تلاش برای افزایش بازده و راندمان مصرف انرژی در سامانه های جدید و باتری های فلز-هوا

روش های مختلفی برای کاهش مصرف انرژی و افزایش راندمان مصرف انرژی در خانواده ها وجود دارد؛ از تنظیمات ساده تجهیزات گرفته تا بهبودهایی در تغییر سبک زندگی. دو انگیزه اصلی برای صرفه جویی در مصرف انرژی شامل صرفه جویی در هزینه قبوض برق و محافظت از محیط زیست است. در این مطلب تصمیم داریم به چند روش متداول برای صرفه جویی در مصرف انرژی و صرفه جویی در مصرف برق در سامانه های جدید، بخصوص تجهیزات داخل خانه، اشاره کنیم. این روش ها بخصوص به استفاده از نسل جدید باتری های فلز-هوا هم اشاره دارد که به تأمین انرژی در دستگاه های خانگی اشاره می کند.

با ما همراه باشید.

 

روش های برتر برای صرفه جویی در انرژی – افزایش راندمان مصرف انرژی

1- سبک زندگی خود را اندکی تغییر دهید

برای کاهش مصرف انرژی در خانه، لزوماً نیازی به بیرون رفتن و خرید محصولات کم مصرف ندارید. صرفه جویی در انرژی می تواند به سادگی خاموش کردن چراغ ها یا لوازم خانگی در صورت عدم نیاز به آنها می باشد. به همین راحتی! این می تواند یکی از بهترین راهکارهای افزایش راندمان مصرف انرژی در خانه باشد. همچنین می توانید با انجام دستی کارهای خانگی مانند خشک کردن لباس با آویزان کردن روی جالباسی به جای قرار دادن لباس در خشک کن، یا استفاده از وسایل کم مصرف، به این فرآیند بسیار کمک کنید.

هزینه های گرمایش و سرمایش تقریباً نیمی از هزینه های آب و برق متوسط یک سامانه ​​خانگی را تشکیل می دهند، بنابراین کاهش در شدت و فرکانس گرمایش و سرمایش، بیشترین صرفه جویی را به همراه دارد.

2- لامپ های ساختمان را تعویض کنید

لامپ های رشته ای سنتی مقدار زیادی برق مصرف می کنند و باید بیشتر توسط گزینه های کارآمدتر تأمین انرژی، جایگزین شوند. لامپ های رشته ای هالوژن، لامپ های کم مصرف فلورسنت و لامپ های دیود نشر نور (LED) در هر مکان که نصب شوند، حدود 25-80 درصد برق کمتری مصرف می کنند و 3 تا 25 برابر بیشتر از لامپ های سنتی دوام می آورند. این لامپ ها یکی از بهترین راهکاری های افزایش راندمان مصرف انرژی در سامانه های جدید هستند.

3- ترموستات قابل برنامه ریزی یا هوشمند نصب کنید

برای افزایش راندمان مصرف انرژی می توانید تنظیم کنید که یک ترموستات قابل برنامه ریزی برای خاموش یا کاهش خودکار گرمایش و سرمایش در زمان هایی که خواب هستید یا خارج از خانه هستید، در خانه کار کند. این کار می تواند برای سیستم های تهویه مطبوع هم انجام شود اما نیاز به برنامه ریزی دارد. به طور متوسط ​​، یک ترموستات قابل برنامه ریزی می تواند سالانه حدود 180 دلار صرفه جویی کند. ترموستات های قابل برنامه ریزی در مدل های مختلفی وجود دارند که می توانند متناسب با برنامه هفتگی مصرف دستگاه های خانگی تنظیم شوند.

4- وسایل کم مصرف را خریداری کنید

به طور متوسط، تقریباً 13٪ از کل انرژی مصرفی سامانه های خانگی ناشی از لوازم خانگی است. هنگام خرید دستگاه برقی، باید به دو نکته مهم توجه کنید: قیمت خرید اولیه و هزینه عملیاتی سالانه. اگرچه وسایل کم مصرف ممکن است قیمت خرید بالاتری داشته باشند، اما هزینه های عملیاتی آنها معمولاً 9-25٪ کمتر از مدل های معمولی است. این یعنی یک راهکار مؤثر در افزایش راندمان مصرف انرژی.

تولید کنندگان و سازندگان لوازم خانگی کم مصرف، برچسب های انرژی را روی محصولات درج می کنند و به این ترتیب، موجب ارتقای سطح راندمان مصرف انرژی می شوند. سعی کنید که دستگاه های برقی را بخرید که نسل جدید باتری ها برای آنها به کار رفته باشد. این باتری ها شامل باتری فلز-هوا است که به تدریج در حال شهرت و معروف بودن در دنیای منابع تأمین انرژی هستند.

5-پنجره های دوجداره ایمن را نصب کنید

یکی از راهکارهای افزایش راندمان مصرف انرژی، پنجره های دوجداره است. این مصالح می توانند تا حدود 10-25٪ از کل هزینه گرمایش را کاهش دهند. برای جلوگیری از اتلاف گرما از پنجره ها می توانید پنجره های تک جداره قدیمی را با محصولات دو جداره جایگزین کنید.

6- سیستم ها یا سامانه های HVAC (تهویه مطبوع) را ارتقا دهید

یکی از راهکارهای افزایش راندمان مصرف انرژی، ارتقای سامانه های تهویه ای در ساختمان ها است. یک سیستم تهویه مطبوع از تجهیزات گرمایشی، خنک کننده و تهویه مطبوع تشکیل شده است. گرمایش به تنهایی بیش از 40٪ از مصرف انرژی در خانه را شامل می شود. از آنجا که خانه ها در مناطق شمالی در طول سال، با دمای بسیار سردتری روبرو هستند، وسایل و سامانه های گرمایشی، بسیار بیشتر استفاده می شود.

سامانه های تهویه مطبوع، فقط شش درصد از کل انرژی مصرفی ساختمان را تشکیل می دهد. به طور متوسط​​، واحدهای تهویه مطبوع مرکزی با برچسب انرژی، 8 درصد، کارآمدتر از مدل های معمولی هستند.

7- ساختمان را عایق بندی کنید

عایق بندی ساختمان و سامانه های تأمین انرژی، نقش مهمی در کاهش قبض های آب و برق در فصل های زمستان و تابستان دارد. این منابع برای دستگاه های گرمایشی و سرمایشی مصرف می شوند و هزینه ها در این دو فصل، بسیار بیشتر خواهد بود. عایق بندی، یک راهکار مؤثر در افزایش راندمان مصرف انرژی محسوب می شود.

 

چرا باید انرژی را حفظ کنیم؟

مهم ترین دلیل برای افزایش راندمان مصرف انرژی

صرفه جویی در انرژی به دلایل زیادی، مهم و مفید است. از طریق برخی اقدامات ساده برای صرفه جویی در مصرف انرژی می توانید راندمان مصرف انرژی را افزایش دهید. با این کار از محیط زیست محافظت خواهید کرد. اینها مزایای مهمی هستند که شما می توانید از طریق صرفه جویی در انرژی به دست آورید. شما به سادگی با برداشتن یک گام کوچک به سمت داشتن سبک زندگی با دسترسی به منابع انرژی بیشتر، قادر خواهید بود از همه مزایای صرفه جویی در مصرف انرژی لذت ببرید.

 

چرا باتری های فلز – هوا؟

یکی از راهکارهای افزایش راندمان مصرف انرژی برای وسایل نقلیه برقی و تمام تجهیزات الکتریکی این است که از نسل جدید باتری ها برای ذخیره سازی انرژی استفاده شود. باتری فلز-هوا، یکی از این موارد است. متداول ترین این باتری ها، باتری های لیتیومی، روی-هوا و لیتیم-هوا است.

محققان بارها و بارها در مطالعات خود ثابت کردند که اگر در باتری های فلز-هوا از کاتالیست ها یا الکترولیت های جدید استفاده شود، منجر می گردد که ظرفیت باتری ها برای تأمین و ذخیره انرژی بسیار افزایش پیدا کند. مقالات زیادی این تحقیقات را اثبات کرده اند. در برخی موارد هم این یافته ها نشان می دهند که مواد نانو برای ارتقای سطح عملکردی باتری های فلز- هوا مناسب بوده اند. برای این منظور، هر باتری و مواد شیمیایی پیشنهادی، تحت آزمایش هایی قرار می گیرند و میزان برق تولید شده و ذخیره شده توسط آنها اندازه گیری می شود.

دانشمندان دریافتند که کاتالیست هایی که از موادی نظیر برخی اکسیدهای فلزی نظیر آهن، کبالت، نیکل، ساخته شده اند برای این فناوری بسیار ایده آل هستند. باتری های جدید، بارها و بارها شارژ و تخلیه می شوند تا عملکرد مثبت خود را به اثبات برسانند.

باتری های فلز-هوا، بهترین راهکارهای افزایش راندمان مصرف انرژی در دنیای امروزی هستند. این باتری ها در حال تبدیل شدن به بزرگ ترین منابع تأمین انرژی برای وسایل برقی هستند. قیمت ارزان تر تولید باتری های جدید موجب شده است بسیار مورد توجه قرار بگیرند.

 

آشنایی با سامانه نوین تامین انرژی سانیوا

دلایل گرایش به بهبود منابع تامین انرژی به ویژه در باتری

بررسی دلایل گرایش جوامع مختلف نسبت به منابع تامین انرژی به خصوص انواع باتری ها مشخص می کند که تا چند دهه آینده، منابع ذخیره انرژی تا چه اندازه دچار تغییر و تحول می شوند. شاید بتوان ده سال آینده را “دهه باتری ‌ها” نامگذاری کرد. نسل جدید باتری ها به خصوص باتری فلز -هوا با فناوری های روز دنیا و اصول مهندسی و الکتروشیمیایی طراحی شده‌اند، در جامعه امروزه به یک موضوع بحث برانگیز تبدیل گشته است. مطالعه پیرامون انواع باتری ها و فناوری های آن کمک می کند تا منابع تامین انرژی را بهتر بشناسیم.

طی دهه گذشته، افزایش میزان تولید باتری های یون- لیتیوم موجب شده است که قیمت ها تا حدود ۸۵ درصد کاهش پیدا کند. این کاهش قیمت در طول تاریخ، بی سابقه و مثال زدنی است؛ تا آن جایی که حتی وسایل نقلیه و وسایل ذخیره انرژی هم به نوعی از این باتری های لیتیومی استفاده کرده‌اند. باتری ها، بهترین منابع تامین انرژی در مقایسه با سوخت های فسیلی هستند. پیش بینی می شود در چند سال آینده، باتری در تامین انرژی بسیاری از قسمت ‌های جامعه نقش اساسی ایفا کند.

مراجع تحقیقاتی و خبری که پیرامون تامین انرژی و منابع مهم، بخصوص منابع تجدیدپذیر تحقیق می کنند گزارش هایی را ارائه دادند که نشان می دهد بسیاری از شرکت ‌های خودروسازی، شرکت های طراحی پانل های خورشیدی و  حوزه های منابع تامین انرژی، بیشتر نسبت به استفاده از باتری ها تمایل نشان داده‌اند. به این ترتیب یکی از فرصت ‌های سرمایه‌گذاری در انرژی، همین باتری ها هستند.

 

 منابع تامین انرژی توسط باتری ها؛ یک جهش ده ساله!

از حدود سال ۲۰۱۰، نقش باتری ها در دستگاه های نظیر تلفن، رایانه یا برخی از خودروها و وسایل نقلیه بسیار پررنگ تر شد. ماشین های برقی یا دوچرخه های برقی از چند سال اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند؛ تا جایی که شاهد هستیم این منابع تامین انرژی در خانه ها هم بسیار مشاهده می شوند.

استفاده از باتری ها از سال ۲۰۱۰ تا سال ۲۰۲۰ با یک جهش ۱۰ ساله به قدری مهم جلوه داده شد که قیمت ها را بسیار کاهش داد. این کاهش قیمت در طول تاریخ ثبت شده است. طبق این نتایج می توان پیش بینی کرد که در دهه آینده هم این روش ذخیره سازی بسیار مطلوب باشد.

همه ما می دانیم که بحران آب و بحران انرژی دو خطر اصلی برای جهان محسوب می شوند. در حال حاضر منابع تامین انرژی از خورشید و باد، نقش بیشتری در تولید تولید برق دارند اما مشکل اصلی برای این منابع این است که برق تولید شده یا انرژی به دست آمده از این منابع را نمی توان به طور موثر ذخیره کرد.

باتری ها به این دنیای پیچیده معرفی شدند تا بتوان انرژی خورشیدی را در یک مخزن به صورت انرژی ذخیره شده نگهداری کرد و سپس در  زمانی که خورشید نمی تابد، بتوان از انرژی آن بهره گرفت. این روش تامین انرژی، جوامع را از وابسته شدن به سوخت های فسیلی دور نگه می دارد.

مطالعات پیرامون منابع تامین انرژی توسط باتری ها نشان داده است هزینه های ذخیره انرژی در دهه آینده بین ۶۶ تا ۸۰ درصد کاهش پیدا می‌کند.

هر اندازه وسایل نقلیه برقی، رشد پیدا کنند، سریعتر از آن زمانی که انتظار می‌رود نیاز به منابع تامین انرژی به خصوص مبتنی بر باتری ها احساس می شود. در حالی که انرژی برق، نیاز شبکه برق را بهتر فراهم می‌کند باتری ها برای دستگاه ها و برخی وسایل الکتریکی، بسیار اهمیت دارند.

بشر در نیاز به منابع تامین انرژی به خصوص باتری ها برای ذخیره انرژی هیچ کمبودی نخواهند داشت. به علاوه فرصت‌ های سرمایه‌گذاری هم ایجاد می‌شود که جامعه و دولت ها را به سمت انرژی پاک تشویق می کند. لازم به ذکر است که این صنعت یا بهتر بگوییم انرژی های پاک مبتنی بر فناوری باتری، در حال تبدیل شدن به یک بازار رقابتی می باشد.

هنوز آنچنان که باید سرمایه گذاران مطرح جهان به سمت باتری‌ها گرایش پیدا نکرده‌اند اما اگر شیوه‌های جدید و زود بازده برای این محصولات ابداع شود، قطعاً سهامداران به سمت این محصولات تشویق خواهند شد.

 

سرمایه‌گذاری برای تولید باتری ها به عنوان منابع تامین انرژی

اگر چه ممکن است سرمایه گذاری در شرکت های تولید باتری اندکی دشوار و سخت باشد اما هنوز هم فرصت های وجود دارد که شرکت ها با استناد بر آنها می‌توانند این منابع تامین انرژی را متحول کنند. باتری‌ها منابعی هستند که آلودگی کربن کمتری تولید می کنند، بنابراین محصولاتی سازگار با محیط زیست هستند.

برخی از شرکت های تامین برق در بزرگترین کشورهای جهان در حال حاضر برای ذخیره سازی این منابع در مقیاس عظیم در حال برنامه‌ریزی هستند. اگرچه شرکت های طراحی و تولید کننده باتری ها می توانند فناوری این محصولات را به سمت فناوری سبز حرکت دهند، گزینه مناسبی برای سرمایه ‌گذاری خواهد بود.

استفاده از فرصت های عظیم اقتصادی و سرمایه گذاری در سیستم های انرژی مبتنی بر باتری ها نیازمند برنامه ریزی و سیاست گذاری دقیق است. باتری ها، منابع تامین انرژی همیشه تمیز محسوب می شوند.

فناوری باتری ها به خصوص باتری فلز- هوا را می توان یک علم جدید معرفی کرد. قدیمی ترین مدل باتری همان باتری های سرب- اسیدی هستند که به تدریج به باتری های نیکل- کادمیوم تغییر فناوری دادند. امروزه باتری های فلز- هوا محبوبیت خاصی دارند و در کنار باتری های یون- لیتیم در تجهیزات به کار گرفته می شوند.

 

باتری ها مهمترین منابع تامین انرژی برای وسایل نقلیه

تسلا، اولین شرکت اتومبیل سازی بود که در سال ۲۰۰۸ توانست یک خودروی برقی مجهز به باتری را تجاری ‌سازی کند. قبل از این ابداع، بسیاری از خودروسازان هم اقدام به طراحی و تولید خودروهای هیبریدی کردند اما از فناوری باتری های نسل جدید، اطلاعی نداشتند. استانداردهای زیست محیطی و صنعتی در خودروسازی به ویژه خودروهای برقی در اروپا، روند طراحی باتری‌ها را تغییر داد.

بسیاری از خودروسازی های مشهور جهان، محصولات جدید خود را بر اساس خودروهای هیبریدی طراحی می کنند که انتظار می رود تا سال ۲۰۲۸ این فناوری ها به بیشتر از ۷۰ مدل جدید برسد!

قیمت باطری برای وسایل نقلیه الکتریکی بر اساس ظرفیت باتری در هر کیلووات ساعت تعیین می شود. به طور کلی این قیمت ها در چند سال اخیر بسیار کاهش داشته است و انتظار می رود با ادامه تولید و بهبود کارایی آنها تا سال ۲۰۲۴ هم قیمت ها مجدداً کاهش چشمگیری داشته باشد.

وسایل نقلیه برقی که از نسل جدید منابع باتری استفاده می‌کنند، پرطرفدار هستند و میزان فروش قابل توجهی دارند؛ اما آنچنان که انتظار می‌رود هنوز در جوامع جای خود را باز نکرده اند. برخی کشورها تصمیم دارند ناوگان حمل و نقل شهری خود را به خودروهای برقی مجهز کنند.

 

سخن پایانی

باتری ها، بهترین منابع تامین انرژی هستند. هزینه های طراحی باتری ها تقریباً قابل توجه است اما قیمت نهایی محصول ارزان تر خواهد بود. در حال حاضر، باتری یون- لیتیم در کنار نسل جدید باتری ها با نام باتری فلز- هوا برای وسایل نقلیه به کار می روند. از باتری ها در وسایل خانگی هم استفاده می شود. همچنین برای پنل های خورشیدی و ذخیره سازی انرژی هم مورد توجه قرار دارد.

انواع باتری، مشکلات بازیافت و اثرات مخرب زیست محیطی را نخواهد داشت. انواع باتری جزو مهم ترین منابع تامین انرژی و ذخیره انرژی در جوامع محسوب می‌شوند و در پیشرفت زندگی بشر نقش اساسی دارند. لازم است که سرمایه گذاری هایی پیرامون فناوری های روز برای طراحی باتری های جدیدتر با ظرفیت بالاتر انجام شود.

 

آشنایی با سامانه نوین تامین انرژی سانیوا

آشنایی با روش های تامین انرژی در قدیم و امروز

روش های تامین انرژی در زمان قدیم در مقایسه با روش های نوین برای منابع انرژی بسیار متفاوت هستند. آنچه امروزه به عنوان منابع انرژی می شناسیم، نسل جدید منابع هستند که با اهداف زیست محیطی، بیشتر سازگار هستند. چالش های آلودگی محیط زیست و حفاظت از کره زمین همیشه در منابع انرژی بوده است و اکنون نیز وجود دارند. این روش ها از شیوه های ابتدایی و آغازین در قرن های قبل شروع می شود و تا زمان امروزی و نسل منابع انرژی تجدیدپذیر ادامه دارد.

به دلیل اهمیت تغییراتی که در دنیای روش های تامین انرژی ایجاد شده است، تصمیم داریم این مطلب را به بررسی این منابع در زمان های قدیم و در دنیای امروزی اختصاص دهیم. شاید بهتر باشد درباره تاریخچه انرژی و مسیر پیدایش ابزارهای تأمین آن هم بحث کوتاهی را ارائه دهیم. به این ترتیب، با ما همراه باشید.

 

نگاهی بر تاریخچه روش های تامین انرژی در قدیم

قبل از انقلاب صنعتی، نیازهای بشر به روش های تامین انرژی، در حد متوسط بود. برای تأمین گرما، انسان ها به خورشید تکیه می کردند و در مواردی که نور خورشید، پاسخگوی گرما نبود، به سوختن چوب، کاه و کودها روی می آوردند! منبع انرژی لازم برای حمل و نقل، نیروی ماهیچه اسب ها و یا نیروی باد در قایق ها و کشتی های بادبانی تأمین میشد. از حیوانات برای انجام کارهایی استفاده می شد که با نیرو و انرژی انسان، قابل انجام نبودند. انرژی های باد و آب، ماشین های ساده ای نظیر آسیاب های بادی و آبی را به حرکت در می آوردند. این کارها همگی به نوعی یکی از روش های تامین انرژی به شمار می رفتند.

شواهد نشان داده است که به مرور زمان، ماشین های ساده ای طراحی شدند که بر اساس انرژی بخار کار می کردند. با گذشت زمان، تکامل موتور بخار ادامه یافت و به طور قابل توجهی در قرن 17 و 18 به اوج شهرت خود رسید. تلاش های قابل توجه “توماس نیوکومن” و “جیمز وات” در اواسط دهه 1700 بود که باعث اختراع موتور بخار مدرن شد و دنیایی از امکانات را به وجود آورد. یک موتور بخار مجزا، مجهز به مخزن زغال سنگ بود که می توانست کار ده ها اسب را انجام دهد. این شیوه به سرعت به عنوان یکی از بهترین روش های تامین انرژی توسعه پیدا کرد.

این نمونه از روش های تامین انرژی، راحت تر از انرژی های باد و آب تأمین میشد و جایگزین استفاده از اسب برای به حرکت در آوردن وسایل نقلیه گشت. موتورهای بخار در مدت زمان کوتاهی به منبعی تبدیل شدند که لوکوموتیوها، کارخانه ها و ماشین آلات مزرعه را به حرکت در آوردند.

 

 

همچنین از زغال سنگ برای گرم کردن ساختمان ها و ذوب آهن برای تولید فولاد استفاده می شد. در سال 1880، روش های تامین انرژی مبتنی بر زغال سنگ، امکانی را فرآهم کرد که در آن، یک موتور بخار به اولین ژنراتور برق جهان متصل شود و این انرژی را تبدیل کند. تنها یک سال بعد، اولین نیروگاه برق آبی در “ویسکانسین” راه اندازی شد.

در اواخر دهه 1800، شکل جدیدی از سوخت به عنوان یکی از روش های تامین انرژی شناخته شده مورد توجه قرار گرفت. این منبع، نفت بود. نفت برای سال های زیادی یک دردسر بزرگ محسوب میشد؛ چرا که باعث آلودگی چاههای آب آشامیدنی شده بود. با افت صنعت تولید روغن نهنگ، ماده روغن به عنوان یک كالایی با ارزش برای تأمین روشنایی تبدیل شد. به تدریج و با ورود به قرن های بعدی، نفت به عنوان یک منبع انرژی برای موتورهای احتراقی و تولید بنزین، به دنیای پرهیاهوی روش های تامین انرژی معرفی شد!

 

سرگذشت روش های تامین انرژی در قرن معاصر چه شد؟

منابع تأمین انرژی در قدیم به سرعت تغییر کردند و یک تحول بسیار بزرگ رخ داد!

با ورود اتومبیل های ارزان قیمت و گسترش منابع برق، مصرف انرژی جامعه و روش های تامین انرژی برای همیشه تغییر کرد. نیروگاه ها بزرگ و بزرگتر شدند تا اینکه نیروگاه های عظیم ذغال سنگ و سدهای برق آبی هم به تدریج تأسیس شدند. خطوط برق تا صدها مایل بین شهرها امتداد یافتند و در دوران رکود انرژی هم منابع برق را به مناطق روستایی رساندند.

مصرف انرژی به سرعت رشد کرد و هر 10 سال، دو برابر افزایش پیدا کرد. هزینه تولید انرژی به طور مناسبی کاهش داشت و استفاده بهینه از روش های تامین انرژی، چندان نگران کننده نبود.

پس از جنگ جهانی دوم، منبع جدید به روش های تامین انرژی معرفی شد که امروزه هم با آن درگیر هستیم. “انرژی هسته ای”، این منبع قدرتمند و بعضاً خطرناک است. به دنبال استفاده از انرژی هسته ای، دولت ها در پی بهره برداری از آن با کاربردهای صلح آمیز بودند. بیش از 200 نیروگاه هسته ای در سراسر جهان تأسیس شده بود. این نیروگاه ها می توانستند منبع برق خانه ها و لوازم الکتریکی را تأمین کنند. این در حالی است که مصرف بنزین، هنوز کنترل نشده بود. در دهه های 1950 و 1960، خودروها بسیار پیشرفته و بزرگ تر شدند و مصرف سوخت آنها هم بیشتر شد. این عامل موجب شد قیمت سوخت بنزین هم افزایش داشته باشد.

 

نگاهی بر فناوری ها و روش های تامین انرژی در دنیای امروزی

انواع انرژی های تجدید پذیر / منابع انرژی تجدید پذیر چیست؟

منبع انرژی تجدید پذیر به معنای یک منبع انرژی پایدار است؛ چیزی که مانند خورشید نمی تواند تمام شود یا به اصلاح، “بی پایان” است. وقتی اصطلاح “انرژی جایگزین” را می شنوید، معمولاً به منابع انرژی تجدید پذیر اشاره می شود. این جمله به معنای در اختیار داشتن منابع انرژی است که جایگزین متداول ترین منابع غیر پایدار مانند زغال سنگ هستند.

 

روش های تامین انرژی کم کربن یا بدون کربن چیست؟

برق تولید شده توسط منابع انرژی هسته ای، تجدید پذیر نیست اما مقدار کربن آن صفر است؛ به این معنی که تولید آن مانند منابع انرژی تجدیدپذیر، سطح پایین تر یا تقریباً بدون تولید هیچ ترکیب کربن دی اکسید را دارد. انرژی هسته ای، منبعی پایدار است، به این معنی که به آب و هوا وابسته نیست.

مشهورترین منابع انرژی تجدید پذیر به عنوان بهترین روش های تامین انرژی در دنیای امروزی به صورت زیر معرفی می شوند:

  • انرژی خورشیدی
  • انرژی باد
  • انرژی آبی
  • انرژی جزر و مد
  • انرژی زمین گرمایی
  • انرژی زیست توده (بیومس – Biomass)

 

چرا منابع انرژی تجدید پذیر مهم هستند؟

سوخت های فسیلی جزو منابع انرژی تجدید پذیر دسته بندی نمی شوند، زیرا بی نهایت نیستند. به علاوه، آنها دی اکسید کربن را در جو زمین آزاد می کنند که منجر به تغییرات آب و هوا و گرم شدن کره زمین می شود.

سوزاندن چوب به جای ذغال سنگ، کمی بهتر به نظر می رسد اما پیچیده است! از یک طرف، چوب یک منبع تجدیدپذیر است – به شرطی که از جنگل هایی با مدیریت پایدار، تهیه شوند. سوخت های زیست توده متراکم، انرژی بیشتری نسبت به سایر منابع تولید می کنند. از سویی دیگر، سوزاندن چوب (اعم از چوب خام یا ضایعات فرآوری شده) ذرات معلق زیادی را در جو آزاد می کند. سوزاندن چوب همیشه منجر به از بین رفتن جنگل ها شده و کاهش زیستگاه های طبیعی را به دنبال دارد؛ بنابراین راه حل مناسبی برای روش های تامین انرژی نیست.

آینده انرژی های تجدیدپذیر برای روش های تامین انرژی چگونه است؟

با افزایش جمعیت جهان، تقاضا برای مصرف انرژی نیز افزایش می یابد. روش های تامین انرژی باید نیاز خانه ها، مشاغل و جوامع ما را تأمین کنند. نوآوری و گسترش منابع تجدیدپذیر انرژی، کلید حفظ سطح پایدار انرژی و محافظت از زمین در برابر تغییرات آب و هوایی است. منابع انرژی تجدیدپذیر، امروزه 26٪ برق جهان را پشتیبانی می کنند، اما طبق آژانس بین المللی انرژی (IEA) پیش بینی می شود سهم آن تا سال 2024، به 30٪ برسد.

با سامانه تامین انرژی تجدیدپذیر سانیوا آشنا شوید:

معضلات باتری های لیتیم – یون و کاستی های آن در تامین انرژی

آیا باتری های لیتیم یون، گزینه های ایده آلی هستند؟

تا سال های طولانی، باتری های نیکل – کادمیوم تنها باتری مناسب برای تجهیزات قابل حمل بودند؛ تمام تجهیزات مخابراتی از ارتباطات بی سیم گرفته تا رایانه ها، با این نوع باتری ها کار می کردند. نسل جدید باتری های نیکل – فلز- هیدرید و باتری های لیتیم یون در اوایل دهه 1990 ظهور کردند. رقابت میان این دو باتری به شدت زیاد بود. امروزه شاهد آن هستیم که باتری های مبتنی بر یون – لیتیم، بیشتر شناخته شده هستند و دنیای باتری ها و شیمی را متحول ساخته اند.

 

نگاهی بر تاریخچه فناوری باتری های لیتیم یون

شروع کار با باتری لیتیمی در سال 1912 آغاز شد اما درست در اوایل دهه 1970 بود که اولین باتری های لیتیم غیر قابل شارژ به صورت تجاری در دسترس قرار گرفتند. لیتیم  سبک ترین فلز است، بیشترین پتانسیل الکتروشیمیایی را دارد و بیشترین چگالی انرژی را در مقایسه با وزن خود فراهم می کند.

تلاش برای تولید باتری های لیتیم یون قابل شارژ به دلیل مشکلات ایمنی توقف شد. به دلیل ناپایداری ذاتی فلز لیتیم ، به ویژه در هنگام شارژ، تصمیم بر آن شد که تحقیقات به موضوعات ابداع یک باتری لیتیم، مبتنی بر عناصر غیر فلزی تغییر پیدا کند؛ این کار با استفاده از یون های لیتیم دنبال شد. اگر چه چگالی انرژی در این شیوه نسبت به فلز لیتیم، اندکی کمتر است، اما باتری های لیتیم یون، بی خطر هستند؛ این در شرایطی است که برخی اقدامات احتیاطی در هنگام شارژ و تخلیه رعایت شود. در سال 1991، شرکت سونی اولین باتری لیتیم – یون را تجاری سازی کرد. تولیدکنندگان دیگر باتری در جهان نیز این کار را دنبال کردند.

نکات مهم درباره باتری های لیتیم یون

چگالی انرژی باتری های لیتیم یون به طور معمول دو برابر باتری های استاندارد نیکل – کادمیوم است. برای این باتری ها، تراکم انرژی بالاتری وجود دارد؛ مشخصات بار موجود در باتری، خوب است و از نظر تخلیه، رفتاری مشابه نیکل – کادمیوم دارد. ولتاژ بالای سلول باتری، 6/3 ولت است و امکان طراحی باتری را صرفاً با یک سلول فراهم می کند. بیشتر تلفن های همراه امروزی با یک سلول کار می کنند. یک مجموعه مبتنی بر باتری نیکل، به تعداد سه سلول 2/1 ولتی که به شکل سری متصل شده اند، نیاز دارد.

نگهداری باتری های لیتیم یون بسیار کم هزینه، آسان و بی دردسر است. این مزیتی است که سایر باتری ها نمی توانند آن را تأمین کنند؛ علم شیمی، آن را ثابت کرده است. برای طولانی شدن عمر باتری، هیچ منبع ذخیره سازی خاصی وجود ندارد.علاوه بر این، میزان تخلیه این باتری ها در مقایسه با باتری نیکل – کادمیوم، کمتر از نصف است و باعث می شود یون- لیتیم برای کاربردهای دقیق اندازه گیری سوخت، مناسب باشد. سلول های یون- لیتیم هنگام دفع، مضرات کمتری در پی دارند.

محدودیت ها و چالش های باتری های لیتیم یون

باتری های لیتیم یون با وجود مزایای زیادی که دارند، دارای اشکالاتی هم هستند. این باتری ها شکننده بوده و برای حفظ عملکرد ایمن، به مدار محافظ نیاز دارند. مدار محافظ که در هر بسته مجزا تعبیه شده است، افزایش بیش از حد ولتاژ هر سلول را هنگام شارژ، محدود کرده و از افت ولتاژ سلول در هنگام تخلیه نیزجلوگیری می کند.

علاوه بر این، درجه حرارت سلول برای جلوگیری از شدید دما در این باتری ها کنترل می شود. حداکثر جریان شارژ شدن و دِشارژ (تخلیه) در اکثر بسته ها به 1 کولن (1C) تا 2 کولن (2C) محدود می شود (کولن، واحد اندازه گیری بار الکتریکی است). با رعایت این اقدامات احتیاطی، احتمال وقوع رسوب لیتیم  فلزی به دلیل اضافه بار تقریباً از بین می رود.

یکی دیگر از مهم ترین چالش ها در مورد باتری های لیتیم یون، افزایش سن کارکرد واقعی باتری است. این مسئله ای است که از سوی بسیاری از تولیدگنندگان، نادیده گرفته می شود. بعد از گذشت یک سال، چه در حین استفاده از باتری و چه پس استفاده، مشکلات ظرفیت، به خوبی نمایان می شوند! باتری پس از دو یا سه سال به طور آشکاری از کار می افتد! این می تواند ناشی از دمای زیاد محیط باتری باشد. این وضعیت در مورد باتری های نیکل-فلز-هیدرید هم رخ می دهد. نسل جدید باتری های لیتیم یون که ابداع شده اند، باتری هایی هستند که تا حداکثر 5 سال می توان کارایی آنها را انتظار داشت.

تولید کنندگان و طراحان باتری های لیتیم یون، به طور مداوم در حال بهبود این فناوری هستند. ترکیبات شیمیایی جدید و پیشرفته هر شش ماه یکبار یا بیشتر، تقریباً به این حوزه معرفی می شوند. با چنین پیشرفت سریعی، می توان مشکلات ذکر شده در فوق را تا حد قابل توجهی اصلاح نمود.

 

نکات مهم در نگهداری از باتری های لیتیم – یون

نگهداری در مکان خنک، روند استهلاک باتری های لیتیم یون را کندتر می کند. تولید کنندگان عموماً دمای ذخیره سازی باتری ها را تا حدود 15 درجه سانتیگراد (59 درجه فارنهایت) توصیه می کنند. علاوه بر این، باتری باید در حین ذخیره سازی تا حدی شارژ شود. تولید کننده ها، 40 درصد شارژ را برای باتری های یون – لیتیم پیشنهاد می کند.

 

مزایای باتری های لیتیم یون

  • چگالی انرژی بالا – پتانسیل عملی برای ظرفیت های بالاتر
  • با یک بار شارژ منظم، نیاز تأمین انرژی را مرتفع می سازد
  • خود تخلیه شدن (تخلیه خود به خودی شارژ باتری ها) به میزان نسبتاً کم – این ویژگی، در مقایسه با باتری های پایه نیکل، کمتر از نصف است.
  • تعمیر و نگهداری کم برای باتری های لیتیم یون
  • عدم نیاز به تخلیه دوره ای باتری ها
  • سلول های ویژه باتری های یون – لیتیم می توانند شدت جریان بسیار بیشتری را برای برنامه های کاربردی قوی تر فراهم کنند.

 

محدودیت ها و معایبت باتری های لیتیم یون

برای حفظ ولتاژ و جریان در محدوده ایمن، به مدار محافظ نیاز دارد.

حتی اگر از باتری های لیتیم یون استفاده نشود، دارای مقداری استهلاک هستند – ذخیره در یک مکان خنک با شارژ 40٪، اثر فرسودگی را کاهش می دهد.

محدودیت های حمل و نقل دارند

ساخت باتری های یون – لیتیم گران است – هزینه آن حدود 40 درصد بیشتر از باتری ها نیکل – کادمیوم است.

فناوری های باتری های لیتیم یون، کاملاً تأئید نشده است؛ فلزات و مواد شیمیایی در طراحی این نوع باتری ها به طور مداوم در حال تغییر هستند.

 

فناوری باتری های لیتیم یون – پلیمر یا باتری لیتیم پلیمر

علاوه بر فناوری که درباره آن در قسمت بالا برای باتری های لیتیم یون توضیح دادیم، نوع دیگری از باتری ها هم هستند که به دلیل شباهت به این مدل، لازم است یک تعریف ساده از آن داشته باشیم.

باتری لیتیم -پلیمر از نظر نوع الکترولیت مورد استفاده، با سایر باتری های معمولی متمایز شده است. در طرح اصلی این فناوری که به دهه 1970 باز می گردد، از یک پلیمر جامد خشک به عنون الکترولیت استفاده شده است. این الکترولیت شبیه یک فیلم پلاستیکی است که برای الکتریسیته نارسانا است اما اجازه تبادل یونی (اتم های بار الکتریکی یا گروه های اتم) را می دهد. الکترولیت پلیمر، جایگزین صفحات جدا کننده متخلخل قدیمی که با الکترولیت مرطوب و مایع ساخته شده بودند، می شود.

متأسفانه، باتری ها لیتیم -پلیمر خشک، رسانایی ضعیفی دارند. مقاومت داخلی آنها بسیار زیاد است و نمی توانند کاربردهای قوی نظیر تجهیزات رایانه، دستگاه های ارتباطی مدرن و … پوشش دهند.

این باتری ها بسیار ایمن هستند و قیمت ارزان تری دارند. زمان شارژ شدن هم با احتمال نشتی کمتری مواجه هستند. این باتری های لیتیم – پلیمر در مقایسه با باتری های لیتیم – یون، چگالی انرژی کمتر و کاهش تعداد چرخه شارژ-تخلیه دارند. قسمت ساخت این باتری ها بالا است و نسبت به انرژی تولید شده، به سرمایه بیشتری نیاز دارند.

 

با سانیوا آشنا شوید.

  • آدرس: فرودگاه مهرآباد، خیابان معراج، خیابان بسیج، انتهای خیابان (نبش سه راهی), پلاک 110

  • تلفن: 66089204

  • ایمیل: info@novasi.ir

  • شبکه های اجتماعی: novasi_ir@