علم و فناوری گزارش می‌دهد:

زوال اقتصادی و زیست‌محیطی با مصرف انرژی‌های فسیلی/ مواد ترموالکتریک به کمک انرژی پاک می‌آید

با افزایش استفاده از انرژی‌های فسیلی در دنیا، تغییر الگوی مصرف انرژی به سمت استفاده از انرژی‌های پاک در دستور کار قرار گرفت و این موضوع باعث شده است امروزه از مواد ترموالکتریک در جهت دسترسی به انرژی‌های پاک استفاده شود.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری؛ در دنياي امروز، يكي از مولفه‌هاي نشان‌دهنده پيشرفت در هر كشور، نوع نگاه عمومي به چگونگي مدیریت مصرف كليه منابع و بخصوص انرژي می‌باشد. در هر كشور، انرژي سرمایه‌ای گرانبها براي به حركت درآوردن چرخه‌هاي توليد و صنعت است. در ميان اشكال مختلف انرژي، انرژي برق یکی از با ارزش‌ترین و مهم‌ترین آن‌ها مي‌باشد. كاهش منابع انرژي فسيلي افزایش قیمت حامل‌هاي انرژي و پیامدهاي زیست محيطي تولید و مصرف انرژی الكتريكي، بهينه‌سازي مصرف در اين بخش را ضروري ساخته است. بنابراين، از اوئل دهه 1970 ميلادي حركت كشورها به منظور بهينه‌سازي مصرف انرژي در دنیا آغاز شد و كشورهاي صنعتي به دستاوردهاي قابل توجهي در زمينه‌هاي اقتصادي و زیست محيطي نائل شدند. در واقع امروزه كشورهاي صنعتي به مدیریت مصرف انرژي به عنوان یک منبع جدید انرژي مي‌نگرند.

طبق نتایج پژوهش فرزام نجابت خواه و همکارانش با موضوع چالش‌ها و راهکارهای بهسازی مصرف انرژی الکتریکی، می‌توان گفت مدیریت مصرف و تبعیت از توصيه‌هاي بهينه‌سازي مصرف انرژي، بكارگيري روش‌هاي كاهش مصرف انرژي در موتورهاي الكتريكي، بهينه‌سازي مكاني و زمان لامپ‌هاي روشنايي و بهبود كیفیت توان در بارها و  سیستم‌هاي تغذيه الكتريكي از جمله راهكارهايي هستند كه در مدت كوتاه و با سرمايه‌گذاری كم، موجب كاهش و بهسازي مصرف انرژي الكتريكي می‌گردند. از طرفی، محلي‌سازي تولید و مصرف انرژی(گرایش به تولید انرژي به صورت پراكنده)، رويكرد به سمت بهره‌گيری از منابع رايگان انرژي، انرژي‌هاي تجدیدپذیر، بكارگیری مولدهاي پر بازده و كم حجم انرژي الكتريكي، بكارگيری منابع توليد پراكنده هیبریدی(ترکیبی) انرژي الكتريكي از جمله راهكارهايي می‌باشند كه به سرمایه‌گذاری  بیشتر و كسب نتیجه در یک دوره زماني بیشتري  نیاز دارند.

از طرف دیگر، با توجه به این که ایران کشوري رو به رشد و برخوردار از منابع غنی و گسترده انرژي بوده و یکی از مصادیق الگوي رشد با فشار بر منابع طبیعی محسوب می‌شود، لذا بررسی اثرات زیست‌محیطی مصرف انرژي و رشد اقتصادي در ایران با توجه به اتخاذ رویکرد رشد اقتصادي بالا با حفظ محیط‌زیست، مهم است. از زمانی که آلودگی‌هاي زیست‌محیطی، به عنوان مسأله اقتصادي و اجتماعی مطرح گردید، مطالعه در مورد عوامل مؤثر بر آلودگی محیط‌زیست نیز آغاز شده است. در این زمینه، اکثر صاحبنظران بر این عقیده‌اند که عواملی همچون مصرف انرژي، رشد اقتصادي و رشد جمعیت در ایجاد و گسترش آلودگی نقش اساسی دارند.

باتوجه به این مباحث باید موضوع استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدشونده را مدنظر قرار دهیم، زیرا مصرف انرژی‌های تجدیدناپذیر علاوه بر ضررهای اقتصادی، محیط زیست پایدار را به خطر خواهد انداخت. این مهم در مقاله داوود بهبودی و اسماعیل برقی با موضوع "اثرات زیست‌محیطی مصرف انرژي و رشد اقتصادي در ایران" به اثبات رسیده است. نتایج این پژوهش حاکی از آن بوده است که یک درصد افزایش در شدت استفاده از انرژي باعث افزایش 92 درصدي انتشار سرانه گاز دي‌اکسیدکربن و آلودگی محیط‌زیست شده است. همچنین، با افزایش یک درصدي تولید ناخالص داخلی سرانه انتشار سرانه گاز دي‌اکسیدکربن به مقدار1.31 درصد افزایش داشته است. در نتیجه الگوبرداری و بهره‌برداری از جدیدترین دستاوردها و پژوهش‌های محققان در این حوزه می‌تواند به کشور در جهت تامین انرژی پاک و ذخیره انرژی‌های فسیلی کمک شایانی کند.

بیشتر بخوانید:

- اقتصاددان دانشگاه شیکاگو: استفاده از انرژی‌های پاک منجر به افزایش قیمت برق می‌شود

- روند رو به رشد ۵/۵ درصدی مصرف انرژی در کشور/ انرژی‌های پاک باید جایگزین شوند

تولید نیرو از گرمای زباله؛ جدیدترین دستاورد محققان آمریکایی

ترموالکتریسیته(Thermo Electrictiy) علم تبدیل گرما به انرژی الکتریکی و یا بطور معکوس تبدیل انرژی الکتریکی به گرمایش و یا سرمایش است. علم تبدیل گرما به انرژی الکتریکی این امکان را فراهم می‌آورد که انرژی حرارتی اتلافی بصورت انرژی الکتریکی ذخیره شود. با وجود آنکه بازدهی این نوع تبدیل معمولا کم است، ولی مدتی است که به دلیل تجدیدپذیر بودن آن مورد توجه قرار گرفته است و تحقیقات و پیشرفت‌های بدیعی در ساخت مواد جدید و یا ساختارهای متفاوت در اندازه نانومتری در حال انجام است.

مواد ترموالکتریک به عنوان منبعی از انرژی پاک، موضوع پژوهش در مورد موادی هستند که می‌توانند نیروی قابل توجهی را از گرمای زباله تولید کنند. هدف اصلی در سیستم‌های بازیافت انرژی از گرمای اتلافی، کاهش انرژی مصرفی است. این تراشه‌ها اثر خیلی محدودی بر روی طبیعت دارند و کاملا انفعالی و تمیز بوده و بدون منبع انرژی اضافی کار می‌کنند.

ترموالکتریک می‌تواند تمام موارد فوق را فراهم کند و بطور همزمان میزان نشر گاز دی‌اکسیدکربن را کاهش دهد. بعلاوه مولدهای ترموالکتریکی می‌توانند بطور مستقل و بدون سیم کار کنند و این امر احتمالا منجر به ظهور کاربردهای جدید خواهد شد و نیز نیاز به استفاده از ادوات ذخیره انرژی الکتریکی در کنار مولدهای الکتریکی را از بین خواهد برد.

پژوهشگران "دانشگاه هیوستون" آمریکا، بررسی جدیدی در مورد عملکرد مواد ترموالکتریک انجام داده‌اند و مدلی را ابداع کرده‌اند تا تناقض‌های موجود در این حوزه که در پژوهش‌های پیشین توضیح داده نشده‌اند را مشخص کنند. آنها این مدل را به کار گرفتند تا بتوانند مواد جدیدی را برای تولید نیرو از گرمای زباله پیدا کنند.

در حال حاضر مشخص است که کارایی مواد ترموالکتریک، به عملکرد این ماده در دو شکل مثبت و منفی برای حمل شارژ مثبت و منفی بستگی دارد، اما بیشتر مواد، در هر دو شکل مثبت و منفی ارائه نمی‌شوند و یا کارایی یکی از این دو شکل در آن‌ها، بیش از دیگری است.

تولید مواد امیدوارکننده

ساخت ابزار ترموالکتریک کارآمد، با یکی از دو شکل ممکن است، اما طراحی ابزاری که هر دو شکل مثبت و منفی را در بر داشته باشد، ساده‌تر خواهد بود. "ژیفنگ رن"(Zhifeng Ren)، استاد فیزیک دانشگاه هیوستون و از نویسندگان این پژوهش گفت: بهترین عملکرد این ابزار را هنگامی می‌بینیم که هر دو شکل مثبت و منفی را با ویژگی‌های مشابه در اختیار داشته باشیم.

پژوهشگران، یکی از مواد مورد نظر خود را که ترکیبی از زیرکونیم، کبالت و بیسموت است، تولید کردند و بازدهی تبدیل گرما به الکتریسیته را در دو دمای متفاوت مورد ارزیابی قرار دادند.

"جون مائو"(Jun Mao)، پژوهشگر دانشگاه هیوستون و نویسنده ارشد این پژوهش گفت: ما عملکرد برخی از مواد مورد نظر خود را بررسی کردیم و هر دو شکل مثبت و منفی را در آن‌ها مورد بررسی قرار دادیم. اگر حرکت شارژ در هر دو شکل مثبت و منفی، مشابه باشد، عملکرد ترموالکتریک آن‌ها نیز مشابه خواهد بود.

آن‌ها با اطلاع از این موضوع توانستند از نسبت تحرک برای پیش‌بینی عملکرد موضوعات بررسی نشده این حوزه استفاده کنند.

"هانگتیان ژو"(Hangtian Zhu)، پژوهشگر دانشگاه هیوستون و از نویسندگان این پژوهش گفت: نخستین گام برای بررسی این است که پس از کشف ماده‌ای که هر دو شکل مثبت و منفی را دارد، نحوه شکل‌گیری آن را مشخص کنیم. برای این کار باید آزمایش‌هایی انجام گیرند تا بهترین نوع ماده مشخص شود. پژوهشگران، مقدار کمی از یک عامل دیگر را به ترکیب جدید خود اضافه کردند تا عملکرد آن را افزایش دهند.

ژو افزود: برای پیش‌بینی اینکه کدام ترکیب، عملکرد بهتری در هر دو شکل مثبت و منفی دارد، تشویق شدیم تا جستجوی خود برای یافتن بهترین ترکیب را ادامه دهیم. این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید.

در طول سه دهه اخیر، خطرات و آسیب‌هاي محیط‌زیست بیشتر نمایان شده است. این آسیب‌ها، ناشی از ترکیب عواملی همچون رشد جمعیت، رشد اقتصادي، مصرف انرژي و فعالیت‌هاي صنعتی است. از آنجا که انجام هر فعالیت اقتصادي مستلزم مصرف انرژي است، لذا از یک طرف انرژي به منزله عامل محرك توسعه اقتصادي، اجتماعی و بهبود کیفیت زندگی انسانی تلقی می‌شود و از سوي دیگر، موجب تولید آلاینده‌هاي زیست‌محیطی می‌گردد به ویژه اگر مصرف انرژي با ناکارآمدي نیز مقارن باشد، فرآیند تولید آلاینده‌ها تشدید می‌شود. درنتیجه پرداختن به الگوی مصرف انرژی و مطالعه و بهره‌برداری از جدیدترین تحولات در این حوزه، یکی از مهم‌ترین موضوعاتی است که باید مورد توجه قرار بگیرد.

زمان انتشار: چهارشنبه ۵ تیر ۱۳۹۸ - ۰۸:۱۰:۰۰

شناسه خبر: 78456

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب