پیشنهاد شده است برای توقف روند گرمایش زمین، مزارع خورشیدی شناور عظیمی ساخته شود که کربن‌دی‌اکسید را از آب دریا استخراج و متانول تولید می‌کنند.

به‌گفته‌ی پژوهشگرانی از کشورهای نروژ و سوئیس، میلیون‌ها جزیره‌ی شناور خوشه‌بندی‌شده درکنار هم که کربن‌دی‌اکسید را به سوخت متانول تبدیل می‌کنند، می‌توانند به کاهش مقدار گازهای گلخانه‌ای موجود در اتمسفر کمک کنند. پژوهشگران در مقاله‌ای که در مجله‌ی PNAS منتشر شده است، پیشنهاد جزایر خورشیدی متانول را مطرح کرده‌اند.

در این مقاله ذکر شده است که برای محدود کردن روند گرمایش جهانی، به یک کاهش چشم‌گیر در میزان انتشارات کربن‌دی‌اکسید حاصل از مصرف سوخت‌های فسیلی نیاز است. بااین‌حال، استفاده از سوخت‌های مایع مبتنی بر کربن همچنان به‌عنوان واسط مهم انرژی در آینده‌ی نزدیک تداوم خواهد داشت. آن‌ها ترکیبی از فناوری‌هایی را که عمدتا در حال حاضر وجود دارند، برای استفاده از انرژی خورشیدی درجهت بازیافت کربن‌دی‌اکسید اتمسفر به یک سوخت مایع پیشنهاد کرده‌اند.

در این مقاله، پژوهشگران ایجاد جزایر شناوری نظیر مزارع ماهی شناور بزرگ را پیشنهاد می‌کنند. آن‌ها از سلول‌های فتوولتاییک که می‌توانند انرژی خورشیدی را به برق تبدیل کنند، استفاده خواهند کرد که درنهایت انرژی مورد نیاز برای تولید هیدروژن و استخراج کربن‌دی‌اکسید از آب دریا خواهد بود. سپس گازهای تولیدشده واکنش نشان خواهند داد تا متانولی را تشکیل دهند که می‌تواند مجددا به‌عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

مکان‌های جغرافیایی مناسب برای ساخت جزایر خورشیدی متانول

آندریاس بورگشولته، نویسنده‌ی این مقاله می‌گوید که یکی از مشکلات اصلی درزمینه‌ی انرژی تجدیدپذیر، رقابتی کردن آن با سوخت‌های فسیلی در یک مقیاس وسیع است. مفاهیم متعددی مطرح شده تا سعی شود انرژی‌های تجدیدپذیر را به گزینه‌ای واقع‌گرایانه تبدیل کند؛ اما هنوز هیچ راهی برای باروری آن وجود نداشته است. ایده‌ی جزایر خورشیدی زمانی شکل گرفت که دولت از پژوهشگران نروژی خواست که مزارع ماهیگیری را به درون دریای باز ببرند؛ بااین‌حال، این شبکه‌ها به انرژی اختصاصی خودشان نیاز داشتند. بورگشولته گفت:

جزایر تولیدکننده‌ی انرژی مدتی پیش پیشنهاد شده بود. آنچه باقی مانده بود، گنجاندن بخش ذخیره انرژی بود.

این تجهیزات را می‌توان در مناطقی قرار داد که از شرایط مناسب فیزیکی برخوردار هستند: جایی که ارتفاع امواج کمتر از ۷ متر و احتمال وقوع طوفان کم و عمق آب کمتر از ۶۰۰ متر باشد؛ مناطقی که جزایر بتوانند به‌خوبی در آن‌ها لنگر بیندازند. مکان‌هایی برای استقرار این تجهیزات در سرتاسر جهان معرفی شد. بر این اساس، به‌خصوص سواحل جنوب شرقی آسیا، شمال استرالیا و خلیج فارس برای این کار مناسب هستند.

آندریاس بورگشولته، نویسنده‌ی این مقاله می‌گوید که یکی از مشکلات اصلی درزمینه‌ی انرژی تجدیدپذیر، رقابتی کردن آن با سوخت‌های فسیلی در یک مقیاس وسیع است. مفاهیم متعددی مطرح شده تا سعی شود انرژی‌های تجدیدپذیر را به گزینه‌ای واقع‌گرایانه تبدیل کند؛ اما هنوز هیچ راهی برای باروری آن وجود نداشته است. ایده‌ی جزایر خورشیدی زمانی شکل گرفت که دولت از پژوهشگران نروژی خواست که مزارع ماهیگیری را به درون دریای باز ببرند؛ بااین‌حال، این شبکه‌ها به انرژی اختصاصی خودشان نیاز داشتند. بورگشولته گفت:

جزایر تولیدکننده‌ی انرژی مدتی پیش پیشنهاد شده بود. آنچه باقی مانده بود، گنجاندن بخش ذخیره انرژی بود.

این تجهیزات را می‌توان در مناطقی قرار داد که از شرایط مناسب فیزیکی برخوردار هستند: جایی که ارتفاع امواج کمتر از ۷ متر و احتمال وقوع طوفان کم و عمق آب کمتر از ۶۰۰ متر باشد؛ مناطقی که جزایر بتوانند به‌خوبی در آن‌ها لنگر بیندازند. مکان‌هایی برای استقرار این تجهیزات در سرتاسر جهان معرفی شد. بر این اساس، به‌خصوص سواحل جنوب شرقی آسیا، شمال استرالیا و خلیج فارس برای این کار مناسب هستند.

بزرگ‌ترین چالش، توسعه‌ی دستگاهی در مقیاس وسیع است که کربن‌دی‌اکسید را از آب دریا استخراج کند. این فرایند تنها جزء این سیستم است که هنوز توسعه پیدا نکرده است. تمام دیگر اجزا در حال حاضر در مقیاس صنعتی وجود دارند.

هنری اسنیث، استاد فیزیک دانشگاه آکسفورد که در این پژوهش مشارکتی نداشته است، می‌گوید:

من فکر نمی‌کنم این ایده کاملا دیوانه‌وار باشد؛ بااین‌حال، فکر هم نمی‌کنم که آن‌طور که مطرح کرده، بتواند منجی جهان باشد.

مزارع خورشیدی شناور ایده‌ی جدیدی نیست؛ اما چالش ساخت این ساختارهای شناور، رقابتی کردن هزینه‌ی آن‌ها است. در حال حاضر هزینه‌ی زمین تنها بخش کمی از کل هزینه‌ی سیستم PV (فتوولتاییک) را شامل می‌شود. همین هفته، اداره‌ی آب‌و‌برق دبی اعلام کرد که قصد توسعه‌ی کارخانه‌های شناور انرژی تجدیدپذیر در خلیج فارس را داشته و جستجویی را برای یافتن مشاورانی که بتوانند در این خصوص راهنمایی کنند، آغاز کرده است. اسنیث می‌گوید:

امروزه PV ارزان است، بنابراین، این گفته که جایگزین‌ها نمی‌توانند با سوخت‌های فسیلی رقابت کنند، کاملا نادرست است. درحقیقت از این به بعد، ژنراتورهای نسل جدید، به‌جای وابستگی به ایستگاه‌های انرژی سنتی، متکی بر انرژی‌های تجدیدپذیری مانند باد و خورشید خواهند بود. دیگر اجزای مورد نیاز برای این ایده، استخراج کربن‌دی‌اکسید از آب دریا و سپس تبدیل آن به سوخت است. این بخش از سیستم بسیار انرژی‌بر و پرهزینه خواهد بود. کار روی تولید سوخت‌هایی از برق (دربرابر تولید مستقیم با استفاده از نور خورشید) بسیار مهم است. این کار درنهایت انرژی باد و خورشید را قادر خواهد ساخت که ۱۰۰ درصد از نیاز انرژی ما را تولید کنند و باید مورد تشویق قرار گیرد. من تأکید می‌کنم که تولید برق از PV ارزان است و طی دهه‌ی آینده ارزان‌تر خواهد شد. بنابراین درکنار بحث ذخیره‌سازی، ما باید تکنولوژی‌هایی ایجاد کنیم که بتوانند از این انرژی استفاده کرده و از مقادیر اضافی آن برای تولید سوخت‌های ارزشمند دیگر استفاده کنند. ما نیازی به شناور کردن مزارع خورشیدی خود نداریم.

نوشته مزارع خورشیدی شناور؛ راهکاری برای توقف گرمایش زمین اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

• آیا احداث نیروگاه خانگی با پنل خورشیدی به صرفه است؟
• آیا سقف خانه من نصب و قرارگیری برای پنل های خورشیدی خانگی مناسب است؟
• آیا درآمد حاصل از فروش برق تولید شده پنل خورشیدی خانگی از سود بانکی بیشتر است؟
• آیا سیستم خورشیدی خانگی به اندازه کافی برای مصرف خانه من برق تولید می کند؟
• چه کسانی بهترین پنل خورشیدی خانگی را با بهترین ضمانت عرضه می کنند؟

در این مطلب چند سوال اساسی از تمام کسانی که علاقمند به استفاده از سیستم خورشیدی برای تامین برق منزل خود هستند می پرسیم تا مطمئن شوند خانه آنها کاندیدای مناسبی برای سیستم خورشیدی است.

۱٫قبض برق شما چقدر است؟ درآمد پنل خورشیدی خانگی کمتر نباشد.

دانستن این که چه مقدار برای انرژی منزل خود پرداخت می کنید اولین قدم برای ارزیابی مناسب بودن یا نبودن خانه شما برای سیستم خورشیدی است.

سوال اصلی اینجاست که آیا پولی برای شما ذخیره می کند؟در بعضی مناطق برق بسیار گران است.برای بعضی از صاحبین خانه ها قبض برق به هزینه ماهیانه وحشتناکی تبدیل شده است.هدف اصلی این است که انرژی خورشیدی برای کسی که ماهیانه حداقل ۱۰۰ هزار تومان قبض برق دارد حس به صرفه بودن را القا کند.چرا؟چون با استفاده از انرژی جایگزین و هزینه های اولیه آن،بازگشت سرمایه قابل توجهی برای مصرف کننده ایجاد شود.به عنوان نمونه احداث یک نیروگاه خورشیدی ۵ کیلووات ماهانه ۷۰۰ هزار تومان درآمد به همراه دارد.پس اگر قبض برق شما از این مقدار بیشتر باشد باید به فکر احداث نیروگاه خورشیدی خانگی در مقیاس بالاتر باشید.

۲٫چه نوع سقفی دارید؟

پنل های خورشیدی خانگی برای سقف هایی مثل کامپوزیت،آسفالت سیمانی،سفال سخت،فلز ایستاده که مواد با دوام و محکمی دارند بسیار مناسب هستند.برای سقف هایی با موادی مثل چوب و سنگلوخ هم می توانید پنل خورشیدی استفاده کنید اما باید یک تیم نصب حرفه ای انتخاب کنید که تجربه نصب بر روی این نوع سقف ها را داشته باشند.همچنین سخت افزار های نصبی که نصاب ها استفاده می کنند هم اهمیت دارد.در این خصوص اگر شک دارید پیشنهاد می کنم با با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

۳٫آیا نیاز به تعویض سقف است؟

قبل از نصب پنل های خورشیدی،تعویض سقفی که آخرای عمرش را می گذراند،ایده خوبی است،چون پنل ها تا ۳۰ سال عمر می کنند و قطعا تمایل نخواهید داشت که آن ها را از بین ببرید.پنل های خورشیدی باید روی سقف هایی که شرایط مناسبی دارند و نیاز به تعویض آن ها در آینده نزدیک نیست،نصب شوند.با در نظر گرفتن هزینه نصب مجدد پنل ها بعد از چیزی حدود ۵ سال،ارزش آن را دارد که ابتدا به فکر تعمیر یا تعویض سقف خود قبل از نصب پنل ها باشید.

۴٫چه مقدار نور خورشید به سقف شما می تابد؟

برای مناسب بودن خانه شما برای پنل های خورشیدی،میزان تابش وارده بر سقف شما اهمیت دارد.هنگامی که با یک متخصص نصب پنل ها به توافق رسیدید،حتما درخواست بازدید از محل خود را از نصاب بخواهید.متخصصین نصب سقف شما را از لحاظ موقعیت جغرافیایی(بهترین حالت برای تولید بیشتر پنل ها قرار گرفتن رو به جنوب است)،زوایای سقف و سایه اندازی اشیای محیطی بررسی می کنند که مطمئن شوند بیشترین نور خورشید به آن برسد.هر چقدر نور مستقیم بیشتری به سقف شما برسد،برق بیشتری تولید می شود.البته این مقادیر باید در طی روزهای مختلف هر سال محاسبه شود.علاوه بر مقدار تابش باید مقدار سایه ی ایجاد شده توسط سایر عناصر نیز شبیه سازی شود.

۵٫وضعیت آب و هوایی منطقه شما به چه شکل است؟

برق خورشیدی در هر نوع آب و هوایی می تواند تولید شود.از مناطق بارانی مثل گیلان و مازندران گرفته تا مناطق بسیار گرم مثل اهواز و بندرعباس

پنل های خورشیدی با کیفیت هم نور مستقیم و هم غیر مستقیم را به برق تبدیل می کنند،بنابراین حتی در روزهای ابری نیز کار خواهند کرد هر چند به مراتب تولید بسیار پایین تری خواهند داشت.

نوشته آیا خانه شما مناسب برای پنل خورشیدی خانگی است؟ اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته ، روش های مختلفی وجود دارد.معمول ترین و پرکاربردترین آن ، تولید جریان الکتریسیته از انرژی خورشید به وسیله سلول‌های فتوولتائیک می‌باشد.

به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانیزم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند.

عبارت فتوولتائیک “Photovoltaic” ترکیبی از کلمه یونانی “Photos” به معنی نور با “Volt” به معنای تولید الکتریسیته از نور است.کشف پدیده فتوولتائیک به فیزیکدان فرانسوی Edmond Becquerel نسبت داده می‌شود که در سال ۱۸۳۹ با چاپ مقاله ای تجربیات خود را با باتری تر ارائه نمود.

او مشاهده نمود که ولتاژ باتری وقتی که صفحات نقره ای آن تحت تابش نور خورشید قرار می گیرند ، افزایش نمی یابد . اما اولین گزارش از پدیده Photovoltaic در یک ماده جامد در سال ۱۸۷۷ بود وقتی که دو دانشمند کمبریج W.G.Adams و R.E. Day در مقاله ای تغییراتی که در خواص الکتریکی سلنیوم وقتی که تحت تابش نور قرار می گیرد را، توضیح دادند.

در سالCharles Edgar Fritts ۱۸۸۳ که یک مهندس برق اهل نیویورک بود، یک سلول خورشیدی سلنیومی ساخت که از برخی جهات شبیه به سلول های خورشیدی سیلیکونی امروزی بود. این سلول از یک ویفر نازک سلنیوم تشکیل شده بود که با یک توری از سیم های خیلی نازک طلا و یک ورق حفاظتی از شیشه پوشانده شده بود. اما سلول ساخت او خیلی کم بازده بود. بازده یک سلول خورشیدی عبارت از درصدی از انرژی خورشیدی تابیده به سطح آن می‌باشد که به انرژی الکتریکی تبدیل شده باشد.

کمتر از % ۱ انرژی خورشیدی تابیده شده به سطح این سلول ابتدایی به الکتریسیته تبدیل می‌شد. با وجود این، سلول‌های سلنیومی در نورسنج‌های عکاسی به طور وسیعی بکار گرفته شد.

فتوولتائیک را به اختصار PV نیز می نامند.از همین رو نرم افزارهای مطرح این حوزه با عبارت PV شروع می شوند.

امروزه سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف ترین کاربرد انرژی‌های نو می‌باشند و تاکنون سیستم‌های گوناگونی با ظرفیت‌های مختلف (۰٫۵ وات تا چند صد مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آن‌ها افزوده می‌شود. از سری و موازی کردن سلول‌های خورشیدی می توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. به یک مجموعه از سلول‌های سری و موازی شده پنل فتوولتائیک می گویند.این سیستم ها به دو دسته متصل به شبکه و منفصل از شبکه تقسیم می شوند.

پنل‌های فتوولتائیک یا به عبارت ساده‌تر صفحات خورشیدی، وسایلی هستند که با استفاده از آن‌ها نور خورشید مستقیماً به الکتریسیته (برق جریان مستقیم) تبدیل می‌گردد. صفحات فتوولتائیک در ابعاد و اندازه‌های مختلفی (از چند میلیمترمربع تا بیش از ۲ مترمربع) ساخته می‌شوند. نمونه‌های کوچک این صفحات بر روی ماشین‌های حساب نوری بسیار متداول است و نمونه‌های بزرگ‌تر این صفحات برای ساخت نیروگاه‌های فتوولتائیک یا مصارف خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نوشته بررسی مفهوم فتوولتائیک اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

۱ ) تکنولوژی خورشیدی یک تکنولوژی استاندارد است.

تاریخچه برق خورشیدی فتوولتاییک به آزمایشات علمی قرن ۱۹ میلادی بر می گردد.اولین سلول سیلیکونی فتوولتاییک قادر به تبدیل انرژی خورشیدی به برقی بود که می توانست تجهیزات الکتریکی موجود در سال ۱۹۵۴ را راه اندازی کند.تا سال ۱۹۸۳ تولید برق فتوولتاییک در جهان تا ۲۱ مگاوات افزایش یافت.در حال حاضر ۴۷٫۱ گیگاوات ظرفیت کل نصب شده در سطح جهان است.بنابراین مشخص است که خورشیدی یک تکنولوژی ثابت شده است و پذیرش آن به عنوان یک منبع انرژی پاک همچنان ادامه دارد.

۲ ) سیستم خورشیدی در هر نوع آب و هوایی کار می کند.

یکی دیگر از مزایای سیستم های خورشیدی کار کردن آنها در هر آب و هوایی است.بسیاری مردم بر این باورند که سیستم های خورشیدی در آب و هوای سرد کار نمی کند.این باور درست نیست.پنل های خورشیدی در واقع در دمای کمتر با بازده بالاتری کار می کنند چون دمای بالا میزان ولتاژ خروجی را کاهش می دهد.در زمان هایی که نور مستقیم خورشید وجود دارد،سیستم خورشیدی برق بیشتری تولید می کند.پنل های مدرن کاملا پربازده هستند و می توانند در نورهای کم هم انرژی تولید کنند.(در مورد چگونگی کارکرد پنل های خورشیدی بیشتر بخوانید.)

به طور مثال یک نفر که در استان گلستان زندگی می کند،نیاز به یک سیستم خورشیدی بزرگتر دارد تا همان نتیجه ای را بگیرد که فردی در استان فارس می گیرد.سیستم های خورشیدی در هر جایی که روشنایی روز وجود دارد،کار می کنند.

۳ ) انرژی خورشیدی سود زیادی برای شبکه سراسری برق ایجاد کرده است.

در سراسر جهان،انرژی خورشیدی اضافی از مصرف،به شبکه انتقال داده می شود که هزینه قبض برق آن ها را کاهش می دهد.در برخی کشورها مثل ایران،ژاپن و بخش هایی از اروپا سیاست خرید تضمینی برق وجود دارد که یک نوع سرمایه گذاری برای صاحبان خانه ها به وجود می آورد.در اکثر ایالت های آمریکا سیاست net metering وجود دارد.به این شکل است که مشترک در طول روز از انرژی خورشیدی استفاده می کند و اضافی آن را به شبکه می دهد و در طول شب از برق شبکه استفاده می کند که این باعث کاهش هزینه برق منزل می شود.

۴ ) پنل های خورشیدی طول عمر بالایی دارند.

پنل های خورشیدی قابلیت تولید برق در هر شرایطی را دارند و در برابر باد،تگرگ و … هم مقاوم هستند.همچنین طول عمر مفید آن ها بین ۲۵ تا ۴۰ سال است.اکثر تولید کننده های پنل خورشیدی در دنیا ضمانت راندمان تا ۲۵ سال را به مشتری می دهند.

۵ ) پنل های خورشیدی ارزش خانه شما را بالا می برد.

یکی از مزیت های انرژی خورشیدی افزایش ارزش خانه شماست.طبق یک مطالعه اخیر در دپارتمان انرژی آمریکا،مشخص شد از ۲۲ هزار خانه ای که به فروش رسید،حدود ۴ هزار خانه دارای سیستم خورشیدی بودند.بررسی شد که یک سیستم خورشیدی معمولی چیزی حدود ۱۵ هزار دلار به ارزش خانه ها می افزاید.

۶ ) انرژی خورشیدی یک منبع انرژی بی طرف است.

خورشیدی فقط مخصوص پولدارها نیست.در حال حاضر طیف وسیعی از قشرهای مختلف مردم در دنیا از این انرژی استفاده می کنند.خانه های مسکونی،شرکت های نفتی،دولت و مدارس در سراسر دنیا به احداث سیستم های خورشیدی روی می آورند.بانک های بزرگ در خورشیدی سرمایه گذاری می کنند.سیاست های خورشیدی از طرف تمام جناح های سیاسی همه به یک سمت است و آن رشد این صنعت است.مزیت های زیست محیطی برق خورشیدی هم غیر قابل انکار است.

نوشته ۶ مورد از مزایای سیستم های خورشیدی اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

وزارت نیرو در راستای افزایش اشتغال ، بهبود معیشت در مناطق مرزی ، کم آب و محروم ، افزایش سهم کشور در تامین انرژی منطقه و درآمدزایی و سودرسانی معقول به سرمایه گذاران چهارچوب صادرات برق تجدیدپذیر و پاک را فراهم آورده است.

شرایط صادرات نیروگاه های خورشیدی غیر دولتی

ساتبا موظف است به عنوان پنجره واحد سرمایه گذاری برای تولید برق صادراتی توسط نیروگاه های خورشیدی غیر دولتی بنا به درخواست متقاضیان احداث این نیروگاه ها برای صادرات برق به خارج از کشور ، پروانه احداث ، پروانه بهره برداری و مجوز صادرات برق خورشیدی صادر نماید.

در صورت درخواست سرمایه گذار احداث نیروگاه های خورشیدی جهت استفاده از ظرفیت های موضوع این مصوبه ، امکان عقد قرارداد خرید تضمینی وجود نخواهد نداشت.

ساتبا موظف از است قبل از مبادله قرارداهای موضوع این مصوبه ، مجوز اتصال به شبکه را از شرکت توانیر دریافت نماید.

هزینه ترانزیت نیروگاه های موضوع این مصوبه برای صادرات از نقطه مرجع شبکه معادل ۱۵ درصد متوسط وزنی نرخ صادرات سال قبل می باشد.

به ساتبا اجازه داده می شود تا هزینه ترانزیت برق از مرزهای کشور برای نیروگاه های خورشیدی را محاسبه و دریافت نماید.ساتبا مکلف است مبلغ دریافی بابت هزینه ترانزیت برق از مرزهای کشور را صرفا جهت پرداخت بخشی از هزینه خرید تضمینی برق از نیروگاه های خورشیدی داخل کشور صرف نماید.با توجه به این بند ازین پس درآمد ساتبا بسیار بیشتر از پیش خواهد شد و سوپاپ اطمینانی است برای سرمایه گذاران نیروگاه های خورشیدی در گرفتن درآمد های خود از ساتبا.

شرکت مدیریت شبکه برق ایران موظف است تغییرات نوسان تولید نیروگاه های خورشیدی را برای یک دوره پنج ساله پوشش دهد.هدف از این امر این است که نیروگاه های خورشیدی حجم صادرات سالانه برق تعهد شده ی خود را صادر کنند.

بازاریابی و عقد قرارداد با خریداران خارجی و رعایت کلیه ی قوانین داخلی و بین المللی بر عهده ی سرمایه گذار می باشد.

مراحل فرآیند احداث و صادرات برق نیروگاه خورشیدیصدور پروانه احداث و صادرات برق خورشیدی

ارائه درخواست کتبی به ساتبا

مدارک و مستندات خود را به ساتبا ارائه دهید.ماکسیمم طی ۱۵ روز پروانه احداث شما صادر خواهد شد.

شرکت شما باید طبق قوانین جمهوری اسلامی ایران ثبت شده باشد.

کارمزد دریافت پروانه را به حساب ساتبا واریز نمایید.

ضمانت نامه بانکی به میزان یک درصد مبلغ کل نیروگاه به ساتبا ارائه دهید.

مدارکی که باید به ساتبا ارائه شود

• فرم تکمیل شده درخواست
• مستندات ثبت شرکت
• تعهدنامه امضاء شده
• ضمانت نامه از یک بانک ایرانی
• تفاهم نامه با خریدار خارجی برق
• مختصات جغرافیایی ساختگاه پیشنهادی
• خلاصه مدیریتی طرح توجیهی یا feasibility study
• خلاصه تجارب، مالکیتها، سرمایه شرکت و مستندات مربوطه

جهت سفارش طرح توجیهی مخصوص نیروگاه خود با ما در تماس باشید.

مجوزهای لازم جهت صادرات برق خورشیدی

اخذ مجوز محیط زیست : پس از اخذ پروانه تاسیس به سازمان محیط زیست معرفی خواهید شد.این مجوز باید در تمام طول مدت ساخت و بهره برداری نیروگاه پا برجا بماند.

نوشته شرایط و مراحل ترانزیت و صادرات برق خورشیدی اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

در سیستمهای منفصل از شبکه (آفگرید) مصرف کننده بطور مستقل از شبکه سراسری انرژی مورد نیاز خود را تامین میکند. در این نوع سیستم پنل های فتتولتائیک در طول روز انرژی تولید شده خود را توسط کنترل کننده شارژ در باتری ذخیره میکنند. مصرف کننده با توجه به نیاز خود و بار مصرفی از این انرژی بصورت ولتاژ مستقیم و یا ولتاژ متناوب (AC) استفاده میکند. امروژه ویلا ها ، خانه باغ ها ، پمپ های آب ، مناطق دورافتاده از شبکه سراسری برق و مناطق صعب العبور از جمله پرکاربرد ترین موارد استفاده از این نوع سیستم ها هستند. جهت اطلاع از قیمت روز این تجهیزات با آوان سولاردر تماس باشید.

سیستم بدون ذخیره ساز

در این مدل بصورت مستقیم از انرژی تولید شده توسط پنل های فتوولتائیک برای تامین انرژی مورد نیاز مصرف کننده استفاده میشود. به دلیل عدم وجود سیستم ذخیره ساز در این نوع سیستم ها ، بصورت روز کارکرد بهره برداری میشوند. از جمله موارد پر کاربرد این نوع سیستم ها میتوان به پمپ های آب خورشیدی اشاره نمود. در سیسم پمپ آب خورشیدی توان سیستم فتوولتائیک با توان مصرفی پمپ رابطه مستقیم دارد.

سیستم به همراه ذخیره ساز

• سیستم با خروجی ولتاژ مستقیم (DC)

پنل های فتوولتائیک با شارژ باطری در طول روز قابلیت استفاده در طول شب را برای مصرف کننده فراهم میکنند. به عنوان مثال تامین برق دوربین مدار بسته یکی از موارد مورد استفاده از این نوع سیستم ها میباشد.

• سیستم با خروجی ولتاژ متناوب (AC)

در نوع سیستم تمامی اجزا سیستم با خروجی مستقیم را دارا هستند اما برای دریافت خروجی جریان متناوب از اینورتر به عنوان مبدل استفاده میشود. خروجی بر اساس نوع بار مصرفی و شکل موج خروجی اینورتر به سه دسته : تمام سینوسی ، شبه سینوسی و موج مربعی تقسیم بندی میشود.

• سیستم های هیبرید

سیستمهای منفصل از شبکه خورشیدی به دلیل استفاده از باتری های خورشیدی معمولا هزینه بالایی را به همراه دارند. و استفاده از این نوع سیستم ها برای تغذیه ی بار های پر مصرف صرفه اقتصادی ندارد. به همین دلیل استفاده از دیزل ژنراتور ها میتواند گزینه مناسبی به عنوان یک تولید کننده کمکی باشد. در کاربرد دیگری از این سیستم ها استفاده از سیستم خورشیدی به عنوان بک آپ برق شهری در زمانی که قطعی شبکه بوجود آمده سیستم بطور خودکار به سایر منابع تولید کننده سوییچ میشود.

نوشته بررسی انواع سیستمهای منفصل از شبکه خورشیدی اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

مقدار انرژی تولیدشده بوسیله سیستم های فتوولتائیک در مقیاس صنعتی که در سرتاسر بیابان جنوب غربی ایالات متحده آمریکا کارگذاری شده اند، به توانایی سیستم در سازگاری با بارهای مصرفی فصلی و در زمان های مختلف روز بستگی دارد. در طول دوره هایی که با تقاضای بالا همراهند، برخی دستگاه ها شارژ بیشتری در واحد کیلووات ساعت را نشان می دهند- که باعث افزایش بازدهی هر کیلووات ساعت تولیدی توسط هر سیستم خورشیدی میشود. در نتیجه، توسعه دهندگان پروژه، مهندسین، مالکین و اپراتورهای سیستم ها، تمرکز بر طراحی و نگهداری سیستم‌هایی دارند که تولید را در طی این دوره با ارزش را به حداکثر می‌رسانند.

علاوه بر این، بیابان های جنوب غربی فصل خشک بلندی را تجربه می کنند که با دوره های تقاضای بالا و افزایش مصرف انرژی همراه است. به دلیل کمبود بارش باران یا شست و شوی (پاکسازی) منظم، کاهش تولید بر اثر  خاک گرفتگی، که با نام تلفات گردوغبار هم شناخته می شود، افزایش می یابد.

در سال ۲۰۰۶، در چهارمین کنفرانس جهانی IEEE در زمینه تبدیل انرژی فتوولتائیک، پاورلایت[۱] مقاله ای با عنوان «تاثیر گردوغبار بر سیستم های فتوولتائیک مقیاس صنعتی در کالیفرنیا و منطقه جنوب غربی ایالات متحده» را منتشر کرد. پژوهشگران «افت تدریجی اما مشخص عملکرد سیستم را در طول فصل خشک برای سیستم های موجود در آب و هوای خشک» تایید کردند و به این نتیجه رسیدند که :

افت عملکرد به دلیل گردوغبار و کثیفی سیستم همیشه ثابت نیست، بلکه به مقدار و تناوب بارش باران بستگی دارد

با وجود نتایج مطرح شده توسط پاورلایت، چند مورد از ابزار متداول در مدلسازی تولید سیستم های فتوولتائیک و مالکین سیستم، آثار خاک گرفتگی را بر اساس مقیاس سالانه مورد ارزیابی قرار می دهند. مالکین سیستم معمولا کثیفی حاصل از گردوخاک سیستم ها را را به دو شکل برطرف می کنند :

شست و شوی منظم به منظور کاهش زیان ها و خسارت های ناشی از خاک گرفتگی و شست و شوی زودهنگام و اتکا به بارش باران به منظور به حداقل رساندن خسارت ها

در صورت انجام سالانه این عملیات، این تصمیم ها همراه با بی توجهی به آثار کوتاه مدت خاک گرفتگی اتخاذ می شوند که این امر می تواند هزینه شست و شوی دستگاه به منظور افزایش تولید در طول دوره های اوج ساعات تولید را توجیه کند.

در این مقاله، ویژگی های مهم خاک گرفتگی را با استفاده از داده های آب و هوایی مورد بررسی قرار می دهیم تا خسارت های ناشی از آلودگی گردوغبار در محل را بر اساس مقیاس های ماهیانه و سالیانه در دو منطقه ی بیابان جنوب غربی شبیه سازی کنیم. نتایج اشاره به تفاوت  میزان خسارت ها در طول سال در هر دو محل دارند، با  ذکر این نکته که میانگین خسارت ماهانه در ژوئن و جولای- دوره اوج تولید- بالاتر از میانگین سالانه است. همچنین، شست و شوی توصیه شده را به منظور آگاهی از تاثیر آن ها بر خسارت های سالیانه مدلسازی کردیم.

ارزیابی خسارت های ناشی از آلودگی گردوخاک یا کثیفی

خاک گرفتگی می تواند هم به عنوان میزان انباشت آلاینده ها روی سطح ماژول و هم به عنوان کاهش میزان تولید ارزیابی شود. می بایست افت عملکرد سیستم بر اثر آلودگی را مشخص کنیم. با این فرض ثابت بودن فاکتورهای دیگر، مقایسه مقادیر تولید میان یک ماژول کنترل شده و یک ماژول آلوده، راهی برای تعیین خسارت های ناشی از آلودگی در محل است.

برای شبیه سازی خسارت ها در طول زمان، می بایست نرخ یا میزان انباشتگی آلودگی یا خاک را مشخص کنیم. با اینکه روش های مختلفی برای محاسبه میزان آلودگی وجود دارد، میزانی از آلودگی که نشان دهنده درصد کاهش روزانه تولید باشد، ارزشمندترین روش برای اهداف مدلسازی تولید سیستم فتولتائیک به حساب می آید. زمانیکه میزان آلودگی تعیین شد، می توان آن را همراه با داده های بارش باران، به منظور تخمین خسارت های گذشته، حال و آینده بکار بست.

همانطور که در مطالعه پاورلایت اشاره شد، «میزان آلودگی ارزیابی شده»، یک منحنی شیبدار را نشان می دهد که برای داده های عملکرد میان رویدادهای بارانی بکار گرفته می شود.  در این مطالعه تصور می شود که تغییر درصدی عملکرد در طول زمان – در صورت نبود باران یا شست و شو- معادل با درصد تغییر خسات ناشی از آلودگی در طول زمان است.

روش First Solar چه بود؟

در ژانویه سال ۲۰۰۳، فرست سولار[۲] مقاله ای تحت عنوان «نظارت مستقیم بر تلفات انرژی موثر از آلودگی ماژول های فرست سولار در کالیفرنیا» را در مجله فوتوولتائیک منتشر کرد که در آن شرحی از روش ارزیابی خاک گرفتگی در تعیین میزان خاک گرفتگی در محل را ارائه داد.

این تکنیک بر اساس روش ارائه شده در «دستگاه های پیل خورشیدی: تلفات به دلیل آلودگی» می باشد که در سال ۱۹۸۹ منتشر شد و هدف آن، «تجهیزات پیچیده اتوماتیک همانند ترکر های منحنی IV» است. بجای همسان سازی میزان خاک گرفتگی  با رشد خسارت های تولیدی در هر واحد زمانی، روش فرست سولار از مقایسه سطوح تولید میان یک ماژول کنترل شده، یعنی مدلی که مرتب تمیز نمی شود، و عملکرد مورد انتظار بر اساس میزان تابش و تشعشع معمول، استفاده می برد.

روش های پاورلایت و فرست سولار می توانند برای تعیین میزان آلودگی ناشی از گردوغبار در محل بکار گرفته شوند. این کار از آن جهت ارزشمند است که میزان  آلودگی در منطقه متفاوت است و می تواند به فعالیت های انسانی از قبیل ترافیک، ساخت و ساز یا فرودگاه ها، در نزدیکی محل بستگی داشته باشد. از آنجا که میزان آلودگی، شست و شوی دستگاه را مد نظر قرار نمی دهد، می بایست مدلی با داده های بارش محلی باران ارائه شود که در تعیین خسارت ناشی از آلودگی در یک دوره زمانی مشخص مفید است. به منظور پیش بینی خسارت ها بر اساس آب و هوا و میزان آلودگی، می بایست محاسبه کنیم که چه مقدار باران برای شست و شوی کامل- یا حداقل خوب- دستگاه لازم است.

ویژگی های آلودگی ناشی گردوخاک

پاورلایت و فرست سولار، همراه با مطالعه انجام شده توسط دانشگاه ایالت آریزونا (ASU) برخی از ویژگی های کلیدی خاک گرفتگی و کثیفی سیستم های فتوولتائیک را شناسایی کردند. علاوه بر این، شرکت ساختمانی مک کارتی این ویژگی ها و روندها را در چند منطقه از بیابان جنوب غربی مطالعه کرد. این روندها برای ارزیابی میزان تاثیر خاک گرفتگی بر تولید سیستم خورشیدی سودمند هستند. چند مورد از این ویژگی ها به عنوان فرضیات کلیدی در مدل های پیش بینی خسارت ناشی از خاک گرفتگی که با نام مدل های ارزیابی خاک گرفتگی هم شناخته می شوند، مورد استفاده قرار می گیرند.

نوشته تاثیر گرد و خاک بر عملکرد نیروگاه های خورشیدی چگونه است؟ اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

در این نرم‌افزار می‌توان سیستم‌های متصل به شبکه و DC و پمپ‌های خورشیدی را شبیه‌سازی کرد. همچنین خواهید توانست با ورود اطلاعات راجع به بار مصرف شده مدت زمان مصرف سیستم خورشیدی مناسب خود را تولید کرده و آنرا بهینه سازی کنید. همچنین می‌توان در این نرم‌افزار وجود سایه را هم بررسی کرد. با ورود اطلاعات جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا می‌توان از اطلاعات واقعی میزان تابش خورشید استفاده کرد.

انواع برندهای تجهیزات سیستمهای خورشیدی در دیتابیس این نرم افزار موجود بوده و به راحتی میتوانید شبیه سازی و طراحی الکتریکال سیستم متصل به شبکه خود را در این نرم افزار پیاده سازی نمایید.

گزارشات و داده های خروجی این نرم افزار مورد تایید شرکت های توزیع و ساتبا بوده و میتوان محاسبات اقتصادی بسیار دقیقی برای ایجاد طرح های توجیهی انجام داد.

ویژگی‌های نرم‌افزار PVsyst:

• مجاسبه جامع سیستم‌های خورشیدی
• امکان آنالیز داده‌ها
• شبیه‌سازی حرفه‌ای
• امکان استفاده برای معماران، مهندسان و محققان
• شبیه‌سازی سیستم‌های DC
• امکان شبیه سازی و بررسی تاثیر وجود سایه
• ورود اطلاعات جغرافیایی
• محاسبهٔ هوشمند میزان نور خورشید و میزان تولید
• گزارش گیری دقیق و مورد تایید ساتبا
• امکان برآورد اقتصادی
• و…

شما میتوانید این اپلیکیشن را از طریق لینک زیر دانلود کنید :

لینک دانلود

آخرین ورژن کرک شده نرم افزار PVsyst که نسخه PVsyst 7.2.3 Premium بوده را میتوانید دریافت نمایید. لازم به ذکر است که این نسخه پریمیوم بوده و هیچ محدودیتی در ظرفیت طراحی نیست و همچنین مپ نرم افزار فعال می باشد.

نوشته دانلود نرم افزار PVSyst نسخه ۷٫۲٫۳ اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

مقدمه

باتری دســتگاهی اســت که در آن طی یک ســری فعل و انفعالات شــیمیایی، انرژی شــیمیایی به انــرژی الکتریکی تبدیل می شــود. باتری هــا دارای انــواع گوناگونی هســتند، در یک دســته بندی کلی می تــوان آن هــا را بــه دو نــوع باتری هــای غیرقابل شــارژ (اولیــه) و باتری هــای قابل شــارژ (ثانویه) تقســیم بندی کرد. هــدف ما تمرکز روی باتری های قابل شارژ (ثانویه) است.

انواع باتری های قابل شارژ (ثانویه)

باتری سرب اسید

این باتری گونه ای از باتری های قابل شارژ است که در سال ۱۸۹۵ توســط دانشــمندی فرانســوی بــه نــام پلانــت اختــراع شــده اســت. باتری های ســرب اســید یکــی از قدیمی تریــن باتری های قابل شــارژ در جهــان هســتند. امــروزه باتری هــای اســیدی در صنایــع خــودرو، ماشــین آلات سنگین و همچنین سامانه های برق پشتیبان کاربرد گسترده ای یافته اند. در اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی محققان مشغول پژوهــش و توســعه نوعــی باتری اســــیدی بودند کــه در هر وضعیتی قابل استفاده و کاربرد باشــد. نتایج حاصل کار این محققان دو نوع باتری بود که برگرفته از کاربرد آن ها یکی به نام «باتری اسیدی بدون منفذ» که به اختصار SLA یا ژل خوانده می شوند و دیگری باتری اسیدی مجهز به دریچه تنظیم یا VRLA خوانده می‌شود. هر دو نوع باتری مذکور به لحاظ فنی شباهت بسیاری به یکدیگر دارند. برخلاف باتری های اســیدی شــناور، هــر دو نــوع باتری VRLA و SLAاز طراحی خاصــی برخــوردار شــــده اند کــه احتمال افزایــش ولتاژ بیــش از حد و بــه دنبــال آن ایجــاد گاز درون باتــری به هنــگام شارژ شــدن را تا حد چشــمگیری کاهش می دهد، همچنین در این نوع از باتری ها شارژ بیش از حد موجب نشت گاز و مایعات از باتری خواهد شد، از همین رو این باتری ها هرگز به میزان تکمیل ظرفیت خود شارژ نمی شوند.
از دیگر خصوصیات باتری های اسیدی آن است که قرارگیری آن ها تحت شارژ برای مدت طولانی مشکلی برای باتری ایجاد نمی کند و اثر مخربی بر آن نخواهد داشــت و از مناسب ترین وضعیت نگهداری شارژ در میان سایر انواع باتری های قابل شارژ برخوردار است. با آنکه باتری هــای نیکل-کادمیــوم حدود ۴۰ درصــد از میزان ذخیره شــارژ خود را به طور خودبه خود و بدون مصرف در مدت سه ماهه نخست پس از آخرین تاریخ شارژ از دست می دهند، این میزان تخلیه انرژی خود به خــودی بــرای باتری هــای اســیدی SLA از دســت دادن ۴۰ درصــد از میزان انرژی ذخیره شــده در مدت یک ســال پس از آخرین تاریــخ شــارژ به وقــوع می پیوندد. از ســوی دیگر با آنکــه هزینه اولیه خریــد باتری اســیدی نســبتا کم و پایین تــر از نیکل-کادمیوم اســت امــا به مــرور زمــان و طــی دوره عمر مفیــد، هزینه های کارکــرد باتری SLA فزاینــده و به مراتــب بیشــتر از نیکل-کادمیــوم خواهــد بــود. از محدودیت های باتری های اسیدی می توان به محدودیت در شارژ سریع اشاره کرد. برای نمونه زمان لازم برای تکمیل شارژ این نوع از باتری ها بین۸ تا ۱۶ ســاعت اســت که زمان بسیار زیادی محسوب می شــود. از دیگــر محدودیت های این نوع باتــری امکان نگهداری و ذخیــره تنها در حالت شارژ شــده اســت. به عبارت دیگــر نگهداری و رها کردن باتری بدون شــــارژ و در حالت تخلیه به سرعت سبب بروز سولفاته شدن باتری خواهد شد.
برخلاف باتری های نیکل-کادمیوم، باتری های اسیدی از ظرفیت بازدهــی انــرژی کــم و محــدودی برخوردار هســتند (ســرعت تخلیه شــارژ بالا) و برای افزایش این قابلیت تنها امکان موجود، استفاده از باتری های اسیدی بزرگ تر است. همچنین بسته به میزان مصرف و دمای محیط استفاده از باتری، عمر مفید باتری های اسیدی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ مرتبه شارژ و مصرف متغیر است و مهم ترین عامل مؤثر در کاهش طول عمر مفید این نوع از باتری ها، ایجاد خوردگی در شبکه الکتــرود مثبــت درون باتری، تخلیه مواد فعال و همچنین انبســاط صفحــات قطــب مثبــت آن اســت. ایــن تغییرات بــا افزایــش دمای محیط فعالیت باتری، شــدت و فزونی می یابند. دمای بهینه برای بهره بــرداری از باتری هــای اســیدی VRLA و SLA به طور متوســط حدود ۲۵ درجه سانتی گراد ( معادل ۷۷ درجه فارنهایت ) است، به عنوان یک قاعده کلی افزایش هر ۸ درجه سانتی گراد (معادل ۱۵ درجه فارنهایت) به دمای مذکور چیزی در حدود نیمی از عمر مفید باتری را کاهش خواهد داد. به عبارت دیگر باتری نـوع VRLA که در درجه متوسط و مطلوب ۲۵ درجه سانتی گراد به طور متوسط ۱۰ سال عمر مفید برای آن زده می‌شود، در صورتی که در دمای متوسط ۳۳ درجه سانتی گراد (۹۵ درجه قارنهایت) به کار گرفته شوددر بهترین حالت عمر مفید آن چیزی در حدود ۵ سال برآورد می‌شود و همان باتری در صورت استفاده در دمای متوسط۴۲ درجه سانتی گراد (معادل ۱۰۷ درجه فارنهایت) تنها کمی بیش از یک سال عمر مفید خواهد داشت.

از میــان باتری های قابل شــارژ مدرن امروزی، خانــواده باتری های اسیدی از قابلیت ذخیره انرژی پایین تری برخوردار هستند و همین قابلیت کافی اســت تا آن هــا را برای به کارگیری در تجهیزات ســیار و قابل حمل نامناسب جلوه دهد، به علاوه آنکه همان طور که پیش تر هم اشاره شد عملکرد این نوع از باتری ها در دمای بالا بسیار ضعیف اســت. گذشــته از موارد فوق بیشــترین مدت زمان مصرف (تخلیه) باتری های اســیدی۵به طور متوسط حدود۵ ســاعت اســت و این در حالی است که برخی دیگر از انواع باتری های قابل شارژ زمان مصرفی در حدود ۲۰ ساعت دارند.

مزایای باتری سرب اسید

• تولید آسان و ارزان قیمت
• قابل اعتماد و بادوام در صورت استفاده و نگهداری مناسب
• میزان کم تخلیه خود به خودی (بدون مصرف) انرژی ذخیره شده
• کمتریــن میزان تخلیه خودبه خــودی در میان انــواع باتری های قابل شارژ
• نیازمند الزامات و شرایط نگهداری ساده
• نرخ تخلیه انرژی بالا

معایب باتری سرب اسید

• عدم امکان نگهداری در حالت تخلیه (بدون شارژ)
• میزان پایین ذخیره انرژی
• محدودیت در تعداد دفعات تخلیه کامل شارژ
• عدم سازگاری با محیط زیست (ترکیبات الکترولیت و اسید سبب بروز آسیب های زیست محیطی خواهند بود.)
• محدودیت های حمل ونقل ناشی از نگرانی های زیست محیطی به دلیل افزایش احتمال نشــت اســید و ســایر مواد درونی در هنگام تصادفات وسایل نقلیه
• افزایش بیش از حد حرارت در صورت شارژ نامناسب

باتری نیکل-کادمیم Ni-Cd

این نوع از باتری ها نخســتین بار در ســال ۱۸۹۹ اختراع شده است. مصرف عمده این نوع باتری در لوازم الکترونیکی است. سلول های نیکل-کادمیــوم بیشــترین و رایج تریــن باتری هــای قابل شــارژ در مصــارف خانگی را تشــکیل می دهند. اســتفاده از آن هــا برای تأمین انرژی موردنیاز وسایل کوچک و قابل حمل خانگی مانند تلفن های بــدون ســیم کاربردهای بســیاری دارد. به طور کلی هر ســلول اصلی باتری ها از یک آند (قطب منفی) کادمیوم، یک کاتد (قطب مثبت) نیکل هیدروکسید و یک ماده آلکالاین به عنوان الکترولیت تشکیل شده است. معادله شماره (۱) نشــانگر واکنــش شــیمیایی درون ســلول نیکل-کادمیــوم اســت. باتری هــای متشــکل از ســلول های نیکل-کادمیوم معمولا جریانی متوســط و به بالا را با ولتاژی نســبتاً پایدار و ثابت برای مصرف فراهم می آورند. متأســفانه فناوری تولید باتری های نیکل-کادمیوم هنوز نسبتا گران قیمت و پرهزینه است. از آن گذشته کادمیوم فلزی سمی و مضر برای محیط زیست شناخته می شود؛ اما در کنار همه معایب یاد شده، بازیافت بسیاری از اجزای باتری های نیکل-کادمیوم به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه اســت، به طوری که در حال حاضر چندین شــرکت بزرگ تولیدکننده باتری در این زمینه فعالیت می کنند.

معادله (۱):
Cd + 2H2O+ 2NIOOH  ۲NI(OH)2+ Cd(OH)2

مزایای باتری نیکل-کادمیم

• قابلیت شارژ سریع و آسان حتی بعد از ذخیره طولانی مدت
• میــزان و چرخــه بــالای دفعات شــارژ و مصرف: به شــرط رعایت نکات مربوط به نگهداری مناســب تعداد دفعات قابل شارژ باتری تا ۱۰۰۰ مرتبه نیز افزایش خواهد یافت.
• کارایی بالا: امکان انجام عملیات شارژ باتری در دمای پایین
• قابلیت مناسب نگهداری شارژ در وضعیت آماده به کار
• نگهداری و جابجایی ساده: بسیاری از شرکت های هواپیمایی حمل باتری های نیکل-کادمیوم را بدون هیچ محدودیت و شرایط خاصی می پذیرند.
• کارایی و عملکرد مطلوب در دمای پایین
• صرفه اقتصادی نیکل کادمیوم: کم هزینه ترین باتری قابل شارژ به نسبت طول عمر مفید شناخته می شود.
• وجود تنوع و طیف گسترده ای از این نوع باتری به لحــاظ ابعاد و کاربری های متفاوت در بازار.

معایب باتری نیکل-کادمیم

• میــزان تراکــم ذخیــره انــرژی نســبتا پاییــن (در مقایســه بــا انــواع جدیدتر)
• الزام در شــارژ و مصرف مســتمر و مداوم جهت نگهداری مناســب باتری
• مضر برای محیط زیســت: حاوی فلزات ســمی، چنان چه برخی کشــورها اســتفاده از ایــن نــوع از باتری هــا را بــا وضع مقــررات خاصی محدود کرده اند.
• میــزان بالای تخلیه خود به خودی انرژی شــارژ به نحوی که پس نیازمنــد ً از ذخیــره طولانی مــدت و بــدون اســتفاده، باتــری مجــددا شارژشدن است.

باتری نیکل-هیدرید فلزی NI-MH

ایــن ســلول اولین بــار در ســال ۱۹۸۹ اختــراع شــده و گونــه ای از باتری های قابل شارژ است که شباهت زیادی به باتری های نیکل کادمیم دارند. در این باتری ها الکترود مثبت از جنس نیکل اکســی هیدروکســید و الکتــرود منفــی از جنــس آلیــاژ جذب کننده هیــدروژن اســتفاده شــده اســت.
این نــوع باتری نســبت بــه نیکل-کادمیم ۲ تا ۳ برابــر ظرفیــت بیشــتری دارد. طراحــان و تولیدکننــدگان باتری تحقیقات بســیاری را صرف استفاده و جایگزین کردن مواد جدیدی به جــای کادمیــوم و به منظــور ارائه ســطح بالایی از انــرژی و قابلیت شــارژ و اســتفاده مجدد در کنار هزینه ای به مراتب پایین تر کرده اند. باتری های NI-MH یکی از این نوع باتری های جایگزین به شــمار می رونــد. آنــد یا قطب منفی باتری هــای NI-MH از آلیاژهای فلزی جاذب هیدروژن و کاتد یا قطب مثبت نیز از اکسید نیکل تشکیل شده است. همچنین ماده الکترولیت به کار رفته درون این نوع از باتری ها را هیدروکسید پتاسیم تشکیل می دهد. مطابق اطاعات ارائه شده از سوی تولیدکنندگان باتری های نوع NI-MH ، ظرفیت ذخیره انرژی و طول عمر مصرف این نوع باتری ها حدود ۴۰ درصد بیشتر از انواع مشابه و هم اندازه از نوع نیکل-کادمیوم است و از سوی دیگر چرخه عمــر مفید باتری هــای NI-MH نیز حدود ۶۰۰ مرتبه شــارژ-مصرف عنوان شــده اســت. این خصوصیــات باتری هــای NI-MH را برای کاربردهایی که در آن ها ســطح بالایی از انرژی موردنیاز است (مانند استفاده در لپ تاپ، تلفن های همراه و یا دوربین های فیلم برداری) مناســب جلــوه می دهد؛ اما در عیــن حال قیمت این نــوع باتری نیز نسبتا گران بوده و میزان تخلیه شارژ خودبه خودی (بدون مصرف)بالایی دارد.

مزایای باتری نیکل-هیدرید فلزی

• حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد ظرفیت ذخیره انرژی بیشتر نسبت به انواع نیکل کادمیوم مشابه
• شــرایط آســان تر نگهداری به لحــاظ فواصل میان دفعات شــارژ و استفاده (تخلیه)
• حمل ونقل و نگهداری آسان
• سازگاری بیشتر زیست محیطی: حاوی مواد سمی کمتر و قابلیت بازیافت بهتر

معایب باتری نیکل-هیدرید فلزی

• دوره کوتاه تر عمر مفید: هنگام استفاده در شرایط سخت کاری (جریان شــدید الکتریســیته و یا کاربــری در دمای بــالا) دوران افت و مرتبه شارژ به طور چشم گیری ۳۰۰ تا ۲۰۰تنزل کارایی باتری پس از بروز می یابد.
• ارائــه جریان مصرف (تخلیه) کمتــر: اگرچه باتری های نیکلهیدریــد فلــزی از ظرفیــت لازم بــرای ارائــه جریــان بــالای الکتریکــی برخــوردار هســتند امــا تــداوم و اســتمرار اســتفاده آن هــا در مصــارف نیازمند تخلیه با جریان های بالا سبب کاهش طول عمر مفید باتری می شود.
• نیازمنــد الگوریتم شــارژ پیچیده تر: باتری هــای نیکل-هیدرید فلزی هنگام شارژ، بیشتر از انواع نیکل-کادمیوم گرما و حرارت تولید می کنند و نیازمند مدت زمان طولانی تری برای تکمیل شارژ هستند.
• میــزان بــالای تخلیه خودبه خــودی انرژی: تخلیــه خودبه خود (بــدون مصــرف و در حالــت آماده بــه کار) بــرای باتری هــای نیــکل-هیدرید فلزی به میزان ۵۰ درصد بیشتر از باتری های نیکل-کادمیوم است
• افــــت و کاهــــش کارایی در دمای پایین: نگهداری و استفاده از باتری های نیکل-هیدرید فلزی در دمای پایین می تواند به میـزان ۴۰ درصد از عمر مفید آن بکاهد.
• نیازمنــد نگهداری و مراقبت دقیــق: باتری های نیکل-هیدرید فلزی به طور خاصی به منظور جلوگیری از تشکیل کریستال (سولفاته شدن) نیازمند نگهداری و رعایت دقیق فرایند و چرخه شارژ و مصرف (تخلیه) هستند.
• حدود ۲۰ درصد قیمت بالاتر نسبت به انواع مشابه نیکل کادمیوم

باتری هوا-فلز

یکی از کاربردی ترین روش های دستیابی به ظرفیت تراکم ذخیره انــرژی بالا اســتفاده از اکســیژن موجود در هوا به عنــوان کاتد (قطب مثبــت) و بهره گیــری از فلزی همچــون روی و یا آلومینیوم به عنوان الکترود آند (قطب منفی) در سلول است. در چنین سلولی سهم کاتد اکســیژن در مقابل آند موجود ناگزیر کاهش می یابد اما با بهره گیری از یک کاتد گازی ســهم بیشــتری از فضای هر ســلول در اختیار آند و ماده الکترولیت قرار خواهد گرفت و درنتیجه با کاهش ابعاد و اندازه ســلول، همچنــان انرژی خروجی از آن در ســطحی بــالا باقی خواهد مانــد. برخــی از ســلول های هــوا – فلــز بــرای کاربردهایــی همچــون اســــتفاده در وسایل کمک شنوایی (سمعک ها)، ساعت های مچی و تجهیزات استراق سمع مخفی به کار برده می شوند.

ســلول های هوا-فلــز دارای برخی معایب فنی نیز هســتند. برای نمونــه ســاخت و تولید ســلول هایی کــه درون آن ها الکتــرود کاتد به طــور کامــل و در یک محیــط نفوذناپذیر از ســوی الکترود منفی (آنــد) در برگرفتــه شــده اســت، مشــکل اســت. همچنیــن مادامی کــه مــاده الکترولیــت در تماس مســتقیم با هــوا اســت، تقریبا بعد از گذشــت یــک تا ســه مــاه پس از شــروع فعالیــت باتــری (تولید)، الکترولیت رفته رفته به گونه ای خشــک می شــود کــه ادامه فرایند واکنش شــیمیایی برای آن میســر نخواهد بود. برای جلوگیری از بروز این مســئله و خشــکی زودرس ماده الکترولیت درون ســلول، کارخانــه تولیدکننــده هنــگام ســاخت، صفحه یا ضامــن خاصی را درون باتــری تعبیــه می کنــد کــه می بایســت پیش از اولیــن مرتبه اســتفاده از ســوی مشــتری از باتری و درون آن با کشــیدن ضامن مربوطه، جدا و خارج شود.

باتری لیتیوم-یون (Li-Ion)

یــک خانــواده از باتری هــای قابل شــارژ هســتند کــه هنــگام تخلیه (دشــارژ) آن هــا یون های لیتیــوم از الکترود مثبت به ســمت الکترود منفــی حرکــت می کننــد. باتری هــای لیتیوم-یون بالاتریــن چگالی انرژی را فراهم می ســازند. باتری لیتیومی نســبت به ســایر باتری ها دارای ویژگی های ممتاز بســیاری اســت. همین امر باعث گســترش کاربرد این باتری و جایگزینی آن با ســایر باتری های قبلی در صنایع مختلف شده است. لیتیوم به عنوان سبک ترین و یکی از فعال ترین فلــزات جــدول عناصــر بــا دارا بــودن الکتروپوزیتیویتــه بــالا یکــی از مناســب ترین فلــزات به کار برده شــده در پیل های الکتروشــیمیایی است.

باتــری لیتیوم-پلیمــر در واقــع نوعی باتری لیتیوم-یون پیشــرفته اســت. این باتری از نظر ســاختار بسیار شبیه به باتری لیتیوم-یون اســت البته بــا برخی تفاوت هــا در ویژگی های ســاختاری که موجب افزایش بهره وری باتری می شــود. به طور مثــال وقتی که یک باتری لیتیوم-پلیمــر به طــور کامــل شــارژ می شــود خطــر انفجــار آن وجــود نــدارد. ایــن ویژگــی از نظر ایمنی بســیار حائــز اهمیت اســت. در این نوع باتری ها در اصل از یک ماده پاســتیکی آند و الکترولیت بر پایه الکترولیت جامد استفاده می شود. فناوری تولید باتری های لیتیومپلیمــر همواره در حال پیشــرفت و بهبود اســت، به طوری که در حال حاضــر محققان از الکترولیتی به شــکل ژل و جدا کننــده در این نوع باتری ها استفاده می کنند که اطاعات ویژگی های آن در حال انتشار است.

مزایای باتری لیتیوم-یون

• دانسیته انرژی بالا
• دارا بودن بالاترین پتانسیل الکتروشیمیایی
• تخلیه خودبه خودی پایین
• نگهداری و حفاظت آسان
• نداشتن اثر حافظه
• عدم نیاز به دشارژ کامل
• وزن کم
• عدم وابستگی شدید طول عمر به تعداد دفعات شارژ
• گستره دمایی خوب
• تحمل دمای بالا تا ۶۰ درجه و آسیب ندیدن ظرفیت باتری در این دما
• امکان ساخته شدن در شکل فیزیکی ظریف و نازک
• دامنه ولتاژ مناسب برای پردازنده های نسل جدید

معایب باتری لیتیوم-یون

• تأثیرپذیــری شــدید و کاهش ظرفیت باتری و خراب شــدن آن در صورت افزایش یا کاهش ولتاژ آن از محدوده نرمال. اگر ولتاژ باتری به کمتر از ۲٫۴ ولت برسد می تواند باعث اکسید شدن الکترودهای آن شــده و در اثر واکنش شــیمیایی داخلی کل ظرفیت یا بیشتر آن را از دست بدهد.

• افزایش ولتاژ باتری (به بیش از ۳٫۴ ولت) یا جریان دادن به یک باتری کاملا پر می‌تواند باعث به بیش از پر هم می تواند باعث خوردگی الکترودهای آن شــده و همه ظرفیت باتری را از بین ببرد.
• مقاومت داخلی بالا: مقاومت داخلی باتری های لیتیومی بیشتر از باتری های نیکلی است، علاوه بر محدود شدن جریان خروجی در صورت اتصال کوتاه باعث داغ شدن باتری و انفجار آن خواهد شد.
• طول عمر پایین برای کاربردهای خودرو برقی
• ایجاد دماهای زیاد در حد ذوب فلزات در صورت اشتعال و انفجار (لیتیوم-یون)
• قیمت بالا نسبت به سایر باتری ها

مقایسه باتری های قابل شارژ (ثانویه)

جدول ۱ مقایســه بین ویژگی های باتری های قابل شارژ متداول را نشان می دهد.
در شکل ۶ مقایســه دانســیته انــرژی انــواع باتری های قابل شــارژ نمایش داده شده است. مشخص است که در میان این باتری ها، باتری لیتیومی بیشترین دانسیته انرژی را دارد.

۲- چالش های موجود در استفاده از باتری قابل شارژ و کاربرد فناوری نانو

باتری هــا در ابعــاد و اشــــکال مختلفــی تولیــد و عرضه می شــوند و هیــچ نوع از آن ها به صــورت کلی برای همــه کاربردهای موردنظر، مناســب اســتفاده نیســتند، از ســوی دیگر انــرژی قابل ارائه توســط باتری ها رابطه ای مستقیم با اندازه باتری و مواد (ترکیبات) به کار گرفته شــده در آن دارد، حتی باتری هایــی از یک نوع و دارای ابعاد همســــان و مواد متشکل یکسان که از سوی کارخانه های مختلف تولید شــده اند نیز تا حدودی متفاوت از هم هســتند. بر این اساس در ادامه برخی از چالش های موجود در اســتفاده از باتری قابل شارژ به طور خاصه مطرح می شوند.

عمر باتری قابل شارژ

بــرای باتری هــای نــوع دوم (قابل شــــارژ) محدوده عمــر مفیدی درنظــر گرفتــه می شــود کــه پــس از انقضــای ایــن مــدت باتــری خصوصیات خود را از دســت می دهد و رفته رفته غیرقابل استفاده می‌شود. معمولا (به طــور متوســط) طــول عمــر باتری هــای قابل شــــارژ را به شــرط رعایــت الزامــات و شــرایط نگهــداری آن هــا حدود ۳ ســال و یا کمتر درنظر می گیرند. با نزدیک شــدن به پایان عمــر باتری هــای قابل شــارژ علائــم و نشــانه هایی از جملــه نیاز به شــارژ به صورت متعدد و متوالی، کاهــش مدت زمان میان دفعات شــارژ، کاهش طول فرایند شــارژ (شــارژ باتری ســریع تر از زمان لازم تکمیل می شود) و در نهایت تخلیه ناگهانی و در مدت زمان بسیار کوتاهــی طــی فراینــد مصرف بــروز می نماید که بیانگــر اتمام طول عمــر مفیــد باتری قابل شــارژ و نیــاز به تعویض آن اســت. با کمک فنــاوری نانــو می تــوان تعــداد ســیکل های کاری (شــارژ و دشــارژ) باتــری را افزایــش داد و عمــر کارکرد باتری را بهبود بخشــید. یکی از اصلی ترین معایب باتری های قابل شارژ، اثر افت کارایی است. کربن هــای گرافیتی مورداســتفاده در باتری های قابل شــارژ پس از مدتی پوسته پوسته می شوند و سپس باتری به کلی از کار می افتد. بازطراحــی آنــد و ایجــاد تغییرات نانویــی در ســاختار آن ها، باعث افزایش عمر باتری می شود.

بازه دمایی کاربری باتری قابل شارژ

اگر در شرایط نامتعادل دمایی (دمای بسیار بالا و یا بسیار پایین) قصــد اســتفاده از باتری ها را دارید بهتر اســت به بــازه دمایی باتری موردنظــر پیــش از اســتفاده از آن توجــه کنید. دامنــه دمایی کاری باتری حداکثر بین ۲۰- تا ۶۰+ درجــه ســانتی گراد اســت. دمای کاری بسیار پایین یا بالا یک چالش برای باتری محسوب می شود و روی عملکــرد و عمــر باتــری تأثیــر مســتقیم دارد. به طــور مثــال نگهداری و اســتفاده از باتری هــــای نیکل-هیدرید فلزی در دمای پایین می‌تواندبه میزان ۴۰ درصد از کارایی آن بکاهد و یا افزایشهر ۸ درجه سانتی گراد (معادل ۱۵ درجه فارنهایت) به دمای ۲۵ درجه سانتی گراد (معادل ۷۷ درجه فارنهایت) چیزی در حدود نیمی از عمر مفید باتری سرب اسید را کاهش خواهد داد. لذا در صورت الزام به کارگیری باتری در دمای پایین می توان از نانوعایق به عنــوان محافــظ جانبــی باتــری بهــره گرفــت که جلــوی کاهش دمای باتری در محیط سرد را بگیرد. همچنین می توان از نانومواد تغییر فازدهنده به عنوان پوشــش جانبی باتری استفاده کرد که در مواقعــی کــه دمای باتری بالا می رود یک منبع جذب گرما شــوند و جلــوی افزایش دمــای بیش ازحد باتری را بگیرند. همچنین ایجاد تغییرات نانویی در ســاختار باتری ها باعث افزایش گســتره دمایی کارکرد باتری شده و عملکرد آن را ارتقا می بخشد .

هزینه باتری قابل شارژ

<

هزینه باتری شــامل یک هزینه اولیه و یک هزینه ســالیانه اســت. هزینــه اولیــه ثابت اســت که برای خریــد اولیه باتری ها لازم اســت. هزینه دیگر مربوط به هزینه های تعمیر و نگهداری مجموع باتری است که سالیانه در نظر گرفته می شود. عملکرد و عمر باتری پارامتر مهمــی اســت کــه در هزینه های ســالیانه تأثیرگــذار اســت و اگر عمر باتری کمتر از ۳ ســال باشــد، این هزینه افزایــش می یابد و موجب گران تر شدن سیستم می شود.

باتری های قابل شارژ شامل دو الکترود به نام های آند و کاتد هستند که انتقال یون ها از طریق الکترولیت است. این الکترودها ورقه های نازکی هســتند کــه با مواد پودری پوشــش داده شــده اند که در طول شارژ شدن و تحویل انرژی، یون ها را ذخیره و آزاد می کنند. آند اغلب از گرافیــت و در کاتــد از فلــزات دیگــر (ماننــد کبالت، منگنــز، نیکل، آلومینیوم یا آهن که می تواند به شــکل اکســید، فسفات، سیلیکات باشد) ساخته شده است. تولید باتری هایی با استفاده از مواد کاتدی و مقرون به صرفه نانوساختار می تواند قیمت باتری های قابل شارژ را کاهش دهد. با کمک فناوری نانو می توان تعداد سیکل کاری شارژ و دشــارژ باتری قابل شــارژ را افزایش داد و عمــر کارکرد باتری را بهبود بخشــید و هزینــه ســالیانه و در نتیجه هزینه کل مجموعه باتــری را کاهش داد.

همچنیــن اســتفاده از نانومــواد ارزان قیمــت در اجــزای اصلــی یــک باتری که شامل آند، کاتد و الکترولیت هستند، سبب افزایش کارایی و طول عمر باتری می شود.

۳- فناوری نانو در باتری قابل شارژ

باتــری یــک منبــع تولیــد انــرژی الکتروشــیمیایی اســت کــه انــرژی آزاد شــده از یــک واکنــش شــیمیایی را به جریان الکتریسیته تبدیل ًمستقیما می کنــد. باتری هــا دو نقــش عمــده را بــرای مــا ایفــا می کننــد اول اینکــه به عنــوان یــک منبــع قابــل الکتریکــی عمــل می کننــد. نقــش دوم کــه رونــد روبه رشــدی طی سال های آتی خواهد داشــت، اســتفاده از باتری ها به عنوان منبع ذخیره انرژی از یک منبع خارجی است. به عنوان مثال این نوع باتری ها به عنــوان منبــع انــرژی وســایل نقلیــه الکتریکی، منبع برق اضطراری، منبع مناســب بــرای بازه هــای اوج مصــرف برق و منبع متصل به روش های جدید تولیــد جریــان الکتریکــی خواهند بود. بازار باتری ها (به خصوص باتری های قابل شــارژ) در حــال گســترش اســت. ایــن باتــری برای مصــارف گوناگون از قبیل تلفـن هـــای همراه و کنترل های از راه دور درنظـــر گرفته می شــوند. این باتری هــا کوچــک، ســبک و مطابق با استانداردهای محیط زیست هستند. آن ها ولتاژهـای بالایی را تأمین کرده و تا ۱۰۰۰ مرتبه قابل شارژ مجدد هستند. تا ابتــدا ایــن باتری هــا ســـاختار اســـیدی ســـربی داشــتند کــه کم کــم بــه ســمت ساختار نیکل کادمیوم کشیده شدند. تأثیر کوتاه مدت عمده فناوری نانو بر فنــاوری باتــری، از به کارگیری نانوذرات حاصل خواهد شــد. آن ها بدون تأثیرگــذاری فوق العاده بر ظرفیــت کل، ســرعت شــارژ و تخلیه را بهبود می بخشــند. بــا این حال تحقیقات انجام شــده روی اســتفاده از نانولوله هــا به جای گرافیت در الکترودها بیانگر توانایــی آن ها در دو برابر کردن ظرفیت باتــری (و حتــی بیشــتر) اســت. به طــور کلی دو نوع باتری قابل شــارژ هســتند کــه از فنــاوری نانو در ســاختار آن ها اســتفاده شــده اســت و بیشــتر تحقیقات نیز روی این دو گروه انجام شده است. نوع اول باتری های بـــر پایـه لیتـــیوم هستند. برای مثال باتری های یون-لیتیم. نوع دوم باتری های بر پایه هیدریدهای فلزی هســتند. محققان ثابت کرده اند که اســتفاده از نانولوله ها در این دو نوع باتری باعث افزایش چشــمگیری در طول عمر، دانســته جریان و ســرعت شــارژ شــدن آن ها شــده اســت. نانولوله ها به عنوان جایگزینی مناســب برای گرافیت معمولی در ســاختار الکترود گرافیت – لیتیــم درنظــر گرفتــه شــده اند. به دلیــل کوچک بــودن ســاختار نانولولــه ســطح مفید تمــاس آن ها بــا لیتیــوم بیشــتر از گرانیت معمولی اســت به طوری که ظرفیــت یک لایه نانولوله در آزمایشــگاه به ۶۴۰ آمپرســاعت به کیلوگرم رســیده اســت. با اســتفاده از فناوری نانو در ســاخت باتری ها در ابتدا میزان شــارژ مجــدد آن ها ۱۰ برابر شد که اکنون با توسعه این فناوری باتری های کنونی تا ۱۰۰ برابر باتری هــای قبلی (بدون اســتفاده از فناوری نانو) قابلیت شارژ مجدد را دارند.

البته باتری های قابل شارژ بــازاری پابرجا دارند. مثل بازار رو به رشد تأمین انرژی وسایل الکترونیکی قابل حمل. در یک دهــه گذشته اگرچه فناوری ساخت باتری در سه گروه نیکل-هیدرید فلزی، یون-لیتیوم و لیتیوم-پلیمر رشد چشمگیری را تجربه کــرده امــا هنوز نیاز صنایع را به طور کامل بـــرآورده نساخته اســت. مــواد سازنده باتری کلید توسعه آن بوده و اکنون با ورود فناوری نانو به این عرصه شاهد نسل جدیدی از این باتری ها هستیم. به دلیل دانسته انرژی بالا و ساختار انعطاف پذیر باتری های بر پایه لیتیوم، این باتری‌ها ۶۳ درصد از سهم فروش بازار را در اختیار خود داشته اند. البته با توجه به اینکه در یک گزارش مجزا به باتری های لیتیومی و فناوری نانو پرداخته خواهد شد، لذا در این گزارش به انواع دیگر باتری قابل شارژ پرداخته خواهد شد.
کاربردهــای فنــاوری نانــو در باتری خورشــیدی را می تــوان به صورت اســتفاده از مواد نانو در ســاختار الکتــرود، کاتــد و کاتالیســت های باتری قابل شــارژ بیان کرد.

اســتفاده از نانو فیبرهای پلی آنیلین به عنوان کاتد در باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین

پلی آنیلین با ساختار نانو فیبر به روش نرمال پالس ولتامتری سنتز و به عنوان کاتد در باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین مورداستفاده قرار گرفته است. در سنتز پلیمر با ساختار نانو فیبر ابتدا شرایط سنتز پلیمر بهینه می شود. برای این منظور تأثیر عواملی چون میــزان افزایــش ارتفــاع پالس هــا، پهنــای پالس ها روی ســاختار و خصوصیات الکتروشــیمیایی پلیمر و ظرفیــت شارژ/دشــارژ موردبررســی قــرار گرفتــه است. نانو فیبرهای پلی آنیلین سنتز شده به عنوان کاتــد در باتری هــای قابل شــارژ روی-پلی نیلیــن مورداستفاده قرار گرفته اند. به دلیل افزایش سطح مؤثر پلیمر سنتز شده با ساختار نانوفیبر در مقایسه با باتری هایی که در آن ها از پلیمری با ساختار معمولی استفاده شده است، کارایی این باتری ها افزایش پیدا می کند به طوری که این باتری ها ظرفیت دشــارژ ۲۳۵ Ahkg-1 و انرژی ویژه ۲۸۷ Ahkg-1 را از خود نشــان می دهند و در محدوده وســیعی از چگالی ۵/۶ mAcm-2 – ۰٫۳ کارایی کولمبی به بازه ۹۷-۱۰۰ درصد می‌رسد.

پارامترهــای الکتروشــیمیایی موردنظــر برای باتری قابل شــارژ روی-پلــی آنیلین در جدول ۲ ارائه شده است.

همــان گونه که در این جدول مشــاهده می شــود، باتری کــه کاتد آن نانو فیبرهای پلی آنیلین ســنتز شــده با روش نرمال پالس ولتامتری (NPV) است، ظرفیت دشارژ بزرگتری دارد. همچنیــن در محــدوده چگالــی جریــان ۰/۳-۵/۶ mA/cm2 ، کارایــی کولمبــی ۹۷-۱۰۰ درصد اســت کــه این در مقایســه با باتری کــه در آن کاتد فیلم پلی آنیلین ســنتز شــده بــا روش ولتامتری چرخــه ای(CV ) قرار دارد، وســیع تر است. ظرفیت دشــارژ باتری هــای روی-پلی آنیلین با روش هــای CV و NPV، بعد از ۲۵۰ و ۱۲۰ چرخه به ۶۰ درصد ظرفیت اولیه می رسد. ظرفیت بالاتر باتری روی – پلی آنیلین که در آن پلی آنیلین با روش NPV سنتز شده مربوط به ساختار متخلخل و ناحیه سطحی بیشتر نانو فیبرهای پلی آنیلین است.

استفاده از کربن با ساختار نانومتخلخل به عنوان الکترود باتری قابل شارژ لیتیوم-هوا

باتری هــای قابل شــارژ باتــری لیتیوم-هــوا عملکــرد خــوب و آینــده روشــنی را برای دســتگاه های ذخیره انرژی قابل حمل نشــان می دهند. نمودار ۱ مقدار انرژی تئوری و عملــی بــرای باتری های قابل شــارژ و ســوخت های فســیلی و مقایســه بیــن آن ها را به خوبی نشان می دهد.
نســبت حجمی فضــای خالی ماده متخلخل به حجم کل مــاده، تخلخل نامیده می شود.

حادیــه جهانــی شــیمی محــض و کاربــردی (IUPAC) مواد نانومتخلخــل را براســاس اندازه حفره به صورت زیــر نام گذاری کرده است:
• میکرو متخلخل: دارای حفره هایی با قطر کمتر از ۲ نانومتر
• مزومتخلخل: دارای حفره هایی با قطر ۲ تا ۵۰ نانومتر
• ماکرو متخلخل: دارای حفره هایی با قطر بیشتر از ۵۰ نانومتر
مــواد نانومتخلخل دارای حفره هایی در ابعاد نانو هســتند و حجم زیادی از ساختار آن ها را فضای خالی تشکیل می دهد. نسبت سطح بــه حجم (ســطح ویــژه) بســیار بــالا، نفوذپذیری یــا تراوایــی زیاد، ، گزینش پذیری خوب و مقاومت گرمایی و صوتی از ویژگی های مهم آن هــا اســت. با توجه به ویژگی های ســاختاری، این مــواد به عنوان تبادل گر یونی، جدا کننده ،کاتالیزور، حســگر، غشــا و مواد عایق استفاده می شوند.
چالش های اصلی در پژوهش های مواد نانومتخلخل از جمله مواد کربنی نانومتخلخل های ساختار، شامل فهم ویژگی های ساختار و بهینــه کــردن طراحی آن هــا بــرای کاربردهای مختلف اســت. این مواد کاربردهای بسیار گسترده و ارزشمندی دارند.

باتری های لیتیوم-اکسیژن منابع جدیدی برای تولید الکتریسیته هستند که در آن ها از اکسیژن موجود در جو که درون الکترودهای کربنی متخلخل به دام افتاده برای تولید انرژی اســتفاده می شود. ایــن باتری هــا بســیار ســبک تر از باتــری لیتیــوم معمولــی هســتند، بنابرایــن بــرای اســتفاده در حوزه هــای مختلــف نظیــر خودروهای برقی بسیار ایدئال هســتند. با این حال هنوز چالش های متعددی در مســیر اســتفاده از ایــن باتری هــا وجــود دارد بــرای مثــال تولیــد پراکســید لیتیوم نامحلــول یکی از محصولات جانبی ناخواســته در طــول کارکرد این باتری اســت. پراکســید لیتیــوم در الکترود کربنی تولیــد شــده و موجــب متوقف شــدن فعالیــت باتری می شــود. این اتفاق بعد از چند بار شارژ/دشارژ رخ می دهد.

اخیــرا باتری های لیتیوم-هــوا به عنــوان امیدوارکننده‌ترین نامزد برای خودروهای الکتریکی پیشــنهاد شده اند. چون چگالی انرژی آن‌ها۵ تا ۱۰ برابر بیشــتر از باتری های یون – لیتیوم موجود اســت. نمایکلی این باتری در شکل ۸ نمایش داده شــده است. چگالی انرژی ویژه تئوری برای باتری لیتیوم – هوا برابر ۵۲۰۰ wh/kg است (درحالی که برای باتری یون لیتیوم wh/kg 150 است).

برخــی مزایــای کربن هــای نانومتخلخــل بــرای الکترود هــوا برای باتری لیتیوم – هوا شامل موارد زیر است:
الکترولیــت مایــع درون ســاختار حفــرات از طریــق کانال هــا نفوذ می کنــد و ایــن کانال هــا ســرعت انتقــال یون هــای لیتیــوم را بهبــود می بخشند. این کانال ها همچنین از تغییر حجم در اثر فرایند شارژدشارژ جلوگیری می کنند و استحکام ساختاری را افزایش می دهند.

کربن هــای نانومتخلخــل باعــث افزایــش رســانایی الکتریکــی و یونــی می شــوند و مقاومــت داخلــی باتــری لیتیوم-هــوا را کاهش می دهند و بنابراین عملکرد خوبی بر جای می گذارند.
کربن هــای نانومتخلخــل باعث افزایش ســطح تمــاس الکترود بــا الکترولیــت می شــوند و بنابرایــن طــول مســیر یون هــای لیتیوم را کاهــش می دهنــد. همچنیــن ســرعت نفــوذ یون هــای لیتیــوم و الکتــرون را افزایــش می دهنــد و بنابرایــن عملکرد الکتروشــیمیایی خوبی را بر جای خواهند گذاشت.

فــراوری نانوپــودر اکســید ســرب فوق ریــز جهــت کاربــرد در باتری های اسیدی

یکــی از نانــوذرات اکســیدی کــه امــروزه موردتوجــه قــرار گرفتــه، نانوذرات اکسید سرب است که دارای خواص نوری، ذخیره انرژی و کاتالیزوری منحصربه فرد و متفاوت از خواص متناظر ذرات فلزی است. خواص این نوع اکسید به اندازه ذرات، شکل آن ها و ترکیب درصد هر یک از عناصر در ساختار اکسید و سینتیک فراینــد تولیــد بســتگی دارد. روش سونوشــیمیایی بــرای فراوری نانومواد با توجه به آســان بودن یکی از مطلوب ترین روش های فراوری نانوذرات اکســید ســرب اســت کــه در عیــن ســادگی روش، بهتریــن و مطلوب ترین نتیجه را خواهد داشت. نتایج مطلوب به دســت آمده مربــوط به انــدازه، مورفولــوژی، فاز و ســاختار مواد فراوری شده است. اندازه کریستال در آن حدود ۶ nm تا ۱۱ nm و سایز این ذرات با توجه به میانگین اندازه ذرات ۷-۲۰ nm اســت که آنها را در زمره ذرات اکسید سرب فوق ریز که قطر ذرات در آنها کمتر از ۵۰ nm است قرار می‌دهد. فازهای به دست آمده از فراوری انجام شده از پرکاربردترین و مهم ترین فازهـای اکسـید سرب هستند.

۴- محصولات صنعتی

در کشور ایـــران، چندین پــژوهــش تحقیقاتی در زمینه باتری های قابل شارژ انجام شده و مقالاتی در این زمینه انتشار یافته است و محصول تجاری در زمینه باتری های قابل شارژ توسط شرکت تولیدی مواد شیمیایی نانوشیمی نوین ایرانیان تحت عنوان اکسپندر بــاتــری تولید شــده اســـت. ایــن محصول بــه عــنــوان اکــســپــنــدر بــاتــری ســرب-اســیــد حــاوی نانوذرات معرفی می شود.

باتری خودرو یک باتری قابل شــارژ است که جریان الکتریکــی را برای یک وســیله نقلیــه موتوری تأمین می کنــد. در طــول ســال هایی کــه محققــان عملکرد باتــری را بهینه کرده اند، دغدغه اصلــی کار با باتری تأمین نیرو، تماس پیوسته و برهم کنش واکنش گرها با مواد الکترود و الکترولیت اســت. این امر به تأمین مقــدار کافــی اســید، مواد فعال با مســاحت ســطحی بــالا، تماس خوب بین ذرات مواد فعال (به طور ویژه در ورقه هــای مثبــت که تمایــل به انبســاط در طول چرخه شارژ- دشارژ دارند) و به حداقل رساندن اثرات عایــق PbSO4 نیازمنــد اســت. مهم تریــن دغدغــه، محدودیت باتری سرب-اســید اســت که به واســطه واکنــش پایه بین الکترودهای مثبــت و منفی اتفاق می افتــد و مانــع انتقــال ســریع الکتــرون می شــود. نانوذرات به دلیل مســاحت سطحی زیاد و در نتیجه مساحت تماس بالاتر الکترود/الکترولیت، میزان بالاتری از شارژ/دشارژ را نشان داده و مسیر کوتاهی برای انتقال سریع بار ایجاد می کنند. این محصول به طور قابل توجهی بهبود در پارامترهای کیفی را در مقایسه با اکسپندرهای مرسوم نشان می دهد.

در جهان چندین شــرکت محصولاتــی مرتبط با باتری قابل شــارژ تولیــد کرده اند که در ســاخت آن هــا از فناوری نانو اســتفاده شده اســت، در جدول ۳ به معرفی برخی از این محصولات پرداخته شده است.

نوشته کاربرد فناوری نانو در ساخت باتری های قابل شارژ اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.

برای امتحان یک بطری پلاستیکی پر از آب سرد را کنار یک پنجره زیر نور خورشید قرار دهید؛ چند ساعت بعد این آب به طور قابل توجهی گرم خواهد شد. اما مشکل اینجاست که این سیستم برای یک خانه با تعداد افراد بیشتر مناسب نیست!

اما چطور می‌توانیم آب گرم بیشتری در اختیار داشته باشیم؟ در ادامه مباحث بیشتری برای داشتن یک سیستم گرمایشی مناسب را مورد بررسی قرار خواهیم داد:

قسمت های اصلی سیستم گرمایش خورشیدی

در عمل سیستم‌های گرمایش خورشیدی کمی پیچیده‌تر از آن چیزی هست که در بخش قبل ارائه شد. در واقع بخش‌های اصلی این سیستم در ادامه تشریح خواهد شد:

کالکتور گرمایش خورشیدی (Collector)

این نام فنی پنل سیاه رنگ نسبتاً بزرگی است که همانند آنچه در شکل ۱ نشان داده شده است روی سقف خانه شما قرار می‌گیرد. البته خانه‌های کوچکتر یا آن دسته از خانه‌هایی که در مناطق گرمسیری واقع شده‌اند می‌توانند در مقایسه با خانه‌های بزرگ یا خانه‌هایی که در مناطق سردسیر قرار دارند از پنل‌های کوچکتر هم استفاده کنند. معمولاٌ کلکتورها از نظر اندازه بین ۲ تا ۱۵ متر مربع متغیر هستند.

جای تعجب نیست که کلکتورهایی که روی سقف‌های مشرف به نور خورشید هستند از کارایی بهتری برخوردار باشند. به طور کلی، کلکتورها به دو دسته مسطح (flat plate) و لوله تخلیه شده (evacuated tubes) تقسیم می‌شوند.

پنل گرمایش آب خورشیدی که از کلکتور مسطح استفاده می‌کند

کلکتورهای صفحه مسطح

صفحات مسطح از ساده‌ترین کلکتورهای مورد استفاده هستند به طوریکه در ابتدایی‌ترین طرح آن چیزی بیش از لوله های آب وجود ندارد که از طریق باکس‌های فلزی کم عمق با شیشه‌های ضخیم سیاه رنگ پوشانده می‌شوند. این شیشه گرما را جمع کرده و آن را همانند گلخانه در خود محبوس می‌کند و آب از طریق لوله‌ها جریان پیدا کرده و به مخزن منتقل می‌شود.

لوله تخلیه شده

نحوه عملکرد این لوله‌ها کمی پیچیده‌تر است. این لوله‌ها بیشتر شبیه نمونه زخیم‌تر چراغ‌های فلورسنت هستند و بیشتر شبیه به فلاکس چای عمل می‌کنند. همانطور که از نام آنها پیداست ساختار این لوله‌ها کاملاً بصورت توخالی بوده و حرارت ناشی از تابش خورشید را در خود محبوس نگه می‌دارند.

این حرارت به سمت یک دستگاه جمع‌کننده (بعضاً مانیفولد (manifold) هم نامیده می‌شود) که در بالا یا پایین لوله قرار می‌گیرد جریان می‌یابد و آب یا هر مایع دیگری از طریق آن جاری شده و حرارت را به مخزن آب گرم منتقل خواهد کرد. این لوله‌ها در مقایسه با کلکتورهای مسطح دارای فرار حرارتی کمتری هستند. اما به دلیل پیچدیگی بیشتر و فناوری پیشرفته تر معمولاً گرانتر از نمونه‌های مسطح خود هستند.

یک کلکتور لوله تخلیه شده (به مانیفولد خاکستری رنگ در بالای کلکتور و لوله سفید رنگ آب توجه کنید)

مخزن آب گرم

برای ذخیره آب گرم که از کلکتور خارج می‌شود نیاز به یک مخزن داریم که در واقع این مخزن نوعی باتری آب گرم است که در زمان‌های مختلف می‌توانید از آن استفاده کنید! قطعاً هرچه تعداد افراد خانواده بیشتر باشد نیاز به تانک بزرگتری دارید. یک تانک با حجم مناسب برای خانواده می‌تواند ۱۰۰ تا ۲۰۰ لیتر باشد.

مبدل حرارتی

به طور کلی پنل‌های خورشیدی از طریق انتقال حرارت از کلکتور به مخزن از طریق یک مدار مجزا و یک مبدل حرارتی کار می‌کنند. حرارت جمع آوری شده توسط پنل آب را گرم می‌کند که از طریق مداری از لوله‌های آب به طرف یک کویل مسی درون مخزن آب گرم جریان پیدا می‌کند.

پس از آن حرارت به مخزن آب منتقل شده و آب سرد به منظور جذب حرارت بیشتر به کلکتور باز می‌گردد. آب کلکتور در مخزن تخلیه نشده و به هیچ وجه آبی که از طریق شیر خانه خارج می شود نیست!

پمپ مناسب گرمایش خورشیدی

در این سیستم آب مورد استفاده به خودی خود بین کلکتور و مخزن جریان پیدا نخواهد کرد و برای ایجاد جریان آب به یک پمپ کوچک نیاز خواهید داشت. بهتر است راه‌اندازی پمپ از برق شهر استفاده نشود. زیرا که انرژی مصرف شده توسط پمپ برخی از مزایای استفاده از انرژی حرارتی خورشید را خنثی خواهد کرد و سود حاصل از این طرح را کاهش داده و زمان بازگشت سرمایه را طولانی‌تر خواهد کرد.

خوشبختانه می‌توان از سیستم فتوولتائیک برای راه‌اندازی این موتورها استفاده کرد و این بدان معناست که سیستم طراحی شده کاملاً از انرژی تجدیدپذیر در کار خود استفاده می‌کند.

سیستم کنترل‌کننده

فرض کنید اواسط زمستان بوده و سقف خانه شما در حال یخ بستن است، قطعا آخرین چیزی که منتظر آن هستید انتقال آب سرد به داخل مخزن آب گرم است! نگران نباشید برای غلبه بر این مشکل می‌توانید از یک سیستم کنترلی که به پنل گرمایش خورشیدی متصل می‌شود استفاده کنید.

این سیستم با شیر مخصوص خود می‌تواند مدار جریان آب را در شرایط نامساعد خاموش کند. معمولاً یک سیستم کنترلی برای چنین طرح‌هایی می‌تواند دارای همه یا برخی از این المان‌ها باشد: یک پمپ، فلومتر، فشارسنج، دماسنج (برای کنترل دمای آب)، و ترموستات (برای خاموش کردن پمپ در صورتیکه آب بیش از گرم باشد).

سیستم‌های گرمایش خورشیدی چقدر مناسب هستند؟

از نظر بهره‌وری، کارایی پنل‌های حرارتی خورشیدی در زمان برداشت انرژی بیش از سه برابر پنل‌های فتوولتائیک است. اما این بدان معنا نیست که این پنل‌ها به همین میزان از پنل‌های فتوولتائیک بهتر باشند. در واقع این فرآیند بستگی به میزان انتظار شما از انرژی خورشیدی دارد.

برای مثال اگر در خانواده‌ای زندگی می‌کنید که افراد دائماً در حال مصرف آب گرم هستند خصوصاً در تابستان سیستم‌های حرارت خورشیدی می‌تواند کارایی خوبی برای شما داشته باشد.

یک سیستم مناسب باید قادر به تولید نیم تا دو سوم از کل آب گرم سالانه مورد نیاز یک خانه باشد. یک نقطه ضعف مسلم در این سیستم‌ها آن است که قادر تولید چیزی جز آب گرم نیستند.

برخلاف سیستم‌های فتوولتائیک، پنل‌های حرارتی خورشیدی در گرمایش خانه قابل استفاده نیست و امکان تولید الکتریسیته در آن وجود ندارد. میزان بازگشت سرمایه شما در نتیجه بهره‌برداری از این سیستم بسته به قیمت سوختی که صرفه جویی می‌کنید بین ۵ تا ۱۵ سال است.

در پایان یک مقایسه تقریبی از زمان بازگشت سرمایه برای انواع مختلف از انرژی‌های سبز ارائه شده است. مقادیر درج شده کاملاً به عواملی مانند چگونگی نصب، جایگزینی و اینکه بجای چه سوختی از سیستم جدید استفاده شده است و همچنین تا چه حد از سیستم‌های جدید و قدیم بهره‌برداری می‌شود و بسیاری از عوامل دیگر بستگی دارد.

نوشته آموزش طراحی یک سیستم گرمایش خورشیدی اولین بار در .: برق خورشیدی | فراتر از یک سرمایه :.. پدیدار شد.