تبلیغات
ترجمه مقاله و پروژه های دانشجویی - مطالب اردیبهشت 1395

برای دانلود مقاله اصلی به همراه ترجمه آن کلیک کنید: (ترجمه ماشینی, اما تغییراتی در آن ایجاد شده است)

برچسب ها: ترجمه مقاله انگلیسی Transforming society by transforming technology: the science and politics of participatory design تبدیل جامعه از طریق انتقال فن آوری: علم و سیاستهای طراحی مشارکتی (فایل اصلی+ترجمه zip)،  

تاریخ : چهارشنبه 22 اردیبهشت 1395 | 02:05 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

برای دانلود مقاله اصلی به همراه ترجمه آن کلیک کنید: (ترجمه ماشینی, اما تغییراتی در آن ایجاد شده است)


برچسب ها: ترجمه مقاله انگلیسی:Experimental investigation of CFT column to steel beam connections under cyclic loading بررسی تجربی ستون CFT به اتصالات تیر فولادی تحت بارگذاری چرخه ای (فایل اصلی+ترجمه ZIP)، بررسی تجربی ستون CFT به اتصالات تیر فولادی تحت بارگذاری چرخه ای چکیده اتصالات داخلی چهار نیمه مقیاس با تیر های فولادی و بتنی روی ستون را پر لوله (CFT)، تحت چرخه بار جابه کنترل مورد آزمایش قرار گرفتند. پروفیل مربعی و دایره ای ستون لوله با دو نوع متفاوت از ارتباطات در نظر گرفته شد. (الف) فروشگاه های جوش داده شده، صاف و منحنی گسترش پایان صفحات پیچ به ستون CFT با میله های فولادی عبور از ستون و (ب) از طریق تیر نوع اتصال، که در آن اشعه را از طریق مفصل عبور کرده و با براکت پیچ اضافی متصل بدون فاده از هر جوش بین تیرها و ستون. آزمایش نشان داد که همه خرده مونتاژها به شیوه ای انعطاف پذیر به جابجایی های بزرگ بدون هیچ نشانه ظاهری از پریشانی محلی در دیواره لوله انجام می شود. میله های عبور از ستون در هر دو مورد موثر بودند. هر دو اتصالات پایان صفحه دایره ای و مستطیلی عملکرد مشابهی را نشان داد. همچنین، از طریق اتصالات تیر به خوبی رفتار.،  

تاریخ : چهارشنبه 22 اردیبهشت 1395 | 01:40 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

برای دانلود مقاله اصلی  به همراه ترجمه آن  کلیک کنید:


ترجمه مقاله انگلیسی An experimental and parametric study on steel beams with web openings مطالعه تجربی و پارامتری های بر روی تیر های فولادی با دهانه های شبکه ای (فایل اصلی+ترجمه zip)

برچسب ها: ترجمه مقاله انگلیسی An experimental and parametric study on steel beams with web openings مطالعه تجربی و پارامتری های بر روی تیر های فولادی با دهانه های شبکه ای (فایل اصلی+ترجمه zip)، مطالعه تجربی و پارامتری های بر روی تیر های فولادی با دهانه های شبکه ای چکیده استفاده از تیر های فولادی با دهانه شبکه ای (SBWOs) برای سازه های مانند ساختمان های صنعتی و ساختمان های بلند در دوران اخیر گسترده بوده است. انگیزه زیادی برای که دهانه نگهداری می شوند وجود دارد. در این رابطه، یک تحقیق تجربی برنامه ریزی شده بر روی هفت مدل از SBWOs انجام شده است این ابتکار به شناسایی حداکثر رفتار بار، و انحراف های تیر های فولادی با دهانه شبکه ای است. عملکرد چنین تیرهای تنها برای بارهای عمودی در نظر گرفته شده است. داغ تیر های فولادی نورد از ISMB 100 با دهانه در وب به شکست آزمایش قرار گرفتند. تیرهای سادگی در انتهای حمایت و در معرض یک بار متمرکز کاربردی در وسط دهانه شد. روزنه ها در مطالعه تجربی در نظر گرفته مدور و تنها مستطیل شکل هستند. همه تیرها با روش المان محدود با استفاده از نرم افزار به طور کلی محدود عنصر تجزیه و تحلیل نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده با کسانی که به صورت تجربی مقایسه شده است. نتایج آزمون یافت می شود برای بهینه سازی نسبت فاصله به قطر و نسبت دهانه بسیار مفید است. نتایج المان محدود برای تغییر شکل و استحکام نهایی را نشان می دهد توافق خوب با مقادیر متناظر مشاهده شده در آزمایش. در گذشته، مطالعه پارامتریک با استفاده از روش المان محدود به بررسی که کدام نوع از دهانه انجام شد می دهد بهترین عملکرد در طول بارگذاری.،  

تاریخ : چهارشنبه 22 اردیبهشت 1395 | 01:11 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود کتاب قصه جوجه اردک زشت,:

           





دانلود کتاب قصه خرگوش کوچولو: 

   






دانلود کتاب قصه گرگ و الاغ :








دانلود کتاب قصه دخترک کبریت فروش:









دانلود کتاب اموزش نقاشی:









دانلود کتاب قصه رابین هود:






دانلود کتاب صوتی خروس زری پیرهن پری :






دانلود کتاب صوتی جن پینه دوز :


برچسب ها: دانلود مجموعه کتاب های گروه سنی کودکان pdf/فایل صوتی، دانلود کتاب قصه جوجه اردک زشت، : دانلود کتاب قصه خرگوش کوچولو: دانلود کتاب قصه گرگ و الاغ : دانلود کتاب قصه دخترک کبریت فروش: دانلود کتاب اموزش نقاشی: دانلود کتاب قصه رابین هود: دانلود کتاب صوتی خروس زری پیرهن پری : دانلود کتاب صوتی جن پینه دوز :،  

تاریخ : سه شنبه 21 اردیبهشت 1395 | 02:35 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات
دانلود کتاب ثروتمندترین مرد بابل:   


دانلود کتاب ثروت ملل:


دانلود کتاب ثواب الاعمال و غقاب الاعمال:


دانلود کتاب قلعه حیوانات:


دانلود کتاب قانون: فرمت djvu

دانلود کتاب قورباغه را قورت بده:


دانلود کتاب غرور و سقوط:


برچسب ها: دانلود کتاب ثروتمندترین مرد بابل: دانلود کتاب ثروت ملل: دانلود کتاب ثواب الاعمال و غقاب الاعمال: دانلود کتاب قلعه حیوانات: دانلود کتاب قانون: فرمت djvu دانلود کتاب قورباغه را قورت بده: دانلود کتاب غرور و سقوط:،  

تاریخ : سه شنبه 21 اردیبهشت 1395 | 01:58 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات


نام کتاب: ضمیر پنهان 
نویسنده: کارل گوستاوینگ
مترجم: ابوالقاسم اسماعیل پور
تعداد صفحات: ۵۳
فرمت کتاب: PDF
زبان کتاب: فارسی
توضیحات:
ضممیر پنهان برابرنهاد نفس یا درون کشف ناشده هر انسان است. شناخت روان آدمی و کشف درون هر فرد در زمره مسائل مهم روان شناسی در جهان معاصر است که کارل گوستاو یونگ، بزرگ ترین روان شناس تحلیلی قرن بیستم، در این اثر به کاوش و تحلیل درین باره پرداخته است. یونگ نخست فردیت انسان را در جامعه مدرن می شکافد، سپس به دین به عنوان وزنه تعادل‌بخش ذهنیت جمعی بشر و موقعیت غرب در برابر دین می پردازد و مسئله درک فرد از خویشتن و دیدگاه فلسفی و روانشناختی زندگی مورد تحلیل قرار می گیرد. آینده پیش روی ماست. چه قدر از درون نامکشوف خود آگاهی داریم؟ جهان مدرن چه آینده ای در پیش خواهد داشت؟ ذهن پیچیده و روحیات درونی انسان چه مرزهایی را خواهد گشود؟ و ده ها پرسش دیگر که کارل گوستاو یونگ به شیوه ای تحلیلی بدان ها پاسخ می دهد.

لینک های دانلود
دانلود از لینک مستقیم با حجم ۱٫۵ مگابایت    
منبع:وب سایت ir-dic

برچسب ها: دانلود کتاب ضمیر پنهان کارل گوستاوینگ، نام کتاب: ضمیر پنهان نویسنده: کارل گوستاوینگ مترجم: ابوالقاسم اسماعیل پور تعداد صفحات: ۵۳ فرمت کتاب: PDF زبان کتاب: فارسی توضیحات: ضممیر پنهان برابرنهاد نفس یا درون کشف ناشده هر انسان است. شناخت روان آدمی و کشف درون هر فرد در زمره مسائل مهم روان شناسی در جهان معاصر است که کارل گوستاو یونگ، بزرگ ترین روان شناس تحلیلی قرن بیستم، در این اثر به کاوش و تحلیل درین باره پرداخته است. یونگ نخست فردیت انسان را در جامعه مدرن می شکافد، سپس به دین به عنوان وزنه تعادل‌بخش ذهنیت جمعی بشر و موقعیت غرب در برابر دین می پردازد و مسئله درک فرد از خویشتن و دیدگاه فلسفی و روانشناختی زندگی مورد تحلیل قرار می گیرد. آینده پیش روی ماست. چه قدر از درون نامکشوف خود آگاهی داریم؟ جهان مدرن چه آینده ای در پیش خواهد داشت؟ ذهن پیچیده و روحیات درونی انسان چه مرزهایی را خواهد گشود؟ و ده ها پرسش دیگر که کارل گوستاو یونگ به شیوه ای تحلیلی بدان ها پاسخ می دهد. لینک های دانلود دانلود از لینک مستقیم با حجم ۱٫۵ مگابایت منبع:وب سایت ir-dic،  

تاریخ : سه شنبه 21 اردیبهشت 1395 | 01:37 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر:




توسعه روش تکراری نیوتن و معرفی روش های سریع برای حل معادلات غیرخطی صمد عهدی اقدم*، رضا رضاپور اعضای هیات علمی گروه ریاضی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مرند رسید مقاله: 2/3/88 پذیرش مقاله: 29/6/89 چکیده در این مقاله برخی اصلاحات روش کلاسیک نیوتن با همگرایی مكعبی را به همراه روش هالی در نظر گرفته و به کمک قاعده مشتق‌گیری عددی گاوس و قواعد انتگرال‌گیری عددی روش هایی ترکیبی به دست می‌آوریم. تحلیل همگرایی نشان می‌دهد که روش های ارایه شده دارای مراتب همگرایی پنج یا شش می‌باشند و آزمون های عددی موید کارایی بیشتر و بهتر این روش ها نسبت به سایر روش های موجود هستند. کلمات کلیدی: ریشه‌یابی، روش نیوتن، روش های تکراری، انتگرال گیری عددی و مشتقگیری عددی. 1 مقدمه روش کلاسیک نیوتن برای یافتن ریشه معادله عبارت است از: با قرار دادن در محل در فرمول نیوتن، روش تکراری شرودر با فرمول حاصل می‌شود. بسط تیلور مرتبه دوم تابع حول نقطه (به ازای ) به صورت است که با قرار دادن از فرمول نیوتن به جای عبارت در داخل کروشه و حل معادله حاصل نسبت به فرمول روش هالی به صورت حاصل می‌شود. روش های کلاسیک نیوتن و شرودر دارای مرتبه همگرایی دو بوده و روش هالی مرتبه همگرایی سه دارد. روش های مرتبه سومی که با اصلاحاتی از روش نیوتن در [1 ، 2،6 ، 7 و8] ارایه شده‌اند، با در نظر گرفتن فرمول های درجه دوم متفاوت برای محاسبه انتگرال (5) به دست می‌آیند که با رعایت نامگذاری های همان مراجع به ترتیب آن ها را توضیح می‌دهیم: الف روش میانگین حسابی نیوتن از فرمول (5) به ازای و نتیجه می‌شود: (6) که با استفاده از قاعده انتگرال گیری ذوزنقه‌ای به فرمول می‌رسیم که مشكل معلوم بودن در سمت راست این رابطه (برای محاسبه خودش) را می‌توان با اعمال تكرار ام نیوتن در طرف راست برطرف نمود. به این ترتیب روش نیوتن اصلاح شده با نام روش میانگین حسابی نیوتن به صورت زیر به دست می‌آید: (7) که (*) ب روش نقطه میانی نیوتن با به کارگیری قاعده نقطه میانی برای انتگرال موجود در (6) به روش دیگری به صورت (8) دست می‌یابیم که همانند روش قبل از رابطه(*) محاسبه می‌شود. پ روش واسطه موزون نیوتن با در نظر گرفتن بسط تیلور درجه اول حول نقاط و داریم: در این عبارات به جای به ترتیب و را نوشته و تقریبها را به تساوی در نظر می‌گیریم. سپس با حل هر یک از این معادلات نسبت به و محاسبه میانگین آن ها روشی به صورت (9) حاصل می‌شود که هومیر ]3[ نیز آن را به دست آورده است. 2 روش های نو و تحلیل همگرایی تقریب ریشه توابعی نظیر با روش های شرودر و هالی به دلیل نیاز به تعیین با محاسبات فراوانی همراه است. برای سهولت می‌توان با استفاده از قاعده مشتق‌گیری عددی گاوس به جای عباراتی بر حسب یا را قرار داد. قاعده مشتق‌گیری عددی گاوس سه نقطه‌ای به صورت فرمول مرتبه سوم را نتیجه می‌دهد که آن را فرمول نیوتن-گاوس می‌نامیم. در این فرمول نیز از رابطه (*) محاسبه می‌شود. در ادامه برخی اصلاحات جدید روش نیوتن را با یك یا دو ارزیابی اضافی از تابع در یك نقطة تكراری دیگر به وسیله روش های مرتبه سوم ارایه می‌كنیم. این روش ها دارای مرتبه همگرایی پنج یا شش هستند. به این منظور انتگرال (5) را روی بازه با قاعده مستطیلی تقریب می‌زنیم که با حل معادله نسبت به نتیجه می‌شود: برای بدست آوردن روش های نیوتن اصلاح شده ترکیبی و همچنین برای کاستن از تعداد ارزیابی های توابع، را با برآورد می‌کنیم که از رابطه (*) محاسبه می‌شود. بنابر‌این یک رده از روش های جدید حاصل می‌شود که یکی از روش های قبلی است. علاوه بر این با استفاده از بسط تیلور داریم: از این دو رابطه می‌توانیم تقریب را به دست آوریم که با به كارگیری این تقریب در رابطه (11) گروه دیگری از روش های جدید به صورت حاصل می‌شوند. در ادامه در قضایای 1 و 2 ثابت می‌کنیم که ترکیب روش های مرتبه سه با روابط (12) یا (13) روش هایی از مرتبه پنج و با رابطه (11) روش هایی از مرتبه شش را تولید می‌کند. برخی از ترکیبات روش ها که دارای کارایی بهتر و تعداد اعمال کمتری می‌باشند، عبارتند از: الف ترکیب (7) با (12) را روش میانگین حسابی اصلاح شده نیوتن می‌نامیم: (14) ب ترکیب (8) با (13) را روش نقطه میانی اصلاح شده نیوتن نامگذاری می‌کنیم: پ ترکیب (9) با (12) با نام روش واسطه موزون اصلاح شده نیوتن عبارت است از: (16) ت ترکیب روش هالی همچون سایر روش های از مرتبه سه با (12) یا (13) روشی با مرتبه همگرایی پنج می‌باشد، ولی برای کاستن از تعداد اعمال بهتر است آن را با (11) و با نام روش هالی اصلاح شده ترکیب کنیم که مرتبه همگرایی آن با استناد به قضیه2، شش می‌باشد. در فرمول هالی حضور ندارد و بنابراین نیازی به استفاده از رابطه (*) نیست. (17) 3 محاسبه مرتبه همگرایی روش ها با استفاده از بسط تیلور تابع و مشتقات اول و دوم آن حول (ریشه تابع ) فرمول های خطای به ترتیب برای روش های نیوتن و شرودر حاصل می‌شود که در آن ها و به ازای است. این روابط نشان می‌دهند که مرتبه همگرایی این روش ها حد اقل دو می‌باشد. در مورد روش های مرتبه سوم روابط خطای زیر را داریم: - روش میانگین حسابی نیوتن - روش نقطه میانی نیوتن - روش واسطه موزون نیوتن - روش هالی - روش نیوتن-گاوس برای تعیین مرتبه همگرایی روش های از مراتب بالا، روش های مرتبه سوم بیان شده را به فرم كلی (18) در نظر گرفته و اولین قضیه را می‌آوریم. قضیه1 فرض می كنیم تابع در بازه باز دارای یك ریشه ساده است و در این بازه مشتقات اول، دوم وسوم را داراست. در این صورت روش های تعریف شده با (12) و(13)، كه در آن ها در (18) معرفی شده و در فرمول (19) برای برخی و صدق می‌كنند، دارای مرتبه همگرایی پنج هستند. اثبات چون ، پس بسط تیلور تابع حول نقطه را به صورت در نظر می‌گیریم و همچنین با استفاده از تقسیم چند جمله‌ای ها می‌توان نوشت: اکنون با کمک این روابط فرمول (12) را به صورت می‌نویسیم و به طریق مشابه مرتبه همگرایی (13) به صورت زیر محاسبه می‌شود: در واقع با تركیب هر پنج روش مرتبه سوم معرفی شده با فرمول های (12) یا (13) می‌توان ده روش مرتبه پنجم به دست آورد. به هر حال هفت روش ذكر نشده در مقایسه با روش های تعریف شده توسط(14) تا (16) به محاسبه مازاد از مشتق اول نیاز دارند و بنابراین كارایی كمتری دارند. با به كارگیری فرمول های خطا و قضیه1 نتیجه می‌شود كه برای روش های (14) تا (16) معادلات خطای زیر برقرارند: - روش معرفی شده بوسیله (14): - روش تعریف شده با (15): - روش توصیف شده به وسیله (16): قضیه2 با مفروضات قضیه1، ترکیب روش های از مرتبه سه با رابطه (11) روش هایی با مرتبه همگرایی شش تولید می‌کند. اثبات برای رابطه (11) با جایگزین نمودن به جای در فرمول خطای نیوتن خواهیم داشت: که استفاده از (19) نتیجه مطلوب را به صورت به دست می‌دهد. تركیب هر یک از روش های مرتبه سوم با (11) روشی از مرتبه شش را تولید می‌کند که از بین این ها فقط ترکیب(17) را به دلیل كارایی بهترش در نظر می‌گیریم. فرمول خطای این روش است. 1 آزمون ها و مقایسه روش ها روش های معرفی شده در تعداد ارزیابی های توابع و همینطور در تعداد اعمال حسابی در هر تکرار با هم متفاوتند. برای مقایسه روش ها به اختصار روش های نیوتن، شرودر و هالی را به ترتیب با نمادهای CN،SCH وHL و روش های مرتبه سوم (7) تا (10) را به ترتیب با نمادهای AN ،MN ،HN وNG و روش های مرتبه پنجم (14) تا (16) را به ترتیب با نمادهایAN5 ، MN5 و HN5 و روش مرتبه شش (17) را با HL6 نشان می‌دهیم. با استفاده از [4] شاخص‌کارایی را به صورت تعریف می‌کنیم كه مرتبه روش و تعداد ارزیابی های توابع در هر تكرار از یک روش است. شاخص‌کارایی روش ها را در جدول1 می‌آوریم. HL6 AN5,MN5,HN5 AN,MN,HN,HL NG SCH CN جدول1. مقایسه شاخص کارایی روش ها در ادامه هریک از این روش ها را برای تقریب ریشه توابع انتخابی به کار گرفته و نتایج را در جدول های 2 تا 4 می‌آوریم. این جدول ها شامل تعداد تکرارها زمان انجام محاسبات برحسب ثانیه و مقدار تقریبی ریشه با معیار توقف برای دستیابی به ریشه مورد نظر هستند. 0 1.3652300134141 5 0.036151 CN 0 1.3652300134141 5 0.056851 SCH 1.3652300134141 5 0.069174 NG 0 1.3652300134141 3 0.050837 AN 1.3652300134141 3 0.025676 MN 0 1.3652300134141 3 0.024961 HN 0 1.3652300134141 3 0.028207 HL 0 1.3652300134141 2 0.021746 AN5 0 1.3652300134141 2 0.022196 MN5 0 1.3652300134141 2 0.019795 HN5 0 1.3652300134141 2 0.026541 HN6 جدول2. اطلاعات مربوط به تابع با تقریب اولیه 1.26668360567426 5 0.610255 CN 1.26668360567426 5 0.780674 SCH 1.26668360567426 3 0.671505 NG 1.26668360567426 3 0.530780 AN 1.26668360567426 3 0.452732 MN 1.26668360567426 3 0.530222 HN 1.26668360567426 3 0.468445 HL 1.26668360567426 2 0.421051 AN5 1.26668360567426 2 0.468920 MN5 1.26668360567426 2 0.264722 HN5 1.26668360567426 2 0.531263 HN6 جدول3. اطلاعات مربوط به تابع با تقریب اولیه 0.286017295428356 5 0.781660 CN 0.286017295428356 5 1.171487 SCH 0.286017295428356 3 0.968011 NG 0.286017295428356 3 0.702713 AN 0.286017295428356 3 0.624448 MN 0.286017295428356 3 0.639550 HN 0.286017295428356 3 0.734477 HL 0.286017295428356 2 0.640121 AN5 0.286017295428356 2 0.609457 MN5 0.286017295428356 2 0.374678 HN5 0.286017295428356 2 0.780925 HN6 جدول4. اطلاعات مربوط به تابع با تقریب اولیه نتیجه گیری اصلاحاتی از روش نیوتن با مراتب همگرایی بالا را معرفی نمودیم که روش های مرتبه پنج دارای شاخص کارایی بهتری هستند. روش های معرفی شده در مقایسه با روش های شرودر و هالی به دلیل عدم نیاز به محاسبه مشتق دوم به مجموعه وسیع‌تری از توابع قابل استفاده هستند. روش NG با این که نسبت به سایر روش های جدید مدت زمان اجرای زیادی لازم دارد ولی در حل دستگاه های معادلات به دلیل نیاز به محاسبه تنها یک ماتریس ژاکوبین بر روش هایی همچون AN،HN ، AN5 و HN5 از لحاظ تعداد محاسبات کمتر ارجحیت خواهد داشت. آزمون های عددی نشان می‌دهند که روش های جدید از لحاظ تعداد تکرارها (برای رسیدن به دقت یکسان) مقرون به صرفه‌اند. از بین کلیه روش های مورد بحث زمآن های انجام محاسبات برای روش HN5 نسبت به بقیه روش ها کمتر است و لذا این روش بر دیگر روش ها ارجحیت دارد. منابع [1] Frontini M., Sormani E., (2003), Some variants of Newton’s method with third-order convergence, J. Comput. Appl. Math. 140, 419-426. [2] Frontini M., Sormani E., (2003), Modified Newton’s method with third convergence and multiple roots, J. Comput. Appl. Math. 156, 345-354. [3] Homeier H.H.H., (2005), On Newton-type methods with cubic convergence, J. Comput. Appl. Math. 176, 425-432. [4] Gautschi W., (1997), Numerical Analysis: An Introduction, Birkhauser, Basel. [5] Grau M., Diaz-Barrero J.L., (2006), An improvement of the Euler-Chebyshev iterative method, J. Math. Anal. Appl. 315, 1-7. [6] Ozban A.Y., (2004), Some new variants of Newton’s method, Appl. Math. Lett. 17, 677-682. [7] Weerakoon S., Fernando T.G.I., (2000), A variant of Newton’s method with accelerated third-order convergence, Appl. Math. Lett. 13, 87-93. [8] Ahdi Aghdam, S. REzapour, R., Ghosi, S., (2010) Newton like Iterative Methods for solving the system of Nonlinear Equations, Journal of Applied Mathematics, 23, 1-10.


تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 04:39 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر:



بنام خداوند جان و خرد جزوه درس :‌ بررسی سیستمهای I نام مدرس : آقای عیدیانی فصل اول : مفاهیم اولیه :‌ ولتاژ لحظه ای ، نشان دهنده ولتاژ متغیر با زمان ، ولتاژ ماكزیمم ، ولتاژ موثر ولتاژ موثر توان لحظه ای متغیر با زمان (2) توان متوسط كه :‌توان موهومی توان حقیقی فازور :‌ توان ظاهری : پس فاز و پیش فاز : بار سلفی توان موهومی مصرف می كند جریان از ولتاژ عقب تر است بار فازنی توان موهومی تولید می كند جریان از ولتاژ جلوتر است سیستم سه فاز :‌ توان لحظه ای سه فاز توان متوسط (I,V مقادیر موثر ) تبدیل ستاره به مثلث :‌ پریونت – در واحد P . U . اختصارات : LL خط به خط ، LN خط به نول ، یك فاز ، 1Q = یك فاز ، 3Q = ph3سه فاز پایه ، مبنا معمولاً بزرگترین عدد به عنوان مبنا انتخاب می شود و پریونت كوچكتر از واحداست . یونت تك فاز :‌ توان ظاهری یك فاز ، ولتاژ فاز Vb=VLN محاسبه می شود : پریونت سه فاز :‌ فرض می شود توان ظاهری سه فاز محاسبه می شود در حالت سه فاز می توان از مبناهای تك فاز نیز استفاده كرد ولی كاربرد كمتری دارد . تبدیل یك امپدانس پریونت از یك مبنا به مبنای دیگر :‌ پریونت كردن یك ترانسفورماتور :‌ توان مبنا برابر توان ظاهری ترانس و ولتاژ مبنا در طرف فشار ضعیف برابر ولتاژ فشار ضعیف و در طرف فشار قوی برابر ولتاژ فشار قوی است . مثلاً در ترانس V 440/V220 و KVA10 داریم :‌ V440= V فشار قوی ، Vb 220 = vb فشار ضعیف ، 10KVA= ST= Sb به عبارت دیگر ولتاژ مبنا از یك طرف ترانسفورماتور به طرف دیگر با نسبت تبدیل تغییر می كند. نكته : تمام روابط مربوط به توان ظاهری ، حقیقی و موهومی ،‌ولتاژ و جریان باید برای مبناها نیز صادق باشد . بطور مثال : سئوالات فصل اول 1. توان ورودی به خطی با امپدانس و ولتاژ می باشد . ولتاژ و توان در انتهای خط و همچنین توان مصرفی را بدست آورید . 2. در شكل مقابل بار سه فاز نامتقارنی را مشاهده می كنید از دو واتمتر جهت محاسبه توان مصرفی آن استفاده كرده ایم . هر یك از واتمترها چه مقدار توان را نشان می دهند . توان مصرفی چقدر است ؟‌ 3. با توجه به شكل مقابل ، ولتاژ ابتدای خط ابتدای خط را بر حسب ولتاژ انتهای خط و توان حقیقی و موهومی بدست آورید ؟‌ 4. خط انتقال سه فازی با امپدانس بار ستاره ای در انتهای خط را تغذیه می كند ، بار مذكور در ضریب قدرت 0.8 پس فاز و ولتاژ خط kv10 توان 200 kW را ضرب می كند ؟ الف ) مطلوبست ولتاژ ابتدای خط و توان حقیقی و موهومی تولید در ابتدای خط ب ) اگر ولتاژ ابدای خط 10 Kvو بار انتخای خط دارای امپدانس بصورت مثلث باشد . ولتاژ انتهای خط را محاسبه كنید . ج ) اگر بخواهیم ضریب قدرت بار در حالت (الف) به 0.98 برسد ،‌به چه مقدار خازن نیازمندیم د ) برای اینكه ولتاژ را در انتهای خط در قسمت (ب) به 10 kvبرسانیم سه خازن مساوی با بار بصورت ستاره موازی می كنیم . خازنها را محاسبه كنید . 5. دو ماشین الكتریكی با ولتاژهای ازطریق امپدانس به یكدیگر متصل شده اند معین كنید كه كدامیك از ماشینها به عنوان مولد و كدامیك بصورت موتور عمل می كنند . توانهای حقیقی و موهومی هر ماشین را بیابید . 6. یك ماشین حفاری در هنگام حفاری توان c.1 MVAدر ضریب قدرت 0.8 پس فاز معرف می كند و هننگام تخلیه بیل ، توان 0.1 MVA در ضریب قدرت 0.5 پیش فاز تولید می كند . در انتهای دوره استخراج ، تغییر در اندازه جریان منبع باعث قطع كردن رله ها حفاظتی می شود . بنابراین لازم است تغییر جریان را مینیمم كنیم . می توان از سه خازن در ترمینالها استفاده نمود . مطلوبست مقدار خازنها ، 7. سیستم زیر مفروض است . ولتاژ ترمینال ژنراتور 13.2 kV می باشد . مطلوبست محاسبه جریان ژنراتور ، جریان و ولتاژ بار و توانی كه توسط بار جذب می شود . فصل دوم :‌ بار : در بار امپدانس اگر ولتاژ 1% كاهش یابد ، توان مصرفی 2% كاهش می یابد و اگر فركانس 1% كاهش یابد توان افزایش می یابد . خط شعاعی ، یكسو تغذیه : توان ماكزیمم در خط شعاعی : خط دو سو تغذیه : = توان تولیدی ژنراتور = توان مصرفی ژنراتور = توان انتقالی از ژنراتور 1 به 2 توان ماكزیمم در خط دو سو تغذیه :‌ تفاوت خط دو سو تغذیه با یكسو تغذیه در اینست كه در خط دو سو تغذیه ، باس دوم دارای ولتاژ ثابتی است و بوسیله ژنراتور و یا خازن كنترل می شود . توان ماكزیمم در خط دو سو تغذیه با خط دارای مقاومت :‌ تعریف توان مصرفی و تولیدی :‌ تولید كننده تولید كننده توان ‌ مصرف كننده مصرف كننده توان حقیقی تولید كننده مصرف كننده تولید كننده مصرف كننده سئوالات فصل دوم 8. شكل زیر مفروض است . مطلوبست ماكزیمم توان انتقالی در دو حالت زیر :‌ الف ) هر دو خط وصل باشد . 9. در سیستم شكل مقابل ،‌مطلوبست برای اینكه V 2 = 1شود . ابتدا V1 < را محاسبه كنید . SO = توان مصرفی 10. اگر خط انتقال علاوه به x دارای مقاومت R نیز باشد ، رابطه توان انتقالی و زاویه حداكثر توان را بیابید 11. در یك بار امپدانس تغییرات توان مصرفی را در ازای تغییرات ولتاژ و تغییرا فركانس بیابید . 12. خطی با مشخصات بار مقاومتی را تغذیه می كند . را در دو حالت زیر محاسبه كنید ؟ الف ) خط یكسو تغذیه است ب ) باس بار كنترل ولتاژ است

برچسب ها: بنام خداوند جان و خرد جزوه درس :‌ بررسی سیستمهای I نام مدرس : آقای عیدیانی فصل اول : مفاهیم اولیه :‌ ولتاژ لحظه ای، نشان دهنده ولتاژ متغیر با زمان، ولتاژ ماكزیمم، ولتاژ موثر ولتاژ موثر توان لحظه ای متغیر با زمان (2) توان متوسط كه :‌توان موهومی توان حقیقی فازور :‌ توان ظاهری : پس فاز و پیش فاز : بار سلفی توان موهومی مصرف می كند جریان از ولتاژ عقب تر است بار فازنی توان موهومی تولید می كند جریان از ولتاژ جلوتر است سیستم سه فاز :‌ توان لحظه ای سه فاز توان متوسط (I، V مقادیر موثر ) تبدیل ستاره به مثلث :‌ پریونت – در واحد P . U . اختصارات : LL خط به خط، LN خط به نول، یك فاز،  

تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 04:23 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات


دانلود مقاله موردنظر:



تهیه و تدوین : اسماعیل سالاریان «فـهرســت » عــنـــــــوان صفحه فصل اول : برهمکنش نوروماده خواص نور 4 برهمکنش نوروماده 7 فصل دوم : لیزرومنابع نوری اصول تابش لیزری 10 ساختارلیزر 15 خواص نورلیزر 16 لیزرنیمه رسانا 19 لیزریاقوت 21 لیزرگازی CO2 22 دیود نورتابش LED 24 پارامترهای دیود LED 26 دیودلیزری LD 29 انواع دیودلیزری LD 30 پارامترهای دیودلیزری LD 30 تمرین 33 فصل سوم : موجبرهای نوری سیستم پایه مخابرات نوری 35 مزایای فیبرنوری 36 ساختاررشته فیبر 40 انواع فیبرها 41 پارامترهای فیبر 45 ساختارکابل نوری 50 تمرین 56 فصل چهارم :تلفات درفیبر انواع تلفات درفیبر 58 پاشندگی درفیبر 63 ظرفیت انتقال فیبر 65 تمرین 66 فصل پنجم : آشکار سازهای نوری پارامتر های آشکارسازها 69 دیود نوری پیوندی(PN) 70 دیود نوری پین (PIN) 70 دیود نوری بهمنی(APD) 70 بسته بندی آشکار سازهای نوری 71 فصل ششم : مالتی پلکس نوری روش های FDM و TDM 73 روش های WDM 75 روش DWDM 75 روش CWDM 76 عوامل موثر برکیفیت انتقال درDWM 77 فصل هفتم : تكنولوژی ساخت فیبرنوری شرایط مواد ساخت فیبر نوری 79 روشهای ساخت فیبر نوری 80 روشهای ساخت پیش سازه 80 روشهای رسوب دهی 81 روش کشیدن فیبر 85 تمرین 85 منابع وماخذ 86 مقدمه : با توجه به رشد روز افزون تولید علم و دانش نیاز به افزایش سرعت وحجم تبادل اطلاعات هم بیشتر شده است. در این راستا لیزرو فیبرنوری از فناوری هایی هستندكه می توانند با ارائه پهنای باند بیشتر این امكان را فراهم كنند. پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نوربسیار قدرتمندوهمدوس و فیبر نوری به عنوان خط انتقال پرسرعت باپهنای باندعریض ، فاکتورهای جدیدی ازتکنولوژی را برای انسان به ارمغان آورده اند. بدیهی است كه بكارگیری گسترده و استفاده بهینه از محصولات جدید نیازمند شناخت علمی ، آگاهی از نحوه بكارگیری و بالاخره اطلاع از نحوه تاثیر عوامل محیطی بركاركرد كوتاه مدت و دراز مدت آنها می‌باشد. باوجود اینکه مخابرات نوری هنوز درحال تکامل است ،تکنولوژی لیزرو فیبرنوری به اندازه کافی تکامل یافته وکتابهای زیادی درباره آنها نوشته شده است. خیلی ازاین کتابها درمحتویات نظری وریاضی خود وارد جزئیات شده اند. برای یک فرد تازه کارممکن است سطح این کتابها بیش ازحد مشکل باشد . جزوه حاضر ضمن آنکه برای خواندن اطلاعات مفید و لازم برای آموزش ، طراحی وکاربالیزرو فیبرنوری را ارائه می دهد بنا داردکه آسانترباشد. نتایج نظری وریاضی مهم بدون آنکه با اثباتهای طولانی همراه باشند داده می شوند و هر وقت که مناسب باشد نتایج به زبان فیزیکی توضیح داده می شوند. مطالب ارائه شده براساس سر فصلهای موردنیاز دوره های ضمن خدمت مرکزآموزش شرکت مخابرات ایران کد 1200203تهیه و تدوین شده است و یک جزوه مقدماتی فیزیک لیزروفیبرنوری است و نیازی به داشتن زمینه فبلی در مورد آنها وجود ندارد . فقط ساده ترین مفاهیم ازجبر و هندسه برای توضیح مشخصات فیزیکی لیزروفیبر نوری مورد استفاده قرارمی گیرند. سازمان جزوه با خواص نور وبرهمکنش آن با ماده در فصل اول شروع می شود . درفصل دوم لیزرومنابع نوری در مخابرات موردبررسی قرارگرفته اند . این کار اجزاء سیستم های مخابرات نوری را مشخص و برای مطالعه تک تک آنها در فصلهای بعدی ایجاد انگیزه می کند . در فصل سوم مروری براصول موجبرهای فیبرنوری وساختارکابلهای آن ودر فصل چهارم تلفات درفیبرنوری و در فصل پنجم آشکارسازهای نوری ودرفصل ششم مالتی پلکس طول موج ومیکروویو نوری ودرفصل هفتم تکنولوژی ساخت فیبرهای نوری مورد بحث و بررسی قرارگرفته اند. گروه انتقال : اسماعیل سالاریان فصل اول : برهمکنش نوروماده پیش‌از مطالعه‌ی لیزر، ابتدا لازم است نكاتی درباره‌ی چگونگی انتشارنور و اصطلاحات‌عام درمورد آنرا ، به‌اختصار بیاموزیم . نور چیست؟امروزه می دانیم كه نور یك موج الكترومغناطیسی و یک انرژی درخشنده است که توسط ماده دردمای بالا، هنگامیکه به صورت الکتریکی یا تحت واکنشهای شیمیایی و فیزیکی قرار گرفته وتحریک شده است ، منتشر می شود. بنابراین برای شناخت نور بایستی به بررسی امواج الكترومغناطیسی پرداخت . خواص نور: خواص ، نحوه تولید و سرعت نوردر محیط‌های مختلف متفاوت است و به پارامترهای متفاوتی برحسب حالت وخواص الکترومغناطیسی محیط وابسته است. در دوره ای سعی فیزیکدانان بر اثبات نور به صورت باریکه ای از ذرات و در دوره ای دیگر به صورت موج بوده است . ماهیت ذره‌ای نور: در تئوری کوانتوم ثابت شده است ، انرژی نورکوانتیده است ، جذب یا نشرآن به مقدارهای گسسته‌ای به نام “فوتون” انجام می‌‌گیرد . در نگرش ذره ای به نور، تشعشعات الکترومغناطیس از ذرات فوتون تشکیل شده اند و به صورت بسته های انرژی ، با سرعت نور درحرکتند ، تعداد فوتونها تعیین کننده ی تیرگی و روشنی و انرژی هر فوتون تعیین کننده ی رنگ ، آن می باشد. انرژی فوتون برابراست با : (1-1) E = hf که درآنjs 23-10*63/6 h = ثابت پلانگ و f فرکانس فوتون است. برخی ازپدیده ها مانند پدیده فتوالکتریک وکامپتون و… با خاصیت ذره‌ای نور قابل توضیح هستند. ماهیت موجی نور : طبق نظریه موجی نور ، حرکت نوربه صورت موجی است واز چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌‌شود. برخی از پدیده‌ها مثل تداخل و پراش خاصیت موجی نور را نشان می‌‌دهند. امروزه اثبات شده است که نور ماهیت دوگانه ذره ای- موجی دارد و این خواص را در آزمایشهایی از خود نشان می دهد. ماهیت الکترومغناطیس نور : مطابق نظریه الکترومغناطیس ، نورموجی الكترومغناطیس است وازمیدانهای الکتریکی ومعناطیسی تشکیل شده است وازقوانین آن تبعیت ‌می‌كند.عامل اصلی ایجاد موجهای الکترومغناطیسی ذرات باردارشتاب دارند . وقتی ذره باردار شتابدارمی شود ، بخشی ازانرژی خودرا بصورت موجهای الکترومغناطیسی تابش می کند . انرژی موج الکترومغناطیسی نورمضربی ازانرژی فوتون است واز رابطه : (2-1) E = nhf بدست می آید که درآن n عدد کوانتومی نام دارد . مشخصات اصلی امواج نوری : امواج نوری با چهار مشخصه اصلی زیرمشخص می شوند : طول موج (wave length) : نور به وسیله طول موج مشخص می‌شود . طول موج برای نور مثل فرکانس برای امواج رادیویی است. طول موج نور بر حسب میکرون یا نانومتر بیان می شود. بر خلاف سیستم انتقال الکتریکی، نور نمی تواند مقادیر منفی اختیار کند. طول موج فاصله بین دو نقطه یکسان موج می باشد که مشخص کننده رنگ وفاصله ای است که موج دریک پریو طی می کند . (5-1)v.T=v/ f = λ شکل (1-1) طول موج فرکانس (Frequency) : فرکانس موج ، تعداد طول موج در واحد زمان یاتعداد موج های عبور کرده از یک نقطه در یک فاصله زمانی مشخص بنام پریود((T است . واحد فرکانس سیکل بر ثانیه یا هرتز( Hz ) می باشد . پریود مدت زمان یک دورکامل موج است. سرعت (Velocity) : سرعت موج تعیین کننده تندی عبور موج از یک محیط مشخص می باشد . سرعت نور درمحیط های غلیظی مثل شیشه و آب نسبت به خلاکاهش می یابد ومقدارآن به ضریب شکست محیط بستگی دارد. دامنه (Amplitude ) : دامنه یا شدت موج با ارتفاع وبلندی (height ) میدان الکتریکی یا مغناطیسی مشخص میشود. دامنه تیرگی و روشنی نور را باعث می شود. طیف پرتوهای الکترومغناطیسی : تشعشعات الکترومغناطیسی دارای طیف وسیعی هستند که ازطول موج 1 نانومتر (m 9-^10) تا 1000 متر گسترده است .آنرا بطور قراردادی با توجه به اندازه طول موجها به هفت ناحیه مختلف تقسیم ‌بندی می‌کنند . نموداری از این طیف در شكل(2-1 ) آمده است. این طیف شامل نواحی زیر است : • اشعه ی گا ما دارای انرژی بسیار زیاد وطول موج خیلی کوتاه ، درحدود 01/0 نانومتر است . • اشعه ی ایکس دارای انرژی زیاد است به همین خاطر قابلیت نفوذ به نسوج را داراست ولی از استخوان عبور نمی کند وطول موجش درحدود 1/0 تا 1 نانومتر است. • امواج ماوراء بنفش نیز دارای طول موج کافی برای دیده شدن توسط چشم غیرمسلح نیستند. دارای طول موج درحدود 100-10 نانومترمی باشند . • اشعه نور مرئی سهم کوچکی از تمامی طیف الکترومغناطیس داراست که چشم انسان قادر به دیدن آن بوده وشامل امواج از فرا بنفش(Ultra-Violet) تا فروسرخ (Infra-Red) باطول موجهای 700-400 نانومترمی باشد . • امواج مادون قرمز دارای طول موج بلندی هستند که با چشم غیرمسلح دیده نمی شوندودارا طول موجهای100-1 میکرومترمی باشند . • امواج ماکروویو نیز دارای طول موج درحدود 1/0 تا 1 میلیمتر می باشد. امواج رادیویی نیز از طول موج 1 سانتیمتر تا 1 کیلومترگسترده اند. شکل (2-1)طیف الکترومغناطیسی درطیف الکترمغناطیس با حرکت ازسمت امواج رادیویی به سمت امواج گاما ، همزمان با کاهش طول موج ، فرکانس ودرنتیجه انرژی آن افزایش می‌یابد . امواج الکترمغناطیس از قوانین یکسان تبعیت می کنند وجزء امواج عرضی هستندودرآنهاجهت انتشاربرجهت نوسان عمود است. این امواج دارای ماهیت و سرعت یكسان هستند و فقط از لحاظ طول موج ، یا فركانس با هم تفاوت دارند و تفاوتشان درطول موج و انرژی به آنها اجازه می دهد تأثیر متفاوتی براجسام بگذارند. تمامی این امواج با سرعت c برابر 108 *3 متر بر ثانیه درخلائ حرکت می‌کنند ، ودرمحیط های مادی مقدار سرعت وطول موج آنها کم می شود .کمیتی که درهرمحیطی ثابت می ماند فرکانس موج است . دراپتیک خواص محیط مادی دریک طول موج را توسط پارامتری بنام ضریب شکست بصورت نسبت سرعت نوردرخلا به سرعت آن درمحیط مادی با رابطه زیرتوصیف می شود : (3-1) n = c/v نور همواره به صورت مستقیم حرکت می کند مگر اینکه تحت تأثیر میدان مغناطیسی قوی قرار گیرد و یا دراثرتغییرضریب شکست محیط شکسته شود . درحالت اول نور درمسیرش خم خواهد شد. حالت دوم هنگامی اتفاق می افتد که نور از محیطی به محیط دیگر با خصوصیات متفاوت وارد می شود و به این ترتیب مسیر پرتوی نوری تغییرخواهد کرد. مقدار n برای هوا تقریبا 1 برای شیشه 5/1 می باشد .توجه داشته باشید چون ضریب شکست به سرعت وسرعت نیز به طول موج بستگی دارد درنتیجه ضریب شکست نیزبه طول موج بستگی خواهد داشت وهرچه ضریب شکست کمترشود طول موج بیشترمی شود . پنجره های فیبر نوری : موجهای نورمرئی از نورآبی باطول موج400 نانومترتا نورقرمز با طول موج700 نانومتر ادامه دارند. فیبرهای شیشه ای محیط انتقال خوبی برای نور در ناحیه مرئی نیستند. در این بازه فیبرها به اندازه ای نور را تضعیف می کنندکه فقط برای فواصل کوتاه عملی هستند . بازه طول موجهای مورد استفاده در فیبرهای نوری درناحیه مادون قرمزدر باند 800 تا 1700 نانومتر قراردارند. سازمان مخابرات جهانی ( (ITU باتوجه به نمودارطیف جذبی نوردرفیبردرطول موجهای مختلف مطابق شکل(2-1) چند ناحیه را که درآنها افت سیگنال نوری کمتراست بعنوان پنچره های نوری انتخاب کرده است که درسیستم های نوری بکارمی روند . شکل (2-1) پنجره هاو افت سیگنال نوری این نواحی عبارتند از: پنجره اول 850 نانومتر می باشد واولین نسل سیستمهای انتقال و منابع مخابرات نوری دراین ناحیه طراحی وساخته شده اند که درآنها ازفیبرهای چند مدی و لیزرهای (FP:Fabry-Perot) استفاده می‌شد. این لیزرها علاوه بر طول موج اصلی ، در طول موج های دیگر هم تشعشع داشتند. فیبرنوری در این طول موج افت درحدود db/km 2بود و بهمین دلیل امکان انتفال بیش از 10 كیلومتر میسر نبود و ماکزیمم سرعت قابل انتقال هم بعلت محدودیت ناشی از پاشندگی مدی 100 Mb/S بود. دراین ناحیه هرچند سیگنال نوری افت نسبتا بالایی دارد ولی می توان تجهیزات نوری والکترونیکی را از یک ماده نیمه هادی واحد( گالیوم- آرسنیگ ) باعرض باندی درحدود 25000 تا 30000 گیگا هرتزساخت وهزینه سیستم را کاهش داد. پنجره دوم 1310نانومترمی باشدکه عمومی ترین کاربرد را درسیستم های انتقال نوری دارد ، این ناحیه نسبت به پنچره اول افت سیگنال نوری کمتروپهنای باند بیشتری دارد. ویژگی منحصر بفرد این ناحیه حداقل بودن پاشند گی نور درآن است . افت فیبر در این محدوده در حدود . /5 dB/ km است که اجازه مید هد اطلاعات تامسافت حدود50كیلومتر بدون تقویت ارسال شوند. پنجره سوم وچهارم محدوده 1550 و1625نانومتر می باشد که کمترین تضعیف وبیشترین پهنای باند را دارند. بزرگ بودن پهنای باند موجب شده است تا تمامی سیستم های مالتی پلکس طول موج ( WDM) در این نواحی طراحی وساخته شوند . این پنجره ها مناسبترین باند برای ارتباطات راه دور می‌باشند وحداقل افت فیبر در حدود dB/km 0/2است ؛ ومی توان تا بیش از100 کیلو متر بدون تقویت ، سیگنال نوری را ارسال کرد. این پنجره ها به پنج ناحیه کوچکترمطابق جدوی(1-1) بنامهای , O-Band E-Band و C - Band ( ( Conventional، L –Band ، Wavelenght ) Long ) و S–Band Short Wavelenght) ) تقسیم می شوند که درروش های مختلف مالتی پلکس نوری مورد استفاده قرارمی گیرد. باند محدوده طول موجnm O-Band 1260-1360 E-Band 1360-1460 S-Band 1460-1530 C-Band 1530-1565 L-Band 1565-1625 جدول(1-1) باندهای نوری درپنجره سوم باند C دارای خاصیت خود تقویت ، افت کمتر و پهنای باند وسیعتر است وساخت تجهیزات سیستم های مالتی پلکس طول موج باظرفیت زیاد DWDM) ) عمدتا دراین ناحیه انجام می گیرد . این باند خود به دوباندکوتاه وبلند که اصطلاحا باندهای کوتاه آبی(Blue) (1528 -1542 نانومتر) وباند بلند قرمز(Red) (1547- 1565 نانومتر ) نامیده‌می‌شوند ، تقسیم می گردد . از باندهای S , L برای توسعه و افزایش تعداد کانالها استفاده می شود. بر هم کنش نور با ماده (interaction of light with matter ) : ازآنجا که نور دارای میدان الکتریکی و مغناطیسی می باشد این میدانها با ماده بر هم کنش نشان می دهند . میدان مهم میدان الکتریکی است ، چون با الکترونهای کوچک که در ترکیبات مواد شرکت دارند بر هم کنش دارد. این الکترونها بطورهماهنگ باموج نور وارده ، نوسان می نمایند و می توانند تأثیر یا تغییردرعبور نور از میان یک ماده به چند طریق انجام دهند. پراگندگی و پس پراکندگی نور(Scattering & Back Scattering) : موج الکترومغناطیس نورهنگام پیشروی دردرون ماده توسط مولکولها وذرات ریزناخالصی ونقاط ناهمگن که ابعادآنها ازطول موج نورکوچکتر است جذب ومجددا مطابق شکل (3-1) درتمامی جهات ، پخش وپراکنده می شود ، این پدیده را پراکندگی رایلی نور می‌نامند . تلفات پراکندگی با توان چهارم طول موج نورنسبت معکوس دارد . شکل (3-1)پراکندگی رایلی نور آن بخشی ازپرتوهای نوری که درخلاف جهت انتشاراولیه حرکت می کند پس پراکندگی نامیده می شود وازآن دردستگاه انعکاس سنج حوزه زمانOTDR (Optical Time Domain Reflectometry) جهت اندازه گیری تلفات خط ومحل خرابی ها ومفصلهادر فیبرنوری استفاده می شود . انعکاس نور (Reflection ) : هنگام تابش مورب شعاعی از موج نوری ازهوا به سطح محیط مادی شفاف ، نور منعکس شده وبه خارج ازمحیط مادی برمیگردد . انعکاس بدلیل اختلاف ضریب شکست دومحیط بوجود می آید . زاویه بین پرتوتابش باخط عمو بر سطح جداكننده دو محیط درنقطه تابش را زاویه تابش (i) وزاویه بین پرتوانعکاس با خط عمودرا زاویه انعکاس(r) می نامند .این دوزاویه مطابق شکل (4-1) باهم براترند.

برچسب ها: تهیه و تدوین : اسماعیل سالاریان «فـهرســت » عــنـــــــوان صفحه فصل اول : برهمکنش نوروماده خواص نور 4 برهمکنش نوروماده 7 فصل دوم : لیزرومنابع نوری اصول تابش لیزری 10 ساختارلیزر 15 خواص نورلیزر 16 لیزرنیمه رسانا 19 لیزریاقوت 21 لیزرگازی CO2 22 دیود نورتابش LED 24 پارامترهای دیود LED 26 دیودلیزری LD 29 انواع دیودلیزری LD 30 پارامترهای دیودلیزری LD 30 تمرین 33 فصل سوم : موجبرهای نوری سیستم پایه مخابرات نوری 35 مزایای فیبرنوری 36 ساختاررشته فیبر 40 انواع فیبرها 41 پارامترهای فیبر 45 ساختارکابل نوری 50 تمرین 56 فصل چهارم :تلفات درفیبر انواع تلفات درفیبر 58 پاشندگی درفیبر 63 ظرفیت انتقال فیبر 65 تمرین 66 فصل پنجم : آشکار سازهای نوری پارامتر های آشکارسازها 69 دیود نوری پیوندی(PN) 70 دیود نوری پین (PIN) 70 دیود نوری بهمنی(APD) 70 بسته بندی آشکار سازهای نوری 71 فصل ششم : مالتی پلکس نوری روش های FDM و TDM 73 روش های WDM 75 روش DWDM 75 روش CWDM 76 عوامل موثر برکیفیت انتقال درDWM 77 فصل هفتم : تكنولوژی ساخت فیبرنوری شرایط مواد ساخت فیبر نوری 79 روشهای ساخت فیبر نوری 80 روشهای ساخت پیش سازه 80 روشهای رسوب دهی 81 روش کشیدن فیبر 85 تمرین 85 منابع وماخذ 86 مقدمه : با توجه به رشد روز افزون تولید علم و دانش نیاز به افزایش سرعت وحجم تبادل اطلاعات هم بیشتر شده است. در این راستا لیزرو فیبرنوری از فناوری هایی هستندكه می توانند با ارائه پهنای باند بیشتر این امكان را فراهم كنند. پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نوربسیار قدرتمندوهمدوس و فیبر نوری به عنوان خط انتقال پرسرعت باپهنای باندعریض، فاکتورهای جدیدی ازتکنولوژی را برای انسان به ارمغان آورده اند. بدیهی است كه بكارگیری گسترده و استفاده بهینه از محصولات جدید نیازمند شناخت علمی، آگاهی از نحوه بكارگیری و بالاخره اطلاع از نحوه تاثیر عوامل محیطی بركاركرد كوتاه مدت و دراز مدت آنها می‌باشد. باوجود اینکه مخابرات نوری هنوز درحال تکامل است، تکنولوژی لیزرو فیبرنوری به اندازه کافی تکامل یافته وکتابهای زیادی درباره آنها نوشته شده است. خیلی ازاین کتابها درمحتویات نظری وریاضی خود وارد جزئیات شده اند. برای یک فرد تازه کارممکن است سطح این کتابها بیش ازحد مشکل باشد . جزوه حاضر ضمن آنکه برای خواندن اطلاعات مفید و لازم برای آموزش، طراحی وکاربالیزرو فیبرنوری را ارائه می دهد بنا داردکه آسانترباشد. نتایج نظری وریاضی مهم بدون آنکه با اثباتهای طولانی همراه باشند داده می شوند و هر وقت که مناسب باشد نتایج به زبان فیزیکی توضیح داده می شوند. مطالب ارائه شده براساس سر فصلهای موردنیاز دوره های ضمن خدمت مرکزآموزش شرکت مخابرات ایران کد 1200203تهیه و تدوین شده است و یک جزوه مقدماتی فیزیک لیزروفیبرنوری است و نیازی به داشتن زمینه فبلی در مورد آنها وجود ندارد . فقط ساده ترین مفاهیم ازجبر و هندسه برای توضیح مشخصات فیزیکی لیزروفیبر نوری مورد استفاده قرارمی گیرند. سازمان جزوه با خواص نور وبرهمکنش آن با ماده در فصل اول شروع می شود . درفصل دوم لیزرومنابع نوری در مخابرات موردبررسی قرارگرفته اند . این کار اجزاء سیستم های مخابرات نوری را مشخص و برای مطالعه تک تک آنها در فصلهای بعدی ایجاد انگیزه می کند . در فصل سوم مروری براصول موجبرهای فیبرنوری وساختارکابلهای آن ودر فصل چهارم تلفات درفیبرنوری و در فصل پنجم آشکارسازهای نوری ودرفصل ششم مالتی پلکس طول موج ومیکروویو نوری ودرفصل هفتم تکنولوژی ساخت فیبرهای نوری مورد بحث و بررسی قرارگرفته اند. گروه انتقال : اسماعیل سالاریان فصل اول : برهمکنش نوروماده پیش‌از مطالعه‌ی لیزر، ابتدا لازم است نكاتی درباره‌ی چگونگی انتشارنور و اصطلاحات‌عام درمورد آنرا، به‌اختصار بیاموزیم . نور چیست؟امروزه می دانیم كه نور یك موج الكترومغناطیسی و یک انرژی درخشنده است که توسط ماده دردمای بالا،  

تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 04:07 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر:




دانشگاه صنعتی شریف دانشكده مهندسی برق پایان نامه کارشناسی گرایش مخابرات عنوان: گزارش پروژه ایجاد شبکه فیبر به منازل استاد راهنما: آقای دکتر جواد صالحی نگارش: دیمن زاد توت آغاج تابستان 1386 تقدیر و تشكر با تشكر از استاد گرانقدر، جناب آقای دكتر صالحی و با سپاسگزاری از اعضا و مسئولین محترم آزمایشگاه شبكه های نوری و مخابرات داده ها به ویژه جناب آقای دكتر غفاری ، جناب آقای مهندس امین زاده و جناب آقای مهندس جواهریان كه با راهنمایی های خود اینجانب را یاری نمودند. چکیده: استفاده از فیبر نوری در شبکه های انتقال داده سالهاست مورد توجه قرار گرفته و امروزه بسیاری از خطوط داده در هسته مرکزی و بخش انتقال از فیبر نوری به عنوان محیط مناسب استفاده می کنند.تکنولوژی EPON به علت هزینه پایین تجهیزات و ساختار شبکه فیبر در آن به عنوان راه حلی کم هزینه جهت حل مشکل لایه دسترسی مطرح می باشد. استاندارد IEEE 802.3 تنها قسمتی از سیستم ارتباطی EPON را در بر می گیرد که شامل لایه های فیزیکی و لایه کنترل دسترسی به محیط (Media Access Control) می باشد و در آن بخش هایی مانند امنیت شبکه، محافظت از شبکه، اختصاص پهنای باند پویا (Dynamic Bandwidth Allocation) و کیفیت سرویس دهی به مشترکین در نظر گرفته نشده. در این گزارش پروتکل MPCP که توسط IEEE 802.3ah جهت دسترسی کاربران مختلف به محیط انتقال ارائه شده، معرفی می گردد سپس به بررسی الگوریتم های مختلف تخصیص پهنای باند پرداخته و نحوه عملکرد این الگوریتم ها را با مقایسه تاخیر متوسط و ماکزیمم تاخیر بسته ها، مقایسه نموده و در نهایت به بررسی ویژگیها و مشخصات فنی OLT و ONU های شرکت های مختلف پرداخته ایم. فهرست مطالب شماره صفحه فصل اول: مروری بر ساختار شبكه EPON ..............................................................................1 1-1 رشد ترافیك................................................................................................................... 1 1-2 نسل جدید دسترس به شبكه..........................................................................................2 1-3 ساختار كلی شبكه EPON........................................................................................... 6 1-4 تقسیم فركانسی و تقسیم زمانی.................................................................................... 11 1-4-1 WDMAPON.......................................................................................................... 11 1-4-2 TDMA PON........................................................................................................... 13 فصل دوم: الگوریتم های Dynamic Bandwidth Allocation ........................................ 14 2-1 ضرورت پهنای باند پویا..................................................................................................... 14 2-2 (MPCP) Protocol Multipoint Control....................................................... 18 2-3 الگوریتم های موجود.......................................................................................................... 24 فصل سوم: الگوریتم های موجود................................................................................................ 28 3-1 الگوریتم های DBA......................................................................................................... 28 3-2 نتایج شبیه سازی................................................................................................................. 35 3-3 شكل پیغام های كنترلی....................................................................................................... 39 3-4 خارج شدن یك ONU از سیستم .................................................................................... 41 3-5 انواع سرویس ها................................................................................................................. 44 3-6 مروری بر استاندارد IEEE 802. 1D.............................................................................. 46 3-7 انتخاب فریم ها جهت انتقال.............................................................................................. 47 3-8 ساختار سیستم الحاق تقدم صف به EPON..................................................................... 47 3-9 تجزیه و تحلیل تأخیر بسته های اطلاعاتی....................................................................... 50 3-10 پنالتی بار كم..................................................................................................................... 51 3-11 طرح های بهینه سازی...................................................................................................... 54 3-11- الف بافرهای دومرحله ای.............................................................................................. 54 3-11-ب روش Constant –Bit –Rate Credit............................................................... 57 3-12-یك الگوریتم DBA جهت افزایشQOS......................................................................63 3-12-1- مدیریت صف در ONV و طرح تقدم صف........................................................... 63 نتیجه گیری ................................................................................................................................ 69 منابع و مراجع............................................................................................................................. 72 پیوست 1 محصولات EPON شركت های مختلف.................................................................. 75 پ 1- BCI (Broad data Communication Inc) ...................................................... 76 پ 2- شركت PMC .............................................................................................................. 80 پ 3- شركت Agilent............................................................................................................ 81 پ 4- شركت Sigma- Links .............................................................................................. 86 تاریخچه: FTTP1 یک نوع ارتباط نوری می باشد که در آن فیبر نوری مستقیما وارد مکانی می شود که کاربر در آنجا ست. این روش در مقابل روش های دیگر ارتباط نوری مانند FTTN2 ، FTTC3 و یا HFC4 قرار می گیرد که در آنها از روشهای قدیمی تری هم چون استفاده از سیم مسی و کابل کواکسیال جهت انتقال اطلاعات در لایه دسترسی استفاده می شود. FTTP برحسب جایی که فیبر به آنجا ختم می شود به دو زیر مجموعه تقسیم می شود: 1- FTTH5 : نوعی ارتباط نوری است که در آن سیگنال نوری به محل زندگی یا کار کاربر ختم می شود. 2- FTTB6 : نیز نوعی ارتباط نوری است که در آن سیگنال نوری در مکانی نزدیک محل زندگی یا کار کاربر متوقف می شود. کارهای اولیه جهت ایجاد ساختاری کارا برای FTTH در دهه 1990 توسط گروه FSAN انجام پذیرفت سپس ITU استانداردهایی برای دو نسل PON در نظر گرفت. استاندارد قدیمی G.983 ITU-T بر اساس ATM می باشد و موسوم به APON (ATM PON) می باشد. 1 Fiber to the premises 2 Fiber to the nodes 3 Fiber to the curb 4 Hybrid Fiber coaxial 5 Fiber to home 6 Fiber to the building مقدمه: در سالهای اخیر به علت رشد سریع شبکه های نوری و نیاز کاربران به داشتن پهنای باند بیشتر ایده استفاده از فیبر در لایه دسترسی بسیار مورد توجه قرار گرفته است و استفاده از شبکه های نوری غیر فعال اترنت (EPON) به عنوان جایگزینی برای روشهای دیگر انتقال داده مانند ADSL جهت دستیابی به سرعت های بالا بخش زیادی از تحقیقات و مطالعات را به خود اختصاص داده است. EPON یک تکنولوژی دسترسی به شبکه می باشد که بر اساس استاندارد ITU,G.983 جهت انتقال آسنکرون داده، ویدئو و صدا از طریق یک سیستم دسترسی نوری ساخته شده است. استاندارد IEEE 802.3 تنها قسمتی از سیستم ارتباطی EPON را در بر می گیرد که شامل لایه های فیزیکی و لایه کنترل دسترسی به محیط (Media Access Control) می باشد و در آن بخش هایی مانند امنیت شبکه، محافظت از شبکه، اختصاص پهنای باند پویا (Dynamic Bandwidth Allocation) و کیفیت سرویس دهی به مشترکین (Qos) در نظر گرفته نشده. در دهه گذشته شاهد پیشرفت های بسیاری در زمینه شبکه های نوری بوده ایم، تکنولوژی هایی همچون 1DWDM ، تقویت نوری2 ، WADM3 و سوئیچینگ با سرعت بالا راهی به شبکه های گسترده (WAN) پیدا کرده اند و باعث افزایش ظرفیت و بهبود قابلیت اطمینان در شبکه های مخابراتی شده اند. با وجود این پیشرفت ها در شبکه مخابرات در بخش دسترسی بین ظرفیت بالای شبکه LAN و ساختار شبکه یک تنگنای ارتباطی داریم به علت این تنگنای ارتباطی بین پهنای باند مصرف کننده و پهنای باند قابل دستیابی شبکه نیاز به گسترش پهنای باند در لایه دسترسی احساس می شود. مهمترین علت حرکت در جهت افزایش پهنای باند در لایه دسترسی سیگنال های ویدئویی با کیفیت بالا می باشد. استفاده از فیبر نوری در سطح دسترسی با دو رقیب قدرتمند DSL و CATV برای ارائه پهنای باند مناسب با هزینه حداقل مواجه است که البته در کشور ما به علت نبودن زیرساخت مناسب برای CATV عمده ترین رقیب FTTH ، ADSL خواهد بود. طبیعت غیر متقارن ADSL برای سیگنالهای ارسالی و دریافتی باعث شده در کاربردهایی از آن استفاده شود که حجم زیادی از اطلاعات از طرف کاربر Download شود و در مقابل کاربر تنها پیغام های کوتاه و یا درخواست هایی با حجم حجم اطلاعاتی کم را ارسال کند. در ADSL سیگنال های upstream و downstream با نسبت 10:1 منتقل می شوند. ولی طبیعت نامتقارن ترافیک مربوط به گذشته می باشد و امروزه با ایجاد کاربردهایی مانند کنفرانس های ویدئویی و انبار فایل های حجیم اطلاعاتی نیاز به پهنای باند متقارن به طور محسوسی احساس می شود.

برچسب ها: دانشگاه صنعتی شریف دانشكده مهندسی برق پایان نامه کارشناسی گرایش مخابرات عنوان: گزارش پروژه ایجاد شبکه فیبر به منازل استاد راهنما: آقای دکتر جواد صالحی نگارش: دیمن زاد توت آغاج تابستان 1386 تقدیر و تشكر با تشكر از استاد گرانقدر، جناب آقای دكتر صالحی و با سپاسگزاری از اعضا و مسئولین محترم آزمایشگاه شبكه های نوری و مخابرات داده ها به ویژه جناب آقای دكتر غفاری، جناب آقای مهندس امین زاده و جناب آقای مهندس جواهریان كه با راهنمایی های خود اینجانب را یاری نمودند. چکیده: استفاده از فیبر نوری در شبکه های انتقال داده سالهاست مورد توجه قرار گرفته و امروزه بسیاری از خطوط داده در هسته مرکزی و بخش انتقال از فیبر نوری به عنوان محیط مناسب استفاده می کنند.تکنولوژی EPON به علت هزینه پایین تجهیزات و ساختار شبکه فیبر در آن به عنوان راه حلی کم هزینه جهت حل مشکل لایه دسترسی مطرح می باشد. استاندارد IEEE 802.3 تنها قسمتی از سیستم ارتباطی EPON را در بر می گیرد که شامل لایه های فیزیکی و لایه کنترل دسترسی به محیط (Media Access Control) می باشد و در آن بخش هایی مانند امنیت شبکه، محافظت از شبکه، اختصاص پهنای باند پویا (Dynamic Bandwidth Allocation) و کیفیت سرویس دهی به مشترکین در نظر گرفته نشده. در این گزارش پروتکل MPCP که توسط IEEE 802.3ah جهت دسترسی کاربران مختلف به محیط انتقال ارائه شده، معرفی می گردد سپس به بررسی الگوریتم های مختلف تخصیص پهنای باند پرداخته و نحوه عملکرد این الگوریتم ها را با مقایسه تاخیر متوسط و ماکزیمم تاخیر بسته ها، مقایسه نموده و در نهایت به بررسی ویژگیها و مشخصات فنی OLT و ONU های شرکت های مختلف پرداخته ایم. فهرست مطالب شماره صفحه فصل اول: مروری بر ساختار شبكه EPON ..............................................................................1 1-1 رشد ترافیك................................................................................................................... 1 1-2 نسل جدید دسترس به شبكه..........................................................................................2 1-3 ساختار كلی شبكه EPON........................................................................................... 6 1-4 تقسیم فركانسی و تقسیم زمانی.................................................................................... 11 1-4-1 WDMAPON.......................................................................................................... 11 1-4-2 TDMA PON........................................................................................................... 13 فصل دوم: الگوریتم های Dynamic Bandwidth Allocation ........................................ 14 2-1 ضرورت پهنای باند پویا..................................................................................................... 14 2-2 (MPCP) Protocol Multipoint Control....................................................... 18 2-3 الگوریتم های موجود.......................................................................................................... 24 فصل سوم: الگوریتم های موجود................................................................................................ 28 3-1 الگوریتم های DBA......................................................................................................... 28 3-2 نتایج شبیه سازی................................................................................................................. 35 3-3 شكل پیغام های كنترلی....................................................................................................... 39 3-4 خارج شدن یك ONU از سیستم .................................................................................... 41 3-5 انواع سرویس ها................................................................................................................. 44 3-6 مروری بر استاندارد IEEE 802. 1D.............................................................................. 46 3-7 انتخاب فریم ها جهت انتقال.............................................................................................. 47 3-8 ساختار سیستم الحاق تقدم صف به EPON..................................................................... 47 3-9 تجزیه و تحلیل تأخیر بسته های اطلاعاتی....................................................................... 50 3-10 پنالتی بار كم..................................................................................................................... 51 3-11 طرح های بهینه سازی...................................................................................................... 54 3-11- الف بافرهای دومرحله ای.............................................................................................. 54 3-11-ب روش Constant –Bit –Rate Credit............................................................... 57 3-12-یك الگوریتم DBA جهت افزایشQOS......................................................................63 3-12-1- مدیریت صف در ONV و طرح تقدم صف........................................................... 63 نتیجه گیری ................................................................................................................................ 69 منابع و مراجع............................................................................................................................. 72 پیوست 1 محصولات EPON شركت های مختلف.................................................................. 75 پ 1- BCI (Broad data Communication Inc) ...................................................... 76 پ 2- شركت PMC .............................................................................................................. 80 پ 3- شركت Agilent............................................................................................................ 81 پ 4- شركت Sigma- Links .............................................................................................. 86 تاریخچه: FTTP1 یک نوع ارتباط نوری می باشد که در آن فیبر نوری مستقیما وارد مکانی می شود که کاربر در آنجا ست. این روش در مقابل روش های دیگر ارتباط نوری مانند FTTN2،  

تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 04:02 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

مقاله مورد نظر:


تكنولوژیهای نوری optical technologies چكیده : در مستند فنی اینجانب به یكی از انواع روشهای انتقال پرداخته میشود كه این روش ، روش انتقال نوری است،كه مهمترین مشخصه این روش ، فیبرهای نوری هستند كه با لطبع روشهای ساخت ،مشكلات این روش انواع آنها ،موارد كاربرد،مزایای آن نسبت به روشهای دیگر و… پرداخته می شود. شماره: A4 : 1380-01- عنوان: تكنولوژیهای نوری صفحه:1-12 محدوده این مستند : SCOPE شامل: -چگونگی بوجود آمدن تكنولوژی مخابرات - در مورد كابل های نوری - انواع مختلف سیستم های انتقال و انتخاب بهترین انتقال - مزایای سیستم انتقال نوری - فیبر نوری و تكنیك های ساخت آن - انواع فیبر - انواع منابع نوری - لیزر شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : اختصارات : Abbrivation 1-Db = decibel 2- Vda = Vapor Axial 3- MCVD =Modified chemical Vpor Deposition 4- PCI = Plastic Clad Silica 5- LASER = Light Amplification by Stimulated Emission Of Radiation 6- ASDN = Integrated Sorvice Digital Network 7- LD = Laser Diode شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : تعاریف : SPECIFICATIONS سیستم انتقال فیبر نوری: تبدیل اطلاعات بشكل انتشار در مسیر یك فیبر نوری را مینوان بهترین تعریف از یك سیستم انتقال فیبر نوری دانست. تلفات جذبی: پدیده جذب كه باعث تبدیل مقداری از انرژی نورانی به حرارتی می شود. پاشندگی : پاشندگی (تفرق ) یا بهتر گفته شود اعوجاج ،میدانیم كه اگر جسمی دارای ضریب شكست n باشد و n تابعی از طول موج باشد ، آن جسم پاشنده است. ضریب شكست اجسام : تغییر زاویه یا میزان انحراف نور عبوری از یك جسم خاص ،كه برای اجسام مختلف متفاوت می باشد. شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : منابع و مآخذ: REFRENCES شركت مخابرات آذربایجان شرقی مجله SUN WORLD كتاب شبكه های كامپیوتری شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : مقدمه : قبل از اینكه به موضوع بپردازم لازم میدانم كه بطور خلاصه وار شمه ای از این تحقیق خودم را بیان كنم . -تكنولوژی نوری به چندین روش ممكن روش صورت میگیرد كه هر كدام در هر دوره ای از پشرفت زمانی صورت گرفته و این روند نیز مثل سایر تكنولوژیها ادامه خواهد داشت. -در این تحقیق به موضوعاتی ازقبیل اینكه چندین روش انتقال وجود دارد. -اینكه چه عواملی باعث جایگزینی تكنیك جدید بجای تكنولوژیهای قبلی گشته ومعایب ومزایای این تكنیكها نسبت به یكدیگر چیست و اصلا چگونه میتوان این تكنولوژی را بدست آورد . -من بیشتر راجع به تكنولوژی فیبر نوری پرداخته ام كه خود این فیبر در چه مواردی بكار میرود . -مثالهایی از كارهای صورت گرفته از این تكنولوژی در دنیا . -اینكه این فیبر در چندین نوع ساخته می شود كه هر كدام موارد استفاده حود را دارد. -دیگر اینكه آیا از این تكنولوژی در ایران استفاده شده است یا نه ؟ - فرق میان سیمهای مسی كه در مخابرات بعنوان انتقال دهنده اطلاعات بكار رفته ،با فیبر نوری. - آخر اینكه مقایسهایی انجام داده و میبینیم كه آیا لازم است كه مخابرات كشورمان باید خودش را مجهز به تكنولوژی جدید جهت دسترسی آسان و سریع به اطلاعات جهانی داشته باشد یا نه؟ شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : فصل اول تاریخچه مخابرات نوری : در طول سالهای گذشته شكلهای مختلفی از سیستم های مخابراتی عرضه شده است و علت اصلی این حركت و پیشرفت ، ارسال و انتقال اطلاعات و پیامها به فواصل دورتر و افزایش برعت انتقال و حجم بیشتری از اطلاعات در واحد زمان كه ظرفیت سیستم نامیده می شود، بوده است. اختراع تلگراف توسط مورس در سال 1834 یك واقعه مهم تاریخی و یك گام جدید در امر مخابرات یعنی مخابرات الكتریكی بود كه در سال 1844 اولین خط تلگراف با استفاده از سیستمهای فلزی برقرار شد . استفاده از سیم و كابل های فلزی برای انتقال اطلاعات و بعنوان یك كانال انتقال با نصب اولین مركز تلفن در سال 1878 توسعه یافت و تا سال 1887 كه امواج الكترومغناطیسی توسط هرتز كشف شد. سیمها تنها محیط انتقال بودند ، اولین سیستم مخابرات رادیوئی در سال 1895 توسط ماركونی ارائه شد. بخشهای اصی یك سیستم مخابراتی را بطور بلوك دیاگرام در شكل می بینید. منبع كانال گیرنده ، سه ركن اصلی میباشد و بقیه در رابطه با اجزاء سیستم میباشد. در سیستمهای الكتریكی معمولا انتقال اطلاعات پس از مدتی تبدیل سیگنال اطلاعات به یك موج الكترومغناطیسی كه تغییرات سینوسی دارد و به آن موج حامل می گویند، صورت میگیرد.سپس در گیرنده مجددا اطلاعات از موج حامل بازپس گرفته میشود در این روش حجم اطلاعاتی كه می توان ارسال داشت بستگی مستقیم ته فركانس كوج حامل دارد و بطور كلی میتوان گفت كه هر چه فركانس موج بیشتر باشدعرض باند یا ظرفیت آن بیشتر است.بطور كلی برای بالا بردن افزایش اطلاعات و داشتن سرویسهای مخابراتی وسیع كه از نظر كیفی و كمی زیاد بالا باشد پهنای باند فركانس وسیعی داشته باشیم و برای افزایش پهنای باند، باید فركانس را افزایش داد. اولین محیطی كه برای انتقال اطلاعات در سیستمهای مخابرات نوری مورد استفاده قرار گرفت جو با اتمسفر بود كه به علت اختلاف ناشی از شرایط جوی نظیر رعد و برق و یا بارندگی و شب و روز و سرما و گرما و … ضزیب شكست هوا فرق میكرد و تنظیم لنز عدسی ها بهم میخورد و شدت نور تغییر پیدا میكرد، در هوا میزان تلفات از نوع جذبی بر حسب طول موج متفاوت است. پس از اشكالاتی كه در انتقال نور در هوا وجود داشت به فكر استفاده از هدایت نور توسط موجبر شدند در تلاشهای اولیه اشعه نور در طول مسافات طولانی هدایت گردید و این عمل با بكارگیری عدسیهائی كه در لوله مناسبی قرار داده شده بود انجام شد. فرضیه استفاده از فیبرهای شیشه ای (fiber glass) بعنوان محیط انتشار در مقاله ای توسط كائو و هاكمن كه در لابراتوارهای مخابراتی استاندارد انگلیسی كار میكردند عنوان شد. البته شیشه های معمولی قادر به انتقال نور فقط تا چند متر را میباشند و شماره : 1380-01- A عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : با افزایش ضخامت آن نور در هنگام عبور بشدت تضعیف شده ومستهلك میگشت. بعدها در سال 1966 ثابت شد كه آن تضعیف زیاد ناشی از كاربرد و انتخاب فیبر شیشه نبوده بلكه مربوط به ناخالصیهای موجود در فیبر شیشه نظیر آهن و مس و سایر فلزات موجود در این مواد میباشد. فیبر نوری از تمام محیطهای انتقالی شناخته شده دارای پهنای باند وسیعتر و افت كمتری میباشد. این دو مزیت دو عامل عمده در ارزیابی سیستمهای مخابراتی بشمار میرود . كابل های نوری مانند كابل های مسی میتوانند بصورت هوائی ،كانالی،و یا در زیر دریاها نصب شوند ولی بعات محدودیتهائی كه در موقع نصب و یا ساخت كابل بوجود می آید طول كابل نیز محدود خواهد بود. شاید به جرات بتوان گفت كه بشر قرن 21 را كه قرن كامپیوتر و مخابرات داشته اند ،سیستمهای مخابرات نوری را بعنوان زیر بنای اصی شبكه های مخابراتی جهانی تدارك دیده است. فصل اول اجزاء مختلف یك سیستم انتقال نوری تبدیل اطلاعات بشكل نور در مسیر یك فیبر نوری را میتوان بهترین تعریف از یك سیستم انتقال نوری دانست.چنانچه درمقمه ذكر شد جهت برقراری ارتباط توسط نور ملاء مناسنی نیاز بود كه بتواند نوری را كه حامل اطلاعات میباشد انتقال دهد. رشته های نازم فیبر نوری با توجه به ساختمان آنها كه بعدا شرح داده خواهد شد محیط مناسبی جهت انتقال امواج نورانی میباشند. شكل زیر سیمای كلی یك سیستم انتقال را نشان میدهد. ملاحظه می شود كه جهت برقراری ارتباط بین دو نقطه،سیگنالهای الكتریكی ارسالی از منبع خبر می بایست پس از مدولاسیون توسط عامل انتقال به مقصد رسیده و پس از تفكیك اخبار از طریق دمدولاسیون مورد استفاده قرار میگیرد. شماره: A4 1380-01 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : در شكل زیر اجزاء تشكیل دهنده سیستم ارتباط فیبر نوری را می بینید. OPTICAL FIBER COMMUNICATION SYSTEM در یك سیستم ارتباط نوری كه در شكل مشخص شده است منبع خبر سیگنالهای الكتریكی را كه همان اخبار می باشد به قسمت الكتریكی فرستنده می فرستد. این قسمت منبع نور را بكار انداخته و مدولاسیون سیگنالهای خبر را بر روی موج نوری سبب میشود. منبع نوری متناسب با سیگنال الكتریكی ورودی ، سیگنال موری خروجی ایجاد میكند. كه معمولا لیزر و یا LED می باشد ، سیگنال نوری وارد فیبر نوری می شود كه برای حفظت فیبر نوری ازآسیب هایی كه ممكن است در موقع نصب و بكارگیری آن وارد شود آنرا با پوششهای مختلف بصورت كابل در میآورد. در یك رشته كابل نوری معمولا چند رشته فیبر نوری قرار میگیرد كه هر یك از فیبرها یك كانال ارتباطی مستقل محسوب میشود،كابل نوری، سیگنال نوری را در مقصد یا در محل تقویت كننده ها به گیرنده میرساند كه گیرنده نیز شامل آشكارسازی و گیرنده الكتریكی می باشد .در آشكار سازنوری، سیگنال نوری، به سیگنال الكتریكی تبدیل میگردد و جهت این تبدیل از فتو دیود PINوAPD استفاده می شود سپس آشكار كننده نوری ، سیگنال الكتریكی را به گیرنده الكتریكی داده و بدین طریق دمدولاسیون موج نوری را سبب میگردد. در قسمت گیرنده،سیگنال الكتریكی تا حد لازم جهت قسمت های بعدی تقویت می شود. سیگنال خبری كه بر روی موج نوری مدوله میگردند آنالوگ و یا دیجیتال میتوانند باشند . ابتدا اطلاعات دیجیتبال بصورت كد در آمده كه معمولا تا 34 Mbit/s بصورت كد HDB3و در 140Mbit/s بصورت كد CMI انجام میگیرد و اطلاعات كد شده به مدار الكتریكی راه اندازنده لیزر منتقل میشوند. كه این مدار با اطلاعاتی كه بصورت كد در آمده اند ، لیزر را به نوسان در آورده و اطلاعات را بر روی نور ارسالی مدوله میكند كه پس از انتقال توسط فیبر نوری در مقصد بوسیله APD آشكار شده و پس از گذشتن از طبقه تقویت كننده از حالت كد خارج شده یعنی كد اطلاعلت دمدوله شده و در خروجی، اطلاعات اصلی نظیر آنچه در ورودی سیستم داده شده بود تحویل می گردد. شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : مزایای سیستم انتقال فیبر نوری: 1-پهنای باند بسیار زیاد،در نتیجه ظرفیت انتقال بیشتر Band Width فركانس كاریر این سیستم در محدوده 10 به توان دوازده تا 10 به توان شانزده هرتز است و در مقایسه با سیستم های كابل های فلزی ،قابلیت بسیار زیادی را ارائه میدهد فركانس نور مورد استفاده در این سیستم ارتباطی معمولا نزدیك به اشعه مادون قرمز و حدود 10 به توان چهارده هرتز یا 10 به توان پنج مگا هرتز بوده و سیستم امواج میلیمتری رادیوئی در حدود 700mhz پهنای باند دارد. بنابراین حجم اطلاعاتی كه توسط كابل های فیبر نوری قابل انتقال است خیلی بیشتر از بهترین سیستم كابل های مسی میباشد. با توجه به اینكه در كابل های كواكسیال هنگامیكه فركانس از 100MHZ بیشتر شود انتقال تنها در مسافت چند كیلومتر امكان پذیر است . 2-تضعیف بسیار كم ATTENUATION تضعیف بسیار كم فیبر های نوری از امتیازات مهم آن بشمار میرود و این فیبر ها را در مسافت زیاد بدون استفاده از ریپیتر میتوان مورد استفاده قرار داد . تصعیفی در حدود .2 db/km در مورد فیبر هائی كه هم اكنون بطور معمول مورد استفاده قرار میگیرندوجود دارد تضعیف در طول موج های مختلف متفاوت است و بستگی به عوامل زیادی دارد كه در بحث مربوط به تضعیف مفصلا شرح داده خواهد شد . ولی در طول موجهای 1100-1600 نانو متر كمترین تضعیف بدست آمده است. مثلا در طول موج 1.55Mm تضعیف .2 db/km و در طول موج 1.3 تضیف در حدود .3 db/km را داریم . 3-وزن كم و قطر كوچك small size and weight مزیت دیگر، كوچك بودن قطر كابل كه باعث كمتر اشغال نمودن كانال میگردد. قطر رشته های فیبر نوری در حدود قطر موی سر بوده و هنگامیكه تعدادی از این رشته ها بطور مجتمع در یك پوسته قرار میگیرد و بعنوان كابل مورد استفاده میشود باز هم قطر بسیار كمی را دارا خواهد بود. قطر فیبرها با توجه به نوع آنها متفاوت است مثلا برای فیبر تك مدی قطر هسته بین (3-12) میكرو و قطر پوشش (غلاف)بین (50-125) میكرو متر می باشد و بطور كلی با توجه به قطر كم دارای وزن بسیار كمی نیز می باشد كه طول زیادی از كابل روی یك قرقره بسته میشود و بسادگی حمل میگردد اگر یك مقایسه نسبی بین فیبر نوری و كابل مسی داشته باشیم. 40 كیلومتر فیبر نوری دارای وزنی معادل 1 kg میباشد . هم چنین در هواپیما كه وزن كم ، اهمیت ویژه ای دارد از فیبر نوری میتوان استفاده كرد. بطور مثال در هواپیمای جنگی میراژ 2000 حدود 16km فیبر نوری بكار رفته است. 4-ایزولاسیون كامل الكتریكی electrical isolation عدم تاثیر جریانات القائی الكتریكی بر روی موج بر های نوری نیز یكی از خواص مهم فیبر نوری می باشد.میدانهای ناشی از تشعشع كابل های برق تاثیری بر این موج برها ندارد و می توان رشته های سیم مسی را هم در كابل نوری پیش بینی كرد و برق مورد نیاز تقویت كننده های بین راه را از این طریق تامین كرد .ویا می توان خطوط فیبر نوری را در روی دكلهای برق فشار قوی نصب كرد. شماره: 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : 5-معصونیت در برابر تداخل و هم شنوائی:immuting to inter ference and crostalk امواج الكترومغناطیسی و امواج با فركانس رادیوئی اثری بر روی كابل های فیبر نوری ندارند بنابراین سیستمارتباطات نوری در مقابل محیط آلوده به نویز مصون بوده ، علاوه بر این كابل های فیبر نوری كه در مجاور هم هستند نیز بر روی یكدیگر اثرات القائی ندارند و بر خلاف كابل های مسی ، پدیده كراستاك در آنها بسیار ناچیز است و استفاده در كاربردهای نظامی كه مسئله تداخل با دیگر امواج الكترومغناطیسی اهمیت دارد . طبیعت عایق فیبر نوری امكان هر نوع تداخل را از بین میبرد و در فیبر نوری نگرانی از اتصال به زمین برای موج بر وجود ندارد. 6- امنیت سیگنال signal security نوری كه از فیبر های نوری عبور میكند فاقد پدیده تشعشع بوده و بنابراین اطلاعات ارسالی از طریق سیستم ارتباطات فیبر نوری در مسیر انتقال قابل بهره برداری و استفاده های استراق سمع نمی باشد و برای مقاصد نظامی ایده آل می باشد. 7-فراوانی و ارزانی بودن مواد potential low cost یكی دیگر از مزایای فیبر نوری این است كه ماده اولیه آن شیشه سیلكا است و آنرا در همه جا می توان یافت ، چرا كه منبع اصلی سیلكا ، سنگ و شن و ماسه است. در نتیجه قیمت كابل های فیبر نوری بسیار ارزانتر از كابل های مسی تمام می شود. 8-نگهداری آسان easy of maintenance با توجه به تضعیف كم این كابل ها نیاز كمتری بوجود ریپیتر در طول مسیر میباشد . یعنی فاصله تكرار كننده ها نسبت به سیستم های كابل های مسی بیشتر است و در نتیجه تعمیرات این كابل ها ساده تر و با هزینه و وقت كمتری انجتم پذیر است و چون تعداد مفصل ها نسبت به كابل مسی كمتر است و در هر فصل مقداری تصعیف داریم در نتیجه خرابی كمتر و نصب نگهداری آسانتر می باشد، طول هر كابل فیبر نوری در حدود چندین كیلومتر می باشد . 9- ظرافت و قابلیت انعطاف ruggedness and flexibility ظزافت و قابلیت خمش این رشته های موئین ضمن بوجود آوردن تسهیلاتی در امر جابجائی و انبار نمودن و كابل كشی ، وجود روكش های محافظ را جهت این كابل ها شایسته اهمیت می سازد . 10-معصونیت در مقابل عوامل جوی و رطوبت فیبر های نوری در محیط های مرطوب و در درجه حرارت های (70+ درجه تا 30- درجه ) بازدهی خود را از دست نمیدهد. همانطور كه گفته شد رشته های فیبر نوری دارای مزایا و محاسن بسیاری می باشد و محدودیت ها و یا نقاط ضعف آن بسیار نا چیز است و عبارتند از: 1- دقت كامل در هنگام كابل كشی ایت نوع كابل ها ضروری است 2- رشته های فیبر اگر زاویه انحنای آنها از حد معینی بیشتر شود (مثلا قطر انحنای آن از 30 سانتی متر كمتر شود ) ممكنست شكسته شوند . شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : 3- یا كشش بیش از حد مجاز كه مقدار آن برای كابل های با ظرفیت مختلف فرق میكند نباید از حد معینی بیشتر شود . 4- كابل هائی كه از داخل حوضچه ها عبور میكنند باید كاملا حفاظت شده باشند و گروههای كابل كشی باید با دقت متوجه این كابل ها باشند

برچسب ها: مقاله مورد نظر: تكنولوژیهای نوری optical technologies چكیده : در مستند فنی اینجانب به یكی از انواع روشهای انتقال پرداخته میشود كه این روش، روش انتقال نوری است، كه مهمترین مشخصه این روش، فیبرهای نوری هستند كه با لطبع روشهای ساخت، مشكلات این روش انواع آنها، موارد كاربرد، مزایای آن نسبت به روشهای دیگر و… پرداخته می شود. شماره: A4 : 1380-01- عنوان: تكنولوژیهای نوری صفحه:1-12 محدوده این مستند : SCOPE شامل: -چگونگی بوجود آمدن تكنولوژی مخابرات - در مورد كابل های نوری - انواع مختلف سیستم های انتقال و انتخاب بهترین انتقال - مزایای سیستم انتقال نوری - فیبر نوری و تكنیك های ساخت آن - انواع فیبر - انواع منابع نوری - لیزر شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : اختصارات : Abbrivation 1-Db = decibel 2- Vda = Vapor Axial 3- MCVD =Modified chemical Vpor Deposition 4- PCI = Plastic Clad Silica 5- LASER = Light Amplification by Stimulated Emission Of Radiation 6- ASDN = Integrated Sorvice Digital Network 7- LD = Laser Diode شماره : 1380-01- A4 عنوان : تكنولوژیهای نوری صفحه : تعاریف : SPECIFICATIONS سیستم انتقال فیبر نوری: تبدیل اطلاعات بشكل انتشار در مسیر یك فیبر نوری را مینوان بهترین تعریف از یك سیستم انتقال فیبر نوری دانست. تلفات جذبی: پدیده جذب كه باعث تبدیل مقداری از انرژی نورانی به حرارتی می شود. پاشندگی : پاشندگی (تفرق ) یا بهتر گفته شود اعوجاج،  

تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 04:00 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

با توجه به تهدیدهای روز افزون حمله های سایبری به شبکه های کامپیوتری به خصوص شبکه های صنعتی و سیستمهای راهبری شبکه های استراتژیک همچون شبکه های مربوط به سیستمهای اسکادا)سیستمهای نظارت ، کنترل و کنترل اطالعات( از قبیل سیستمهای ناوبری، سیستمهای ناوبری هوایی، سیستمهای ترافیک و حمل و نقل زمینی و سیستمهای کنترل ازراه دور شبکه های آب ، گاز ، و به ویژه راهبری سراسری و منطقه ای شبکه های تولید ، توزیع و انتقال برق، شرکت برق منطقه ای اصفهان را بر آن داشت تا برحسب ضرورت نسبت به ایمن سازی و پایداری شبکه مخابراتی سیستم اسکادا ) دیسپاچینگ( درجهت کنترل و یا خنثی سازی این مشکالت، با استفاده از ظرفیت کارشناسی خود نسبت به ارائه طرح و ایجاد اصالحات ساختاری جهت جداسازی فیزیکی شبکه ) جداسازی ترافیک های شبکه در الیه 1 استاندارد OSI ( اقدام نماید. در این جهت نسبت به طراحی شبکه Metro Ethernet با استاندارد MEF6.1 در ترمینالهای نوری آلکاتل اقدام گردید.ولی ازآنجا که نیمی از ایستگاههای تحت پوشش فاقد فیبر نوری و یا ترمینال نوری با قابلیت ارائه سرویسMetro Ethernet می باشند و ایجاد جداسازی فیزیکی در متدهای معمول نیاز به ایجاد بسترهای 1 مخابراتی مجزا را دارند، لذا در طراحی شبکه مذکور در نودهای فاقد SDH از تکنولوژی MPLS با به کارگیری روترهای میکروتیک اقدام گردید. تاکنون تعداد 50 عدد از روترهای میکروتیک در شبکه مخابرات شرکت برق منطقه ای مورد بهره برداری قرارگرفته که با گذشت بیش از یک سال از راه اندازی تجهیزات مذکور هیچگونه قطعی ناشی از نقص در سیستم مذکور گزارش نگردیده است. با اجرای این طرح امکان جایگزینی ترمنالهای نوری ) در صورت خرابی و عدم پشتیبانی به دلیل اعمال تحریمهای بین المللی( به سادگی و با صرف هزینه بسیار اندک وهمچنین عدم وابستگی به الیسنس تجهیز خاص امکان پذیر می باشد.

برچسب ها: ا توجه به تهدیدهای روز افزون حمله های سایبری به شبکه های کامپیوتری به خصوص شبکه های صنعتی و سیستمهای راهبری شبکه های استراتژیک همچون شبکه های مربوط به سیستمهای اسکادا)سیستمهای نظارت، کنترل و کنترل اطالعات( از قبیل سیستمهای ناوبری، سیستمهای ناوبری هوایی، سیستمهای ترافیک و حمل و نقل زمینی و سیستمهای کنترل ازراه دور شبکه های آب، گاز، و به ویژه راهبری سراسری و منطقه ای شبکه های تولید، توزیع و انتقال برق،  

تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 03:52 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر: 





دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان موضوع تحقیق: فیبـرهای نـوری استاد: جناب آقای دكتر مدیری تهیه كننده: شیوا بهرامی شماره دانشجویی: m 7891416662 فیبرنوری سیستم انتقال نوری سه مؤلفه دارد. منبع نور- رسانه انتقال – آشكار ساز پالسی از نور نشان دهنده بیت 1 و عدم وجود نور نشان دهنده صفر است. رسانه انتقال فیبر بسیار نازكی از شیشه است وقتی نور به آشكار ساز می تابد پالس الكتریكی توسط آن تولید می شود. با وصل كردن منبع نور به یك طرف فیبرنوری و آشكار ساز به طرف دیگر آن سیستم انتقال داده یكسویه ای ایجاد می شود كه سیگنال الكتریكی را پذیرفته توسط پالسهای نوری، آن را تبدیل كرده و انتقال می دهد و سپس در طرف گیرنده آن را دوباره به سیگنال الكتریكی تبدیل می نماید. فیبرنوری تشكیل شده از یك مفتول از جنس شیشه كه می تواند نور را منتقل كند. یك استوانه در نظر بگیرید كه دارای ضریب شكست n1 است و یك شیشه داخل آن در نظر بگیرید با ضریب شكست n2 اگر به قسمت داخلی یا iner اشعه ای بتابد با پدیده شكست كلی مواجه می شویم اگر n2>n1 باشد این نور می تواند حامل اطلاعات آنالوگ یا دیجیتال باشد این اطلاعات نورانی می تواند از مبدأ به مقصد برسد. فیبرنوری از لحاظ نحوه انتقال به دو نوع تقسیم می شود. 1.multi mode 2.signal mode چند حالتی (multim mode) : اجتماع اینكه با ضریب شكست های متفاوت چندین نور انتقال یابد وجود دارد. تك حالتی (Signal mode) : شعاع قسمت iner خیلی كمتر از multim mode است و در نتیجه نوری كه تابیده می شود تقریباً بصورت مستقیم ارسال می شود. تضعیف نوری این نوع خیلی كمتر است. از نظر ساختمان داخلی و شكل فیزیكی فیبرها به دو نوع تقسیم می شوند. ضریب شكست داخلی و بیرونی بصورت پله ای تغییر می كند. 1./ Step index 2./ graded index. امروزه بیشتر از نوع دوم استفاده می شود. Profile ی كه برای ضریب شكست در نظر گرفته می شود تقریباً بصورت یكنواخت افزایش می یابد. در این روش نقطه مركز بیشترین ضریب شكست را دارد و به تدریج ضریب شكست به طرف بدنه استوانه كاهش می یابد . استفاده از این روش باعث راحت ساخته شدن single mode می شود. هر سیستم مبتنی بر فیبرنوری دارای سه جزء می باشد. 1. منبع نوری the light source كه می تواند همان دیود نورانی باشد یا LED و یا لیزر 2. رسانه انتقال transmission media 3. آشكار ساز the detectimr فتو دیود یا فتورزیستنس ارتباط بین دو فیبرنوری برای اینكه یك كابل نوری را به كابل نوری دیگر منتقل كنیم دو نوع واسطه وجود دارد (برای ارتباط دو فیبرنوری ) 1. oassive Interface 2. Active Repeates در حالت اوّل یك tap یا یك عنصری بعنوان واسطه استفاده می شود كه از یك طرف به فیبر وصل می باشد. بنابراین از یك فرستنده فتودیود و یك گیرنده لیزری تشكیل شده است. در اینجا Inter face دارای تقویت كننده نمی باشد و تضعیف می كند. آشكارساز نوری گیرنده فرستنده لیزری در حالت دوم : موج نوری تبدیل به امواج الكتریكی می شود. این امواج الكتریكی تقویت می شوند و تبدیل به امواج نورانی می شود. لیزر مدار تقویت كننده الكتریكی فتودیود امواج نورانی تقویت موج الكتریكی موج نور یكی از تویولوژیهای عمده ای كه در فیبرهای نوری مورد استفاده قرار می گیرد تویولوژی Ring می باشد كه برای ایجاد یك ستون فقرات مورد استفاده قرار می گیرد. شبكه های فیبرنوری در جائی كه یك شبكه LAN خیلی بزرگ داشته باشیم ستون فقرات آن شبكه خواهد بود. مثال در كارخانه بزرگ : یك back bon تمام كارخانه را دور می زند و بعد هر ساختمان مستقیماً به شبكه وصل نمی شود. هر كدامشان یك LAN هستند كه امكان ارتباط با آنها را فراهم می كند. LAN ها به هم متصل می شوند اگر Inter face از نوع active باشد به لحاظ تئوری طول Ring محدودیتی ندارد اما به لحاظ علمی این محدودیت وجود دارد. غیر از تویولوژی Ring از تویولوژی Star استفاده می شود كه به آنها active pasive Star می گویند. مقایسه فیبر نوری و سیستم مسی فیبر چندین مزیت دارد كه عبارت است از 1. پهنای باند بیشتر برای فواصل نسبتاً طولانی تا 600 مگابیت پر می كند. 2. افت كمتر یعنی اینكه در فواصل طولانی یا یك فاصله مشخص افت سیگنال در فیبرنوری كمتر از سیم مسی خواهد بود. پس بدون استفاده از تقویت كننده اطلاعات را با فیبر نوری می توان فرستاد 3. نویز پذیری كمتری دارد. در برابر noise منابع noise می تواند حرارتی باشد یا اگر دو سیم مجاورت هم قرار گیرند این نویز كمتری را می گیرد. (Crastall) می تواند ناشی از كابلهای فشار قوی باشد یعنی نویز power در سیستم مخابراتی یك سیستم تلفنی را نمی توان از پیش سیم فشار قوی گذارند اما می توانیم از همان دكلهای فشار قوی برای فیبرنوری هم استفاده كنیم. 4. سبكتر بودن فیبر نسبت به سیم مسی كه install كردن و انتقال آن راحتر است. 5. نشت نور كمتر دارد. نویز دهی كمتر دارد. سیم مسی Crastall دارد. یعنی می تواند روی سیم دیگر نشت كند و هم می تواند بپذیرد. معایب فیبرنوری : 1. گرانتر است. 2. نور فقط در یك جهت می تواند حركت كند پس اگر رفت و برگشت داشته باشیم باید از دو سیم استفاده كرد پس fall dublaes نداریم. 3. سیم بندی فیبرنوری به مهارتهای مهندسی و فنی بیشتری نیاز دارد. مقدمه ای بر مخابرات فیبر نوری تاریخچه مختصری از نور تاریخ نگاری برمی آید كه رومیها نیز شیشه سوزان داشتند. بعد از سرنگونی امپراتوری روم غربی (475 میلادی ) كه تقریبا با آغاز دوران تاریكی (قرون وسطی ) مقارن می باشد. تا مدتها در اروپا پیشرفت علم دچار ركود گردید و در واقع هیچگونه پیشرفتی صورت نگرفت. استیلای فرهنگ یونانی رومی – مسیحی در سرزمینهای مدیترانه ای به زودی با پیروزی اسلام نابود گردید . در سال 642 اسكندریه به دست مسلمانان فتح شد و تا پایان قرن هفتم سرزمینهای اسلام از فلات ایران و سرتاسر سواحل جنوبی مدیترانه تا اسپانیا گسترده شد. مركز تحقیق به دنیای عرب منتقل شده و ذخیره های علمی و فلسفی گذشته ترجمه و انباشته شد. نور شناخت یا Optic راكد نماند و شخصی بنام ابن هیثم (هزار میلادی ) آنرا توسعه داد. او قانون بازتابش را بسط داد و زاویه های تابش و بازتابش را در یك صفحه و عمود بر سطح مشترك قرار داد آینه های كروی و سهمی وار را مطالعه كرد و توصیف جامعی از چشم انسان ارائه داد. در اواخر سده سیزدهم ، اروپا تازه از ركود فكری بیرون می آمد ، ترجمه اثر ابن هیثم به لاتین ، تاثیر شگرفی بر نوشته های رابرت گروسه تست ، اسقوف لینكن و ویتلو ریاضی دان لهستانی بر جای گذاشت . فرانسیس راجر بیكن (1215 – 1294 میلادی ) كه بسیاری او را نخستین دانشمند به معنای امروزی می دانند از كارهای دو نفر اخیر خبر داشت . ظاهرا ابتكار بكار بردن عدسی برای تصحیح دید متعلق به بیكن است . لئوناردو داوینچی (1452 – 1519 میلادی ) جعبه تاریك با روزنه ای برای تشكیل تصویر اشیاء دور را توصیف نموده است . این زنجیره كوتاه از رویدادها ، بیانگر دوره ای از نور شناخت است كه می توانیم آنرا نخستین دوره این علم بنامیم . از قرن هفدهم به بعد روشن نیست چه كسی تلسكوپ شكستی را اختراع كرد . ولی اوراق و اسناد نشان می دهند كه در دوم اكتبر سال 1608 عینك سازی هلندی به نام هانس لیپرشی (1587-1619 میلادی ) امتیازی برای این وسیله درخواست كرده است . گالیله (1564- 1642 ) در پادووا از این اختراع آگاه شد و ظرف چند ماه از راه ترشیدن عدسی ها بادست، ابزار خود را ساخت. تقریبا در همین زمان یك فرد هلندی دیگر میكروسكوپ مركب را اختراع كرد. گالیله در هفدهم ژانویه سال 1610 از راه گرداندن تلسكوپ، اقمار مشتری را كشف كرد. در همان سال حلقه های پیرامون سیاره زحل را دید و پس از مشاهده نقاط متحرك بر روی خورشید نتیجه گرفت كه خورشید می چرخد. كپلر نوشته خود را به نام نور شناخت شكستی در سال 1611 میلادی منتشر كرد. اسنل (1591 – 1626) قانون شكست را مدتها پوشیده مانده بود در سال 1621 به روش تجربی كشف كرد. این كشف از لحظه های بزرگ تاریخ نور به شمار می رود . رنه دكارت (1596 – 1650 میلادی) نخستین كسی بود كه فرمول بندی قانون شكست بر حسب سینوسها را كه امروزه كاملا با آن آشناییم منتشر كرد و شاید بتوان گفت افتخار كشف آن را هم داشته است. پدیده پراش ، انحراف از انتشار راست خط را كه در هنگام عبور نور از یك مانع رخ می دهد، اولین بار گریمالدی (1618 – 1663) مورد توجه قرار داد . رابرت هوك (1635 – 1703 ) متصدی آزمایشگاههای انجمن صنعتی لندن نیز بعدا اثرات پراش را مشاهده كرد. او این مفهوم را كه نور حركت ارتعاشی سریع محیطی است كه با سرعت بسیار زیادی منتشر می شود ، پیشنهاد كرد افزون بر این، هر تپ یا ارتعاش بصورت یك كره منتشر می شود و همین مفهوم سرآغاز نظریه موجی بود آیزاك نیوتن (1642 – 1727) در سال مرگ گالیله به دنیا آمد . وی نظریه ذره ای نور را ارائه نمود تقریبا همزمان با وقتی كه نیوتن در انگلستان نظریه گسیل نور را مورد تاكید قرار می داد، كریستین هویگنس (1629 – 1695 ) در حال گسترش هر چه بیشتر نظریه موجی بود. رای مسلط نیوتن در خلال قرن هجدهم همچون پوششی بر روی نظریه موجی فرو افتاد و هواداران آنرا خاموش كرد. قرن نوزدهم نظریه موجی نور را دكتر توماس یانگ (1773 – 1829 ) یكی از اندیشمندان بزرگ این قرن از نو زنده كرد. وی مفهوم بنیانی نوینی را به نام اصل تداخل به نظریه موجی افزود . آگوستین ژان فرنر (1788 – 1827 ) متولد نرماندی بی خبر از كوششهای 13 سال پیش یانگ احیای نظریه موجی خود را به طور درخشانی شروع كرد فرنر مفاهیم توصیف موجی هویگنس واصل تداخل را با هم تركیب نمود. لوئی فیزو (1819 – 1896 ) برای اولین بار سرعت نور را اندازه گرفت . دستگاه او كه شامل یك چرخ دندانه دار چرخان و یك آینه در فاصله زیاد (8633 متر ) بود در حومه پاریس برپا گردید. یك پالس نوری از شكاف چرخ عبور نموده و پس از برخورد با آینه باز می گشت با میزان كردن سرعت چرخش معلوم چرخ ، ترتیبی اتخاذ گردید كه پالس بازگشتی یا از داخل یك شكاف بگذرد و دیده شود یا یكی از دندانه ها مانع گذشتن آن شود. مقداری كه فیزو برای سرعت نور بدست آورد ، رقمی برابر با 315300 كیلومتر در ثانیه بود. برنارد فوكو (1819 – 1868 ) نمیز درگیر پژوهش در سرعت نور بود او در ششم ماه مه سال 1850 به فرهنگستان علوم گزارش كرد كه سرعت نور در آب كمتر از سرعت آن در هواست البته این نتیجه با فرمول بندی نظریه گسیلش نیوتن مستقیما تعارض داشت و ضربه سختی به معدود هواداران این نظریه وارد آورد. در حالی كه این پیشامدها در اپتیك روی می داد، مطالعه در الكتریسیته و مغناطیس نیز بطور كاملا مستقل ادامه داشت، مایكل فارادی (1791 – 1867 ) رابطه میان الكترومغناطیس و نور را پایه گذاری نمود، جیمز كلارك ماكسول (1831 – 1879 ) تمام دانش تجربی دانسته آنروز درباره این موضوع را در مجموعه واحدی از معادلات ریاضی خلاصه نمود. ماكسول هشت سال پیش از اینكه تایید تجربی نظریاتش را ببیند در سن 48 سالگی درگذشت مرگی كه برای فیزیك بسیار زودرس بود هاینریش رودلف هرتز (1857 – 1894) طی یك رشته آزمایشهای گسترده كه امواج را تولید و آشكار سازی می كرد، وجود موجهای الكترومغناطیسی با طول موج بلند را اثبات كرد. آبراهام مایكلسون (1852 – 1931 ) كه بعدا استاد دریانوردی شد سرعت نور را با دقتی فوق العاده زیاد اندازه گرفت چندین سال بعد هنگامی كه مایكلسون برای انجام دوباره و بسیار دقیق تر آزمایش به یك استاد مشهور شیمی به نام ادوارد ویلیامز مولدی پیوست باز هم نتایج كار آنها منفی بود. اپتیك قرن بیستم هانری پوانكاره (1854 –1912 ) شاید نخستین شخصیتی باشد كه اهمیت ناتوانی تجربی را در مشاهده تاثیرات حركت نسبت به اتر دریافته باشد او در سال 1899 در مقاله ای بیان داشت : آیا اتر ما واقعا وجود دارد ؟ من اعتقاد ندارم كه مشاهدات دقیق تر ما هرگز بتواند چیزی بیشتر از جابجایی های نسبی را آشكار كند . آلبرت اینشتین ( 1879 – 1955 ) نظریه نسبیت خاص خود را در سال 1905 بطور كاملا مستقلی ارائه كرد. او همچنین در این نظریه فرضیه اتر را رد نمود. ارنست لودویك پلانك ( 1858 – 1947 ) در نوزدهم اكتبر 1900 با قرائت مقاله ای در انجمن فیزیك آلمان ، آغاز انقلاب دیگری را در تفكر علمی اعلام كرد این انقلاب ، مكانیك كوانتومی بود. همان نظریه ای كه پدیده های زیر میكروسكوپی را در بر میگرفت. اینشتین ، بر اساس این مفاهیم شكل نوینی از نظریه ذره ای را كه بر مبنای آن نور از كره ها یا ذرات انرژی تشكیل شده است در سال 1905 مطرح كرد. هر یك از این كوانتوم های انرژی تابشی كه فوتون نامیده شد ، انرژی متناسب با فركانس خود داشت یعنی E=hu كه در آن h عدد ثابت پلانك است. با نزدیك شدن پایان سالهای 1920 ، از راه تلاش مردانی چون بور، بورن، هایزنبرگ، شرودینگر، دوبروی، پائولی، دیراك و برخی دیگر ، مكانیك كوانتومی به ساختاری جاافتاده تبدیل شده بود. به تدریج آشكار شد كه مفاهیم ذره ای و موجی كه در عالم ماكروسكوپی ، آشكارا با یكدیگر تناقض داشتند، باید در یك حوزه زیر میكروسكوپی با هم درآمیزند. شكل 1 – بلوك دیاگرام یك سیستم نوری اختراع لیزر در اوایل دهه پنجاه میلادی بدنبال تلاش عمده ای از دانشمندان وسیله با ارزشی بنام میزر پدید آمد . در میان این دانشمندان ، چارلز هار تاونز از ایالات متحده آمریكا و الكساندر میخائیلوویچ پروخروف و نیكلای جنادیوویچ بازوف از اتحاد جماهیر شوروی سابق نقش اساسی داشتند. كه جایزه نوبل سال 1964 در رشته فیزیك را بخاطر این كار مشتركاً دریافت داشتند . واژه میزر تركیبی از حروف اول كلمات عبارت (Microwave Amplification by Stimulated Emission Radiation) (MASER) است . چنانكه از معنی این عبارت برمی آید، یك تقویت كننده میكروموجی كم نوفه است. میزر به روشی كه در آن زمان چندان مناسب نبود، با استفاده مستقیم از بر هم كنش مكانیك كوانتومی بین ماده و انرژی تابشی عمل می كرد. تقریباً بلافاصله بعد از آغاز كار میزر، این فكر بوجود آمد كه آیا همین روش را می توان به ناحیه نوری طیف نیز گسترش داد؟ در سال 1958، تانزارتور شاولا و شرایط كلی فیزیكی لازم برای ایجاد لیزر : Light Amplification(LASER) را پیشگویی كردند. و سپس در ژوئیه سال 1960 تئودور مایمن ، نخستین عملكرد موفقیت آمیز یك میزر نوری یا لیزر را اعلام كرد قطعاً یكی از رویدادهای بزرگ در تاریخ اپتیك و در واقع در تاریخ علم بوقوع پیوست. مایمن در هفدهم ژوئیه سال 1960 در یك كنفرانس خبری در نیویورك خبر نخستین لیزر عملی را اعلام كرد . در فوریه سال 1961 ، پرفسور علی جوان ( فیزیكدان ایرانی ) و همكارانش عمل موفقیت آمیز یك لیزر گازی هلیم – لئون موج پیوسته را در 3 / 1152 نانومتر گزارش كردند . تكنولوژی لیزر ، حوزه ای بسیار پویاست و این فقط دهه نخست فعالیتهای لیزر یعنی تنها آغاز كار آن بود. فیبر نوری می توان دهه 1960 را آغاز تكنولوژی فیبرنوری دانست. اختراع لیزر در اوایل این دهه دانشمندان را به جستجوی محیط مناسبی برای انتقال نور واداشت در سال 1966 كائو و هاكهام فیبرهای نوری از جنس شیشه را به عنوان موج بر نور پیشنهاد كردند . فیبرهای اولیه دارای تلفات بسیار زیادی بودند (هزار دسیبل بر كیلومتر) در همان زمان كابلهای كواكسیال تلفاتی معادل 5 تا 10 دسی بل بر كیلومتر داشتند. همچنین اتصال كابلهای فیبر نوری به یكدیگر مشكلات بسیاری داشت . اما در عرض ده سال تلفات فیبر به زیر 5 دسی بل بر كیلو متر رسید و مشكلات اتصال نیز حل شد. به موازات پیشرفت تكنولوژی ساخت فیبر ، صنعت نیمه هدیها نیز منابع نوری و آشكارسازهای نوری مناسبی عرضه داشت . اكثراً تلاشهای اولیه در این زمینه در محدوده طول موجهای 8/0 تا 9/0 میكرومتر انجام شد . اما بعدها با معلوم شدن خواص بهتر فیبر در طول موجهای 1/1 تا 6/1 میكرومتر قطعاتی كه توانایی كار در این طول موجها را داشته باشند به بازار عرضه شدند. سیستم كلی مخابرات نوری سیستم مخابرات نوری در كلیات شبیه هر سیستم مخابراتی دیگری است . یعنی از یك فرستنده ، یك محیط انتقال و یك گیرنده تشكیل شده است . بلوك دیاگرام یك سیستم مخابرات نوری در شكل 1 نشان داده شده است . در این شكل سیگنال الكتریكی وارد مدار فرستنده می شود . این مدار وظیفه دارد سیگنال الكتریكی را به صورت مناسبی به منبع نوری بدهد. در منبع نوری كه می تواند لیزر نیمه هادی یا LED باشد ، سیگنال الكتریكی به سیگنال نوری تبدیل می شود . این سیگنال نوری توسط فیبر نوری به سر دیگر سیستم یعنی گیرنده منتقل می‌شود . آشكارساز مدار گیرنده الكتریكی قرار گرفته است، كه تقویت و پردازش اولیه را روی سیگنال انجام می دهد. مزیت های مخابرات فیبر نوری ویژگی های خاص فیبرنوری باعث شده است كه روزبه روز كاربرد آن افزوده شود . به جرات می توان گفت آینده مخابرات ، بدون فیبر نوری قابل تصور نمی باشد . مزیت های فیبر نوری بسیارند مثلاً اندازه و وزن كم، ایزوله بودن از لحاظ الكتریكی، مصونیت در برابر تداخل، ضریب اطمینان بالای سیستم، سهولت تعمیرات و… البته دو ویژگی فیبر نوری از ویژگی های آن مهمتر و برجسته تر است كه عبارتند از : 1 – پهنای باند زیاد در حال حاضر سیستم های نوری كه از فیبرهای تك مد استفاده می كنند می تواند اطلاعات را با سرعتهای ترابیت بر ثانیه به فاصله دور در حدود صدها كیلومتر بدون تكرار كننده ارسال نمایند . در مقایسه سیستم های كابل كواكسیال در بهترین عملكرد خود چند صد مگابیت بر ثانیه را حداكثر به فاصله چندین كیلومتری ارسال نمایند. در مقایسه سیستم های كابل كواكسیال در بهترین عملكرد خود چند صد مگابیت بر ثانیه را حداكثر به فاصله چندین كیلومتری ارسال می كنند. انتظار می رود در سالهای آینده پهنای باند قابل دسترس توسط قیبر از مقدار كنونی فراتر رود. 2 – تلفات كم با وجودی كه فیبرهای اولیه تلفات بسیار زیاد و غیر قابل قبولی داشتند در حال حاضر فیبرهایی با تلفات بسیاربسیار كم موجود هستند. نتیجه مهم این پیشرفت زیاد شدن فاصله بین تكرار كننده ها و نهایتاً كم شدن قیمت و بالا رفتن ضریب اطمینان سیستم است . نمای كلی یك فیبر نوری در شكل 2 نشان داده شده است در یك فیبر هسته یا Core دارای ضریب شكست n1 و پوشش یا Cladding دارای ضریب شكست n2 (كوچكتر از n1 ) می باشد وظیفه پوشش ، نگهداری كردن از موجبر و همچنین كاهش تلفات ناشی از تشعشع به هوای اطراف است. فیبرهای اولیه دارای تلفاتی بیش از هزار دسی بل در هر كیلومتر بوده اند در صورتی كه امروزه به فیبرهایی با تلفات كمتر از نیم دسی بل بر كیلومتر دسترسی داریم . بیشتر تلاشهای ابتدایی در محدوده طول موج بین 8 / 0 تا 9 / 0 میكرومتر انجام می شد و دلیل آن وجود منابع نوری GAALAr در این محدوده بود. مطالعات بیشتر روی فیبر در طول موجهای 1 / 1 میكرومتر تا 6 / 1 میكرومتر به تلفات كمتری منجر می شود و در نتیجه منابع نوری و آشكارسازهای نوری به سمت تكنولوژی با طول موج بالاتر حركت كرده اند . و امروزه فیبرهایی با طول موج 55 / 1 میكرومتر و تلفات حدود 02 / 0 دسی بل بر كیلومتر موجود هستند. نحوه ارسال اطلاعات روی فیبر بازتابش كلی درون فیبر: همانطور كه می دانیم رابطه اسنل در مورد شكست نور در سطح جدایی دو ماده چنین است : یا اگر n1 از n2 بزرگتر باشد. زاویه از زاویه كوچكتر خواهد شد. شكل 3 الف این مطلب را نشان می دهد . هرگاه زاویه به اندازه كافی بزرگ شود . به 90 درجه خواهد رسید. از این پس نور به جای رفتن به محیط دوم ، داخل محیط اول باز می تابد كه به آن باز تابش كلی گوییم. شرایط حصول باز تابش كلی بصورت زیر است . شكل 3 – ب بازتابش كلی را نشان می دهد . در صورتیكه زاویه تابش از این زاویه بحرانی بزرگتر شود نور به درون محیط اول باز می گردد. شكل 3 – ج نشاندهنده این مطلب است. انتقال نور در سرتاسر مسیر فیبر نوری از طریق چنین بازتابشهای كلی صورت می گیرد . شكل 4 این موضوع را نشان می دهد.

برچسب ها: دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان موضوع تحقیق: فیبـرهای نـوری استاد: جناب آقای دكتر مدیری تهیه كننده: شیوا بهرامی شماره دانشجویی: m 7891416662 فیبرنوری سیستم انتقال نوری سه مؤلفه دارد. منبع نور- رسانه انتقال – آشكار ساز پالسی از نور نشان دهنده بیت 1 و عدم وجود نور نشان دهنده صفر است. رسانه انتقال فیبر بسیار نازكی از شیشه است وقتی نور به آشكار ساز می تابد پالس الكتریكی توسط آن تولید می شود. با وصل كردن منبع نور به یك طرف فیبرنوری و آشكار ساز به طرف دیگر آن سیستم انتقال داده یكسویه ای ایجاد می شود كه سیگنال الكتریكی را پذیرفته توسط پالسهای نوری، آن را تبدیل كرده و انتقال می دهد و سپس در طرف گیرنده آن را دوباره به سیگنال الكتریكی تبدیل می نماید. فیبرنوری تشكیل شده از یك مفتول از جنس شیشه كه می تواند نور را منتقل كند. یك استوانه در نظر بگیرید كه دارای ضریب شكست n1 است و یك شیشه داخل آن در نظر بگیرید با ضریب شكست n2 اگر به قسمت داخلی یا iner اشعه ای بتابد با پدیده شكست كلی مواجه می شویم اگر n2>n1 باشد این نور می تواند حامل اطلاعات آنالوگ یا دیجیتال باشد این اطلاعات نورانی می تواند از مبدأ به مقصد برسد. فیبرنوری از لحاظ نحوه انتقال به دو نوع تقسیم می شود. 1.multi mode 2.signal mode چند حالتی (multim mode) : اجتماع اینكه با ضریب شكست های متفاوت چندین نور انتقال یابد وجود دارد. تك حالتی (Signal mode) : شعاع قسمت iner خیلی كمتر از multim mode است و در نتیجه نوری كه تابیده می شود تقریباً بصورت مستقیم ارسال می شود. تضعیف نوری این نوع خیلی كمتر است. از نظر ساختمان داخلی و شكل فیزیكی فیبرها به دو نوع تقسیم می شوند. ضریب شكست داخلی و بیرونی بصورت پله ای تغییر می كند. 1./ Step index 2./ graded index. امروزه بیشتر از نوع دوم استفاده می شود. Profile ی كه برای ضریب شكست در نظر گرفته می شود تقریباً بصورت یكنواخت افزایش می یابد. در این روش نقطه مركز بیشترین ضریب شكست را دارد و به تدریج ضریب شكست به طرف بدنه استوانه كاهش می یابد . استفاده از این روش باعث راحت ساخته شدن single mode می شود. هر سیستم مبتنی بر فیبرنوری دارای سه جزء می باشد. 1. منبع نوری the light source كه می تواند همان دیود نورانی باشد یا LED و یا لیزر 2. رسانه انتقال transmission media 3. آشكار ساز the detectimr فتو دیود یا فتورزیستنس ارتباط بین دو فیبرنوری برای اینكه یك كابل نوری را به كابل نوری دیگر منتقل كنیم دو نوع واسطه وجود دارد (برای ارتباط دو فیبرنوری ) 1. oassive Interface 2. Active Repeates در حالت اوّل یك tap یا یك عنصری بعنوان واسطه استفاده می شود كه از یك طرف به فیبر وصل می باشد. بنابراین از یك فرستنده فتودیود و یك گیرنده لیزری تشكیل شده است. در اینجا Inter face دارای تقویت كننده نمی باشد و تضعیف می كند. آشكارساز نوری گیرنده فرستنده لیزری در حالت دوم : موج نوری تبدیل به امواج الكتریكی می شود. این امواج الكتریكی تقویت می شوند و تبدیل به امواج نورانی می شود. لیزر مدار تقویت كننده الكتریكی فتودیود امواج نورانی تقویت موج الكتریكی موج نور یكی از تویولوژیهای عمده ای كه در فیبرهای نوری مورد استفاده قرار می گیرد تویولوژی Ring می باشد كه برای ایجاد یك ستون فقرات مورد استفاده قرار می گیرد. شبكه های فیبرنوری در جائی كه یك شبكه LAN خیلی بزرگ داشته باشیم ستون فقرات آن شبكه خواهد بود. مثال در كارخانه بزرگ : یك back bon تمام كارخانه را دور می زند و بعد هر ساختمان مستقیماً به شبكه وصل نمی شود. هر كدامشان یك LAN هستند كه امكان ارتباط با آنها را فراهم می كند. LAN ها به هم متصل می شوند اگر Inter face از نوع active باشد به لحاظ تئوری طول Ring محدودیتی ندارد اما به لحاظ علمی این محدودیت وجود دارد. غیر از تویولوژی Ring از تویولوژی Star استفاده می شود كه به آنها active pasive Star می گویند. مقایسه فیبر نوری و سیستم مسی فیبر چندین مزیت دارد كه عبارت است از 1. پهنای باند بیشتر برای فواصل نسبتاً طولانی تا 600 مگابیت پر می كند. 2. افت كمتر یعنی اینكه در فواصل طولانی یا یك فاصله مشخص افت سیگنال در فیبرنوری كمتر از سیم مسی خواهد بود. پس بدون استفاده از تقویت كننده اطلاعات را با فیبر نوری می توان فرستاد 3. نویز پذیری كمتری دارد. در برابر noise منابع noise می تواند حرارتی باشد یا اگر دو سیم مجاورت هم قرار گیرند این نویز كمتری را می گیرد. (Crastall) می تواند ناشی از كابلهای فشار قوی باشد یعنی نویز power در سیستم مخابراتی یك سیستم تلفنی را نمی توان از پیش سیم فشار قوی گذارند اما می توانیم از همان دكلهای فشار قوی برای فیبرنوری هم استفاده كنیم. 4. سبكتر بودن فیبر نسبت به سیم مسی كه install كردن و انتقال آن راحتر است. 5. نشت نور كمتر دارد. نویز دهی كمتر دارد. سیم مسی Crastall دارد. یعنی می تواند روی سیم دیگر نشت كند و هم می تواند بپذیرد. معایب فیبرنوری : 1. گرانتر است. 2. نور فقط در یك جهت می تواند حركت كند پس اگر رفت و برگشت داشته باشیم باید از دو سیم استفاده كرد پس fall dublaes نداریم. 3. سیم بندی فیبرنوری به مهارتهای مهندسی و فنی بیشتری نیاز دارد. مقدمه ای بر مخابرات فیبر نوری تاریخچه مختصری از نور تاریخ نگاری برمی آید كه رومیها نیز شیشه سوزان داشتند. بعد از سرنگونی امپراتوری روم غربی (475 میلادی ) كه تقریبا با آغاز دوران تاریكی (قرون وسطی ) مقارن می باشد. تا مدتها در اروپا پیشرفت علم دچار ركود گردید و در واقع هیچگونه پیشرفتی صورت نگرفت. استیلای فرهنگ یونانی رومی – مسیحی در سرزمینهای مدیترانه ای به زودی با پیروزی اسلام نابود گردید . در سال 642 اسكندریه به دست مسلمانان فتح شد و تا پایان قرن هفتم سرزمینهای اسلام از فلات ایران و سرتاسر سواحل جنوبی مدیترانه تا اسپانیا گسترده شد. مركز تحقیق به دنیای عرب منتقل شده و ذخیره های علمی و فلسفی گذشته ترجمه و انباشته شد. نور شناخت یا Optic راكد نماند و شخصی بنام ابن هیثم (هزار میلادی ) آنرا توسعه داد. او قانون بازتابش را بسط داد و زاویه های تابش و بازتابش را در یك صفحه و عمود بر سطح مشترك قرار داد آینه های كروی و سهمی وار را مطالعه كرد و توصیف جامعی از چشم انسان ارائه داد. در اواخر سده سیزدهم، اروپا تازه از ركود فكری بیرون می آمد، ترجمه اثر ابن هیثم به لاتین، تاثیر شگرفی بر نوشته های رابرت گروسه تست، اسقوف لینكن و ویتلو ریاضی دان لهستانی بر جای گذاشت . فرانسیس راجر بیكن (1215 – 1294 میلادی ) كه بسیاری او را نخستین دانشمند به معنای امروزی می دانند از كارهای دو نفر اخیر خبر داشت . ظاهرا ابتكار بكار بردن عدسی برای تصحیح دید متعلق به بیكن است . لئوناردو داوینچی (1452 – 1519 میلادی ) جعبه تاریك با روزنه ای برای تشكیل تصویر اشیاء دور را توصیف نموده است . این زنجیره كوتاه از رویدادها، بیانگر دوره ای از نور شناخت است كه می توانیم آنرا نخستین دوره این علم بنامیم . از قرن هفدهم به بعد روشن نیست چه كسی تلسكوپ شكستی را اختراع كرد . ولی اوراق و اسناد نشان می دهند كه در دوم اكتبر سال 1608 عینك سازی هلندی به نام هانس لیپرشی (1587-1619 میلادی ) امتیازی برای این وسیله درخواست كرده است . گالیله (1564- 1642 ) در پادووا از این اختراع آگاه شد و ظرف چند ماه از راه ترشیدن عدسی ها بادست،  

تاریخ : یکشنبه 19 اردیبهشت 1395 | 03:33 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر:


کلیاتی از سیستمهای قدرت 1- تاریخچه در سال 1882 ادیسون اولین نیروگاه مرکزی را در ایالات متحده آمریکا دایر كرد. بار این نیروگاه 400 لامپ بود كه هر كدام 83 وات توان الکتریکی مصرف می¬كردند. در حدود همان زمان اولین نیروگاه مرکزی برق در لندن در کشور بریتانیا تاسیس گردید. این نیروگاه شامل یك ژنراتور kW60 بود که محرك آن یك ماشین بخار با محور افقی بود. ولتاژ برق تولیدشده در این نیروگاه 100 ولت با جریان مستقیم بود. اولین نیروگاه اصلی جریان متناوب در بریتانیای كبیر در Deptford تاسیس گردید كه توان آن توسط ماشین¬های 10000 اسب بخار تولید می¬شد وتوان الکتریکی باولتاژ kV10 برای مصرف كننده¬های لندن انتقال داده می¬شد. در طول این زمان پیكار بین طرفداران جریان متناوب و جریان مستقیم در شدیدترین شرایط وبیشترین سطح قرار داشت. در طول همین زمان پیشرفتهای مشابه در آمریکا و دیگر کشورها در حال وقوع بود. در نهایت به علت اختراع ترانسفورماتور استفاده از جریان متناوب غالب گشت و یك توسعه روز افزون در ظرفیت نیروگاههای تولید برق آغاز شد. هر شهر بزرگ یا مركز بار مسئول بهره برداری از نیروگاه مربوط به خود گشت. 2- مشخصه های تأثیرگذار بر تولید و انتقال سه شاخص اصلی در تغذیه برق وجود دارد كه اگر چه واضح است،اثر قابل توجهی در مهندسی تغذیه برق دارد. آنها عبارتند از: الف- برق، برخلاف آب و گاز قابل ذخیره سازی نیست و تولید كننده در هر زمان كنترل كمی روی بار دارد. مهندسان كنترل ملزم هستند تا توان خروجی ژنراتورها را برابر با بار متصل شده با ولتاژ و فركانس معین تنظیم کنند. سختی این كار با مطالعه نمودارهای تغییرات روزانه بار مشخص می¬شود. می¬توان ملاحظه نمود كه بار از یك مولفه پایدار بنام "بارپایه"، بعلاوة قله هایی بسته به اوقات مختلف روز و تغییرات بار روزانه و عوامل¬ دیگر تشكیل شده است. ب- یك افزایش پیوسته در تقاضا برای برق سالانه وجود دارد. اگر چه در بسیاری از كشورهای صنعتی نرخ افزایش مصرف برق در سالهای اخیر كاهش یافته است، ولی حتی در كشورهای با كمترین رشد مصرف، برق مصرفی به مقدار قابل توجهی در حال افزایش است. بنابراین یك روند افزاینده و پیوسته در مقدار تجهیزات تولید برق وجود دارد. ج- مسئله توزیع برق و طبیعت سوخت موجود از اهمیت بالایی برخوردار است.از آنجائیكه زغال سنگ در نواحی¬ استخراج می¬شود كه لزوماً در مركز باراصلی نیست و برق هیدروالكتریك تولیدی از سدها معمولاً از نواحی مراكز بارهای بزرگ دور است، شركتهای برق با مشكل برپا كردن پستهای برق روبرو شده و مجبور به انتقال توان در فواصل طولانی و مشكلات اقتصادی مربوط به آن را خواهند داشت. استفاده بیشتر از انرژی اتمی باعث تغییر الگوی موجود تولید می¬شود. د- در سالهای اخیر ملاحظات زیست¬ محیطی تأثیر قابل توجهی در جایابی محل پستهای برق، هزینه ساخت، و بهره برداری از واحدهای تولید برق داشته است. طراحی شبكه برق از تأثیرهای حاصل از طی مراحل قانونی قبل از شروع پروژه نیز تأثیر پذیرفته است. مخصوصاً امروزه سئوال اینكه اثر زیست محیطی واحدهای اتمی مخصوصاً با راكتورهای سری Fast Breeding))چقدر اهمیت دارد، مطرح شده است. 3- تبدیل انرژی الکتریکی انرژی از حالتهای مختلف به انرژی الکتریکی قابل تبدیل است 3-1 تبدیل انرژی بوسیله بخار (نیروگاه های بخاری) احتراق سوخهای فسیلی نظیر زغال سنگ یا نفت در مولد بخار باعث ایجاد بخار با درجه حرارت و فشار بالا شده كه به توربین بخار هدایت می¬شود. نفت دارای مزیت¬های اقتصادی است چرا كه می¬توانداز محل تصفیه از طریق خط لوله به طرف دیگ¬های بخار در ایستگاه تولید برق تلمبه زده شود. نیروگاههای بخاری براساس سیكل رانكین كار می¬كنند. برای بالا بردن راندمان این نیروگاهها بخشهای مختلفی نظیر قسمت های پیش گرم¬كن¬، گرم¬كننده¬های درجه بالا،و بازگرمكن¬های بخار به آن افزوده شده است. افزایش بازده حرارتی در اثر استفاده از بخار در بالاترین فشار و دمای ممكن به وجود می¬آید. همچنین، برای ساختن اقتصادی توربین¬ها، از توربینهای با اندازه هر چه بزرگتر و در نتیجه هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتر و هزینه بهره برداری كمتر استفاده شود. در نتیجه واحدهای توربین با ژنراتور بااندازه MW500 و بیشتر در حال حاضر مورد استفاه قرار می¬گیرند. راندمان توربین¬های بخار با ظرفیت MW100 و بیشتر بااستفاده از حرارت دادن دوباره بخاری كه تا حدودی منبسط شده است توسط یك واحد باز گرمکن افزایش می¬یابد.بخار دوباره حرارت داده شده سپس به سمت توربین بازگردانده می¬شود و وارد قسمت دیگر توربین با فشار كمترشده در آنجامنبسط و انرژی آن تبدیل به انرژی مکانیکی می¬شود. یك شكل شماتیك از یك نیروگاه بخاری در شكل (6-1) نشان داده شده است. کتاب دکتر تفرشی یا برگن شكل (6-1):شمای عمومی یک نیروگاه بخاری در شكل (7-1) ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ جریان انرژی در یك نیروگاه مدرن بخار نشان داده شده است. باوجود توسعه¬های مداوم در طراحی کوره مولد بخار و گسترش استفاده از مواد با كیفیت بهتر در نیروگاهها ، طبیعت سیكل بخار بگونه-ای است كه در مقایسه بازده آن كم(محدود به راندمان سیکل رانکلین) و مقدار زیادی از حرارت در کاندنسور از بین می¬روند. به هرحال، پیشرفتهای مهم در طراحی و مواد مورد استفاده در نیروگاهها درسالهای اخیر باعث افزایش بازده حرارتی نیروگاههای بخاری در حدود %40 شده¬اند. روند بهبود بازده در نیروگاه با افزایش فشار و درجه حرارت بخار افزایش می یابد. بااستفاده از واحدهای بزرگ توربین-ژنراتور، بازده نیروگاههای بخاری بهبود یافته و هزینه سرمایه¬گذاری كاهش یافته است. در نیروگاههای با سوخت زغال سنگ، زغال سنگ خرد شده سپس آسیاب می¬شود و بصورت پودر كاملا ریز می شود. سوخت آسیاب شده به داخل دیگ بخار، جایی كه با هوا برای سوختن مخلوط می شود، ریخته می¬شود. بخار خروجی از قسمت فشار ضعیف توربین ((LP به وسیله عبور از کاندنسور،توسط مقدار زیاد آب دریا یا رودخانه، منبسط و سرد شود. در حالتی كه این امر امكان پذیر نباشد برج¬های خنک کننده كننده مورد استفاده قرار می¬گیرند. 3-2- تبدیل انرژی به وسیله آب (نیروگاه های آبی) احتمالاً قدیمی¬ترین روش تبدیل انرژی استفاده از قدرت آب است. در ایستگاه هیدرو-الكتریك انرژی آب بصورت رایگان در دسترس است. این ویژگی جذاب همیشه به گونه¬ای توسط هزینه های بالای سرمایه گذاری اولیه جهت ساخت نیروگاه، بخصوص هزینه های ساختمانی نیروگاه، تحت تاثیر قرار گرفته است. به هر حال امروزه هزینه سرمایه گذاری اولیه به ازای هر كیلووات نیروگاه هیدروالكتریك با همان مقدار از نیروگاه بخاری قابل مقایسه شده است. متاسفانه شرایط جغرافیایی لازم برای نیروگاه هیدروالكتریك بطور معمول پیدا نمی¬شوند. در بیشتر كشورهای توسعه یافته، از منابع هیدروالكتریك نهایت استفاده می¬شود. هنوز پتانسیل زیادی از تولید هیدروالكتریك در كشورهای توسعه نیافته وجود دارد و این به هرحال با توسعه آن کشور ها بدون شك در آینده مورد استفاده قرار خواهد گرفت. یك راه معمول استفاده از انرژی آب،سیستم تلمبه ذخیره¬ای است كه استفاده ازانرژی آب در شرایط غیر معمول را قادر می¬سازد. استفاده از انرژی موج در كانال¬ها از دیرباز مطرح بوده است. مشكلات تكنیكی و اقتصادی وجغرافیایی بسیار زیادی در استفاده ازاین انرژی وجود دارند. یك واحد استفاده از انرژی موج در La Rance در شمال فرانسه جایی كه ارتفاع موج به 2/9 متر و جریان آن 18000 مترمکعب در ثانیه تقریب زده شده، ساخته شده است. قبل از بحث در باره انواع توربینهای مورداستفاده، توضیحات مختصری در باره کلیات روند كار در نیروگاههای هیدروالكتریك داده می¬شود.فاصله عمودی بین منبع ذخیره كننده بالایی و سطح توربین¬ها،هد(Head) نامیده می¬شود. آبی كه از این ارتفاع به سمت پایین می¬ریزد یك انرژی جنبشی پیدا می¬كند كه به پره¬های توربین منتقل می¬شود. در این رابطه سه نوع طرح نیروگاه آبی با توجه به سایز و ارتفاع مخزن با تجهیزات متفاوت بصورت زیر وجود دارد: الف) مخزن با ارتفاع بالا یا ذخیره ای: محل ذخیره¬سازی معمولاً درمدت زمان بیش از 400 ساعت پر می¬شود. ب) مخزن با ارتفاع متوسط: که محل ذخیره¬سازی معمولاً درمدت زمان بین 200-400 ساعت پر می¬شود. ج) حركت رودخانه ای: که محل ذخیره سازی كمتر از 2ساعت پر می¬شود ودارای ارتفاع3-15 متر است. یك شكل شماتیك برای حالت (ج) در شكل (12-1) نشان داده شده است. شكل (12-1):شمای یک نیروگاه آبی توربین¬های مورد استفاده در هر یک از طرحهای فوق با هم متفاوت خواهند بود.نوع توربین به ارتفاع آب وحجم مخزن بستگی داشته که می توان آنها را به انواع زیر تقسیم بندی کرد: • توربین پلتون(Pelton):این توربین برای ارتفاعهای آب 184-1840 متر استفاده می¬شود و شامل یك روتور چرخی سطلی با جریان آب ورودی قابل تنظیم می¬باشد. • توربین فرانسیس(Francis):این توربین برای ارتفاعهای آب 37-490 متر استفاده می¬شودو دارای جریان آب ورودی متغییر می¬باشد. • توربین کاپلان(Caplan):این توربین برای جریانهای رودخانه ای وارتفاعهای آب تا 61 متر استفاده می-شودو دارای روتور با جریان آب محوری و با زاویه تیغه های متغییر می¬باشد. از آنجائیكه بازده توربین به ارتفاع آب عبوری، كه بطور پیوسته در حال تغییر است، بستگی دارد، معمولاً مصرف آب به متر مكعب به ازای هر كیلووات ساعت توان تولیدی بعنوان شاخصی از ارتفاع آب مورد استفاده قرار می گیرد. واحد های نیروگاهی هیدروالكتریك دارای این قابلیت هستند كه سریع روشن شوند و مزیت دیگراینكه هیچ تلفاتی در هنگامی كه متوقف هستند ندارند. این یك مزیت عالی است،در نتیحه مناسب برای تولید در زمانهای بار خداکثر با حداقل هزینه هستندکه در کنار واحد های بخاری مورد استفاده قرار می گیرند. با کنترل از راه دور این واحد ها می توان زمان لازم از لحظه راه¬اندازی تا زمان اتصال به شبکه برای این واحد ها را به 2 دقیقه تقلیل داد. در زمانهای خاصی كه آب در دست رس كم است و یا زمانی كه تولید توسط سیستم هیدرو مورد نیاز نیست می توان ازماشین¬های الكتریكی مورد استفاده در واحدبصورت موتوری استفاده کرده وتوسط شبکه تغذیه شوند. موتور های فوق در این حالت مانند جبران كننده¬های توان راکتیو(بعدا توضیح داده خواهد شد) استفاده می شود. قدرت بدست آمده توسط سیستم هیدروالکتریک با استفاده از رابطه زیرمحاسبه می¬شود: وقتیکه: :Wنرخ جریان آب عبوری از توربین) بر حسب متر مکعب بر ثانیه) : چگالی آب (برابر 1000 متر مکعب بر ثانیه) : g شتاب جاذبه(برابر 81/9 متر بر مجذور ثانیه) : Hارتفاع سطح آب(تفاوت ارتفاع آب درسطح بالایی نسبت به سطح پایینی) (برحسب متر) با جایگذاری دررابطه بالا خواهیم داشت: P=81/9 W H kW 3-3 توربین¬های گازی (نیروگاه های گازی) استفاده از توربین گازی به عنوان محرك اولیه دارای مزیت¬های خاصی نسبت به نیروگاههای بخاری است،اگرچه استفاده از آنها در حالت کار دایم کمتر اقتصادی است. مهمترین مزیت توربین گاز ی در توانایی آن در راه اندازی و تغذیه سریع بار است. بنابراین توربین های گازی می توانند مورد استفاده برای مقابله با قله¬های بار قرار گیرند. یك روش دیگر استفاده از توربین گاز ی به عنوان جبران كننده سنكرون برای تنظیم سطح ولتاژ است. از نقطه نظر اقتصادی مطلوب¬تر است كه با راه¬اندازی توربین های گازی که قادر هستند 2 دقیقه بعد از راه اندازی قله¬های بار را تغذیه کنند استفاده کنیم بجای اینکه از نیروگاههای بخاری بعنوان واحد رزرو بطور پیوسته استفاده نما ییم. نصب كردن یک نیروگاه گازی شامل ژنراتور، یك توربین، یك مخفظه احتراق و یك کمپرسور که توسط توربین کار می کند می باشد.هوای فشرده توسط کمپرسور، به سمت مخفظه احتراق، جایی كه سوخت بطور پیوسته تزریق شده می¬شود،هدایت می شود.پس از عمل احتراق گازهای داغ حاصل محور توربین را به چرخش در خواهند آورد. شکل ... شمای یک توربین بخار را نشان می دهد شکل از ص 82 کتاب تفرشی یا جای دیگر 3-4- نیروگاه سیکل ترکیبی 3-5- نیروگاه اتمی استفاده از انرژی اتمی در تولید برق بطور چشم¬گیری در حال گسترش است. در اکثر این نیروگاه ه ها انرژی اتمی اساساً برای تولید بخار برای توربین¬ها استفاده می¬شود. با افزایش ظرفیت توربینها،استفاده از توربینهای بخار با محور افقی چند مرحله¬ای با سطوح فشار متفاوت روی یك محور معمول شده است. 3-5-1- تولید انرژی اتمی بروش شكست هسته(Fission) تا به حال توان به صورت موفقیت آمیز فقط از طریق عمل شكستن هسته كه مربوط به تقسیم هسته یك اتم است بدست آمده است. در مقایسه با فرآیندهای شیمیایی مقدار زیادی انرژی به ازای هر بار فعل و انفعال روی یك اتم باهر یک از دو عمل تركیب ویا شکستن هسته بدست می¬آید،که بطور معمول در حدود 10-200 میلیون الکترون-ولت برابر 5/1-30 میکرو-میکروژول است.فلز تجزیه شده از سنگ معدن اورانیم عموما از دو ایزوتوپ تشكیل شده است، اورانیوم 238U- (بمیزان 3/99درصدوزنی)و235-U (7/0 درصد). تنهااورانیوم 235U- قابل شكستن می¬باشد. یعنی وقتی با نوترون های متحرك با سرعت كم برخورد می¬كند هسته اتم آن به دو جزع کوچکتر و تعدادی نوترون و نیز و30 میکرو-میکرو ژول انرژی جنبشی تجزیه می¬شود(می¬شكند). اجزای کوچکتر تولید شده، كه در حال حركت با سرعت زیاد هستند، قبل از ساكن شدن با اتم¬های اطراف برخورد كرده و حرارت تولید می كنند. نوترون¬ها مجددا ادامه مسیر داده و با اتم¬های دیگر برخورد كرده و شكست¬های هسته بیشتری را موجب می¬شوند. همانطور که تعداد نوترون¬ها افزایش می یابد، موجب می¬شود كه در شرایط درست زنجیره¬ای از واكنش به وجود آید. در راكتورهای معمولی نظر به اینکه برای شکست هسته نیاز به نوترون¬ها با سرعت كم می باشد،از تعدیل كننده یا كنترل كننده برای كاهش سرعت حركت¬ نوترون¬ها بمنظور بدست آوردن تجزیه¬های اتمی مفیدتر استفاده می شود. سوخت مورد استفاده در راكتورها دارای بعضی از مولفه¬های 238-U می¬باشد. اورانیوم طبیعی نیز بعضی مواقع استفاده می¬شود، و با وجود آنكه چگالی انرژی آن بطور قابل توجهی كم¬تر از مقدار مربوط به ایزوتوپ خالص238- U است، همچنان بهتر از سوخت¬های فسیلی است. اورانیوم مورد استفاده در حال حاضر از سنگ معدن با هسته غنی بدست می¬آید، اما اینها دارای منابع محدودی در زمین هستند(در حدود دو میلیون تن) ،و نیازبه یك راكتور كه سوخت تولید می¬كند، راكتور تولید كننده(Breeder Reactor)،در طویل المدت ضروری است. انرژی حاصل از شکست هسته در عمل به این ترتیب (برحسب (MeV است: انرژی جنبشی اجزاء168 ، مربوط به نوترون ها 5 ، تابش اشعه گاما 5 ، اشعه های بتا و گامای منتشر شده توسط شكست به بترتیب 7 و 6 ،نیوترینوس 11. بعضی از مواد خاص غیر قابل شكست با برخورد با نیوترون¬ها، اگر در نزدیكی هسته راكتور قرار گرفته باشند، به مواد شكست پذیر تبدیل می¬شوند. برای مثال،238U- و تورپوم–232 به پلوتونیوم-239 و اورانیوم-233 تبدیل می-شوند. وقتی كه تعداد مواد شكست پذیر تولید شده بیشتر از میزان مصرف شده، باشد، راكتور "تولید كننده" نامیده خواهد شد. در یك راكتور معمولی از سوخت به شكل میله ای که در کند کننده(moderator)واقع شدهاست استفاده می شود. کند کننده، سرعت حرکت نیوترون¬ها را كاهش می¬دهد تا در اثر برخورد به اتمهای دیگر شكست هسته های دیگر رخ داده و تولید حرارت و نیوترون¬های دیگر نماید. تعدیل كننده می¬تواند آب سبک یا سنگین و یا گرافیت باشد. درون تعدیل كننده،میله های متحرک قرار گرفته¬اند كه نیوترون جذب كرده و با کنترل آن عملیات شكست هسته اتمی را كنترل می¬كنند. در بعضی از راكتورها سیال خنك به سمت كانال¬ها پمپ می¬شود تا گرمای حاصل از فعل و انفعالی را جذب کرده وسپس به سیکل دوم كه در آن بخار برای توربین¬ها تولید می¬شود، انتقال دهد. در راکتورهای با سیال آب،تعدیل کننده نقش انتقال حرارت را بعهده دارد. انواع مختلف راكتور با خنک کننده ها و سوخت های مختلف وچوددارد.در بریتانیا راكتور "مگنوکس Magnox" بگونه¬ای استفاده می¬شود كه اورانیوم طبیعی به شكل میله در محفظه های از جنس آلیاژ منیزیم قرار دارند. محفظه های سوخت در هسته هایی از گرافیت خالص ساخته شده بصورت خشت¬هایی كه ‹‹تعدیل كننده›› نامیده می¬شوند، ساخته شده¬اند. این هسته های گرافیت سرعت نیوترون¬ها را به محدوده مناسبی از سرعت، در حدی كه بیشترین تعداد برخورد اتفاق می¬افتد، كاهش می¬دهد. روند شكست هسته با وارد کردن میله هایی، که ازمواد جاذب نیوترون ساخته شده است،و تعداد و محل قرار گرفتن این¬ کنترل کننده ها،گرمای خروجی راكتور را كنترل می¬كند. گرمااز گرافیت توسط گاز دی اكسید كربن به سمت مجرای عمودی در هسته پمپ می¬شود. این حرارت سپس به آب منتقل می¬شود تا به بخار توسط یك مبدل حرارت ،تبدیل شود.ابتدا بخار به سمت توربین فشار بالا فرستاده می¬شود.سپس به سمت مبدل حرارت بر گردانده می¬شود تا دوباره به آن حرارت داده شود، مانند آنچه در دیگ بخار با سوخت زغال سنگ یا گاز(گازوییل)،اتفاق می¬افتد. یك شكل شماتیك كه اساس اجزاء چنین راكتوری را نشان می¬دهد در شكل (16-1) نشان داده شده است. شکل 1-16 یك راكتور پیشرفته تر در سالهای اخیر شبیه به Magnox "راكتور خنك شونده توسط گازGas Cooled Reactor ›› می¬باشد. راكتور و مبدل حرارتی در یك محفظه فشار بالا ساخته شده از بتون مسلح قرار گرفته است. سوخت دی اكسید اورانیوم غنی شده به شكل قرص كه در قوطی¬های فولادی ضدزنگ گذارده شده، مورد استفاده قرار می¬گیرد. تعدادزیادی از قوطی های سوخت در یك كانال عمودی در هسته قرار می¬گیرد. گاز دی اكسید كربن در فشار بالاتر از نوع Magnox حرارت را منتقل مکنند. میله های كنترلی از فولاد boron ساخته شده¬اند. عناصر سوخت مصرف شده وقتی از هسته خارچ می¬شوند در یك گودال بخصوص برای مدت حدود یك هفته ذخیره می¬شوند و سپس تخلیه شده و در یك حوض آب ریخته می¬شود و در آنجا باقی می¬ماند تا میزان رادیواكتیویته آن به میزان كافی كاهش یابد تا از نیروگاه خارج شود. در آمریکا،راكتورهای آب با فشار بالا و آب جوش مورد استفاده قرار می¬گیرند. در نوع"راکتورهای با فشار بالاPressurized Water Reactor "، آب در سرتاسر راكتور تلمبه زده می¬شود و مانند سرد كننده و تعدیل كننده عمل می¬كند، آب تا دمای 315 درجه سانتیگراد حرارت داده می¬شود. فشار بخار آب بیشتر از فشار بخار در این دما هست و آب راكتور را در دمای زیر نقطه جوش ترك می¬كند. سوخت به صورت قرص¬های دی اكسید اورانیوم در دسته¬های لوله¬های فولادی ضد زنگ می¬باشد. "راكتور های با آب جوشBoiling Water Reactor " بعد از نوع بالا ساخته شده و در حال حاضر بصورت گسترده¬ای مورد استفاده قرار می¬گیرد. در درون راكتور، گرما به آب جوش در فشار 690 نیوتن در سانتیمتر مربع منتقل می¬شود. شكل شماتیك این راكتورها در شكلهای (17-1) و (18-1) نشان داده شده¬اند.

برچسب ها: کلیاتی از سیستمهای قدرت 1- تاریخچه در سال 1882 ادیسون اولین نیروگاه مرکزی را در ایالات متحده آمریکا دایر كرد. بار این نیروگاه 400 لامپ بود كه هر كدام 83 وات توان الکتریکی مصرف می¬كردند. در حدود همان زمان اولین نیروگاه مرکزی برق در لندن در کشور بریتانیا تاسیس گردید. این نیروگاه شامل یك ژنراتور kW60 بود که محرك آن یك ماشین بخار با محور افقی بود. ولتاژ برق تولیدشده در این نیروگاه 100 ولت با جریان مستقیم بود. اولین نیروگاه اصلی جریان متناوب در بریتانیای كبیر در Deptford تاسیس گردید كه توان آن توسط ماشین¬های 10000 اسب بخار تولید می¬شد وتوان الکتریکی باولتاژ kV10 برای مصرف كننده¬های لندن انتقال داده می¬شد. در طول این زمان پیكار بین طرفداران جریان متناوب و جریان مستقیم در شدیدترین شرایط وبیشترین سطح قرار داشت. در طول همین زمان پیشرفتهای مشابه در آمریکا و دیگر کشورها در حال وقوع بود. در نهایت به علت اختراع ترانسفورماتور استفاده از جریان متناوب غالب گشت و یك توسعه روز افزون در ظرفیت نیروگاههای تولید برق آغاز شد. هر شهر بزرگ یا مركز بار مسئول بهره برداری از نیروگاه مربوط به خود گشت. 2- مشخصه های تأثیرگذار بر تولید و انتقال سه شاخص اصلی در تغذیه برق وجود دارد كه اگر چه واضح است، اثر قابل توجهی در مهندسی تغذیه برق دارد. آنها عبارتند از: الف- برق، برخلاف آب و گاز قابل ذخیره سازی نیست و تولید كننده در هر زمان كنترل كمی روی بار دارد. مهندسان كنترل ملزم هستند تا توان خروجی ژنراتورها را برابر با بار متصل شده با ولتاژ و فركانس معین تنظیم کنند. سختی این كار با مطالعه نمودارهای تغییرات روزانه بار مشخص می¬شود. می¬توان ملاحظه نمود كه بار از یك مولفه پایدار بنام "بارپایه"، بعلاوة قله هایی بسته به اوقات مختلف روز و تغییرات بار روزانه و عوامل¬ دیگر تشكیل شده است. ب- یك افزایش پیوسته در تقاضا برای برق سالانه وجود دارد. اگر چه در بسیاری از كشورهای صنعتی نرخ افزایش مصرف برق در سالهای اخیر كاهش یافته است، ولی حتی در كشورهای با كمترین رشد مصرف، برق مصرفی به مقدار قابل توجهی در حال افزایش است. بنابراین یك روند افزاینده و پیوسته در مقدار تجهیزات تولید برق وجود دارد. ج- مسئله توزیع برق و طبیعت سوخت موجود از اهمیت بالایی برخوردار است.از آنجائیكه زغال سنگ در نواحی¬ استخراج می¬شود كه لزوماً در مركز باراصلی نیست و برق هیدروالكتریك تولیدی از سدها معمولاً از نواحی مراكز بارهای بزرگ دور است، شركتهای برق با مشكل برپا كردن پستهای برق روبرو شده و مجبور به انتقال توان در فواصل طولانی و مشكلات اقتصادی مربوط به آن را خواهند داشت. استفاده بیشتر از انرژی اتمی باعث تغییر الگوی موجود تولید می¬شود. د- در سالهای اخیر ملاحظات زیست¬ محیطی تأثیر قابل توجهی در جایابی محل پستهای برق،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:58 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله مورد نظر:




عنوان : انرژی های تجدیدپذیر تهیه و تدوین : محمد میرزائی – مدیر شركت ملی پخش فرآورده های نفتی منطقه تربت حیدریه چکیده انرژیهای تجدیدپذیر شامل منابع متنوع و مختلفی بوده که از انرژیهای طبیعی و قابل دسترس به وجود می آیند با توجه به اینکه این انرژیها صورتی آرمانی ندارند اما استفاده از آنها موجب کاهش مصرف فرآورده های نفتی و اشتغال زایی شده و میزان آلایندگی محیط زیست را نیز کاهش میدهد . چشم انداز استفاده از این انرژی در کشور ما نیز همانند سایر کشورهای توسعه یافته از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده به گونه ایکه دولت در برنامه پنجم توسعه برنامه ریزی لازم را صورت داده لذا با توجه به سیاستهای جهانی توسعه این انرژیها در كشور ما بمنظور حل مشکلات و ایجاد اشتغال اجتناب ناپذیر خواهد بود بررسیهای صورت گرفته در این رابطه حاکی از این بوده که توسعه استفاده از انرژیهای نو می تواند نقش بسزایی در افزایش درجه امنیت سیستم انرژی کشور ایفا نماید در این مقاله ضمن معرفی نمونه های مختلف این نوع انرژی از جمله انرژی باد، انرژی خورشیدی ، انرژی زیست توده ، انرژی زمین گرمایی و انرژی جاذبه ماه به بررسی میزان سهم کشور از این انرژیها ، توسعه تکنولوژیهای روز انرژی تجدیدپذیر و تاثیر آن در ابعاد اقتصادی و اجتماعی ، راهکارها و راهبردها. در کشور پرداخته شده که امکان دسترسی به انرژیهای متنوع در کشور رامیسر مینماید. لذابر اساس داده های موجود میتوان یک چارچوب برنامه مناسب استراتژیک برای توسعه این نوع انرژیها در کشور تدوین واقدامات موثری را صورت داد. کلمات کلیدی : انرژی تجدیدپذیر- چالشها – توسعه انرژیهای نو – تغییرات جوی – انرژیهای تجدیدپذیر مقدمه با توجه به نیاز توسعه کشورها میزان به كارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر نیز در كشورهای جهان رو به افزایش بوده بطوریکه یكی از شاخص‌های توسعه‌یافتگی مصرف انرزی محسوب می‌شود، برابر برنامه ریزیهای بعمل آمده این نوع انرژی روز به روز سهم بیشتری در سیستم تأمین انرژی ایجاد نموده در این زمینه در سال 2008 بیش از 120 میلیارد دلار در بخش افزایش ظرفیت‌ها، احداث نیروگاه‌ها و تحقیق و توسعه انرژی‌های نو سرمایه‌گذاری شده است. تا انتهای سال 2010، ظرفیت‌های موجود در انرژی‌های تجدیدپذیر 3.8 درصد در تولید الكتریسیته جهان سهم داشته‌اند (این ارقام بدون در نظر گرفتن انرژی آبی می باشد، زیرا این انرژی به تنهایی 15 درصد در تولید الكتریسیته دنیا سهم دارد)، هم‌اكنون انرژی‌های تجدیدپذیر بیش از 14 درصد از انرژی اولیه جهان را تأمین می‌ نمایند . اما متاسفانه در کشور ما سهم چندانی نداشته که این موضوع زنگ خطری در مصرف سوختهای فسیلی برای کشور محسوب می شود . بستر مناسب برای گسترش انرژیهای تجدیدپذیر در کلیه کشورها ، حمایت ها و سیاستگذاری دولتی خلاقانه ، وجود بسترهای مناسب جهت سرمایه گذاری وانتقال تکنولوژی به کشورهای در حال توسعه تلقی می شود . صنایع انرژی تجدیدپذیر هم اکنون در نقطه گذار قرار گرفته است و از نظر فنی ، توانایی ارائه آنها وجود داشته و از جنبه اقتصادی نیز در بسیاری از مناطق کشور ما نیز رقابت بوده لذا پس از اتمام منابع فرآورده های نفتی و معضل جهانی گرمایش زمین به پیشبرد منافع ملی کشورهای توسعه یافته کمک شایانی خواهند نمود . این صنایع می توانند سرمایه گذاری در زمینه توسعه و تکمیل تکنولوژیهای بازیافت انرژی در بازارهای هر کشوری را به بهره وری برسانند . بنظر میرسد سه عامل عمده در گسترش کشش بازار به سوی انرژیهای تجدیدپذیر وجود دارد که نخستین آنها امنیت انرژی ملی بوده بررسیها نشان می دهد که مصرف نفت روبه افزایش بوده و به زودی از تولید بالای داخلی خواهد گذشت بطوریکه کشورهای پیشرفته را به نحو روز افزونی به بازارهای نفت وابسته خواهد نمود معهذا نتیجه این امر آسیب پذیری اقتصاد کشورهای غرب در برابر هرگونه اختلال در واردات نفت خواهد بود . رشد سریع کشورهای در حال توسعه فشار روزافزونی بر بازارهای نفتی جهانی وارد خواهد نمود . بطوریکه با گذشت زمان شرایط بدتر و حادتر خواهد گردید لیکن انرژی تجدیدپذیر به کشورهای غربی کمک خواهد نمود که بر منابع داخلی انرژی تکیه نموده و در نتیجه موجب کاهش نیاز آن به سوختهای فسیلی و کاهش رشد مصرف شود . عامل اصلی مشکلات موجود در رابطه با انرژی تجدیدپذیر ، نگرانی در خصوص تغییرات جوی بوده انرژی تجدیدپذیر می تواند نیاز به انرژی را تامین نموده و در ضمن انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد .گازهای گلخانه ای نیز مانند دی اکسید کربن و متان بطور مرتب در لایه نازک جو زمین تراکم پیدا می نمایند و این تراکم گازها روز به روز درجه حرارت زمین را افزایش خواهد داد متاسفانه افزایش درجه حرارت نتایج منفی و بالقوه فاجعه آمیزی را به بار خواهد آورد لذا باید اقداماتی برای جلوگیری از آن بعمل آید که استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر بدون کربن یکی از این راهکارها خواهد بود . عامل سوم ، بهای تمام شده و هزینه های بالای انرژیهای تجدیدپذیر بوده که در سالهای اخیر رو به کاهش نهاده و این روند در آینده نیز ادامه خواهد یافت . متاسفانه توجه به انرژیهای نو در ایران طی چند دهه اخیر بیشتر در حد مطالعه و پیگیری فعالیتهای سایر کشورها بوده خوشبختانه در سالهای اخیر با نصب توربینهای بادی و نیروگاه خورشیدی استفاده از این نوع انرژیها بهبود یافته اگرچه هنوز پتانسیلهای بکارگیری از این نوع انرژیها در ایران کامل نشده لیکن با منطقی شدن قیمت حاملهای انرژی امکان استفاده از این انرژیها میسر خواهد شددر این زمینه لازمست برنامه مدون و استراتژیک بکارگیری روشهای مختلف انرژیهای نو با توجه به شرایط کنونی و توان بالقوه موجود بمنظور رسیدن به سهم مناسب از تامین انرژی طی تنظیم یک برنامه ریزی زمانبندی شده در دستور کار قرار گیرد در این مقاله امکان دسترسی به انرژیهای متنوع در کشور مورد پیگیری واقع خواهد شد تا بتوان بر اساس آن به یک چارچوب برنامه مناسب استراتژیک برای توسعه انرژیهای نو در کشور اقدامات موثری را صورت داد . سهم انرژیهای تجدیدپذیر در کشور سهم انرژیهای تجدیدپذیر از کل منابع انرژی در کشورهای آسیایی بالا بوده اما سهم انرژیهای تجدیدپذیر مدرن و برق آبی از کل انرژیهای تجدیدپذیر در برخی از کشورها منجمله ایران بسیار پایین می باشد . هر چند که سهم انرژیهای تجدیدپذیر مدرن در ترکیب انرژی کشورهای در حال توسعه آسیایی رو به افزایش باشد افزایش این سهم نه تنها امنیت انرژی را بالا می برد بلکه با محیط زیست نیز سازگار بوده و به سلامتی مردم منجر می شود . بسیاری از کشورهای آسیایی در زمینه انرژیهای تجدیدپذیر اهداف ملی را تعیین نموده اند و این اهداف به مرور زمان بازنگری و تحکیم یافته معهذا برای تحقق این اهداف ، دولتها باید برای استفاده گسترده از انرژیهای تجدیدپذیر به تدوین سیاستها و ایجاد مشوق ها اقدام نمایند در این رابطه بانکهای توسعه چند جانبه می توانند در حمایت و توسعه انرژیهای پاک و به تبع آن کاهش آلودگیهای زیست محیطی ناشی از تولید و مصرف انرژی نقش حیاتی داشته لیکن این بانکها می بایستی به تامین مالی و حمایتهای تکنولوژیکی برای شتاب بخشیدن به توسعه انرژیهای تجدیدپذیر و افزایش راندمان انرژی تاکید بیشتری نمایند . ضرورت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر به جای سوختهای فسیلی برای آینده کشور الزامی می باشد . نمونه های مختلف انرژی از جمله انرژی باد که توسط توربینهای بادی استحصال می گردد نیز صرفاً از ذخیره شدن انرژی خورشیدی که ظرفیتهای حرارتی ایجاد شب و روز می باشد بوجود می آید بنابراین منشاء انرژی‌های تجدیدپذیر باد نیز چیزی جز خورشید نیست منشاء انرژی برقابی نیز بخارشدن آب اقیانوسها و دریاها در اثر تابش خورشید صعود بخار آب به لایه های بالای هوا و حرکت آن بهمراه هوا و نزول باران و برف به هنگام صعود هوا به ارتفاعات که انرژی پتانسیل صعود خود را از گرمای خورشید دریافت کرده اند استحصال انرژی برقی وآبی توسط زدن سدها یکی از منابع دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر محسوب می شود . انرژی زیست توده نیز چیزی جز استحصال باقیمانده انرژی ارگانیک اولیه ذخیره شده فتوسنتزی توسط گیاهان از ضایعات موجودات و گیاهان تبدیل شده به زباله در محیط بی هوازی بصورت گاز متان نیست در زمینه انرژی هسته ای که انرژی حاصل از شکست اتمی اورانیوم می باشد یکی از نمونه های تامین انرژی می باشد باید برای بلندمدت ، تعیین اولویتها را مشخص و کلیه عوامل فنی ، اقتصادی ، اجتماعی ، زیست محیطی و سیاسی بصورت مثبت و منفی طی بررسیهای مورد لزوم در قالب مطالعات استراتژیک امکان سنجی شده و تدوین شود. بدیهی است که جایگاه منابع فسیلی و اورانیوم در رابطه با تولیدات پتروشیمی و سایر محصولات و تولید صلح آمیز هسته ای در ایران ضرورت داشته و این منابع اهمیت خود را بعنوان سوخت بتدریج و بدلایل عدیده . از جمله محدودیت منابع ، علل زیست محیطی ، سیاسی و اجتماعی و اقتصادی از دست داده و سایر نیازهای دیگر بکار گرفته خواهند شد . انرژی زمین گرمایی و کاربرد آن در مناطق مناسب واژه زمین گرمایی یا همان ژئوترمالGeothermal از تركیب دو كلمه یونانی Geo به معنی زمین و Therme به معنی گرما تشكیل شده به عبارت ساده تر انرژی ژئوترمال در واقع گرمایی زا بوده كه از درون لایه های زمین به بیرون از زمین هدایت می شود بخار و آب داغی كه در اعماق زمین تولید می شود برای گرم كردن ساختمان ها و یا تولید برق مورد استفاده قرار می گیرد. انرژی زمین گرمایی یك منبع انرژی تجدیدپذیر مناسب بوده زیرا بارش باران موجب جایگزین شدن آب شده و گرما هم نیز متناوباً در اعماق زمین تولید می شود. انرژی زمین گرمایی در عمق 400 مایلی زیر سطح زمین تولید می شود. حرارتی كه به خاطر پوسیدگی آرام ذرات رادیواكتیو در داخل زمین و در لایه سنگ ها تولید می شود از گرمای سطح خورشید بیشتر می باشد از طرفی زمین دارای لایه هایی متفاوت بوده و هسته زمین نیز دو لایه دارد یك هسته جامد داخلی و یك هسته بیرونی كه از سنگ های بسیار داغ ذوب شده تشكیل شده و «ماگما» نامیده می شود. «جبه» كه هسته را فراگرفته و حدود 1800 مایل ضخامت دارد. جبه از ماگما و سنگ تشكیل شده اما پوسته خارجی ترین لایه زمین می باشد كه قاره ها و سطح اقیانوس ها را تشكیل می دهد و حدود 3 تا پنج مایل در زیر اقیانوس ها و 15 تا 25 مایل در زیر قاره ها ضخامت دارد. پوسته زمین به بخش های متفاوتی تقسیم شده كه به آنها «پلیت» می گویند. در اقصی نقاط جهان از طریق حفر چاه های عمیق و پمپاژ آب داغ یا بخار داخل زمین به سطح زمین، انرژی «زمین گرمایی» تولید می شود و برای گرم كردن خانه ها و تولید الكتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد.در پاره ای موارد نیز از منافذ طبیعی می توان انرژی گرمایی تولید نمود . مکانهای مناسب انرژی زمین گرمایی اغلب منابع «انرژی زمین گرمایی» در اعماق زمین جای داشته و نشانه مشخصی هم برای یافتن آنها در سطح زمین وجود ندارد. بعضاً انرژی زمین گرمایی به صورت آتشفشان، انتشار دود و بخار از شكاف دهانه آتشفشان، چشمه های آب گرم و آبفشان ها به سطح زمین منتقل می شود. بیشترین فعالیت های آتشفشانی در دنیا در ناحیه ای كه حلقه آتش نامیده می شود به وقوع می پیوندد. بعضی از كاربردهای انرژی زمین گرمایی از دمای نزدیك سطح زمین استفاده می نمایند در حالی كه برخی دیگر نیازمند حفر چاه های بسیار عمیق در زمین بوده لذا سه كاربرد اصلی انرژی زمین گرمایی شامل موارد زیر است: 1) سیستم های گرمازا و استفاده مستقیم از آب گرمی كه در چشمه ها و مخازن آب نزدیك سطح زمین قرار دارند. 2) تولید الكتریسیته در نیروگاه ها كه نیازمند آب و یا بخاری بوده كه درجه حرارت بسیار بالایی داشته باشد. نیروگاه های زمین گرمایی معمولاً در مکانی احداث می شوند كه منابع انرژی زمین گرمایی در عمق یك یا دو مایلی از سطح زمین واقع شده اند. 3) پمپ های حرارتی زمین گرمایی كه از زمین محكم و سخت و حرارت آب نزدیك سطح زمین استفاده می نماید تا دمای هوا را در روی زمین كنترل نمایند. استفاده از انرژی زمین گرمایی از دوران باستان، استفاده مستقیم از آب داغ به عنوان منبع انرژی مرسوم بوده رومی ها، چینی ها، از چشمه های معدنی گرم برای حمام كردن، غذا پختن و تولید گرما استفاده می نمودند. امروزه بسیاری از چشمه های آب گرم برای شست وشو مورد استفاده قرار می گیرند و بسیاری از مردم عقیده دارند كه آب های گرم و غنی از مواد معدنی خاصیت شفابخش فراوانی دارند. استفاده از انرژی زمین گرمایی، گرم كردن ساختمان ها از طریق سیستم های گرمایشی در برخی از شهرهای اروپا رایج می باشد . از نمونه های دیگر استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی می توان به كاشت محصولات، خشك كردن الوارها، میوه ها و سبزی ها اشاره نمود. نیروگاه های زمین گرمایی از منابع آب گرم استفاده نموده لذا این نیروگاه ها نیاز به منابعی دارند كه دمای بالایی داشته باشند (300 تا 700 درجه فارنهایت). که برای دسترسی به این منابع می توان چاه های عمیق حفر كرد و بخار یا آب داغ را به سطح زمین آورد. غالباً چاه های نیروگاه های زمین گرمایی یك تا دو مایل عمق دارند. امریكا بیش از تمام كشورها از انرژی زمین گرمایی برق تولید می كند اما تمام برقی كه از این طریق تولید می شود بخش بسیار اندكی از كل الكتریسیته تولیدی در این كشور می باشد در حالی كه دمای هوا روی زمین هر فصل و حتی هر روز متفاوت بوده ، دمای 10 فوت بالایی سطح زمین معمولاً بین 50 تا 60 درجه فارنهایت می باشد در برخی از مناطق دمای خاك معمول در زمستان از هوا گرمتر و در تابستان سردتر بوده معهذا پمپ های زمین گرمایی برای سرمایش و گرمایش ساختمان ها از دمای ثابت زمین استفاده می كنند. اصولاً در زمستان گرما را از زمین به ساختمان ها منتقل شده و در تابستان درست برعكس این كار را صورت می گیرد پمپ های حرارتی زمین گرمایی باصرفه ترین، پربازده ترین و سازگارترین سیستم ها با محیط زیست بوده كه برای كنترل دمای هوا مورد استفاده قرار می گیرند. لذا لازمست با شناسائی اینگونه مكانها استفاده از انرژی فوق را در كشور رایج نموده اگرچه اغلب واحدهای مسکونی هنوز از سیستم های گرمایش و هواسازهای سنتی استفاده می نمایند، پمپ های حرارتی زمین گرمایی هر روزه بیشتر مورد استقبال قرار می گیرند. در سال های اخیر برای ترغیب صنایع به استفاده از پمپ های حرارتی انرژی گرمایی اقدامات مناسبی صورت پذیرفته تاثیرات محیط زیستی انرژی زمین گرمایی به نحوه استفاده از این انرژی مرتبط می شود. استفاده مستقیم و نیز كاربردهای حرارتی از این انرژی غالباً هیچ گونه تاثیر منفی نداشته نیروگاه های زمین گرمایی برای تولید الكتریسیته هیچ گونه سوختی را مصرف نمی نمایند بنابراین سطح گازهای منتشره از این نیروگاه ها بسیار پائین بوده و تقریباً كمتر از یك درصد از دی اكسید كربنی كه از نیروگاه های سوخت فسیلی متصاعد می شود را تولید می نمایند. لذا با توجه به كاهش سفره های زیرزمینی منابع انرژیهای فسیلی لازمست مسئولین كشور به دنبال شناسائی مكانهایی در كشور جهت بكارگیری و استفاده از این تكنولوژی ها بوده و آن را ترویج دهند . انرژی زمین گرمائی در نواحی آتش نشانی ایران مانند منطقه سبلان در استان اردبیل و سایر نواحی که لایه های ماگما به سطح زمین نزدیک است در صورت فراهم بودن برخی از شرایط قابل دسترسی می باشد . تولید انرژی پاک بااستفاده از جاذبه ماه کره ماه نیز یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر قابل توجه بوده لیکن کمتر از انرژی خورشیدی به آن توجه شده معهذا سابقه بهره برداری از انرژی ماه به اوایل قرن دوازدهم میلادی رسیده که کشورهای انگلستان ، فرانسه و اسپانیا نیز در این زمینه پیشرو می باشند . جاذبه ماه به عنوان منبع انرژی قابل استفاده این ستاره نورانی بوده که جزر و مد را پدید می آورد ماه موجب حرکت آب و تولید انرژی می شود لذا با توجه به قدمت بهره برداری این انرژی استفاده از آن در كشور ماهنوز چندان گسترش نیافته که علت این امر را می توان در هزینه بر بودن آن جستجو نمود به ویژه آنکه احداث تجهیزات عظیم و توربینهای بزرگ باید در آب شور انجام گیرد که خود کاری بس دشوار می باشد و عمر وسایل و تجهیزات را نیز کاهش می دهد مهمترین ویژگی سواحلی که می توان از آنها انرژی جزر و مدی به دست آورد اختلاف ارتفاع آب در کشند بالا و کشند پایین بوده که در بعضی سواحلخلیج فارس و دریای عمان به پنج متر نیز می رسد اما این ویژگی به تنهایی کافی نیست بلکه باید وضعیت جغرافیایی ساحل نیز برای احداث نیروگاه جزر و مدی محل مناسبی باشد که چنین مکانی هایی در همه جا یافت نمی شود تاکنون فقط 20 سایت در سراسر جهان به عنوان ایستگاههای انرژی جزر و مدی شناخته شده اند.محققان تخمین زده اند در حال حاضر می توان 2 تا 3 هزار میلیون مگاوات ساعت از جزر و مد در سایتهای گوناگون انرژی به دست آورد . آثار ماه و خورشید و زمین بر همدیگر شرایطی را فراهم می آورد که می توان از آن انرژی کسب نمود جزر و مد نیز بر اثر نیروهای هم کنشی زمین ، ماه و خورشید پدید می آید . نیروهای واکنشی میان ماه و خورشید و زمین موجب بالا و پایین رفتن منظم آب اقیانوس ها در سراسر جهان می شود که نتیجه آن امواج جزر و مدی بوده ماه نیرویی بیش از 2 برابر نیرویی که خورشید بر امواج جزر و مدی تاثیر می گذارد بوجود می آورد در نتیجه جزر و مد به وضوح تابعی است از گردش ماه به دور زمین . ایجاد موج در روز و سیکل جزر و مد ، در هر سطح از اقیانوس وجود دارد . در واقع نیروی جاذبه ماه باعث برآمدگی آبها شده و به دلیل گردش وضعی زمین این برآمدگی به سمت غرب جریان پیدا می نماید در نتیجه موجهایی با دوره 12 ساعت و 25 دقیقه ایجاد می شود که دامنه نوسان انها در اقیانوسهای بزرگ ؛ حدود نیم متر می باشد . اثر نیروی جاذبه خورشید نیز مشابه لیکن ضعیفتر بوده و هر 12 ساعت یک بار ظاهر می شود لذا بدین ترتیب جزر و مد زمانی به وجود می آید که ماه و خورشید در یک جهت قرار گرفته باشند بنابراین پیش بینی میزان جزر و مد و انرژی حاصل از آن عملی بوده در حا لی که به دشواری می توان درباره میزان انرژی باد یا خورشید پیش بینی نمود . زیان ناشی از تولید انرژی جزر و مد ماه با توجه به گرم شدن کره زمین و عواقب ناشی از آن بر اثر استفاده از سوختهای فسیلی ، توجه و استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر افزایش یافته معهذا برخی از این انرژیها نیز آثار مخربی در محیط زیست ایجاد می نمایند . برای بهره برداری از انرژی جزر و مدی روشهای گوناگونی وجود دارد لیکن کلیه این روشها اصل مشترکی بعنوان ایجاد سد یا حوضچه ای در دهانه رودخانه یا دهانه یک خلیج می باشد . بررسیها و تحقیقاتی که در این زمینه انجام شده نشان داده که زیانهای سازه ای ایجاد شده برای جذب انرژی جزر و مدی شبیه خطراتی بوده که سدهای بزرگ بر اکولوژی سیستمهای رودخانه ای و پیرامون آنها ایجاد نموده اند این سازه ها جریان آب را هنگام ورود و خروج در دهانه رودخانه تغییر داده و موجب بر هم زدن نظم اکولوژیکی این نقاط حساس می شوند . در هنگام احداث اینگونه نیروگاهها, گیاهان و جانوران بسیاری آسیب می بینند و سالها پس از بهره برداری نیز تغییرات بیولوژیکی موجب به وجود آمدن شرایط جدید زیست محیطی می شود . برخی از گونه بومی گیاهان و جانوران برای همیشه در آن منطقه از بین رفته و برخی گونه های دیگر جای آنها را می گیرند معهذا در پاره ای موارد سواحل سنگی در دوره احداث نیروگاهها برای همیشه ناپدید می شوند از طرفی تاسیسات این نیروگاهها موجب می شوند تبادل آب رودخانه و دریا از پیش کمتر شده و در نتیجه محل ورود آب , شوری و کدر بودن آب کاهش می یابد و با كاهش کدر بودن , نور خورشید بیشتری به آبزیان می رسد و بدین ترتیب فیتوپلانکتون ها افزایش یافته و تغییر دیگری در اکوسیستم آبی پدید می آید که ا لزاماً مطلوب نیست . از طرفی فنسها و توربینهای منصوبه این نیروگاهها نیز آثاری بر محیط زیست گذاشته که صرفاً به زمان ساخت محدود نبوده بلکه در دوره بهره برداری نیز نتایج منفی خود را نشان میداده بیشترین اثر منفی توربینها بر ماهیها موجب شده گردش توربینها با سرعت 20 تا 30 دور بر دقیقه کشتار ماهی ها را به حداقل می رساند . گرچه فنسها سبب می شوند پستانداران دریایی بزرگتر نظیر دلفین ها و فوکها از گزند پره های توربینها در امان بمانند اما مسیرهای عبور ماهیان و بسیاری جانوران دیگر را مسدود می نموده . گاهی از حس گرهای الکترونیکی حساسی استفاده می شود تا چنانچه جانوری بزرگ از محدوده ممنوعه عبور کرد توربینها از کار بیفتند از طرفی ماهیان ممکن است از آنها عبور نموده و در دام پره توربینها گرفتار شوند با این تفاسیر برای کاهش مرگ و میر ماهیان روشهایی ابداع شده که بر اساس نوع فنسها و فاصله ای که تجهیزات و فنسها باید داشته باشند تا حدودی این مشکل حل می شود بهر حال در مجموع تحقیقات نشان داده که آثار منفی فنسها و توربینهایی که درمناطق مجهز به حسگرها استفاده شده و از سازه های سد کمتر بوده زیرا مانع چرخه آب و مهاجرت ماهیان نمی شوند . استفاده از انرژی جزر و مد با وجود زیانهایی که دارد در صورت رعایت ضوابط زیست محیطی می تواند به عنوان انرژی مطمئن و جایگزین مناسبی برای بخش عمده ای از سوختهای فسیلی به کار گرفته شود اما چنین نگرشی در کشورهایی که از انرژی ارزان استفاده می شود حداقل تا زمانی که چاههای نفت و ذخایر گازی برای همیشه به پایان برسند تنها می تواند رویایی بی تعبیر باشد . تولید برق از انرژیهای تجدیدپذیر در حال حاضر حداقل تعداد 105 کشور انواع مختلفی از اقدامات خود را در راستای توسعه تولید برق تجدیدپذیر صورت داده اند که مهمترین و رایجترین شکل اقدامات و سیاست گذاریها شامل موارد زیر می باشد . 1. تعیین تعرفه خرید برق تضمینی در نزد مصرف کنندگان 2. تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور 3. تعیین یارانه سرمایه گذاری اولیه یا اهدای امتیاز به مصرف کننده 4. تامین اعتبارات مالیاتی سرمایه گذاری و سایر اعتبارات مالیاتی 5. اهدای معافیت از مالیات یا معافیت از مالیات ارزش افزوده 6. دادو ستد گواهی نامه های سبز ناشی از استفاده از انرژیهای نو 7. شبکه میترینگ و اقدامات مناسب تولید برق 8. سرمایه گذاری مستقیم دولت در این بخش 9. برگزاری مناقصات عمومی برای تولید برق مناسب در این زمینه اقدامات مشروحه زیر نیز ضروری بوده است . 1) خرید تضمین شده برق تولیدی در اوایل سال 2010 این نوع سیاستگذاری و اقدامات تشویقی دولتها در بیش از 50 کشور جهان مورد استفاده قرار گرفته و بیشترین سهم و تاثیر آن در توسعه برق بادی و پس از آن در ارتقای سطح نوآوری و میزان سرمایه گذاری بر سیستمهای برق بوده در این رابطه تنوع و ایجاد تغییرات در تعرفه خرید برق تضمینی وجود داشته که هم اکنون نیز استمرار دارد . 2) تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور اقدامات تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور در سطح شهرستانها و استانها در برخی از کشور ها در حدود 10 کشور در سطح ملی وجود دارد . اهم این سهم تعیین شده در بازه 5/20 درصد و با چشم انداز سالهای 2012-2015-2020-2025 پیش بینی گردیده است . 3) محاسبه یارانه سرمایه گذاری در مراحل اولیه و همچنین اهدای امتیاز تامین اعتبارات ، معافیت مالیاتی سرمایه گذاری یا معافیت از مالیات ارزش افزوده خود از نکات بارز می باشد . غالباً یارانه سرمایه گذاری اولیه بصورت مستقیم میسر بوده لیکن اهدای امتیازات یا تخفیفها در برخی از کشورها اعمال شده و تامین اعتبار مالیاتی سرمایه گذاری کاهش هزینه گمرک واردات و سایر موارد معافیت از مالیات نیز به عنوان حمایت مالی در بسیاری از کشورها در سطح ملی رایج بوده است . 4) اعتبار مالیاتی تولید برق تامین اعتبارات و تخصیص بودجه ویژه تولید انرژی که در بعضی از کشورها لحاظ شده معهذا این اعتبار غالباً مبلغ ثابتی به ازای کیلووات ساعت بوده یا درصدی از دیگر تعرفه های خرید برق شرکتهای برق منطقه ای یا میزان پایه تعرفه می باشد در بعضی کشورها از اعتبار مالیاتی تولید برق جهت سیاستگذاری توسعه برق تجدیدپذیر استفاده می شود. 5) تاسیس صندوقهای ویژه انرژیهای تجدیدپذیر در برخی کشورها صندوقهای ویژه انرژیهای نو راه اندازی شده تا نسبت به تامین هزینه های سرمایه گذاری احداث نیروگاههای تجدیدپذیر و وامهای با بهره کم و همچنین کمک به بازار تحقیق و توسعه استانداردها اقدام نماید که توصیه می شود این امر در کشور ما نیز میسر گردد . 6) برگزاری مناقصات عمومی اصولاً در احداث اینگونه نیروگاهها بسیار موثر می باشد. از دو دهه اخیر در برخی کشورها انجام مناقصات عمومی الزامی بوده و همچنین سیاست امتیاز انحصاری برای برق بادی در چین در سالهای 2003 تا 2007 با انجام دوره های مناقصات سالیانه به مدت 5 سال به نصب 3.4 گیگاوات ظرفیت جدید منجر شد که می تواند تجربه مناسبی برای سایر کشورها باشد اگرچه طرح خرید تضمینی برای حمایت پروژه ها از این سیاست پیشی گرفت انجام مناقصات عمومی در سایر کشورها جهت استفاده از انرژیهای خورشیدی و برق انجام شده که الگوی مناسبی برای سایر کشورها می باشد . 7) شبکه میترینگ که خود موجب تولید برق مناسب شود . فرآیندی که در آن مصرف کنندگان برق تجدیدپذیر به خصوص کاربران سیستمهای فتوولتائیک بر روی سقف منازل مسکونی نصب نموده و مازاد برق تجدیدپذیر تولیدی خود را به شبکه تزریق نموده و این میزان برق توسط شرکت توزیع برق اندازه گیری و از مصرف کننده خریداری می شود . قوانین مرتبط با Net meteringدر حداقل 10 کشور وضع شده و اکثر قوانین به ظرفیتهای نصب شده محدود و کوچک مربوط می شود استفاده از این سیاستگذاری در کشورهای در حال توسعه نیز در حال افزایش است . 8) سرمایه گذاری مستقیم دولت در سالهای گذشته در بسیاری از کشورها , تلاشهای فراوانی در راستای ارتقای کاربرد منابع تجدیدپذیر انرژی صورت پذیرفته لیکن تعدادی از رویکردها با درجه پیشرفت متفاوتی به کار گرفته شده اند . تجارب این کشورها حاکی از آن بوده که مجموعه واحدی از سیاستهایی که بتواند بطور موفقیت آمیزی صنعت انرژیهای تجدیدپذیر را در هر کشور چه به لحاظ عملیاتی و چه به لحاظ مالی ایجاد کند وجود ندارد البته موفقیت یا شکست رویکردهای سیاستی مختلف به تکنولوژی مورد نظر و کشور بررسی شده نیز بستگی دارد . که مهمترین موضوع سرمایه گذاری دولت بر روی اینگونه انرژیهای حساس که در آینده کشور ما به آن نیاز دارد می باشد . سیستمهای انرژی خورشیدی تولید برق تولید نیروی برق بستگی به قدرت اقتصادی هر کشور دارد به همین علت افزایش تولید الکتریسیته بعنوان ارزش افزوده در دهه اخیر مورد توجه بوده در این رابطه در صورت دست یابی به تکنولوژیهای پیشرفته , بکارگیری و استفاده از انرژیهای پاک و سیستمهای تجدیدپذیر در تامین انرژی مورد نیاز امری اجتناب ناپذیر و رشد قابل ملاحظه ای در کشور خواهد داشت . سهولت دسترسی و کاربرد انرژی خورشیدی حائز اهمیت بوده لذا از جائیکه خورشید بزرگترین و تنها منبع تامین کننده انرژی کره زمین بوده , انرژی صادره از آن به صور مختلف بمنظور تامین انرژی مورد نیاز سوختهای غیرفسیلی مورد استفاده قرار می گیرد .

برچسب ها: عنوان : انرژی های تجدیدپذیر تهیه و تدوین : محمد میرزائی – مدیر شركت ملی پخش فرآورده های نفتی منطقه تربت حیدریه چکیده انرژیهای تجدیدپذیر شامل منابع متنوع و مختلفی بوده که از انرژیهای طبیعی و قابل دسترس به وجود می آیند با توجه به اینکه این انرژیها صورتی آرمانی ندارند اما استفاده از آنها موجب کاهش مصرف فرآورده های نفتی و اشتغال زایی شده و میزان آلایندگی محیط زیست را نیز کاهش میدهد . چشم انداز استفاده از این انرژی در کشور ما نیز همانند سایر کشورهای توسعه یافته از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده به گونه ایکه دولت در برنامه پنجم توسعه برنامه ریزی لازم را صورت داده لذا با توجه به سیاستهای جهانی توسعه این انرژیها در كشور ما بمنظور حل مشکلات و ایجاد اشتغال اجتناب ناپذیر خواهد بود بررسیهای صورت گرفته در این رابطه حاکی از این بوده که توسعه استفاده از انرژیهای نو می تواند نقش بسزایی در افزایش درجه امنیت سیستم انرژی کشور ایفا نماید در این مقاله ضمن معرفی نمونه های مختلف این نوع انرژی از جمله انرژی باد، انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده، انرژی زمین گرمایی و انرژی جاذبه ماه به بررسی میزان سهم کشور از این انرژیها، توسعه تکنولوژیهای روز انرژی تجدیدپذیر و تاثیر آن در ابعاد اقتصادی و اجتماعی، راهکارها و راهبردها. در کشور پرداخته شده که امکان دسترسی به انرژیهای متنوع در کشور رامیسر مینماید. لذابر اساس داده های موجود میتوان یک چارچوب برنامه مناسب استراتژیک برای توسعه این نوع انرژیها در کشور تدوین واقدامات موثری را صورت داد. کلمات کلیدی : انرژی تجدیدپذیر- چالشها – توسعه انرژیهای نو – تغییرات جوی – انرژیهای تجدیدپذیر مقدمه با توجه به نیاز توسعه کشورها میزان به كارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر نیز در كشورهای جهان رو به افزایش بوده بطوریکه یكی از شاخص‌های توسعه‌یافتگی مصرف انرزی محسوب می‌شود، برابر برنامه ریزیهای بعمل آمده این نوع انرژی روز به روز سهم بیشتری در سیستم تأمین انرژی ایجاد نموده در این زمینه در سال 2008 بیش از 120 میلیارد دلار در بخش افزایش ظرفیت‌ها،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:52 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر:



انرژی خورشیدی مقدمه خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد. خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آنها اکسیژن ، کربن ، نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است. میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود. زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. حتی سوختهای فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژیهای باد ، آبشار ، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد. انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود ، همانند گرما و الکتریسیته . موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است. انرژی خورشید برای حرارت آب ، استفاده دینامیکی ، حرارت فضایی ساختمانها ، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد .در سال ۱۸۳۰ ستاره شناس انگلیسی به نام جان هرشل John Herschel یک جعبه جمع آوری خورشیدی را برای پختن غذا در طول یک سفر در افریقا استفاده کرد . کاربردهای الکتریکی فتوو لتایک‌ها را آزمایش می‌کنند یک فرایند که توسط آن انرژی نور خورشید به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‌شود . الکتریسیته می‌تواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار می‌دهند . انرژی فتو ولتایک انرژی فتو ولتایک تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فتو ولتاتیک (pvs) می‌باشد، کخ بطور معمول یک سلول خورشیدی نامیده می‌شود. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاز سیلیکون ساخته شده‌است. نور خورشید از فوتونها یا ذرات انرزی خورشیدی ساخته شده‌است. این فوتونها مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند مشابه طول موجهای متفاوت طیفهای نوری هستند. وقتی فوتونها به یک سلول فتو ولتاتیک بر خورد می‌کند، ممکن است منعکس شوند ،مستقیم از میان آن عبور کنند ،یا جذب شوند. فقط فوتونهای جذب شده انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می‌کنند .وقتی که نور خورشید کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترون از اتم‌های جسم جابجا می‌شوند. رفتار خاصی سطح جسم در طول ساختن باعث می‌شود سطح جلویی سلول که برای الکترون‌های آزاد بیشتر پذیرش یابد .بنا براین الکترون‌ها بطور طبیعی به سطح مهاجرت می‌کنند .زمانی که الکترون‌ها موقعیت n را ترک می‌کنند و سوراخ‌هایی شکل می‌گیرد .تعداد الکترونها زیاد است، هر کدام یک بار منفی را حمل می‌کنند و به طرف جلو سطح سلول می‌روند ،در نتیجه عدم توازون بار بین سلولهای جلویی وسطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ .شبیه قطب‌های مثبت ومنفی یک باطری ایجاد می‌شود. وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می‌شود ،الکتریسیته جریان می‌یابد . سلول فتو ولتاتیک قاعده بلوک ساختمان یک سیستم pv است. سلولهای انفرادی می‌توانند در اندازه‌هایی از حدود cm ۱ تا cm۱۰ از این سو به آن سو متغیر می‌شود .با این وجود، توان ۱یا ۲ وات تولید می‌کند ،که انرژی کافی برای بیشتر کار بردها نیست.برای اینکه بازده انرژی را افزایش دهیم ،سلولها بطور الکتریکی به داخل هوای بسته یک مدول سخت مرتبط می‌شود .مدولها می‌توانند بیشتر برای شکل گیری یک آرایش مرتبط شوند. اصطلاح آرایش به کل صفحه انرژی اشاره می‌کند ،اگر چه آن از یک یا چند هزار مدول ساخته شده باشد، آن تعداد مدولها ی مورد نیاز می‌توانند بهم مرتبط شوند برای اینکه اندازه آرایش مورد نیاز (تولید انرژی) را تشکیل دهند. اجرای یک آرایش فتو ولتاتیک به انرژی خورشید وابسته‌است .شرایط آب وهوایی (همانند ابر و مه )تاثیر مهمی روی انرزی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش pv و در عوض ،اجرایی آن دارد .بیشتر تکنولوژی مدول‌های فتو ولتاتیک در حدود ۱۰ درصد موثر هستند در تبدیل انرژیخورشید با تحقیق بیشتر مرتبط شوند برای اینکه این کار را به ۲۰ درصدافزایش دهند. سلولهای pv که در سال ۱۹۵۴ توسط تحقیقات تلفنی بل bell کشف شد حساسیت یک آب سیلیکونی حاضر به خورشید را به طور خاصی آزمایش کرد .ابتدا در گذشته در دهه ۱۹۵۰،pvs برای تامین انرژی قمرهای فضا در یک مورد استفاده قرار گرفتند. موفقیت pvs در فضا کار بردهای تجاری برای تکنو لوژی pvs تولید کرد .ساده ترین سیستم‌های فتو ولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین حساب‌های کوچک و ساعتهای مچی را هر روز استفاده کردند. بیشتر سیستم‌های پیچیده الکتریسیته را برای پمپاژ آب ،انرژی ابزارهای ارتباطی ،وحتی فراهم کردن الکتریسیته برای خانه هایمان فراهم می‌کنند .تبدیل فتو ولتاتیک به چندین دلیل مفید است .تبدیل نور خورشیدبه الکتریسیته مستقیم است ،بنابراین سیستم‌های تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم نیستند .خصوصیت مدولی انرژی فتو ولتاتیک اجازه می‌دهد به طور سریع آرایش‌ها در هر اندازه مورد نیاز یا اجازه داده شده نصب شوند .همچنین ،تاثیر محیطی یک سیستم فتو ولتاتیک حد اقل است ،آب را برای سیستم نیاز ندارد پختن و تولید محصول فرعی نیست .سلولهای فتوولتاتیک ،همانند باتریها ،جریان مستقیم (dc)را تولید می‌کنند که به طور عمومی برای برای راههای کوچکی مورد استفاده‌است (ابزار الکترونیک).وقتی که جریان مستقیم از سلولهای فتوولتاتیک برای کاربردهای تجاری یا لحیم کردن کار بردهای الکتریکی استفاده می‌شود .شبکه‌های الکتریکی بایستی به جریان متناوب (AC)برای استفاده تبدیل کننده‌ها تبدیل شوند ،ابزارهای حالت جامد که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کنند. به طور تاریخی PVS در جاهای دور برای تولید الکتریسیته بکار گرفته شده‌است .با این وجود یک بازار برای تولید از PVS را توزیع کنند ممکن است با بی نظمی قیمتهای تبدیل و توزیع همزمان با بی نظمی الکتریکی توسعه داده شود .جایگزین ژنراتوهای کوچک مقیاس عددی در تغذیه کنندهای الکتریکی می‌توانند اقتصاد واعتبار سیستم توزیع را بهبود بخشد. تاریخچه شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدانهای محرابها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد. ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است. با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولد انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند. کاربردهای انرژی خورشید در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از: 1. استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی. 2. تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک. استفاده از انرژی حرارتی خورشید این بخش از کاربردهای انرژی خورشید شامل دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی می‌باشد. کاربردهای نیروگاهی تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند: • نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند • نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می‌شود. (دریافت کننده مرکزی) • نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد قبل از توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاه‌های تولید الکتریسیته داده شود. بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی، نیروگاههای بخاری و نیروگاههای گازی برای تولید برق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده می‌شود که با چرخیدن این ژنراتورها برق تولید می‌شود. این ژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را از دستگاهی بنام توربین تأمین می‌کنند. بدین ترتیب می‌توان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. تأمین کننده انرژی جنبشی ژنراتورها، توربین‌ها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیروگاههای بخاری توربینهایی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌گردد. در نیروگاه‌های آبی که روی سدها نصب می‌شوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌شود. بدین ترتیب می‌توان گفت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود، در نیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت، آب موجود در سیستم بسته نیروگاه داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل می‌شود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود در نیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت درآمده و ژنراتور را می‌گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود. و اما در نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند: • سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می‌نماید. • سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند. کلکتور کلکتور از مهمترین بخشهای سیستم انرژی خورشیدی است. کلکتور نوع خاصی از مبدل حرارتی است که تشعشع خورشیدی را به گرما تبدیل و به سیال عامل ( آب یا هوا) انتقال می دهد. تشعشع ورودی در بهترین شرایط، بدون متمرکز کردن 1100 کیلو وات بر متر مربع و رنج طول موج آن (3-3/0 میکرومتر) می باشد. سیال عامل گرم شده توسط کلکتور خورشیدی به طور مستقیم یا غیر مستقیم برای موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد: • گرمایش فضای داخلی • آب گرم مورد نیاز منازل مسکونی • استفاده از هوا یا آب گرم برای مقاصد تجاری انواع و اقسام زیادی از کلکتورهای خورشیدی وجود دارند که در اینجا به برخی از آنها به صورت فهرست وار اشاره می شود: کلکتور صفحه تخت شیشه ای کلکتور صفحه تخت شیشه ای بر مبنای گرمایش هوا و آب ساخته می شود و برای کاربردهایی که دمای مورد نیاز آنها 70-30 درجه سانتی گراد می باشد، مناسب است. از صفحه عایق در پشت و از شیشه در جلوی صفحه جاذب برای کاهش افت حرارتی استفاده می شود. کلکتور صفحه تخت غیر شیشه ای به دلیل عدم وجود عایق، دمای سیال عامل را تا 30 درجه سانتی گراد گرم می کنند. کاربرد این کلکتورها در استخر شنا و پیش گرم کردن آب در صنایع می باشد. کلکتور هوا گرمکن خورشیدی این کلکتورها مانند اکثر کلکتورها شامل صفحه عایق در لایه زیرین، صفحه جاذب در لایه میانی و صفحه شفاف در قسمت فوقانی می باشد. تابش خورشیدی پس از عبور صفحه شفاف (معمولاً شیشه یا صفحات شفاف پلیمری) توسط صفحه جاذب جذب می شود، سپس این گرما به هوا منتقل شده و از آن برای گرمایش فضا، خشک کردن محصولات کشاورزی و صنعتی استفاده می کنند. کلکتورهای هواگرمکن دارای مزایای وزن کمتر، هزینه کمتر و استفاده به عنوان پوشش و نمای ساختمان می باشند. کلکتور صفحه تخت مشبک غیر شیشه ای این کلکتور شامل یک روکش فلزی سوراخ دار با تعداد زیادی سوراخ با گامهای 4-2 سانتی متر می باشد. هوا قبل از ورود به ساختمان با عبور از میان این سوراخها پیش گرم می شود. از این کلکتورها در تهویه مطبوع و خشک کردن محصولات استفاده می شود. کلکتور خورشیدی متمرکزکننده با استفاده از منعکس کننده ها برای تمرکز نور خورشید بر روی جاذب یک کلکتور خورشیدی، می توان اندازه ابعاد جاذب را به شدت کاهش داد که این کار کاهش موجب کاهش افت حرارتی و افزایش بازده در دماهای بالا می شود. این کلکتورها برای کاربردهای دما ی بالا مانند ایجاد بخار برای تولید برق و دفع مسمومیت با حرارت، به کار می رود. کلکتور خورشیدی یکپارچه این کلکتورها شامل مخزن ذخیره و جاذب خورشیدی است که به صورت یک واحد عمل می کند. کلکتورهای خورشیدی یکپارچه مدرن از یک شیشه بر روی سطح مخزن استفاده می کنند. انرژی تحویلی این کلکتورها در مقایسه با کلکتور صفحه تخت کمتر ولی ارزان تر می باشد. کلکتور خورشیدی مایع گرم کن در این کلکتورها، انرژی خورشیدی در یک سیکل خورشیدی به یک مخزن ذخیره حرارتی منتقل می شود. سیال سیکل خورشیدی می تواند آب، محلول آب و ضد یخ، روغن های حرارتی و غیره باشد. سیستم بشقابی سهموی این کلکتور شامل بازتابنده آینه مانند و یک جاذب از نقطه کانونی می باشد. این کلکتورها شامل سیستم کنترلی هستند که دائماً خورشید را دنبال می کنند تا اشعه خورشید بر جاذب واقع از نقطه کانونی متمرکز شود. دمای ایجاد شده در نقطه کانونی حدود 100 درجه سانتی گراد می باشد، کاربرد این سیستم تولید برق برای ظرفیت محدود می باشد. طرح شماتیک کلکتور هوا گرمکن سیستم بشقابی سهموی سیستم برج قدرت یک جاذب بزرگ برروی برج ( برج قدرت) توسط یک زمین وسیع که آینه های بزرگی که مسیر خورشید را در آسمان دنبال می کنند، احاطه می شود. نور خورشید منعکس شده از آینه ها توسط سیستم کنترل همیشه بر جاذب برخورد می کند و دمای آن را به1000 درجه سانتی گراد می رساند. تنها کاربرد این کلکتورها در تولید برق است. سیستم برج قدرت کلکتور خورشیدی لوله خلأ این کلکتورها شامل جاذبی برروی سطح خارجی لوله داخلی خلأ شده می باشند. این کلکتورها برای کاربرد در دمای موردنیاز 95-50 درجه سانتی گراد مناسب می باشند. از این کلکتورها برای گرمایش آب خانگی و تجاری، گرمایش ساختمان ها و استخرهای شنا استفاده می شود. کلکتور خورشیدی لوله خلأ

برچسب ها: انرژی خورشیدی مقدمه خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد. خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آنها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است. میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود. زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. حتی سوختهای فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژیهای باد، آبشار، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد. انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته . موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است. انرژی خورشید برای حرارت آب،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:43 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله موردنظر:




انرژی خورشیدی مقدمه خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند. همه ما به انرژی نیاز داریم، انرژی مانند نیرویی نامرئی در بدن ما وجود دارد و آن را بکار می‌اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد، توانایی انجام کار را از دست می‌دهیم و پس از مدتی می‌میریم. ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم یدست می‌آوریم. با هر حرکت و کاری که انجام می‌دهیم، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می‌شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد. تمام دستگاهها و ماشینهای ساخته شده بدست انسان نیز با استفاده از انرژی کار می‌کنند. بسیاری از این ماشینها برقی هستند. حتما شما هم از دستگاههایی مثل رادیو ، تلویزیون ، اطو ، یخچال و ... استفاده می‌کنید. اگر به هر دلیلی برق خانه قطع شود، تمام این دستگاهها از کار می‌افتند و بدون استفاده می‌شوند. اما آیا می‌دانید برق چطور تولید می‌شود؟ برای تولید برق ، سوختهایی مثل زغال سنگ ، نفت و گاز را می‌سوزانیم. این نوع سوختها را سوخت فسیلی می‌نامند. سوختهای فسیلی از باقی مانده گیاهان و جانورانی بوجود آمده‌اند که میلیونها میلیون سال قبل روی زمین زندگی می‌کردند. وقتی این جانوران و گیاهان مردند و از بین رفتند، سالهای زیادی زیر فشار لایه‌های زمین ماندند تا به زغال سنگ و نفت و گاز تبدیل شدند و می‌بینیم که همه انواع مختلف انرژی که قبل تبدیل به یکدیگر نیز هستند از یک منبع به نام خورشید ناشی شده و یا به آن مربوط می‌شود. تابش خورشید منشأ اغلب انرژیهایی است که در سطح زمین در اختیار ما قرار دارد. • باد : ناشی از اختلاف دمای هوا و حرکت نسبی اتمسفر زمین است. • آبشار : ناشی از تبخیر و بارانی که از آن نتیجه می‌شود. • چوب ، زغال سنگ ، نفت و ... که منشا گیاهی دارند به کمک کلروفیل و خورشید ساخته شده‌اند. خورشید چیست؟ خورشید یک راکتور هسته‌ای طبیعی بسیار عظیم است. که ماده در آن جا بر اثر همجوشی هسته‌ای به انرژی تبدیل می‌شود و هر روز حدود 350 میلیارد تن از جرمش به تابش تبدیل می‌شود، دمای داخلی آن حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد است. انرژیی که بدین ترتیب به شکل نور مرئی ، فرو سرخ و فرابنفش به ما می‌رسد 1 کیلو وات بر متر مربع است. خورشید به توپ بزرگ آتشین شباهت دارد که صد بار بزرگتر از زمین است. این ستاره‌ها از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. گازها انفجارهای بزرگی را بوجود می‌آورند و پرتوهای قوی گرما و نور را تولید می‌کنند. این پرتوها از خورشید بسوی زمین می‌آیند در طول راه ، یک سوم آنها در فضا پخش می‌شوند و بقیه بصورت انرژی گرما و نور به زمین می‌رسند. می‌دانیم که سرعت نور 300000 کیلومتر در ثانیه است. از سوی دیگر ، 8 دقیقه طول می‌کشد که نور خورشید به زمین برسد. بنابراین می‌توان فاصله خورشید تا زمین را حساب کرد. در این مسیر طولانی ، مقدار زیادی از نور و گرمای خورشید از دست می‌رود، اما همان اندازه‌ای که به زمین می‌رسد، کافی است تا شرایط مناسبی برای زندگی ما و جانوران و گیاهان بوجود آید. منبع انرژی خورشیدی • با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1.8x1011 مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد مقداری از آن جذب لایه‌های اتمسفر می‌شود. • ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستارهها و کهکشانها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکم احتراما ابر ستاره‌ای را بوجود می آورند. • انرژی پتاسیل گرانشی سبب ازدیاد دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده در نتیجه دمای داخل آن افزایش می‌یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد. • در یک چنین محیطی شرایط برای همجوشی هسته‌ای مهیا می‌شود. با ترکیب دوترویم و تریتیوم مقداری انرژی آزاد می‌شود (17.6 Mev). بنابراین همانطوری که گفته شد، مقدار انرژیی که از خورشید به زمین می‌رسد، بوسیله جمع کننده‌های خورشیدی کنترل کرده و برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

برچسب ها: انرژی خورشیدی مقدمه خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند. همه ما به انرژی نیاز داریم، انرژی مانند نیرویی نامرئی در بدن ما وجود دارد و آن را بکار می‌اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد، توانایی انجام کار را از دست می‌دهیم و پس از مدتی می‌میریم. ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم یدست می‌آوریم. با هر حرکت و کاری که انجام می‌دهیم، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می‌شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد. تمام دستگاهها و ماشینهای ساخته شده بدست انسان نیز با استفاده از انرژی کار می‌کنند. بسیاری از این ماشینها برقی هستند. حتما شما هم از دستگاههایی مثل رادیو،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:35 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله مورد نظر:



دودكش خورشیدی- راهكاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی اساساً اگر بخواهید انرژیهای تجدید‌پذیر از كاربرد وسیعی برخوردار شوند باید كه تكنولوژی‌های ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و برای كشورهای كمتر توسعه یافته نیز مشكلات فنی به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نیز استفاده كرد. در مرحله بعدی نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته باشد. در همینجا باید گفت كه تكنولوژی دودكش دارای این شرایط است. بررسیهای اقتصادی نشان داده است كه اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاههای متداول است. این موضوع كافی است كه بتوان انرژی خورشیدی را در مقیاسهای بزرگ نیز به خدمت گرفت. بر این اساس می‌توان انتظار داشت كه دودكشهای خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق برای مناطق پرآفتاب نقش مهمی را ایفا كنند. باید توجه داشت كه تكنولوژی دودكش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشكیل شده است كه اولی جمع‌‌كننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودكش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است كه بصورت شناخته شده درآمده‌اند و تركیب آنها نیز برای تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است. در سال 84-1983 نیز نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودكش خورشیدی كه در منطقه مانزانارس در كشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد. در سال 1990 شلایش و همكاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودكش بحثی را ارایه كردند. در سال 1995 شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد. در ادامه در سال 1997 كریتز طرحی را برای قرار دادن كیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری كننده حرارت ارایه كرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود. گانون و همكاران در سال 2000 یك تجزیه و تحلیل برای سیكل ترمودینامیكی ارایه كردند و بعلاوه در سال 2003 نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. در همین سال روپریت و همكاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیك سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یك دوربین خورشیدی 200 مگاواتی را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همكاران تحلیلهای حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به كمك كامپیوتر را ارایه كردند. در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودكش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در مرحله طراحی و اجرا است http://www.enviromission. Com.au. باید گفت كه استرالیا مكان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این كشور زیاد است. در ثانی زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی در آن زیاد است و دیگر اینكه تقاضا برای برق از رشد بالایی برخوردار است ونهایتاً اینكه دولت این كشور خود را به افزایش استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر ملزم كرده است و از این رو به 9500 گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد. اصول كار: هوا در زیر یك سقف شفاف كه تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود. باید توجه داشت كه وجود این سقف و زمین زیر آن بعنوان یك كلكتور یا جمع‌كننده خورشیدی عمل می‌كند. در وسط این سقف شفاف یك دودكش یا برج عمودی وجود دارد كه هوای زیادی از پایین آن وارد می‌شود. باید محل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد كه منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است كه هوای گرم چون سبكتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حركت می‌كند. این حركت باعث ایجاد مكش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بكشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود. برای اینكه بتوان این فناوری را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا كیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده كرد. این موضوع بسیار ساده انجام می‌شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب كرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد می‌كند. قابل ذكر است كه باید این لوله‌ها را فقط برای یكبار با آب پر كرده و به آب اضافی نیازی نیست. بنابراین اساس كار بدین صورت است كه تشعشع خورشیدی در این برج باعث ایجاد یك مكش به سمت بالا می‌شود كه انرژی حاصل از این مكش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مكانیكی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می‌شود كلكتور: هوای گرم مورد نیاز برای دودكش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یك محوطه‌ای كه با پلاستیك یا شیشه پوشانده شده و حدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود. البته با نزدیك شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش می‌یابد تا تغییر مسیر حركت جریان هوا بصورت عمودی با كمترین اصطكاك انجام پذیرد. این پوشش باعث می‌شود كه امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشعهای با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب كند. زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیكی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی كه از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حركت می‌كند، پس می‌دهد. ذخیره‌سازی: اگر به یك ظرفیت اضافی برای ذخیره‌سازی حرارت نیاز باشد، می‌توان از لوله‌های سیاه رنگ كه با آب پر شده‌اند و بر روی زمین در داخل كلكتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست. این لوله‌ها را باید فقط یكبار با آب پر كرده و دو طرف آنها را بست و بنابراین تبخیر نیز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لوله‌ها بنحوی انتخاب می‌شود كه بسته به توان خروجی نیروگاه لایه‌ای با ضخامت 20-5 سانتیمتری تشكیل شود. در شب زمانی‌كه هوای داخل كلكتور شروع به سرد شدن می‌كند، آب داخل لوله‌ها نیز حرارت ذخیره شده در طول روز را آزاد می‌كند. ذخیره حرارت به كمك آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاك به تنهایی است چون همانطور كه می‌دانید انتقال حرارت بین لوله و آب بسیار بیشتر از انتقال حرارت بین سطح خاك و لایه‌های زیرین است و این از آن بابت است كه ظرفیت حرارتی آب پنج برابر ظرفیت حرارتی خاك است. برج: برج به خودی خودنقش موتور حرارتی نیروگاه را بازی می‌كند و همانند یك لوله تحت فشار است كه به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطكاكی كمی برخوردار است. در این برج سرعت مكش به سمت بالای هوا تقریباً متناسب با افزایش دمای هوا (ΔT) در كلكتور و ارتفاع برج است. در یك دودكش خورشیدی چند مگاواتی، كلكتور باعث می‌شود كه دمای هوا بین 35-30 درجه سانتیگراد افزایش یابد و این به معنی سرعتی معادل m/sec15 است كه باعث حركت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراین برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری می‌توان براحتی وارد آن شد و ریسك سرعت بالای هوا وجود ندارد. توربین‌ها: با بكارگیری توربینها، انرژی موجود در جریان هوا به انرژی مكانیكی دورانی تبدیل می‌شود. توربینهای موجود در دودكش خورشیدی شبیه توربینهای بادی نیستند و بیشتر شبیه توربینهای نیروگاههای برقابی هستند كه با استفاده از توربینهای محفظه‌دار، فشار استاتیك را به انرژی دورانی تبدیل می‌كنند. سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریباً یكسان است.. توان قابل حصول در این سیستم متناسب با حاصلضرب جریان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربین است. از نقطه نظر بهره‌وری بیشتر از انرژی، هدف سیستم كنترل توربین بحداكثر رساندن این حاصلضرب در تمام شرایط عملیاتی است. مدل آزمایشی: برای ساخت یك مدل ازمایشی، تحقیقات تئوریك مفصلی انجام شده كه آزمایشات تونل باد وسیعی را بهمراه داشت و نهایتاً در سال 1981 منجر به ساخت واحدی با توان تولید 50 كیلووات برق در منطقه مانزانارس (Manzanares) در 150 كیلومتری جنوب مادرید در كشور اسپانیا شد و این واحد از كمك مالی وزارت تحقیق و فناوری آلمان برخوردار بود. هدف از این طرح تحقیقاتی، تطبیق، اندازه‌گیری محلی، مقایسه پارامترهای تئوریك و عملی و بررسی تاثیر اجزاء مختلف دودكش خورشیدی بر راندمان و نیز توان تولیدی این فناوری تحت شرایط واقعی و نیز شرایط خاص آب و هوایی بود. پوشش سقف قسمت كلكتور نه تنها باید شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلكه باید محكم بوده و از قیمت قابل قبولی برخوردار باشد. برای این پوشش نوعی از ورقه‌های پلاستیكی و نیز شیشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت كدامیك از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادی دارد. باید توجه داشت كه شیشه می‌تواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت كرده وآسیب نبیند و در مقابل بارانهای فصلی نیز نوعی خاصیت خود تمیز كنندگی بروز می‌دهد. در عوض لایه‌های پلاستیكی را باید درون یك قاب قرار داد و وسط آنها نیز اصطلاحاً به سمت زمین شكم می‌دهد. هرچند هزینه اولیه سرمایه‌گذاری ورقه‌های پلاستیكی كمتر است ولی در مانزانارس با گذشت زمان این لایه‌ها شكننده شدند و آسیب دیدند. البته با پیشرفت در ساخت لایه‌های مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش می‌توان به استفاده از پلاستیكها نیز امیداور بود. مدل ساخته شده در اسپانیا در سال 1982 تكمیل گشت و هدف اصلی از ساخت آن نیز گردآوری اطلاعات بود. بین اواسط 1986 تا اوایل 1989 این واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق تولیدی آن نیز به شبكه برق سراسری متصل شد. طی این دوره 32 ماهه این واحد بصورت كاملاً اتوماتیك راهبری شد. در سال 1987 در این منطقه حدود 3067 ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است. یكی از مطالب قابل توجه در راهبری این مدل آزمایشی آن بود كه اسپانیایی‌ها در زیر قسمت كلكتور اقدام به كشاورزی كردند تا این امكان را نیز در طرح خود مورد بررسی قرار دهند و اصطلاحاً از زمین بصورت بهینه استفاده كنند. نتیجه این قسمت از تحقیق آن بود كه توانستند گیاه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثیر آن را بر رطوبت هوای زیر سقف و دیگر پارامترهای مربوطه مورد ارزیابی قرار دهند. تمامی نتایج بدست آمده بیانگر آن بوده است كه این فناوری از قابلیت كافی جهت استفاده در مقیاسهای بزرگتر را دارا است. بر پایه این نتایج یك سری تحقیقات توسط موسسات و دانشگاههای مختلف انجام شد تا وضعیت آن را شبیه سازی و مدلسازی كند تا بتوان نتایج این سیستم در مقیاس بزرگتر را پیشگویی كرده و قابل بررسی كرد.

برچسب ها: دودكش خورشیدی- راهكاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی اساساً اگر بخواهید انرژیهای تجدید‌پذیر از كاربرد وسیعی برخوردار شوند باید كه تكنولوژی‌های ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و برای كشورهای كمتر توسعه یافته نیز مشكلات فنی به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نیز استفاده كرد. در مرحله بعدی نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته باشد. در همینجا باید گفت كه تكنولوژی دودكش دارای این شرایط است. بررسیهای اقتصادی نشان داده است كه اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی 100 مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاههای متداول است. این موضوع كافی است كه بتوان انرژی خورشیدی را در مقیاسهای بزرگ نیز به خدمت گرفت. بر این اساس می‌توان انتظار داشت كه دودكشهای خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق برای مناطق پرآفتاب نقش مهمی را ایفا كنند. باید توجه داشت كه تكنولوژی دودكش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشكیل شده است كه اولی جمع‌‌كننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودكش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است كه بصورت شناخته شده درآمده‌اند و تركیب آنها نیز برای تولید برق در سال 1931 توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است. در سال 84-1983 نیز نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودكش خورشیدی كه در منطقه مانزانارس در كشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد. در سال 1990 شلایش و همكاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودكش بحثی را ارایه كردند. در سال 1995 شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد. در ادامه در سال 1997 كریتز طرحی را برای قرار دادن كیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری كننده حرارت ارایه كرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود. گانون و همكاران در سال 2000 یك تجزیه و تحلیل برای سیكل ترمودینامیكی ارایه كردند و بعلاوه در سال 2003 نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. در همین سال روپریت و همكاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیك سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یك دوربین خورشیدی 200 مگاواتی را منتشر ساختند. در سال 2003 دوز سانتوز و همكاران تحلیلهای حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به كمك كامپیوتر را ارایه كردند. در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودكش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در مرحله طراحی و اجرا است http://www.enviromission. Com.au. باید گفت كه استرالیا مكان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این كشور زیاد است. در ثانی زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی در آن زیاد است و دیگر اینكه تقاضا برای برق از رشد بالایی برخوردار است ونهایتاً اینكه دولت این كشور خود را به افزایش استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر ملزم كرده است و از این رو به 9500 گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد. اصول كار: هوا در زیر یك سقف شفاف كه تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود. باید توجه داشت كه وجود این سقف و زمین زیر آن بعنوان یك كلكتور یا جمع‌كننده خورشیدی عمل می‌كند. در وسط این سقف شفاف یك دودكش یا برج عمودی وجود دارد كه هوای زیادی از پایین آن وارد می‌شود. باید محل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد كه منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است كه هوای گرم چون سبكتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حركت می‌كند. این حركت باعث ایجاد مكش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بكشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود. برای اینكه بتوان این فناوری را بصورت 24 ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا كیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده كرد. این موضوع بسیار ساده انجام می‌شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب كرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد می‌كند. قابل ذكر است كه باید این لوله‌ها را فقط برای یكبار با آب پر كرده و به آب اضافی نیازی نیست. بنابراین اساس كار بدین صورت است كه تشعشع خورشیدی در این برج باعث ایجاد یك مكش به سمت بالا می‌شود كه انرژی حاصل از این مكش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مكانیكی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می‌شود كلكتور: هوای گرم مورد نیاز برای دودكش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یك محوطه‌ای كه با پلاستیك یا شیشه پوشانده شده و حدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود. البته با نزدیك شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش می‌یابد تا تغییر مسیر حركت جریان هوا بصورت عمودی با كمترین اصطكاك انجام پذیرد. این پوشش باعث می‌شود كه امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشعهای با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب كند. زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیكی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی كه از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حركت می‌كند،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:30 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله مورد نظر:


گردآورنده محمد ترک دانشجوی رشته توزیع استاد : مهندس رازینی انرژی های نو طبق آمارهای به ثبت رسیده طی 30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال 1960 مصرف انرژی جهان معادل 3/3Gtoe بوده است.در سال 1990 این رقم به 8/8Gtoe بالغ گردید ، که دارای رشد متوسط سالانه 3/3 درصد می باشد و در مجموع 166 در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان 10Gtoe/Year بوده و پیش بینی می شود این رقم در سالهای 2010 و 2020 به 12 و 14 Gtoe/Year افزایش یابد . این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و بالطبع این سوال مهم مطرح می باشد که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بودیا خیر؟ حداقل به دو دلیل عمده پاسخ این سوال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جایگزین این منابع نمود. این دلایل عبارتند از: محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی چرا که این سوختها از نوع انرژی شیمیایی متمرکز بوده و مسلماً کاربردهای بهتر از احتراق دارند. مسایل و مشکلات زیست محیطی بطوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترین پیش شرطهای توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید. از این رو است که دهه های آینده بعنوان سالهای تلاش مشترک جامعه انسانی برای کنترل انتشار کربن، کنترل محیط زیست و در واقع تلاش برای تداوم انسان بر روی کره زمین خواهد بود بنابراین استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. سیستمهای جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. بدون تردید انرژی های تجدیدپذیر با توجه به سادگی فن آوریشان در مقابل فن آوری انرژی هسته ای از یک طرف و نیز بدلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله های اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستمهای جدید انرژی در جهان ایفا می کنند. در هر حال باید اذعان داشت که در عمل عوامل متعددی بویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا، عدم سرمایه گذاری کافی برای بومی نمودن و بهبود کارآیی تکنولوژیهای مربوطه ، به حساب نیامدن هزینه های خارجی در معادلات اقتصادی، نبود سیاستهای حمایتی در سطح جهانی، منطقه ای و محلی، نفوذ و توسعه انرژی های نو را بسیار کند و محدود ساخته است. ولی پژوهشگران و صنعتگران همواره تلاش خود را جهت رفع این مشکلات مبذول می دارند. بطور کلی عمده فعالیتهای مربوط به احداث پایلوتهای سازگار با محیط زیست با بکار بردن منابع انرژی های تجدیدپذیر و اجرای پروژه های مهندسی و انجام خدمات مشاوره ای و مدیریت بر طرحها، در چهار بخش ذیل متمرکز شده است: • انرژی های خورشیدی • انرژی باد و امواج • انرژی زمین گرمایی • فن آوری هیدروژن، پیل سوختی و زیست توده که در اینجا به توضیح اجمالی هر یک می پردازیم: 1- انرژی خورشیدی جالب است بدانید که تابش خورشید بزرگترین منبع تجدید پذیر انرژی روی کره زمین می باشد و اگر فقط یک درصد از صحراهای جهان با نیروگاه های حرارتی خورشیدی به کار گرفته شوند، همین مقدار برای تولید برق سالانه مورد تقاضای جهان کافی خواهد بود. برای سود جستن از انرژی خورشیدی دو راه وجود دارد : استفاده مستقیم از نور خورشیدو تبدیل آن به الکتریسیته از طریق سلولهای فتوولتائیک استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انواع انرژی های دیگر و یا استفاده مستقیم از آن (کاربردهای نیروگاهی و غیر نیروگاهی خورشیدی) یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. نیروگاه های خورشیدی بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند: نیروگاه سهموی خطی (Parabolic Trough Collectors) نیروگاه دریافت کننده مرکزی(C.R.S) نیروگاه دیش استرلینگ( این تکنولوژی در نیروگاه های خورشیدی مورد استفاده کمتری دارد و در کاربردهای غیر نیروگاهی بیشتر استفاده می شوند.) نیروگاه سهموی خطی 250 کیلووات شیراز از انرژی حرارتی خورشید علاوه بر استفاده نیروگاهی، می توان در زمینه های زیر بصورت صنعتی، تجاری و خانگی استفاده کرد: گرمایش آب مصرفی( آب گرمکنهای خورشیدی برای منارل، ساختمانها، کارخانجات و استخرها) گرمایش فضای داخلی ساختمانها سرمایش فضای داخلی ساختمانها و یخچالهای خورشیدی آب شیرین کنهای خورشیدی (در اندازه های خانگی و صنعتی) خشک کنهای خورشیدی ( برای خشک کردن مواد غذایی و محصولات کشاورزی) خوراک پزهای خورشیدی 2- انرژی باد و امواج به منظور شناخت دقیق محدودیتها، موانع و امکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژی در کشور، ضرورری است .میزان بهره برداری از پتانسیلهای موجود انرژی و روند تحولات حاملهای انرژیهای تجدیدپذیر در کشور نیز به روش علمی و دقیق محاسبه و ارزیابی گردد. کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی یکی از غنی ترین کشورهای جهان محسوب می گردد، چرا که از یک سو دارای منابع گسترده سوختهای فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژیهای تجدید پذیر از جمله باد می باشد. با توسعه نگرشهای زیست محیطی وراهبردهای صرفه جویانه در بهره برداری از منابع انرژیهای تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مطرح در بسیاری از کشورهای جهان رو به فزونی گذاشته است. استفاده از تکنولوژی توربینهای بادی به دلایل زیر می تواندیک انتخاب مناسب در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدید پذیر باشد. قیمت پایین توربینهای برق بادی در مقایسه با دیگر صور انرژیهای نو کمک در جهت ایجاد اشتغال در کشور عدم آلودگی محیط زیست در کشورهای پیشرفته نظیر آلمان، دانمارک، آمریکا،اسپانیا، انگلستان، و بسیاری کشورهای دیگر، توربینهای بادی بزرگ و کوچک ساخته شده است و برنامه هایی نیز جهت ادامه پژوهشها و استفاده بیشتر از انرژی باد جهت تولید برق در واحدهایی با توان چند مگاواتی مورد مطالعه می باشد. در ایران نیز با توجه به وجود مناطق بادخیز طراحی و ساخت آسیابهای بادی از 2000 سال پیش از میلاد مسیح رایج بوده و هم اکنون نیز بستر مناسبی جهت گسترش بهره برداری از توربینهای بادی فراهم می باشد.مولدهای برق بادی می تواند جایگزین مناسبی برای نیروگاه های گازی و بخاری باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمینه تخمین پتانسیل انرژی باد در ایران نشان داده اند که تنها در 26 منطقه از کشور( شامل بیش از 45 سایت مناسب) میزان ظرفیت اسمی سایتها، با در نظر گرفتن یک راندمان کلی 33%، در حدود 6500 مگاوات می باشد و این در شرایطی است که ظرفیت اسمی کل نیروگاه های برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات می باشد. در توربینهای بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد. استفاده فنی از انرژی باد وقتی ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الی 25/ باشد. پتانسیل قابل بهره برداری انرژی باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادی 1018ژول) برآورد گردیده است که از این مقدار 40 مگاوات ظرفیت نصب شده تا اواخر سال 2003 میلادی(1382 ه.ش.) در جهان می باشد. از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تامین بخشی از تقاضاهای انرژی برق، کمتر بودن نسبی انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلند مدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، قدرت مانور زیاد در بهره برداری( از چند وات تا چندین مگاوات) ، عدم نیاز به آب و نداشتن آلودگی محیط زیست می باشد. توربین 600 کیلو وات واقع در روستای بابائیان منجیل توربینهای بادی کوچک از توربینهای بادی کوچک جهت تامین برق جزیره های مصرف و یا مناطقی که تامین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل می باشد استفاده می شود. این توربینها تا قدرت 10 کیلووات توان تولید برق را دارا می باشند. توربینهای بادی متوسط عموماً تولید این توربینها بین 250-10 کیلووات است. از این توربینها جهت تامین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود. توربینهای بادی بزرگ( مزارع بادی) این نوع توربینها معمولاً شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی 250 کیلووات به بالا می باشند که به صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می گردند. 3- انرژی زمین گرمایی مرکز زمین( به عمق تقریبی 6400 کیلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها( فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می دهد. امروزه با بهره گیری از فنآوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادی قابل بهره برداری است. بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر منشاء یک انرژی پایدار با فاکتور دسترسی 100% است که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است. خروج بخار از یک چاه زمین گرمایی از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند. نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود. نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری) در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند. از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی میتوان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی ، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپهای حرارتی زمین گرمایی اشاره نمود. 4- فن آوری هیدروژن، پیل سوختی و زیست توده 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. از زمانی که انسانهای اولیه شروع به استفاده از انرژی کرده‌اند تا حال ، انرژی به انرژیهای قدیمی و انرژیهای نو تقسیم بندی می‌شود. انرژیهای قدیمی شامل: چوب ، زغال سنگ ، انرژی باد (برای کشتیهای بادی) ، نفت و ... می‌باشند. • انرژیهای نو شامل: انرژی خورشید ، باد (برای ماشینهای بادی امروزی) ، هیدروژن ، اتم ، انرژی هسته‌ای و ... هستند. این روزها همه صحبت از صرفه جویی در مصرف انرژی است و دانشمندان بیشترین تلاش خود را صرف پیدا کردن راههایی برای بدست آوردن انرژی بیشتر و ارزانتر می‌کنند و از باد ، خورشید ، جزر و مد دریاها و انرژی موجود در اتمها نیز مدد می‌جویند. اما جالب است بدانید که همین دانشمندان هم به سختی می‌توانند، تعریف دقیقی از انرژی ارائه کنند. در حقیقت اگر انرژی را به صورت "کار ذخیره شده" یا "توانایی انجام کار" تعریف کنیم، توانسته‌ایم تا حدود زیادی تعریفی از انرژی ارائه نمائیم. هر چند که این تعریف چندان جامع و کامل نیست. در حقیقت وجود ما و دنیای اطراف ما بدون وجود انرژی و حتی تبدیل آن به صورتهای گوناگون امری محال است. لذا انرژی نه از بین می‌رود ونه به وجود می‌آید! در تعریف انرژی می‌توانیم بگوییم که: انرژی توانایی انجام کار است. یعنی تمامی موجودات برای انجام کار باید غذا مصرف کنند تا این غذا بصورت انرژی در ماهیچه‌های آنها ذخیره شود که در موقع لازم بتوانند از آن استفاده کنند. با پیشرفت و انقلاب تکنولوژیک تمامی دستگاهها و ماشینها به نوعی از انرژیهای مختلف استفاده می‌کنند. مثلا ماشین بنزین مصرف نکند برای ما نمی‌تواند کار انجام دهد یا یخچال انرژی الکتریکی مصرف نکند، نمی‌تواند عمل سرمایشی انجام دهد. در حقیقت انرژی همواره از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود و همین امر کارها را به سرانجام می‌رساند. برای نمونه انرژی موجود در دریاچه‌های پشت سدها ، انرژی ارتفاعی است. خودورهای در حال حرکت ، مثل بسیاری از اشیا متحرک دیگر ، دارای انرژی حرکتی هستند. در کمان تیراندازی انرژی کششی نهفته است و در ابرهای باران زا نیز می‌توانیم انرژی الکتریکی را بیابیم. اما این انرژی کار آمد و مهم را چگونه اندازه گیری می‌کنند!؟

برچسب ها: گردآورنده محمد ترک دانشجوی رشته توزیع استاد : مهندس رازینی انرژی های نو طبق آمارهای به ثبت رسیده طی 30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال 1960 مصرف انرژی جهان معادل 3/3Gtoe بوده است.در سال 1990 این رقم به 8/8Gtoe بالغ گردید، که دارای رشد متوسط سالانه 3/3 درصد می باشد و در مجموع 166 در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان 10Gtoe/Year بوده و پیش بینی می شود این رقم در سالهای 2010 و 2020 به 12 و 14 Gtoe/Year افزایش یابد . این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و بالطبع این سوال مهم مطرح می باشد که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بودیا خیر؟ حداقل به دو دلیل عمده پاسخ این سوال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جایگزین این منابع نمود. این دلایل عبارتند از: محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی چرا که این سوختها از نوع انرژی شیمیایی متمرکز بوده و مسلماً کاربردهای بهتر از احتراق دارند. مسایل و مشکلات زیست محیطی بطوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترین پیش شرطهای توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید. از این رو است که دهه های آینده بعنوان سالهای تلاش مشترک جامعه انسانی برای کنترل انتشار کربن، کنترل محیط زیست و در واقع تلاش برای تداوم انسان بر روی کره زمین خواهد بود بنابراین استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. سیستمهای جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. بدون تردید انرژی های تجدیدپذیر با توجه به سادگی فن آوریشان در مقابل فن آوری انرژی هسته ای از یک طرف و نیز بدلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله های اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستمهای جدید انرژی در جهان ایفا می کنند. در هر حال باید اذعان داشت که در عمل عوامل متعددی بویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا، عدم سرمایه گذاری کافی برای بومی نمودن و بهبود کارآیی تکنولوژیهای مربوطه، به حساب نیامدن هزینه های خارجی در معادلات اقتصادی،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:22 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات

دانلود مقاله مورد نظر:


موضوع : انرژی خورشیدی محقق: دنیا شادمانی 09309031238 دبیرستان غیر دولتی سما شهرستان آزادشهر استاد راهنما : سرکار خانم میرشاهی سال تحصیلی93-94 مقدمه خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۷۳٫۴۶درصد) هلیوم (۲۴٫۸۵ درصد) و عناصر دیگری تشکیل شده است که از جمله آن‌ها می‌توان به اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن اشاره نمود. انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی می‌باشد. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این انرژی بیش از ۱۴ میلیارد سال می‌باشد. در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به جرم خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر جرم زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد. میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود. زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. سرمنشاء تمام اشکال مختلف انرژیهای شناخته شده تاکنون شامل (سوختهای فسیلی ذخیره شده درزمین، انرژی‌های بادی، آبشارها، امواج دریاها و...) موجود در کره زمین از خورشید می‌باشد. انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها بطور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته و.... ولیکن موانعی شامل (ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی - متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش - محدوده توزیع بسیار وسیع) موجب گردیده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد. استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و..... اخیراً شروع گردیده‌است. انرژی خورشیدی انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. بطور کلی انرژی متصاعد شده از خورشیدی در حدود ۳٫۸ در۱۰۲۳ کیلووات در ثانیه می‌باشد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد. با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳٫۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. در بسیاری از قسمتهای ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است. تاریخچه شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدان‌های محرابها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد. ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است. با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند. کاربردهای الکتریکی فتو ولتایک‌ها را آزمایش می‌کنند، یک فرایند که توسط آن انرژی نور خورشید به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‌شود. الکتریسیته می‌تواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار می‌دهند. کاربردهای انرژی خورشید در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از: 1. استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی. 2. تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک. انرژی فتوولتائیک انرژی فتوولتایک به تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فوتوولتاییک (pvs) گفته می‌شود، که به طور معمول توسط یک سلول خورشیدی انجام می‌پذیرد. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته می‌شود. نور خورشید از فوتون‌ها یا ذرات انرژی خورشیدی ساخته شده‌است. این فوتون‌ها که مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند، درست مشابه با طول موجهای متفاوت طیف‌های نوری هستند. وقتی فوتون‌ها به یک سلول فوتوولتاییک برخورد می‌کنند، ممکن است منعکس شوند، مستقیم از میان آن عبور کنند و یا جذب شوند. فقط فوتون‌های جذب شده انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می‌کنند. وقتی که نور خورشید کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترون‌ها از اتم‌های جسم جدا می‌شوند. (به دلیل اینکه آخرین الکترون یک اتم با گرفتن انرزی فوتون به لایه بالاتر رفته و می‌تواند از میدان پروتون خلاص شده و آزادانه در نیمه رسانا حرکت کند.) رفتار خاص سطح جسم در طول ساختن باعث می‌شود سطح جلویی سلول که برای الکترون‌های آزاد بیشتر پذیرش یابد. بنا براین الکترون‌ها بطور طبیعی به سطح مهاجرت می‌کنند. زمانی که الکترون‌ها موقعیت n را ترک می‌کنند، سوراخ‌هایی شکل می‌گیرد. تعداد الکترونها زیاد بوده و هر کدام یک بار منفی را حمل می‌کنند و به طرف جلو سطح سلول پیش می‌روند، در نتیجه عدم توازون بار بین سلولهای جلویی وسطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطب‌های مثبت ومنفی یک باتری ایجاد می‌شود. وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می‌شود، الکتریسیته جریان می‌باشد با این وجود، توان ۱یا ۲ وات تولید می‌کند، که برای بیشتر کار بردها این مقدار از انرژی کافی نیست. برای اینکه بازده انرژی را افزایش دهیم، سلولها بطور الکتریکی به داخل هوای بسته یک مدول سخت مرتبط می‌شود. این فوتون است اصطلاح آرایش به کل صفحه انرژی اشاره می‌کند، اگر چه آن از یک یا چند هزار مدول ساخته شده باشد، آن تعداد مدولهای مورد نیاز می‌توانند بهم مرتبط شوند برای اینکه اندازه آرایش مورد نیاز (تولید انرژی) را تشکیل دهند. اجرای یک آرایش فوتوولتاییک به انرژی خورشید وابسته‌است. شرایط آب وهوایی (همانند ابر و مه) تاثیر مهمی روی انرزی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش pv و در عوض، اجرایی آن دارد. بیشتر تکنولوژی مدول‌های فوتوولتاییک در حدود ۱۰ درصد موثر هستند در تبدیل انرژیخورشید با تحقیق بیشتر مرتبط شوند برای اینکه این کار را به ۲۰ درصدافزایش دهند. سلولهای pv که در سال ۱۹۵۴ توسط تحقیقات تلفنی بل bell کشف شد حساسیت یک آب سیلیکونی حاضر به خورشید را به طور خاصی آزمایش کرد. ابتدا در گذشته در دهه ۱۹۵۰،pvs برای تامین انرژی قمرهای فضا در یک مورد استفاده قرار گرفتند. موفقیت pvs در فضا کار بردهای تجاری برای تکنو لوژی pvs تولید کرد. ساده‌ترین سیستم‌های فوتوولتاییک انرژی تعداد زیادی از ماشین حساب‌های کوچک و ساعتهای مچی که روزانه مورد استفاده قرار می‌گیرد را تأمین می‌کند. بیشتر سیستم‌های پیچیده الکتریسیته را برای پمپاژ آب، انرژی ابزارهای ارتباطی، وحتی فراهم کردن الکتریسیته برای خانه هایمان فراهم می‌کنند. تبدیل فوتوولتاییک به چندین دلیل مفید است. تبدیل نور خورشیدبه الکتریسیته مستقیم است، بنابراین سیستم‌های تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم نیستند. خصوصیت مدولی انرژی فوتوولتاییک اجازه می‌دهد به طور سریع آرایش‌ها در هر اندازه مورد نیاز یا اجازه داده شده نصب شوند. همچنین، تاثیر محیطی یک سیستم فوتوولتاییک حد اقل است، آب را برای سیستم نیاز ندارد پختن و تولید محصول فرعی نیست. سلولهای فتوولتاتیک، همانند باتریها، جریان مستقیم (dc)را تولید می‌کنند که به طور عمومی برای برای راههای کوچکی مورد استفاده‌است (ابزار الکترونیک). وقتی که جریان مستقیم از سلولهای فتوولتاتیک برای کاربردهای تجاری یا لحیم کردن کار بردهای الکتریکی استفاده می‌شود. راندمان سلولهای فتوولتایک در سال ۲۰۱۰ حدود ۱۷٪ می‌باشد و توان آن در تابش مستقیم آفتاب (۱۰۰۰ وات بر متر مربع) به ازای هر متر مربع حدود ۱۷۰ وات است. شبکه‌های الکتریکی بایستی به جریان متناوب (AC)برای استفاده تبدیل کننده‌ها تبدیل شوند، Inverterها ابزارهایی هستند که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کنند. به طور تاریخی PVS در جاهای دور برای تولید الکتریسیته بکار گرفته شده‌است. با این وجود یک بازار برای تولید از PVS را توزیع کنند ممکن است با بی نظمی قیمتهای تبدیل و توزیع همزمان با بی نظمی الکتریکی توسعه داده شود. جایگزین ژنراتوهای کوچک مقیاس عددی در تغذیه کنندهای الکتریکی می‌توانند اقتصاد واعتبار سیستم توزیع را بهبود بخشد. استفاده از انرژی حرارتی خورشید این بخش از کاربردهای انرژی خورشید شامل دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی می‌باشد. کاربردهای نیروگاهی تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند: • نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند • نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می‌شود. (دریافت کننده مرکزی) • نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد قبل از توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاه‌های تولید الکتریسیته داده شود. بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی، نیروگاههای بخاری و نیروگاههای گازی برای تولید برق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده می‌شود که با چرخیدن این ژنراتورها برق تولید می‌شود. این ژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را از دستگاهی بنام توربین تأمین می‌کنند. بدین ترتیب می‌توان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. تأمین کننده انرژی جنبشی ژنراتورها، توربین‌ها هستند که انواع مختلف دارند. در نیروگاه‌های بخاری توربین‌هایی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌گردد. در نیروگاه‌های آبی که روی سدها نصب می‌شوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌شود. بدین ترتیب می‌توان گفت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود، در نیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت، آب موجود در سیستم بسته نیروگاه داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل می‌شود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود در نیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت درآمده و ژنراتور را می‌گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود. و اما در نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند: • سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می‌نماید. • سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند. نیروگاه‌های حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی در این نیروگاه‌ها، از منعکس کننده‌هایی که به صورت سهموی - خطی می‌باشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منعکس کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می‌گردد. روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم در نیروگاه‌های حرارتی انتقال داده می‌شود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد. برای بهره‌گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش می‌دهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشه‌ای به صورت لفاف پوشیده می‌شود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید. ضمناً بین این دو لوله خلاء بوجود می‌آوردند برای آنکه پرتوهای تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت مستقیم به لوله دریافت کننده برسد. در این نیروگاهها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال می‌کنند و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نمایند. تغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شوند. در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا، اسپانیا، مصر، مکزیک، هند و مراکش از نیروگاه‌های سهموی خطی استفاده شده‌است که این نیروگاه‌ها یا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهره‌برداری قرار دارند. در ایران نیز تحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرفیت ۳۵۰ کیلووات توسط سازمان انرژی‌های نو ایران در شیراز ساخته شده است. کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه به طور کامل توسط مختصصین و مهندسان ایرانی انجام شده است. بدیهی است که با افزایش ظرفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عاید محققین مجرب ایرانی می‌شود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاه‌های خورشید از نوع متمرکز کننده‌های سهموی خطی قرار خواهند گرفت. نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی در این نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده بنام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافته‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخل دریافت کننده در حرکت است، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می‌گردد. این سیال عامل در مبدلهای حرارتی در کنار آب قرار گرفته و موجب تبدیل آن به بخار با فشار و حرارت بالا می‌گردد. در برخی از سیستم‌ها سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود. برای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاً ساعات ابری یا شبها از سیستم‌های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً از تجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخار برای تولید برق کمک گرفته می‌شود. مطالعات و تحقیقات در زمینه فناوری و سیستمهای این نیروگاه‌ها ادامه دارد و آزمایشگاهها و مؤسسات متعددی در سراسر دنیا در این زمینه فعالیت می‌کنند. مطالعات ساخت اولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمان انرژیهای نو ایران و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یک مگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان دارد. کلیه مطالعات اولیه و پتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیز ساخته شده‌است. نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی در این نیروگاهها از منعکس کننده‌هایی که به صورت شلجمی بشقابی می‌باشد جهت تمرکز نقطه‌ای پرتوهای خورشیدی استفاده می‌گردد و گیرنده‌هایی که در کانون شلجمی قرار می‌گیرند به کمک سیال جاری در آن انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل می‌نماید. دودکش‌های خورشیدی روش دیگر برای تولید الکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌های خورشیدی می‌باشد در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود ۲۰۰ متر و تعداد زیادی گرم خانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است هوای گرمی که بوسیله انرژی خورشیدی در یک گرمخانه تولید می‌شود و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌ها قرار دارد، هدایت می‌شود. این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و با عث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده‌است می‌گردد و بوسیله این ژنراتور برق تولید می‌شود هم اکنون یک نمونه از این سیستم در ۱۶۰ کیلومتری جنوب مادرید احداث گردیده که ارتفاع برج آن به ۲۰۰ متر می‌رسد. مزایای نیروگاههای خورشیدی نیروگاه‌های خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که در برابر نیروگاه‌های فسیلی و اتمی دارند به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست می‌باشند، مشکل برق بخصوص در دوران اتمام ذخائر نفت و گاز را حل نمایند. تأسیس و بکارگیری نیروگاه‌های خورشیدی آینده‌ای پر ثمر و زمینه‌ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد. اکنون شایسته‌است که به ذکر چند مورد از مزایای این نیروگاه‌ها بپردازیم. الف) تولید برق بدون مصرف سوخت نیروگاه‌های خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخلاف نیروگاه‌های فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر می‌باشد. در نیروگاه‌های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می‌توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگهداشت. ب) عدم احتیاج به آب زیاد نیروگاه‌های خورشیدی بخصوص دودکشهای خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت می‌باشند. (نیروگاه‌های حرارتی سنتی هنگام فعالیت نیاز به آب مصرفی زیادی دارند). ت) امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین شبکه‌های کوچک ناحیه‌ای، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکه‌های انتقال نمی‌باشد. ث) استهلاک کم و عمر زیاد نیروگاه‌های خورشیدی بدلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی می‌باشند در حالی که عمر نیروگاه‌های فسیلی بین ۱۵ تا ۳۰ سال محاسبه شده‌است. ج) عدم احتیاج به متخصص نیروگاه‌های خورشیدی احتیاج به متخصص عالی ندارند و می‌توان آنها را بطور اتوماتیک بکار انداخت، در صورتی که در نیروگاه‌های اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروری بوده و این دستگاهها احتیاج به مراقبتهای دائمی و ویژه دارند. کاربردهای غیر نیروگاهی کابردهای غیر نیروگاهی از انرژی حرارتی خورشید شامل موارد متعددی می‌باشد که اهم آنها عبارت‌اند از: آبگرمکن و حمام خورشیدی – سرمایش و گرمایش خورشیدی – آب شیرین کن خورشیدی – خشک کن خورشیدی – اجاق خورشیدی – کوره‌های خورشیدی و خانه‌های خورشیدی. الف – آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی تولید آب گرم تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکانهایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد. چنانچه ظرفیت این سیستمها افزایش یابد می‌توان از آنها در حمامهای خورشیدی نیز استفاده نمود. تاکنون با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران تعداد زیادی آب گرمکن خورشیدی و چندین دستگاه حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله استان‌های خراسان، سیستان و بلوچستان، یزد و کرمان نصب و راه‌اندازی شده‌است. ب – گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی اولین خانه خورشیدی در سال ۱۹۳۹ساخته شد که در آن از مخزن گرمای فصلی برای بکارگیری گرمای آن در طول سال استفاده شده‌است. گرمایش و سرمایش ساختمانها با استفاده از انرژی خورشید، ایده تازه‌ای بود که در سالهای ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی رسید. با افزودن سیستمی معروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم‌های خورشیدی می‌توان علاوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش از این سیستم‌ها در فصول گرما برای سرمایش ساختمان نیز استفاده کرد. پ – آب شیرین کن خورشیدی هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و املاح باقی می‌ماند. سپس با استفاده از روشهای مختلف می‌توان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این ترتیب آب شیرین تهیه کرد. با این روش می‌توان آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر را تأمین کرد. آب شیرین کن خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته می‌شوند. در نوع صنعتی با حجم بالا می‌توان برای استفاده شهرها آب شیرین تولید کرد. ت – خشک کن خورشیدی خشک کردن مواد غذایی برای نگهداری آنها از زمانهای بسیار قدیم مرسوم بوده و انسان‌های نخستین خشک کردن را یک هنر می‌دانستند. خشک کردن عبارت است از گرفتن قسمتی از آب موجود در مواد غذایی و سایر محصولات که باعث افزایش عمر انباری محصول و جلوگیری از رشد باکتریها می‌باشد. در خشک کن‌های خورشیدی بطور مستقیم و یا غیر مستقیم از انرژی خورشیدی جهت خشک نمودن مواد استفاده می‌شود و هوا نیز به صورت طبیعی یا اجباری جریان یافته و باعث تسریع عمل خشک شدن محصول می‌گردد. خشک کن‌های خورشیدی در اندازه‌ها و طرحهای مختلف و برای محصولات و مصارف گوناگون طراحی و ساخته می‌شوند. ==== ث – اجاق‌های خورشیدی ====دستگاه‌های خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام نیکلاس ساخته شد. اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه سیاه رنگی بود که قطعات شیشه‌ای درپوش آن را تشکیل می‌داد اشعه خورشید با عبور از میان این شیشه‌ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح سیاه جذب می‌شد سپس درجه حرارت داخل جعبه را به ۸۸ درجه افزایش می‌داد. اصول کار اجاق خورشیدی جمع‌آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه می‌باشد. امروزه طرح‌های متنوعی از این سیستم‌ها وجود دارد که این طرح‌ها در مکان‌های مختلفی از جمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده‌اند. استفاده از این اجاق‌ها به ویژه در مناطق شرقی ایران که با مشکل کمبود سوخت مواجه می‌باشند بسیار مفید خواهد بود. ج – کوره خورشیدی در قرن هجدهم نوتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و بوسیله آن یک تل چوبی را در فاصله ۶۰ متری آتش زد. بسمر پدر فولاد جهان نیز حرارت مورد نیاز کوره خود را از انرژی خورشیدی تأمین می‌کرد. متداولترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از دو آینه یکی تخت و دیگری کروی می‌باشد. نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آینه به آینه کروی بازتابیده می‌شود. طبق قوانین اپتیک هر گاه دسته پرتوی موازی محور آینه با آن برخورد نماید در محل کانون متمرکز می‌شوند به این ترتیب انرژی حرارتی گسترده خورشید در یک نقطه جمع می‌شود که این نقطه به دماهای بالایی می‌رسد. امروزه پروژه‌های متعددی در زمینه کوره‌های خورشید در سراسر جهان در حال طراحی و اجراء می‌باشد. چ – خانه‌های خورشیدی ایرانیان باستان از انرژی خورشیدی برای کاهش مصرف چوب در گرم کردن خانه‌های خود در زمستان استفاده می‌کردند. آنان ساختمانها را به ترتیبی بنا می‌کردند که در زمستان نور خورشید به داخل اتاقهای نشیمن می‌تابید ولی در روزهای گرم تابستان فضای اتاق در سایه قرار داشت. در اغلب فرهنگ‌های دیگر دنیا نیز می‌توان نمونه‌هایی از این قبیل طرحها را مشاهده نمود. در سالهای بین دو جنگ جهانی در اروپا و ایالات متحده طرحهای فراوانی در زمینه خانه‌های خورشیدی مطرح و آزمایش شد. از آن زمان به بعد تحول خاصی در این زمینه صورت نگرفت. حدود چند سالی است که معماران بطور جدی ساخت خانه‌های خورشیدی را آغاز کرده‌اند و به دنبال تحول و پیشرفت این تکنولوژی به نتایج مفیدی نیز دست یافته‌اند مثلاً در ایالات متحده در سال ۱۸۹۰ به تنهایی حدود ۱۰ تا ۲۰ هزار خانه خورشیدی ساخته شده‌است. در این گونه خانه‌ها سعی می‌شود از انرژی خورشید برای روشنایی – تهیه آب گرم بهداشتی – سرمایش و گرمایش ساختمان استفاده شود و با بکار بردن مصالح ساختمانی مفید از اتلاف گرما و انرژی جلوگیری شود. در ایران نیز پروژه ساخت اولین ساختمان خورشیدی واقع در ضلع شمالی دانشگاه علم و صنعت و به منظور مطالعه و پژوهش در خصوص بهینه‌سازی مصرف انرژی و امکان بررسی روشهای استفاده از انواع انرژیهای تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی اجرا گردیده‌است. سیستمهای فتوولتاییک به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف‌ترین کاربرد انرژی‌های نو می‌باشند و تاکنون سیستم‌های گوناگونی با ظرفیت‌های مختلف (۵/۰ وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه‌اندازی شده‌است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آنها افزوده می‌شود. از سری و موازی کردن سلولهای آفتابی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به یک مجموعه از سلولهای سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتائیک می‌گویند. امروزه اینگونه سلولها عموماً از ماده سیلیسیم تهیه می‌شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می‌شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می‌گردد. بنابراین از نظر تأمین ماده اولیه این سلولها هیچگونه کمبودی در ایران وجود ندارد. سیستمهای فتوولتائیک را می‌توان بطور کلی به دو بخش اصلی تقسیم نمود که بطور خلاصه به توضیح آنها می‌پردازیم. ۱ – صفحه‌های خورشیدی این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می‌باشد. این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده وتوان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باتری تزریق و کنترل می‌کند. لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی محلی تغییر می‌کند نتیجه : انرژی خورشیدی منحصربه فرد‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی‌ تمامی‌ انرژی‌های موجود در زمین می‌‌باشد. انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم میتواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. بطور کلی‌ انرژی متصاعد شده از خورشیدی در حدود ۳.۸ در۱۰۲۳ کیلووات در ثانیه می‌باشد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی‌ از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی‌ از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد. در بسیاری از قسمتهای ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین المللی می‌باشد و در برخی‌ از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه گیری شده است ولی‌ بطور متوسط انرژی تابشی‌ خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴.۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است. مصارف عمدهٔ استفاده از انرژی خورشیدی عبارتند از: تولید الکتریسیته، تولید گرما، خشک کن های خورشیدی، آب شیرین کن های خورشیدی، یخچال خورشیدی، سیستم های پشتیبان مخابراتی، شارژ باتری و ...


برچسب ها: موضوع : انرژی خورشیدی محقق: دنیا شادمانی 09309031238 دبیرستان غیر دولتی سما شهرستان آزادشهر استاد راهنما : سرکار خانم میرشاهی سال تحصیلی93-94 مقدمه خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۷۳٫۴۶درصد) هلیوم (۲۴٫۸۵ درصد) و عناصر دیگری تشکیل شده است که از جمله آن‌ها می‌توان به اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن اشاره نمود. انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی می‌باشد. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این انرژی بیش از ۱۴ میلیارد سال می‌باشد. در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به جرم خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر جرم زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد. میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود. زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. سرمنشاء تمام اشکال مختلف انرژیهای شناخته شده تاکنون شامل (سوختهای فسیلی ذخیره شده درزمین، انرژی‌های بادی، آبشارها، امواج دریاها و...) موجود در کره زمین از خورشید می‌باشد. انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها بطور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته و.... ولیکن موانعی شامل (ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی - متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش - محدوده توزیع بسیار وسیع) موجب گردیده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد. استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته،  

تاریخ : شنبه 18 اردیبهشت 1395 | 11:13 ب.ظ | نویسنده : sinister | نظرات
تعداد کل صفحات : 2 ::      1   2  
لطفا از دیگر صفحات نیز دیدن فرمایید
.: Weblog Themes By SlideTheme :.


  • وب دیسک گلف
  • وب بازی سیاه
  • وب خلیج
  • وب نگاه چت