اگر چیزی را می دانید در اختیار کسی که نمی داند و می پرسد قرار بدهید.نترسید که اگر به او بگویید بیشتر از شما خواهد دانست.چراکه دیر یا زود از کس دیگری خواهد پرسید.پس نام نیکوی یاد دهنده دانش به او را از آن خود کنید.
ممنون از لطف و کمکتون
مطلب در مورد تجهیزات نیروگاه هیدروژنی و موارد استفاده و تاریخچه و یاختار این نوع نیروگاهها می خواستم
لطفا بیشتر کمکم کنید
با تشکر
مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل از سوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع پیشرفته صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه انتشار مواد آلاینده حاصل از احتراق و افزایش دی اکسید کربن در جو و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات روز افزونی آماده ساخته است که افزایش دمای زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و در نهایت تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از سوی دیگر اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها بیش از پیش بر اهمیت و لزوم جایگزینی سیستم انرژی فعلی اهمیت دارد.
در سال 1997 میلادی کنوانسیون تغییرات آب و هوایی با هدف تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر، پروتکل کیوتو را مطرح نمود که به موجب این پروتکل کشورهای صنعتی ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای شده اند و هدف اصلی از این کنوانسیون دستیابی به تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر تا سطحی است که مانع تداخل خطرناک فعالیتهای بشری با سیستم آب و هوایی گردد و چنین سطحی در چهارچوب زمانی مناسب قابل اجرا خواهد بود تا اکوسیستمها بطور طبیعی خود را با تغیییر آب و هوایی تطبیق دهند و اطمینان حاصل شود که امنیت غذایی تهدید نمی شود و توسعه اقتصادی بطور پایدار ایجاد می گردد. از سوی دیگر مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری را در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرد؛ لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی، نقش مهمی به منابع تجدید پذیر انرژی محول گردیده است.
اما سازگار نمودن این منابع با سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم وسیعی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است.
تقریباً همه منابع انرژی تجدید پذیر بصورت تناوبی در دسترس هستند و بخودی خود قابل حمل یا ذخیره سازی نیستند و به همین دلیل نمی توانند بصورت سوخت به ویژه در حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند.
سوختهای پاک دارای خواص فیزیکی و شیمیایی هستند که آنها را پاکتر از بنزین با ساختار و ترکیب فعلی در عمل احتراق می نمایند. این سوختها در حین احتراق مواد آلاینده کمتری تولید می کنند، در ضمن استفاده از این سوختها شدت افزایش و انباشته شدن دی اکسید کربن که موجب گرم شدن زمین می گردد را نیز کاهش می دهد. هیدروژن بعنوان یک سوخت پاک می تواند جایگزین مناسبی برای سایر سوختهای متداول گردد و در آینده بعنوان یک حامل انرژی مطرح گردد. فراوانی سهولت تولید از آب، مصرف تقریباً منحصر بفرد و سودمندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن از جمله ویژگیهایی است که آنرا در مقایسه با سایر گزینه های مطرح سوختی متمایز می کند. هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام موارد و کاربردهای سوختهای فسیلی مورد استفاده قرار داد. هیدروژن به ویژه منابع تجدید پذیر انرژی را تکمیل می کند و آنها را در هر محل و هر زمان، بصورت مناسبی در دسترس قرار داده و در اختیار مصرف کننده می گذارد. سیستم انرژی هیدروژنی بدلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دائمی، پایدار، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدید پذیر می باشد. از اینرو پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی به سراسر اقتصاد جهانی سرایت کرده و اقتصاد هیدروژن تثبیت شود.
معرفی سوختهای جایگزین و مطالعه در خصوص امکان استفاده و بهره برداری از آنها با توجه به ملاحظات فنی-اقتصادی و منابع گسترده موجود در ایران، همچنین بدلیل روند رو به رشد مصرف سوختهای مایع هیدروکربوری در کشور که هر ساله موجب ضرر و زیان هنگفت به بودجه عمومی و محیط زیست کشور می شود، از اهمیت قابل توجهی برخوردار گردیده است.
======================
1-زیست توده(بیوماس) چیست؟
زیست توده یکی از منابع مهم انرژیهای تجدیدشونده محسوب می شود و به هر موجود زنده که قابلیت رشد و نمو داشته و بر مبنای قوانین طبیعی تقسیم شوند اطلاق می شود و شامل جنگلها، اجزاء گیاهان، برگها، موجودات زنده اقیانوسها، زائدات حیوانی، پسماندهای شهری و غذایی و ... می شوند. این مواد قابلیت ذخیره انرژی در خود را دارا می باشند. در واقع در خلال پدیده فتوسنتز، دی اکسید کربن از طریق آب و خاک و هوا توسط انرژی خورشیدی در گیاهان ذخیره می شود و باعث رشد و نمو آنها می گردد این انرژی خورشیدی در مواقع مصرف، قابلیت تبدیل به انرژی را دارا می باشد.
زیست توده قابلیت تولید برق، حرارت، سوختهای مایع، سوختهای گازی و انواع کاربردهای مفید شیمیایی را دارا می باشد. زیست توده سهم بزرگی در میان دیگر انواع منابع انرژیهای نو دارا می باشد.
2-منابع زیست توده (بیوماس) کدامند؟
منابع زیست توده که برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند که بصورت عمده به شش گروه تقسیم می شوند:
*
سوختهای چوبی
*
زائدات جنگلی، کشاورزی، باغداری و صنایع غذایی
*
زائدات جامد شهری (زباله ها)
*
فضولات دامی
*
فاضلابهای شهری
*
فاضلابها، پسماندها و زائدات آلی صنعتی
3-تولید انرژی از زیست توده چگونه است؟
تولید انرژی از منابع زیست توده (همانند سوختهای فسیلی) به منظور تولید الکتریسیته و حرارت می باشد. منابع زیست توده یکی از قدیمی ترین منابع انرژی در جهان می باشد.
این منابع در صورت استفاده مستقیم قابلیت تولید حرارت را دارا می باشند. و در صورت تولید سوختهای زیستی یا بیوگاز قابلیت استفاده در موتور ژنراتورها یا پس از تولید بخار آب در توربین ژنراتورها را جهت تولید برق دارد.
4-گازی سازهای زیست توده چیست؟
گازی سازهای زیست توده، راکتورها می باشند که قابلیت تولید گازهای سوختی در غیاب اکسیژن را دارند. ارزش حرارتی این گازها کمتر از ارزش حرارتی گازهای سوختی طبیعی می باشد. این گازها بیوگاز نامیده می شوند.
5-میزان بهره گیری بیوماس برای تولید انرژی امروزه، چه میزان است؟
و بعد از سوختهای فسیلی زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، زیست توده چهارمین منبع بزرگ انرژی در جهان است که برای تولید حرارت (بخاریهای هیزمی در منازل و تولید حرارت و آب گرم در صنایع) پخت و پز (خصوصاً در کشورهای در حال توسعه) حمل و نقل (سوختهای زیستی اتانول بیو دیزل) و تولید انرژی الکتریکی بکار می رود. طبق برآرودهای انجام شده در تمام دنیا Btu 15 10´278 ظرفیت نصب شده زیست توده می باشد که Btu 15 10´7.2 فقط در آمریکا نصب شده است.
6-مزایای بهره گیری از منابع زیست توده چیست؟
این منابع جزء منابع تجدیدشوند می باشند چرا که با بهره گیری از این منابع مجدداً بطور طبیعی رشد و نمو پیدا می کنند ضمن اینکه تولید CO2 این منابع (در صورت بهره گیری از آنها) بطور طبیعی بوده و تولید گازهای گلخانه ای نمی کند. از دیگر سو بعنوان یک منبع ذخیره انرژی خورشیدی عمل می کنند که می توان در مواقع لزوم از آن بهره گیری نمود.
در میان سایر منابع تجدیدشونده تنها منبعی هستند که قابلیت تولید سوختهای مایع، جامد و گازی را دارا می باشند و این به معنای کاربرد گسترده آن می باشد.
7-سوختهای زیستی چیست؟
نوعی از سوختها می باشد که از منابع زیست توده بدست می آید. شامل سوختهای اتانول مایع، متانول، بیودیزل و سوختهای دیزل گازی همچون هیدروژن و متان. تحقیقات بر روی سوختهای زیستی شامل 3 هدف عمده می باشد.
1. تولید سوختهای زیستی
2. پیدا کردن راههای بهره گیری و استفاده از آن
3. تعیین پراکندگی ساختهای آن
منابع تولید این سوختها عبارتند از: نیشکر، روغن گیاهان و سبزیجات
8- ویژگیهای سوخت هیدروژنی را نام ببرید؟
هیدروژن سادهترین و فراوانترین عنصر در طبیعت است و گازی بیرنگ، بیبو، بیمزه و قابل احتراق است که میتواند مقدار زیادی انرژی آزاد کند و چگالی آن از هر ماده شیمیایی دیگر کمتر است. این عنصر قابلیت ترکیب مجدد با اکسیژن و همچنین تولید انرژی بسیار زیادی را دارد. هیدروژن در مقایسه با سایر سوختها میتواند با راندمانی بالاتر و احتراق بسیار پاک به سایر اشکال انرژی تبدیل شود. هیدروژن دارای بالاترین ظرفیت انرژی به ازای هر واحد وزن سوخت میباشد و میزان حرارت تولید شده از آن در اثر احتراق در واحد وزن بیشتر از هر سوخت دیگری است. هیدروژن از لحاظ شیمیایی بسیار فعال بوده و بندرت بعنوان یک عنصر در طبیعت یافت میشود و معمولاً در واکنش با عناصر دیگر بوجود میآید.
9-ویژگیهایی که هیدروژن را از سایر گزینه های مطرح سوختی متمایز مینماید آرا نام ببرید؟
از ویژگیهایی که هیدروژن را از سایر گزینههای مطرح سوختی متمایز مینماید، میآتوان به فراوانی، مصرف تقریباً منحصر به فرد، انتشار بسیار ناچیز آلایندهها، برگشت پذیر بودن چرخه تولید آن و کاهش اثر گلخانهای اشاره نمود.
10- خواص سوختهای متداول با سوخت هیدروژنی را مقایسه کنید؟
در جدولآ ذیل ایمنی هر یک از سوختهای گازوئیل، متان و هیدروژن با هم مقایسه شده اند
11- سه تفاوت عمده بین پیلهای سوختی و پروسه احتراق معمولی جهت تولید الکتریسیته را نام ببرید؟
*
راندمان ترمودینامیکی تبدیل انرژی هیدروژن / اکسیژن به انرژی الکترکی در دمای پائین واکنش، بسیار بالاتر است.
*
راندمان تبدیل انرژی الکتروشیمیایی دربار پائین افرایش مییابد؛ لذا پیلهای سوختی در بارهای کوچک دارای راندمان بالاتر هستند.
*
یک پیل سوختی با بار بالا میتوان بصورت مجموعهای از پیلهای سوختی کوچک و با راندمان بالا ساخت.
12- مزایای استفاده از هیدروژن بعنوان سوخت را نام ببرید؟
مزیت اصلی استفاده از هیدروژن بعنوان سوخت آن است که پس از احتراق محصول تولید شده بخار، آب و اکسید نیتروژن است. از مزایای دیگر استفاده از هیدروژن میآتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
*
براحتی بوسیله خط لوله میآتوان آنرا انتقال نمود.
*
میزان حرارت تولید شده در اثر احتراق در واحد وزن بیشتر از هر سوخت مورد استفاده دیگر می باشد.
*
یک سوخت عمومی بشمار می رود؛ زیرا میزان اختلاط آن با هوا را برای احتراق در یک باند وسیع میتوان تغییر داد.
13- مشکلات استفاده از انرژی هیدروژنی را نام ببرید؟
*
در دمای محیط به سرعت از حالت مایع به حالت گاز در میآآید.
*
برای ذخیره آن در یک مخزن، احتیاج به فشار زیاد در حالت مایع داریم.
*
نفوذ پذیری زیاد هیدروژن
*
قابلیت ترکیب شدن سریع با اکسیژن
*
برای مایع کردن باید دمای آنرا تا 253- درجه سانتی گراد پایین آورد و در این حالت دانسیته آن بسیار پایین می باشد.
*
انرژی حرارتی هیدروژن 32 درصد ارزش حرارتی گاز متان یا حدود 3070 کیلوکالری بر مترمکعب است.
14- انواع فناورهای تولید هیدروژن از منابع فسیلی را نام ببرید؟
هیدروژن از روشهای زیر تولید می شود:
*
اکسیداسیون جزئی نفت سنگین
*
مبدل گاز طبیعی با پروسه تبدیل گاز توسط بخار
*
گازی شدن زغال سنگ
*
فرایند بخارـ آهن
15- انواع روشهای تولید هیدروژن از منابع غیرفسیلی(تجدیدپذیر) را نام ببرید؟
الکترولیز آب، فتوالکتروشیمیایی،سولفید هیدروژن، بیوشیمیایی،سیکل ترموشیمیایی، ترمولیز آب،گازی سازی مواد زیست توده و پیرولیز،رادیولیز...
16-انواع فناوریهای عرضه و ذخیره سازی هیدروژن را نام ببرید؟
الف) فناوری ذخیره سازی:
امروزه سیستمهای ذخیره سازی هیدروژن جهت مصارف حمل و نقل مشتمل بر ذخیره به اشکال ذیل میباشد:
*
ذخیره آسازی هیدروژن بصورت گاز در مخازن فولادی و کامپوزیتی
*
ذخیره آسازی هیدروژن بصورت مایع در مخازن فوق سرد
*
ذخیره سازی هیدروژن به کمک آلیاژهای فلزی مخصوص
ب) فناوری انتقال و توزیع هیدروژن:
روشهایی که به منظور انتقال هیدروژن به اشکال گاز، مایع و جامد استفاده میشود، اثرات فنیآـ اقتصادی چشمگیری بر فرایند تولید تا مصرف هیدروژن خواهد داشت. سه روش متداول که برای انتقال هیدروژن میتوان استفاده نمود، عبارتند از:
*
انتقال از طریق خطوط لوله
*
انتقال از طریق جاده و راه آهن
*
انتقال از طریق دریا
17- در حال حاضر روش عمده تولید هیدروژن به کدام روش میآباشد؟
در حال حاضر حدود 98 درصد از کل هیدروژن تولید شده در جهان از سوختهای فسیلی بدست میآید.
18- تولید هیدروژن با استفاده از روش الکترولیز را توضیح دهید؟
روش الکترولیز اولین بار در سال1830 میلادی توسط دانشمند انگلیسی میشل فارادی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در این روش، جریان برق آمستقیم از میان محلولی که شامل آب و الکترودها میباشد، عبور داده میشود و گازهای هیدروژن و اکسیژن از آب تولید میشود. هر سلول الکترولیز شامل دو الکترود است که داخل محلول الکترولیت غوطهور میباشد آکه این دو الکترود به یک منبع تغذیه جریان مستقیم متصل میباشند. پتانسیل الکتریکی لازم ما بین الکترودها اعمال میگردد و هیدروژن و اکسیژن روی کاتد و آند جداگانه جمع میشوند. فعل و انفعالات الکتروشیمیایی در دستگاه الکترولیز آب بصورت زیر است:
19-چرا اقتصاد هیدروژنی بدنبال آن است که هیدروژن را از منابع تجدیدپذیر تولید و در آینده هیدروژن را جایگزین سوختهای فسیلی جایگزین نماید؟
اقتصاد هیدروژنی بدنبال آن است که هیدروژن را از منابع تجدیدپذیر استخراج کند و در آینده نزدیک هیدروژن را جایگزین سوختهای فسیلی نماید. عواملی که باعث شده تا اقتصاد هیدروژنی چنین هدفی را دنبال کند، عبارتند از
*
مسئله نفت و محدودیت منابع آن
*
آلودگی هوا
*
خطرات زیست محیطی جهانی
20-موانعی که بر سر راه گسترش اقتصاد هیدروژنی وجود دارد را نام ببرید؟
*
هزینه سرمایه گذاری آن نسبتاً بالاست.
*
عدم وجود زیرساختهای مرتبط با آن
*
عدم وجود قوانین و استانداردهای لازم برای هیدروژن
*
کمبود آموزشهای عمومی
21- چالشهای موجود در زمینه فناوریهای تولید هیدروژن را نام ببرید؟
*
هزینه تولید هیدروژن نسبت به سوختهای متداول بیشتر است.
*
تقاضای پایین برای هیدروژن از پیشرفت ظرفیت تولید جلوگیری مینماید.
*
در حال حاضر از تکنولوژیهای موجود در زمینه تولید هیدروژن، مقادیر فراوانی دیآاکسیدکربن تولید میشود.
*
روشهای پیشرفته تولید هیدروژن نیاز به تحقیق و توسعه دارد.
*
نمایش عملی تکنولوژیهای تولید هیدروژن ضروری است.
22-چالشهای موجود در زمینه فناوریهای توزیع و ذخیره سازی هیدروژن را نام ببرید؟
تلاش های کنونی تحقیق و توسعه در زمینه ذخیره سازی هیدروژن کافی نمی باشد.
*
ظرفیت ذخیرهآ سازی هیدروژن
*
تقاضای پایین برای تجهیزات هیدروژنی موجب افزایش قیمت میآگردد.
*
سیستمهای توزیع و پخش هیدروژن پر زحمت و گران است.
*
در حال حاضر هزینه تمام شده تکنولوژیهای توزیع هیدروژن بیشتر از هزینه سایر سوختهای متداول است.
*
برای گذر به سیستم توزیع هیدروژن نیاز به یک استراتژی مقرون به صرفه و اقتصادی میآباشد.
*
در حال حاضر فعالیتهای انجام شده در زمینه تحقیق و توسعه ذخیره سازی هیدروژن کافی نیست.
23- پیل سوختی چیست؟
پیل سوختی یک سیستم الکتروشیمیایی است که از آند، کاتد و الکترولیت تشکیل شده است و انرژی شیمیایی سوخت را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل میکند، سوخت آن هیدروژن و یا سایر گازهای حامل هیدروژن نظیر گاز طبیعی و متانول میباشد. در پیل سوختی محصولات جانبی آب و حرارت هستند
24- انواع پیلهای سوختی کدامند؟
پیلهای سوختی در انواع زیر موجود میباشند:
*
پیلهای سوختی اسیدفسفریکی
*
پیلهای سوختی پلیمری
*
پیلهای سوختی اکسید جامد
*
پیلهای سوختی قلیایی
*
پیلهای سوختی متانولی
25- مزایای پیل سوختی چیست؟
راندمان بالا، حداقل نشر آلایندههای زیست محیطی، امکان استفاده از سوختهای فسیلی و پاک، مدولار بودن و قابلیت تولید همزمان حرارت و الکتریسیته و استفاده در کاربردهای تولید غیرمتمرکز انرژی از جمله مزایای پیل سوختی میباشند.
26- چه سوختهایی میتوانند در پیلهای سوختی بکار روند؟
عموماً از گاز هیدروژن که میتواند از منابع مختلفی مانند آب، متانل اتانل، طبیعی، بنزین یا سوختهای دیزل، آمونیاک یا بیکربنات سدیم بوجود آید، میتوان در پیلهای سوختی استفاده نمود.
برخی از انواع پیل سوختی (SOFC, MCFC) میتوانند مستقیماً از انرژیهای فسیلی (از جمله گاز طبیعی) استفاده نمایند.
27- کاربردهای پیل سوختی چیست؟
پیلهای سوختی در سه کاربرد اصلی انواع ثابت، قابل حمل و کاربردهای حمل و نقل به کار میروند. در حالت حاضر تلاشها جهت حضور پیلهای سوختی در نیروگاهها، صنعت حمل و نقل و کاربردهای پرتابل به مرحله تجاری شدن نزدیک است.
28-قیمت پیلهای سوختی چقدر است؟
در حال حاضر کمپانیهایی نیروگاههایی را با حدود$/kw 3000 ارائه نموده اند و این قیمت در جایی که قیمت برق بالا و قیمت گاز طبیعی پایین است قابل رقابت خواهد بود. پیلهای سوختی باید برای مصارف حمل و نقل ارزانتر شوند.
29- آیا میتوان از پیلهای سوختی برای انرژی مصرفی منازل استفاده نمود؟
پیلهای سوختی برای تولید انرژی ایدهآل هستند. پیلهای سوختی میتوانند بصورت توأمان الکتریسیته و حرارت تولید نمایند که میتوانند برای تأمین برق یک منزل مسکونی بکار رفته و از حرارت آن نیز میتوان برای آب گرم مصرفی منازل استفاده نمود.
قیمتهای اولیه در حدود $/kw 1500 بوده که باید به زیر قیمت $/kw 500 برسد.
دیدگاه