . نیروگاه برق آبی تزریقی ، نوع دیگری از نیروگاه های برق آبی است که در آن ، آب جاری رودخانه ، توربین را به کار می اندازد . در این نوع نیروگاه ، به دو مخزن آب نیاز داریم که یکی از آن ها بالا تر از دیگری قرار دارد . در آغاز شب که میزان مصرف برق زیاد می شود ، آب ذخیره شده در مخزن بالایی رها می شود تا توربین ها را به حرکت در آورد ، اما هنگامی که مصرف برق کم می شود ، برق تولید شده ی اضافی در مولد ها ، تلمبه هایی را به کار می اندازد که آب را از مخزن پایینی به مخزن بالایی می برد تا در موقع نیاز ، دوباره از آب ذخیره شده در این مخزن استفاده شود .
سد های بزرگ
همه ی نیروگاه های برق آبی بزرگ ، از نوع نیروگاه های مخزنی هستند . برای تهیه ی آب نیروگاه های برق آبی ، سد های بزرگی در نقاط مختلف جهان ساخته شده است . ساخت این سد ها نه تنها از وقوع سیلاب ها جلوگیری می کند ، بلکه از آب این سد ها برای آبیاری زمین های کشاورزی نیز استفاده می کنند . Nایتایپو نمونه ای از این سد های بزرگ است که بین برزیل و پاراگوئه ساخته شده است . 18 توربین این سد ، 12600 مگاوات الکتریسیته تولید می کنند که 25% برق مصرفی برزیل و 75% برق مصرفی پاراگوئه از این نیروگاه برق آبی فراهم می شود .
مشکلات نیروگاه های برق آبی
نیروگاه برق آبی ، یک سرچشمه ی انرژی تجدیدپذیر ( نو شدنی ) و کارآمد است و بسیاری از کشور ها در حال ساختن سد های بزرگ بر روی رودخانه هایشان هستند تا از انرژی آب های جاری بهره برداری کنند . متأسفانه ساختن این سد های بزرگ ، مشکلات زیست محیطی فراوانی به وجود می آورد . با ساختن این سد ها ، مسیر جریان آب رودخانه ها تغییر می کند و از شکل گیری جلگه های سیلابی در زمین های پیرامون رودخانه ها جلوگیری می کند . هنگام جاری شدن سیل و طغیان آب ، این زمین ها از رسوب ها و گل و لای پوشیده می شوند و زمین های کشاورزی نامرغوبی را به وجود می آورند . هم چنین در اثر تشکیل دریاچه های بزرگ در پشت سد ها ، ساکنان این مناطق مجبور می شوند از محل زندگی خود کوچ کنند ، زیستگاه های جانوران نیز زیر آب می رود ، عده ای کشته می شوند و عده ای از آن ها نیز چاره ای جز کوچ کردن به مکانی دیگر ندارند . ماهیان و دیگر گونه های آبزیان نیز هنگام عبور از لای پره های توربین ها ، زخمی یا کشته می شوند . همین مشکلات موجب شده است تا در آمریکا ازر فعالیت سد های بزرگ جلوگیری کنند . کارشناسان نیز در حال طراحی و ساخت توربین هایی هستند که برای آبزیان خطری ایجاد نکنند . به علاوه ی ساخت سد های بزرگ با مخالفت شدید گروه های دوستدار محیط زیست رو به رو شده است . توجه کنید که همه این مشکلات بخاطر تأمین انرژی برای انسان است !
بیاییم همه باهم در مصرف انرژی صرفه جویی کنیم ، دیگران صرفه جویی نمی کنند ؟ چرا ما نکنیم ؟

تولید انرژی الکتریکی از طریق یک نیروگاه برق آبی ( هیدروالکتریک )

نظر شما در مورد انرژی برق آبی و مزایا و معایب آن چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

انرژی باد

انرژی باد چیست » خورشید سرچشمه ی انرژی باد است . انرژی گرمایی خورشید ، مناطق گرمسیر را بسیار بیش تر از مناطق قطبی گرم می کند . در این صورت جریان هوایی پدید می آید تا این گرما به طور یک دست در تمام جاهای کره ی زمین پخش می شود . در اثر این جا به جایی جریان هوا ، باد به وجود می آید . ما می توانیم از این انرژی باد برای راه اندازی دستگاه ها و تولید الکتریسیته استفاده کنیم .

مهار کردن انرژی باد

باد همان جریان هوای متحرک است و هوای متحرک نیز دارای انرژی حرکتی است . بنابراین آسیاب های بادی و توربین های بادی می توانند انرژی حرکتی باد را مهار کنند و آن را به کار گیرند . بشر صد ها سال پیش آسیاب های بادی ساخت تا برای آرد کردن گندم و کشیدن آب از چاه ها از انرژی باد استفاده کند . آسیاب های بادی را از یک چرخ پره دار ساده می سازند که پره ها بر اثر وزش باد به چرخش در می آیند . اما این نوع آسیاب ها در مهار کردن انرژی حرکتی باد چندان کارآمد نیستند . توربین های بادی دارای یک استوانه ی گردان است که در اثر باد به چرخش در می آید . توربین بادی انرژی حرکتی باد را به انرژی حرکتی چرخشی پره های توربین تبدیل می کند . بعد انرژی حرکتی توربین هم به یک مولد برق ( ژنراتور ) منتقل می شود و نیروی الکتریسیته را تولید می کند .

ساختار توربین بادی

بیش تر توربین های بادی یک استوانه ی گردان با سه پره دارند . این توربین ها را روی پایه ی فولادی بلندی نصب می کنند و به نام توربین بادی با محور افقی نیز معروفند . این توربین ها که در بالای یک برج بلند نصب می شوند ، بر اثر باد های منظم به چرخش در می آیند و باد های نامنظمی که نزدیک سطح زمین می وزند ، نمی توانند آن ها را بچرخانند . هر کدام از پره های توربین بادی مانند بال هواپیما کار می کنند . وقتی باد روی پره ها می وزد ، اختلاف فشاری که در سطح پایینی و بالایی پره به وجود می آید و استوانه ی گردان توربین بادی می چرخد . پره ها کمی حالت تاب خوردگی دارند زیرا لبه های پره ها در مقایسه با قاعده ی آن ها با سرعت بیش تری حرکت می کنند . پره ی گردان به یک جعبه دنده متصل است که بین توربین و مولد برق ( ژنراتور ) قرار دارد . در اثر چرخش محور جعبه ی دنده ، مولد برق نیز به حرکت در می آید و نیروی الکتریسیته تولید می شود . پره و مولد برق روی یک بخش گردان نصب می شوند که با دستگاه های الکترونیکی تنظیم می شود تا پره های توربین همیشه در برابر وزش باد قرار گیرند .

در بزرگ ترین توربین های بادی ، قطر پره ی چرخان به 66 متر می رسد . اگر سرعت باد زیاد باشد ، این توربین ها می توانند 1/5 مگاوات الکتریسیته تولید کنند و این مقدار الکتریسیته می تواند برق مصرفی 500 خانه را فراهم کند .

مزرعه های بادی

برای تولید مقدار زیاد الکتریسیته ، شمار زیادی توربین بادی در یک ناحیه نصب می شوند که به آن مزرعه ی بادی می گویند . میانگین تولید الکتریسیته ی یک مزرعه ی بادی حدود 200 مگاوات است که برابر نیروی الکتریسیته ی تولید شده در یک نیروگاه کوچک با سوخت زغال سنگ است . جاهایی که در آن ها همواره باد می وزد و سرعت باد نیز زیاد است ، برای مزرعه ی بادی مناسبند . ساحل دریا از جمله جاهای مناسب برای ساخت مزرعه ی بادی است .

انرژی بادی در اندازه کوچک

توربین های بادی در جاهایی که شبکه ی توزیع برق نیست ، بسیار مناسب است . این توربین ها یا مستقیم برق تولید می کنند ، یا باتری ها را پر می کنند . در بیش تر موارد این توربین ها را به مولد های دیزلی متصل می کنند و وقتی باد نمی وزد ، این مولد های دیزلی به طور خودکار روشن می شوند .

نمایی از یک مزرعه بادی - انرژی باد یه منبع انرژی سبز (پاک) به شمار می آید

مزرعه های بادی از یک دسته توربین تشکیل شده اند که به صورت یک صف طولانی در کنار هم قرار دارند و به اندازه ی یک نیروگاه کوچک الکتریسیته تولید می کنند . 

نظر شما در مورد انرژی بادی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

انواع منابع انرژی

منابع انرژی » قانون بقای انرژی می گوید که انرژی را نمی توان به وجود آورد . بنابراین انرژی لازم برای روشن کردن چراغ برق ، به حرکت درآوردن خودرو و راه اندازی دستگاه ها ، باید از جایی فراهم شود . ما این انرژی ها را از موادی که درون زمین کشف می کنیم ( سوخت های فسیلی )  و از محیط پیرامون خود به دست می آوریم .

منابع انرژی را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد : تجدیدپذیر و تجدید ناپذیر که در ادامه به برسی آن ها خواهیم پرداخت .

سوخت های فسیلی ( سنگواره ای )

نفت ، گاز و زغال سنگ در سنگ های پوسته ی زمین یافت می شوند . این سوخت ها به نام سوخت های فسیلی معروفند زیرا زمین شناسان معتقدند که سوخت های فسیلی از باقی مانده ی گیاهان و جانورانی تشکیل شده اند که میلیون ها سال پیش می زیسته اند و پس از مرگشان زیر لایه های رسوبی دفن شده اند و به صورت فسیل در آمده اند . انرژی موجود در سوخت های فسیلی از نوع انرژی شیمیایی است . وقتی این سوخت ها را می سوزانیم ، انرژی شیمیایی نهفته در درون آن ها به صورت انرژی انرژی های گرمایی و نورانی آزاد می شود . این گیاهان پیش از تاریخ ، با استفاده از انرژی خورشیدی رشد می کردند . جانوران نیز با خوردن این گیاهان و سایر جانوران ، رشد می کردند . بنابراین سرچشمه ی انرژی موجود در سوخت های فسیلی خورشید است . بین دو سوم تا سه چهارم انرژی مورد نیاز بیش تر کشور های جهان از راه سوزاندن سوخت های فسیلی فراهم می شود .

سوخت های فسیلی از سوخت های تجدید ناپذیر ( نو نشدنی ) هستند ، برای این که پس از مصرف جانشینی ندارند . بعد از به پایان رسیدن ذخیره ی سوخت های فسیلی ، ناچاریم برای فراهم کردن انرژی مورد نیازمان به سراغ دیگر منابع انرژی برویم . ( در ادامه بیش تر به این نوع منابع می پردازیم )

منابع انرژی تجدید پذیر ( نو شدنی )

منابع تجدید پذیر یا نو شدنی به آن دسته از منابع انرژی گفته می شود که پس از مصرف شدن دوباره از نو به وجود می آیند . انرژی آب و باد ، انرژی خورشیدی ، انرژی جریان های جزر و مد آب دریا ( موج ) و انرژی زیستی از جمله مهم ترین منابع انرژی تجدیدپذیر به شمار می آیند . این نوع انرژی ها پایان ناپذیر یا به عبارتی تجدیدپذیر هستند ، چرا که به طور طبیعی و پیوسته فراهم می شوند و به پایان نمی رسند . مثلاً اگر برای تولید گرما چوب یک درخت را بسوزانیم ، دوباره می توانیم درخت دیگری را جای درخت پیشین بکاریم . انرژی گرمایی و نورانی خورشید سرچشمه ی همه ی انرژی های تجدیدپذیر است . هم چنین سنگ های داغ اعماق زمین ، سرچشمه ی انرژی گرمایی زمین است . انرژی گرمایی زمین را نوعی انرژی تجدیدپذیر در نظر می گیرند ، زیرا سرچشمه ی بی کرانی از انرژی در درون زمین نهفته است .

انرژی تجدیدناپذیر هسته ای

انرژی هسته ای ، نوعی انرژی است که درون هسته ی اتم ها ذخیره شده است و تنها زمانی آزاد می شود که هسته ی اتم را بشکافیم ، سوخت هسته ای از سنگ های پوسته ی زمین به دست می آید . ( اورانیم و ... ) هر چند سوخت های هسته ای تجدیدپذیر نیستند اما مقدار انرژی آزاد شده شان چنان زیاد است که انرژی ذخیره شده در آن ها بسیار زیاد است . 

نمایی از پایگاه دریایی استخراج سوخت های فسیلی - ایران
نفت و گاز از سنگ های زیر بستر دریا استخراج می شوند.
همه ی انواع سوخت های فسیلی از منابع انرژی تجدیدناپذیر و پایان پذیر به شمار می روند .

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

انرژی چیست؟

اصطلاح انرژی به حدی گسترده است که ارایه ی یک تعریف روشن برای آن دشوار است . از جنبه ی فنی ، انرژی کمیتی نرده ای است که به حالت ( یا وضعیت ) یک یا چند جسم وابسته است. ولی این تعریف ، مبهم تر از آن است که فعلاً بتواند کمکی به ما بکند.

شاید تعریفی نه چندان دقیق بتواند دست کم شروعی برای کار ما باشد: انرژِی عددی است که به سامانه ای که از یک یا چند جسم تشکیل شده وابسته می کنیم. اگر نیرویی یکی از این جسم ها را مثلاً با حرکت دادن آن تغییر دهد ، آن گاه عدد انرژی تغییر می کند. پس از آزمایش های بی شمار دانشمندان و مهندسان دریافتند که اگر طرحی که با آن عدد هایی به انرژی نسبت میدهیم به دقت برنامه ریزی شده باشد ، آن گاه این عدد ها می توانند برای پیش بینی نتیجه ی آزمایش ها و حتی مهم تر از آن ، ساختن ماشین ها ، از قبیله ماشین های پرواز ( مثل هواپیما ) به کار گرفته شوند. این موفقیت مبتنی بر یک ویژگی شگفت انگیز از جهان ماست ، انرژی می تواند از نوعی به نوع دیگر تبدیل شود و می تواند از جسمی به جسم دیگر انتقال یابد ، ولی مقدار کل آن همواره ثابت می ماند ( انرژی پایسته است - قانون پایستگی انرژی ). تاکنون هیچ استثنایی برای اصل پایستگی انرژی یافت نشده است.

مثلاً پول ، انواع مختلف انرژی را می توان به صورت عدد هایی که مقدار پول را در انواع حساب های بانکی نشان میدهند در نظر گرفت. برای اینکه این عدد ها به چه معنا هستند و این که آن ها را چگونه می توان تبدیل کرد قاعده هایی ساخته شده اند. شما می توانید این عدد ها را از یک حساب به حساب دیگر یا از یک سامانه به سامانه ی دیگر - شاید به طور الکترونیکی - منتقل کنید بدون آن که ابداً چیزی مادی حرکت کرده باشد. با این حال ، مقدار کل ( کل عدد پول ها ) همواره می تواند محاسبه شود ، این مقدار ، همواره پایسته است.

در مطالب بعدی بر یک نوع از انواع انرژی یعنی انرژی جنبشی و تنها یکی تاز راه هایی که با آن انرژی می تواند منتقل شود یعنی کار متمرکز می شویم و آن را از جنبه های گوناگون برسی خواهیم کرد. سپس به انواع دیگری از انرژی اشاره می کنیم و این که چگونه می توان اصل پایستگی انرژی را به صورت معادله هایی قابل حل نوشت ، برسی می کنیم.

انرژی در فیزیک چیست؟

یکی از هدف های بنیادی فیزیک ، برسی چیزی است که همه درباره ی آن حرف می زنند : انرژی . این موضوع به روشنی دارای اهمیت است . در واقع تمدن ما بر اساس کسب انرژی و استفاده ی بهینه از آن بنا نهاده شده است.
برای مثال ، هر کسی می داند که لازمه ی هر نوع حرکتی انرژی است. پرواز بر فراز اقیانوس اطلس با هواپیما به انرژی نیاز دارد. بردن اجسام به طبقه ی بالای یک ساختمان یا به داخل یک ایستگاه فضایی در حال دوران به انرژی نیاز دارد. حتی پرتاب یک توپ بسکتبال هم به انرژی نیاز دارد. ما پول زیادی برای بدست آوردن و استفاده از انرژی می پردازیم. جنگ هایی بر سر منابع انرژی در گرفته اند . جنگ هایی به دلیل استفاده ی شدید و ناگهانی انرژی توسط یک طرف به پایان رسیده اند. هر کسی مثال های فراوانی از انرژی و کاربرد هایش می داند ، ولی به راستی اصطلاح انرژی به چه معناست ؟ در مطلب بعدی همین وبسایت به تعریف انرژی می پردازیم و آن را از بعد های مختلف برسی می کنیم.