پاورپوینت آشنایی با مفاهیم انرژی

پاورپوینت
۰۶ دی
2+

دانلود پاورپوینت آشنایی با مفاهیم انرژی

امروزه رشد مصرف انرژی در جوامع مدرن صنعتی علاوه بر خطر اتمام سریع منابع فسیلی ، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیز زیست محیطی مواجه نموده است. لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی در راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدیدپذیر انرژی محول شده است. انرژی نقش بسزایی در پیشرفت و توسعه‌ی کشور ایفا می‌کند. امروزه مزیت‌هایی چون برخورداری از منابع طبیعی جای خود را به بهره‌مندی از فن‌آوری داده‌اند، اما به‌علت مزیت کشور از نظر منابع متنوع انرژی به ‌ویژه منابع نفت و گاز و اتکاء توسعه‌ی کشور به منابع مذکور، مدیریت جامع انرژی از بُعد عرضه و تقاضا نقشی اساسی و تعیین‌کننده از جهت تحقق اهداف سند چشم‌انداز خواهد داشت.

قوانین ملی و بین المللی موجود درباره مدیریت انرژی و همچنین قوانین و مقررات مذکور درآینده ای نه چندان دور
می توانند یکی از معضلات و مشکلات پیچیده و بغرنج به حساب آیند. توجه به کمبود منابع تولید انرژی و هزینه های بالای آن ، بر اهمیت مقوله صرفه جویی در انرژی و مدیریت مطلوب و بهینه آن می افزاید لذا مدیریت مطلوب انرژی خصوصا در صنایع مختلف اهمیت بیشتری پیدا خواهند کرد.
استاندارد جدید EN16001:2009  سیستم مدیریت انرژی در تاریخ اول جولای سال ۲۰۰۹میلادی منتشر گردیده است که در جهت کاهش مصرف انرژی و مدیریت انرژی فرایندهای سازمان کمک شایانی می کند.
این استاندارد الزاماتی را برای یک سیستم مدیریت انرژی مشخص می نماید که می تواند یک سازمان را قادر به توسعه و پیاده سازی خط مشی و اهداف پیرامون نیازمندی ها و الزامات قانونی در مورد جنبه های انرژی نماید.

برای جلب تعهد مدیریت انرژی لازم است که واقعیتها، آمارها، هزینه های مربوط به مصرف انرژی جاری ارائه گردیده و به همراه آن تخمینهایی را نیز در زمینه صرفه جویی های پیش بینی شده در آینده اعلام گردد. زمانی که تعهد مدیریت گرفته شود یک نفر به عنوان هماهنگ کننده مدیریت انرژی انتخاب خواهد شد. این شخص می تواند یک عضو از مهندسین یک شرکت بزرگ یا یک سرپرست تعمیرات یا یک تکنسین برق و یا یک سرکارگر باشد. در عملیات بزرگ، یک کمیته مدیریت انرژی نیز ممکن است به منظور هماهنگ نمودن فعالیتهایی که بر روی تسهیلات و فرآیندهای متفاوت تاثیر می گذارد، تشکیل گردد.

 

برای دانلود این پاورپوینت ۳۱ صفحه ای می توانید از باکس زیر استفاده کنید

تلفات انرژی در شبکه های برق

برق
۲۶ مرداد
0

چکیده ی مقاله تلفات انرژی در شبکه های برق

استفاده از مولدهای پراکنده ( DG ) در سیستم توزیع ، منافعی را برای شرکت های تولید کننده ، مصرف کنندگان برق و بطور کلی جامعه به همراه دارد . کاهش تلفات خطوط ، بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش انتشار گازهای آلاینده ، آزاد سازی ظرفیت سیستمهای توزیع و انتقال ، به تعویق افتادن سرمایه گذاری برای توسعه شبکه، ارتقاء بهره وری و افزایش امنیت برای بارهای حساس و پر اهمیت شبکه های توزیع از نتایج مثبت بکارگیری DG برای تولید کنندگان و مصرف کنندگان انرژی در شبکه است . در اینجا ویژگیهای سیستمهای DG و اثرات مثبت آنها در شبکه توزیع تشریح و شاخص های سودمندی برای ارزیابی عملکرد این سیستمها در شبکه از نظر ولتاژو تلفات ارائه شده . در سالهای اخیر به دلیل رشد فزاینده مصرف انرژی الکتریکی و بارگزاری شبکه در نزدیکی مقادیر حدی خود، میل به ناپایداری ولتاژ، مشکل اصلی بسیاری از سیستم های قدرت به حساب میآید. عمده ناپایداریهای ولتاژ سیستم های قدرت از شبکه توزیع سرچشمه میگیرد. از ابزار شبکه های عصبی مصنوعی ترکیبی برای تشخیص پایداری ولتاژ شبکه توزیع استفاده شده است. علاوه بر آن تاثیر حضور منابع تولید بر پایداری ولتاژ شبکه توزیع بررسی شده است.

این مقاله ی ۴۸ صفحه ای شامل موارد زیر است:

چکیده

مقدمه

روش جدید جابه جایی بهینه تولیدات پراکنده در شبکه توزیع جهت کاهش تلفات با نرم افزار PSAT

تولیدات پراکنده

جدول منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان

جدول سهم DG از تولید برق جهان

کارآیی سیستم های تولید پراکنده در شبکه توزیع

شاخص بهبود پروفیل ولتاژ

شاخص کاهش تلفات خط

اهداف استفاده از تولیدات پراکنده

جابه جایی تولیدات پراکنده در شبکه توزیع واقعی جهت کاهش تلفات

مراحل کار شبیه سازی سیستم نمونه با استفاده از نرم افزار PSAT

تأثیر تولید پراکنده بر روی شبکه

روش و نحوه کاهش تلفات در شبکه های توزیع

نتیجه گیری

 

برای دانلود از دکمه ی زیر  استفاده کنید:

جهان در جست و جوی انرژی های جدید

انرژی های نو
۰۳ تیر
0

جهان در جست و جوی انرژی های جدید
بحران انرژی را می توان مهم ترین بحران پیش روی بشر دانست. دنیایی که با سرعت سرسام آور در حال حرکت است و برای این حرکت نیازمند انرژی های جدید. امروز گازهای گوناگون و مفیدی برای سوخت، وجود دارد که بیش از سه نوع آن در جهان استفاده می شود. این سه نوع عبارت اند از: گاز مایع (ال. پی. جی) که مخلوطی از بخش های پالایش شده نفت خام از قبیل پروپان، بوتان، پروپیلن و بوتیلن است. این گاز به این علت که به آسانی به مایع تبدیل می شود، برای سوخت سیلندر کاربرد دارد. نوع دوم، گاز طبیعی است که از دو منبع عمده منابع گاز مستقل و گاز همراه (گاز حاصل از تفکیک نفت خام) تامین می شود؛ و نوع سوم بیوگاز است که با آن بیشتر آشنا می شویم.
درسال های اخیر به علت مشکلات ناشی از وابستگی گسترده به نفت و محدودیت منابع تجاری انرژی، به استفاده از بیوگاز بیشتر توجه شده است. بیوگاز براثر واکنش های تجزیه ای بی هوازی میکروارگانیسم های زنده در محیطی تولید می شود که مواد آلی در آن وجود دارد. از این قبیل محیط ها می توان به باتلاق ها و مرداب ها اشاره کرد. گازی که در این محیط ها تولید می شود، به گاز مرداب معروف است. علت نام گذاری این گاز به بیوگاز هم این است که براثر تجزیه بی هوازی مواد آلی و بیولوژیک به وسیله میکروارگانیسم های زنده تولید می شود. بیوگاز مخلوطی از سه ترکیب با نام های متان، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است.
ترکیب عمده و قابل اشتعال بیوگاز، متان است که سهم بیشتر این گاز یعنی ۶۰ تا ۷۰ درصد آن را شامل می شود. گاز متان، بی رنگ و بی بو است که اگر یک فوت مکعب آن بسوزد، ۲۵۲ کیلوکالری انرژی حرارتی تولید می کند که در قیاس با سایر مواد سوختی، رقم قابل توجهی است. دو ترکیب دیگر بویژه سولفید هیدروژن که سهم آن ناچیز است، جزء ترکیب های سمی به شمار می آیند. از مزیت های مهم متان در برابر دیگرسوخت ها این است که هنگام سوختن، گاز سمی و خطرناک منواکسید کربن تولید نمی کند؛ بنابراین، می توان از آن به منزله سوخت ایمن و سالم در محیط خانه استفاده کرد. همان طور که گفته شد، ۶۰ تا ۷۰ درصد بیوگاز را گاز متان تشکیل می دهد. این درصد بالای متان، بیوگاز را به منزله منبع عالی و ممتاز انرژی های تجدیدپذیر برای جانشینی گاز طبیعی و دیگر سوخت های فسیلی قرار داده است. امروزه از بیوگاز در گرم کردن دیگ های بخار کارخانه ها، موتور ژنراتور ها برای تولید برق، گرم کردن خانه ها و پخت و پز استفاده می شود. استفاده از فناوری تولید بیوگاز در ایران، تاکنون کاربرد عمومی نیافته است و در مرحله آزمایشگاهی است؛ درحالی که در کشورهای اروپای غربی، جنوب شرقی آسیا و بویژه چین و هندوستان این فناوری بسیار قابل توجه است و این کشورها با بهره گیری از این فناوری نیاز خود را به سوخت برطرف کرده اند.
استفاده در حمل و نقل سوئد
سوئد، یکی از بهترین مصرف کنندگان بیوگاز در صنعت حمل و نقل است و برنامه ریزی شده است که تا سال ۲۰۵۰ میلادی ۴۰ درصد از نیاز این کشور در بخش حمل و نقل از طریق بیوگاز تامین شود. براساس این گزارش، هزینه تولید بیوگاز در سوئد نیز از تولید بنزین با صرفه تر است؛ زیرا تولید یک مترمکعب بیوگاز که شامل تولید، اصلاح و متراکم سازی است، ۳‎/۵ تا ۵‎/۴ کرون سوئد است که حدود ۷۰ درصد هزینه های جاری بنزین در سوئد است. بررسی ها نشان می دهد درصورت استفاده از بیوگاز در صنعت حمل و نقل، میزان آلاینده دی اکسیدکربن که سبب افزایش گاز گلخانه ای جهان می شود، حدود ۶۵ تا ۸۵ درصد کاهش می یابد.
* فرایند تولید بیوگاز
باکتری های ویژه ای واکنش های تجزیه ای و بی هوازی مواد آلی را به منظور تولید بیوگاز انجام می دهند. این گروه باکتری ها قادر به شکستن و تجزیه مواد آلی پیچیده و ساده اند که سرانجام به تولید بیوگاز منجر می شود. این باکتری ها از باکتری های مزوفیل و تا حدودی گرما دوست هستند و می توانند در دمای ۷۵ تا ۱۰۰ درجه فارنهایت زندگی کنند. تحقیقات نشان می دهد بهترین دما برای رشد این گونه باکتری ها ۹۵ درجه فارنهایت است که در این دما باکتری ها بیشترین فعالیت آنزیمی را برای تجزیه مواد آلی و تولید بیوگاز دارند. با توجه به این موضوع، در فصل زمستان که هوا سرد است، تولید بیوگاز در مرداب ها و باتلاق ها متوقف می شود. از شرایط مطلوب دیگر برای تولید بیوگاز، قلیایی بودن (۷-۸=PH) محیط واکنش است. تجزیه و تبدیل فضولات و مواد گندیده آلی که می تواند محصول حیوانات اهلی و یا گیاهان باشد، به وسیله باکتری ها در دو مرحله به بیوگاز و بیوماس تبدیل می شود. بیوگاز کاربرد های بسیاری دارد و از بیوماس نیز می توان به جای کود آلی بهره برد. در مرحله نخست این واکنش بیولوژیک، باکتری های بی هوازی مواد آلی گندیده را به اسید های آلی تبدیل می کنند. در مرحله دوم، گروه دیگری از باکتری ها اسیدهای آلی به وجود آمده را تجزیه می کنند و در نتیجه آن بیوگاز که بخش عمده آن متان است، تولید می شود. (روزنامه ایران، شماره ۳۹۰۳ به تاریخ ۲۶/۱/۸۷، صفحه ۱۳)
چرخ طیار
در دهه اخیر، تکنولوژی های جدیدی در زمینه ی ذخیره سازی انرژی به بازار آمده اند .این تکنولوژی ها انتقال سریع انرژی را فراهم می نمایند. این پیشرفت نسبت به باطری های الکتروشیمیایی قدیمی به قدری عجیب و جالب توجه بود که می توان آن را با پیدایش الکترومغناطیس های فوق سرد و یا موتورهای استارت سریع (که با کمک انرژی پنوماتیک یا هیدرولیک ساخته شدند) مقایسه کرد .
اخیرا صنعت شاهد پیدایش مجدد یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی یعنی فلایویل بوده است . چرخ طیار های جدید دارای اشکال متنوعی هستند. از چرخ طیار های کامپوزیتی که برای سرعت های دورانی بسیار بالا مناسب هستند گرفته تا چرخ های فولادی قدیمی که به موتور های دورانی کوپل می گردند . در این مقاله، ما انواع مختلفی از چرخ طیارها که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند را بررسی می کنیم. علاوه بر آن به برسی باطری های فعال مکانیکی نیز می پردازیم. واحدی که یکی از جالب ترین گونه های چرخ طیارهای نوین و قدیمی می باشد. این سیستم در حالیکه فضایی در حدود ۱۱ فوت مربع را اشغال می کند قادر است توانی برابر ۵۰۰ کیلو وات را منتقل نماید.
در این مقاله علاوه بر مقایسه چرخ طیار های قدیمی و جدید به معرفی یکی از محصولات شرکت CleanSource نیز پرداخته می شود.
معرفی:
چرخ طیارها نسبت به تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی دارای برتری های خاصی می باشند .یکی از این برتری ها به ساختار ساده ذخیره انرژی در آنها بر می گردد. یعنی ذخیره انرژی به صورت انرژی جنبشی در یک جرم در حال دوران .
سالها از این ایده برای نرم و یکنواخت کردن حرکت موتورها استفاده می شد. در بیست سال اخیر به تدریج یک منبع جدید انرژی در اختیار طراحان و مخترعان قرار گرفت و طراحان از این منبع جدید در وسایل نقلیه الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره استفاده کردند. این منبع دارای ویژگی های زیر بود:
ایمنی بالا ، حجم کم، سازگاری با محیط زیست ، پایین بودن هزینه تعمیر و نگه داری و داشتن عمر مفید بالا و قابل پیشبینی.
اخیرا برای کنترل و ثابت نگه داشتن سرعت وقتی که منبع اصلی انرژی به طور متناوب قطع و وصل می شود از چرخ طیار استفاده می گردد. .به دلیل نارضایتی مصرف کننده گان از باطری های الکتروشیمیایی و از طرف دیگر به علت پایین بودن هزینه تولید و عمر مفید بالای چرخ طیار اکنون در بسیاری از سیستم ها از این وسیله استفاده می شود .
پس از پیشرفت های پی در پی در زمینه ی الکترونیک قدرت اولین بار از چرخ طیار به عنوان محافظ رادار استفاده شد و امروزه یک ابزار قدرت مند و کم هزینه ،در حجم بالا به بازار تجهیزات انتقال قدرت ارائه می شود.
چرخ طیار های قدیمی:
پیش از این، تنها کاربرد چرخ طیار ، در مجموعه موتور-ژنراتور بود. که در آن چرخ های فولادی به سیستم کوپل می شدند تا در زمان قطع و وصل شدن متناوب نیرو، دوران پایدارو طولانی تری را فراهم کنند. این امر توسط افزایش اینرسی دورانی و افزایش انرژی جنبشی ذخیره شده انجام می گرفت.
شکل۱: ترکیب سنتی چرخ طیار با مجموعه موتور- ژنراتور
افزایش موثر زمان دوران برای چنین سیستم هایی به ندرت از حد یک ثانیه در بار نامی فراتر می رفت. این مشکل به این علت ایجاد می شد که تنها ۵ درصد انرژی ذخیره شده از چرخ طیار به موتور انتقال می یافت. انتقال بیشتر انرژی موجب کاهش سرعت دورانی و نتیجتا کاهش فرکانس الکتریکی می شد که امری نامطلوب بود.
با وجود اینکه این سیستم ها مانع ضعیف شدن و یا قطع طولانی مدت جریان برق می شدند، ولی تواناییِ تامین برق کافی برای یک فرایندre-closure کامل یا تامین انرژی لازم برای استارت یک ژنراتور را نداشتند.
با اعمال چند تغییر در طرح می توان زمان انتقال قدرت را در سیستم نشان داده شده در شکل یک افزایش داد. تحت تمامی بارها ، کاهش فرکانس و ولتاژ و همچنسن کاهش سرعت دورانی ژنراتور نامطلوب می باشد. با اضافه کردن یک یکسو کننده بعد از ژنراتور ، سیستم این قابلیت را پیدا می کند تا ۷۵ درصد انرژی چرخ طیار را منتقل کند. پس از آن جریان DC باید فیلتر شده و مجددا به جریان AC با فرکانسی برابر با ۶۰ هرتز تبدیل شود. افزودن یک محرک چند سرعته به سیستم این امکان را به ما میدهد تا بتوانیم از سرعت های دورانی پایین ، اینرسی زیادی را به دست بیاوریم و در نتیجه به موتور کوچک تری برای تامین این منبع انرژی نیاز باشد.
همانطور که در شکل ۲ مشخص است، افزایش موثر در مدت زمان حرکت که توسط سیستم بهبود یافته چرخ طیار ایجاد می شود، حفاظت بهتری را نسبت به نوع قدیمی فراهم می آورد. اما این افزایش در مدت زمان حرکت لزوما هزینه بر هم خواهد بود. در ضمن به تجهیزات و فضای بیشتری نیز نیاز دارد.
نمونه های قدیمی چرخ طیار نیز نسبت به تنواع مدرن خود دارای مزایایی می باشند. در این چرخ طیار ها از فولاد استفاده می شد. ماده ای که به سهولت قابل دسترسی است و به راحتی می توان شرایط مکانیکی آن را پیشبینی کرد. فولاد این امکان را برای طراحان فراهم می آورد تا علاوه بر ملاحظات مالی، شرایط ایمنی را نیز به خوبی تحت کنترل داشته باشند.
به دلیل اینکه چرخ طیار های فولادی نسبت به انواع کامپوزیتی دارای وزن بیشتر و همچنین مقاومت بالاتری هستند، باید در سرعت های دورانی نسبتا پایینی کار کنند. این ویژگی باعث می شود که برای چرخ طیار های فولادی بتوان از یاتاقان های مدل قدیمی استفاده کرد.
اما یکی از معایب چرخ طیار های فولادی این است که آنها نسبت به چرخ های کامپوزیتی جدید ، انرژی و قدرت پایین تری دارند. چرخ طیار های قدیمی معمولای در هوا کار می کنند. که این مسئله باعث می شود تا استهلاک بالایی داشته باشند و همچنین هنگام فعالیت صدای بیشتری تولید کنند. علاوه براین ، یک سیستم چرخ طیار خارجی نیاز به چندین مجموعه یاتاقان دارد. که این مسئله خود باعث می شود که قابلیت اعتماد کل مجموعه پایین آمده و هزینه تولید آن بالا برود.
مزایا و معایب چرخ طیار های قدیمی:
مزایا
• جنس فولادی- ایمن – قابل پیشبینی
• سرعت های دورانی پایین که باعث ساده شدن طراحی می شود.
• مواد اولیه ارزان قیمت باعث کاهش هزینه تمام شده می گردد.
معایب
– انرژی و قدرت پایین
– نیاز به چندین مجموعه یاتاقان
– استهلاک آیرودینامیکی و صدای بیشتر
چرخ طیار های سرعت بالا:
در راستای تلاش برای رسیدن به انرژی و قدرت بالاتر و بهره گیری از مواد کامپوزیتی جدید و تکنولوژی های الکترونیک قدرت، طراحان موفق به تولید چرخ طیار های فشرده شدند. که دارای قابلیت کار در سرعت های خطی بسیار بالا می باشند. از این چرخ طیار های نوین در وسایل الکتریکی و هیبرید الکتریکی و همچنین در تجهیزات کنترل سرعت ماهواره ها استفاده می شود. مطلبی که در کاربرد های فوق حائز اهمیت است این است که بیشترین مقدار ممکن انرژی ذخیره و منتقل گردد همچنین کمترین وزن و فضای ممکنه اشغال شود.
از آنجا که انرژی ذخیره شده در داخل چرخ طیار با مربع سرعت دورانی آن رابطه مستقیم دارد، برای افزایش انرژی ذخیره شده در چرخ طیار باید سرعت دورانی آن را افزایش داد. البته واضح است که تمامی طرح ها دارای محدودیت هایی در سرعت می باشند. منشاء این مشکل، به وجود آمدن تنش در چرخ بر اثر نیرو ها و اینرسی های دورانی می باشد.
چرخ های کامپوزیتی دارای وزن کمتری می باشند. بنابراین در یک سرعت دورانی خاص تنش های کمتری در آنها ایجاد می شود. علاوه براین مواد کامپوزیتی جدید اغلب مقاوم تر از مواد مهندسی قدیمی می باشند. در مقایسه با چرخ طیار های قدیمی این وزن کمتر و مقاومت بالاتر ِ چرخ طیار های کامپوزیتی، قابلیت دوران در سرعت های بسیار بالا را نیز فراهم میکند.
برای یک هندسه خاص ،چگالی انرژی یک چرخ طیار(انرژی ِ واحد جرم)، با نسبت مقاومت ماده به چگالی وزنی آن رابطه مستقیم دارد . این نسبت مقاومت مخصوص نامیده می شود.

پیشرفت های اخیر در تکنولوژی مواد کامپوزیتی ، باعث دستیابی به موادی با مقاومت مخصوص بسیار بالا شده است . که حتی با بهترین فلزات مهندسی قابل مقایسه نمی باشند. نتیجه تحقیقات مداوم در این زمینه منجر به تولید چرخ طیار هایی با سرعت دورانی بیش از صد هزار دور در دقیقه و سرعت خطی بیش از ۱۰۰۰ متر در ثانیه شد.
پیشرفت های باورنکردنی حاصل شده توسط مواد کامپوزیتی جدید لزوما هزینه بر هم بوده است. برای سرعت های دورانی بسیار بالا که در ذخیره سازی انرژی های جنبشی خاص به کار برده می شوند ، دیگر نمی توان از یاتاقان های مکانیکی سابق استفاده کرد. به جای آن اغلب سیستم های جدید از یاتاقان های مغناطیسی استفاده می کنند. در این نو آوری جدید برای تعلیق موتور از نیروی مغناطیسی استفاده می شود که مشکل اصطکاک را به طور کامل حل کرده است. اما متاسفانه به دلیل وجود استهلاک بالای آیرودینامیکی در سرعت های فوق ، این چرخ طیار ها باید در خلاء کار کنند. این مسئله مشکل جدیدی را ایجاد می کند . گرمای تولید شده توسط الکترو مغناطیس های موتور و یاتاقان را در خلاء نمی توان به راحتی دفع کرد. علاوه براین ، یاتاقان های مغناطیسی فعال ذاتا ناپایدار می باشند و برای کنترل تعلیق نیاز به کامپیوتر های پیچیده دارند.
ژنراتور این سیستم ها معمولا یک طرح فیلد دورانی می باشد که دارای یک فیلد مغناطیسی نیز می باشد . مغناطیس های دائمی این فیلد مغناطیسی ، بطور نسبی به زمین اتصال داده شده اند ( ارث شده اند).
از آنجاییکه قدرت این مغناطیس ها بسیار کمتر از انواع مربوط به چرخ طیار های کامپوزیتی می باشد آنها باید با سرعت بسیار کمتری بچرخند. به عبارت دیگر آنها باید به توپی چرخ بسیار نزدیک باشند. که این مسئله باعث کم شدن چگالی انرژی ژنراتور می شود. یک گزینه این است که آنها را در شعاع های بیرونی چرخ سوار کنیم. این عوامل نهایتا طراح را وادار به انتخاب یکی از این دو راه حل می کند :
یا سرعت دیگری برای ماشین درنظر بگیرد .یا محدوده طراحی را به مرزهای تنش مجاز نزدیک تر کند که بدین ترتیب از ایمنی سیستم کاسته می شود.
مانند چرخ طیار های قدیمی که به مجموعه موتور – ژنراتور کوپل می شدند، این سیستم ها هم دارای تجهیزات الکترونیکی مثل یکسو کننده ، فیلتر و مبدل می باشند تا بتوانند درصد بالایی از انرژی ذخیره شده را منتقل کنند.
سیستم حاصل یک باطری مکانیکی فشرده و سبک می باشد که به تعمیر و نگه داری کمی نیاز دارد، حساسیت آن به دمای محیط کم است و تخلیه الکتریکی چندگانه خللی در کار آن وارد نمی کند.
برای جلوگیری از صدمات جانبی ناشی از شکست در فلایویل به یک سری محدود کننده و محافظ نیاز داریم. شکست ممکن است بر اثر عوامل مختلفی روی دهد، مانند رشد ترکی که توسط تولید کننده کشف نشده، در داخل قطعه ، ضرابات و نیرو های ناگهانی در محیط عملکردو یا از کار افتادن یاتاقان های مغناطیسی. هزینه ها و پیچیدگی فراهم کردن حفاظ مناسب از قدرت رقابت این تکنولوژی می کاهد.
مزایا و معایب چرخ طیار های سرعت بالا :
مزایا:
• فشردگی و حجم کم
• کارایی بالا
• تعمیر و نگه داری کم و ناچیز
• عدم وجود صدا و نویز
معایب:
• ملاحظات ایمنی
• هزینه بالای مواد اولیه
• قیمت بالای یاتاقان های مغناطیسی
یکی از بهترین هاCleanSource
احتیاجات بازار تجهیزات قدرت با بازار وسایل الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره ها متفاوت است. این مطلب شرکت active power را بر آن داشت که به دنبال طرح هایی باشد که بتواند علاوه بر کیفیت کارکرد بالا قیمت رقابتی نیز داشته باشد.چرخ طیار ها و باطری های مکانیکی ِگروه CleanSource نتیجه این تلاش است.
با تمرکز کردن بر روی احتیاجات بازار کیفیت قدرت (چیزی که نهایتا به چگالی بالای انرژی منتهی می شود)، شرکت active power هم اکنون در حال عرضه محصولی است که قابلیت رقابت با بهترین انواع باطری های الکتروشیمیایی را داراست. این شرکت از مواد اولیه با تکنولوژی پایین در طرح هایی با تکنولوژی بالا استفاده نموده است تا بتواند از مزایای سیستم های چرخ طیار قدیمی و جدید استفاده کند .(بدون اینکه معایب آنها را در طرح وارد کرده باشد).
سیستم چرخ طیار گروه CleanSource یک مجموعه موتور- ژنراتور-چرخ طیار است که علاوه تراک انرژی دارای قیمت مناسب و ایمنی بالا نیز می باشد.
احتیاجات صنعت کیفیت قدرت به دو دسته عمده تقسیم می شود:
۱- زمان کافی برای راه انداختن بار تا زمانیکه ژنراتور از حالت استند بای به حرکت در آید. ( تقریبا ۱۰ تا ۴۵ ثانیه)
۲- زمان کافی برای کنترل نیرو در زمان وقوع رخ داد ها ی خارج از برنامه. (تقریبا ۵ ثانیه)
طرح های CleanSource حداکثر بازده ظرفیت طبیعی چرخ طیار را گرفته و در زمان کوتاه و با استفاده از فضای کم بیشترین قدرت را تولید می کند. با طرح چنین سیستمی میتوان قدرت مورد استفاده را با رنج وسیعی از سرعت ها منتقل کرد. با طراحی محصولی برای کاربردهایی که نیاز به انتقال نیرو در زمان کوتاه دارند، سیستم آنچه را که مورد نیاز است با کمترین هزینه منتقل می کند. همانطور که در مثال زیر نشان داده شده است، منحنی قدرت برای یک محصول تک چرخه CS300 رسم شده است. هرچه مدت زمان دوران کمتری مدنظر باشد ، قابلیت های قدرت ثابت بالاتر می روند.
منحنی نیرو زمان برای یک سیستم چرخ طیار
قدرت بالا و تلفات پایین در سیستم های CleanSource ، نتیجه بکارگیری یک تکنولوژی خاص در ژنراتور ،محفظه خلاء و ترکیبی از یاتاقان های سنتی و مغناطیسی می باشد. طراحی منحصر به فرد ژنراتور از تلفات جریان گردابی می کاهد و امکان کنترل کامل ولتاژ را در رنج سرعت ماشین فراهم می کند. خلاء نسبی باعث کاهش تلفات و صداهای آیرودینامیکی می گردد و سیستم تعلیق مغناطیسی موجب کاهش تلفات تکیه گاهی و افزایش عمر مفید سیستم می شود.
به عنوان مثال تلفات استندبای یک واحد ۲۴۰ کیلو واتی active power، زیر ۲ کیلو وات می باشد و بازدهی حالت استند بای آن بسیار بیشتر از باطری های الکترو شیمیایی قدیمی است.
پاراگراف های اول دوم و سوم صفحه سه متن اصلی به علت عدم ارتباط با مبحث چرخ طیار ترجمه نشدند در این پاراگراف ها به تشریح یکی از طرح های شرکت CleanSource برای حفاظت و بالا بردن ایمنی سیستم در مقابل شکست در سرعت های دورانی بالا پرداخته شده است.
سیستم ذخیره سازی انرژی در چرخ طیار CleanSource بسیار ایمن ، آرام و قابل پیش بینی می باشد. این سیستم ها برای دوره های طولانی و کار در شرایط بحرانی طراحی شده اند . و در این شرایط نسبت به انواع باطری های الکتروشیمیایی بیسار بهتر کار می کنند. از نظر هزینه ، اندازه و کارایی بهترین رقیب برای باطری های الکتروشیمیایی هستند.
اخیرا این محصول در رنج های متنوع انتقال قدرت در دسترس است ( تا ۲۴۰ کیلو وات برای هر چرخ). تکنولوژی active power را می توان برای سیستم های عظیم تر نیز مورد استفاده قرار داد. سیستم های کنونی را می توان به صورت ردیف های دلخواهی از واحد های موازی کنار هم قرار داد تا انواع مختلف شیوه های ذخیره سازی انرژی را امکان پذیر ساخت.
مزایا:
• ایمنی
• قابل پیشبینی بودن
• تعمیر و نگه داری جزئی
• سرعت دورانی پایین
• هزینه کم
• فشردگی
• کارایی بالا
• بدون صدا

کاربردها :
شرکت active power برای سیستم های چرخ طیار خود سه بازار هدف در نظر گرفته است:
۱- انتقال قدرت مداوم و پیوسته
۲- بهبود کیفیت قدرت
۳- جداسازی باطری و جایگزینی
انتقال قدرت پیوسته:
به علت محدودیت های محیطی ، مسائل تعمیر و نگه داری و فضای محدود ،در بسیاری از مواقع کاربران تمایل دارند که نیازی به استفاده از باطری های الکتروشیمیایی در سیستم نباشد. اگر سیستم شامل یک موتور-ژنراتور استند بای جهت حفاظت باشد، بهترین گزینه برای راه اندازی و همزمان کردن مجموعه ژنراتور، استفاده از سیستم ذخیره سازی انرژی چرخ طیار است.

بهبود کیفیت قدرت:
به خاطر این عارضه که اغلب رویدادهای مضر برای کیفیت قدرت دارای مدت زمانی در حدود چند ثانیه می باشند، برخی کاربران این فرصت را پیدا می کنند تا با استفاده از چرخ طیار و با صرف حداقل فضا و هزینه با این مشکلات مقابله کنند وکیفیت خروجی خود را بالا ببرند. از جمله کاربرد های ایده آل سیستم های چرخ طیار قدرت بالا می توان به سایت های پردازش تولید یا سایت های تولید انبوه اشاره کرد. نیاز به فضای زیاد و هزینه های بالای چرخ طیار های قدیمی، از بسیاری قبل ، این گروه های تولیدی دچار مشکل می ساخته است.
جداسازی باطری و جایگزینی:
یکی از عوامل تعیین کننده عمر باطری های الکتروشیمیایی تعداد دفعات دشارژ شدن سلول ها می باشد. عمر باطری با تعداد دفعات دشارژ شدن آن نسبت عکس دارد. یک باطری مکانیکی یا یک چرخ طیار ، وسیله بسیار موثری برای حفاظت از باطری های شیمیایی می باشد که دارای حجم کوچک و دوام بالایی نیز هست. چرخ طیار نه تنها می توانند رویداد ها وحوادث مضر برای کیفیت قدرت را کنترل کند بلکه در زمان اورهال یا شارژ مجدد باطری های شیمیایی می تواند به عنوان یک منبع جریان dc جایگزین عمل کند.

منابع جدید انرژی و کشورهای در حال توسعه
منابع جدید انرژی که قابل تجدید می‌باشند، تقریبا بسیار متنوع و زیاد هستند. انرژی باد ، بیوانرژی ، انرژی امواج ، انرژی گرادیان حرارتی دریاها ، ژئوترمال ، انرژی فیوژن و انرژی آب چند نمونه از این منابع جدید انرژی هستند. البته لازم به ذکر است که تمام این منابع انرژی از زمانهای قبل نیز وجود داشتند، ولی رشد و توسعه علم و تکنولوژی بشر را قادر به مهار کردن این انرژیها نموده است. در میان منابع فوق انرژی فیوژن و انرژی خورشید جزو منابع غنی انرژی هستند که بشر در مهار کردن آنها با مشکلاتی مواجه است.
البته شکی نیست که به خاطر جوان بودن رشته فیزیک انرژی‌های بالا ، مشکلات تکنولوژی زیادی وجود دارند که باید بر آنها غالب شد. در حال حاضر تقریبا چند کشور از ممالک در حال توسعه دارای تکنولوژی استفاده از این منابع هستند. جدا از تکنولوژی فیوژن ، بهره‌گیری از منابع جدید و قابل تجدید انرژی احتیاج به یک دقت نظر و برنامه‌ریزی دقیق دارد که باید از طرف متولیان امر انرژی در این کشورها اعمال شود.
غیر متمرکز بودن جمعیت در کشورهای در حال توسعه یکی از مزایای این کشورها در استفاده از منابع جدید و قابل تجدید انرژی است. چون قسمت اعظم جمعیت این کشورها در روستاها و مناطق دور افتاده زندگی می‌کنند، جایی که شبکه برق ‌رسانی و حمل و نقل یا هنوز به آنها نرسیده و یا به صورت محدود و ابتدایی در این مناطق توسعه یافته است. همچنین این کشورها در مراحل مختلف توسعه هستند و لذا وقت کافی برای تشکیل نمونه مصرفی ، که با منابع جدید و قابل تجدید انرژی هماهنگ باشد، را دارا هستند.
مراحل استفاده از سیستمهای خورشیدی
مرحله اول در استفاده از سیستمهای خورشیدی ، مسائل تکنولوژیکی و علمی ‌است که از مسائل اصلی و ضروری هستند که باید بیشتر مورد توجه قرار گیرند. در این مرحله ، بر حسب نوع آب و هوا و نوع ساختمان و شرایط محیطی راه حلهای مختلفی ارائه می‌گردد.
مرحله دوم تلفیق و هماهنگی این سیستمها با سیستمهای موجود است که این امر از جمله مسائلی است که باید در شهرها مورد توجه قرار گیرد. معمولا یک طرح خورشیدی بهینه باید حدود ۶۰ تا ۸۰ درصد از انرژی مصرفی خود را توسط خورشید تامین کند و بقیه را توسط یک سیستم کمکی بدست آورد.
طراحی یک سیستم خورشیدی برای تامین صد درصد انرژی تقریبا غیر اقتصادی و شاید غیر عملی باشد. بنابراین ، استفاده از یک سیستم کمکی که معمولا از شبکه‌های برق و گاز تامین خواهد شد، غیرقابل اجتناب است. این مسئله باعث بروز مشکلاتی در تنظیم و کنترل بار شبکه خواهد شد. بنابراین استفاده انبوه از این سیستمها در شهرها ، موضوعی است که باید به دقت بررسی شود.
ارتباط فیزیک انرژی بالا با سایر علوم
اصول رشته فیزیک انرژی بالا بر اساس چندین رشته مختلف از علوم مانند فیزیک ، شیمی ، ریاضیات ، اقتصاد ، مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی شیمی ‌بنا نهاده شده است. بنابراین ، برای اشراف کامل یافتن بر موضوع نیاز به آگاهیهای وسیعی از موضوعات مختلف وجود دارد. تنوع و گستردگی موضوع از یک طرف و تازه و جوان و نوپا بودن علم فیزیک انرژی‌های بالا سبب شده است که تعداد افراد متخصص در این رشته در مقایسه با سایر رشته‌ها کمتر باشد.
همچنین چون انرژی هسته‌ای و فرایندهای هسته‌ای به صورت گسترده و وسیع در فیزیک هسته‌ای مورد بحث قرار می‌گیرند، لذا این علم با فیزیک هسته‌ای ارتباطی تنگاتنگ دارد. البته شاخه‌های مختلف علم فیزیک مانند ترمودینامیک ، فیزیک راکتور ، فیزیک فضا و سایر شاخه‌های فیزیک نیز با این علم مرتبط هستند.

چند نمونه از مصارف انرژی خورشیدی در جامعه
آبگرمکن خورشیدی
مساعدترین بخش برای کاربرد انرژی خورشیدی ، بخش خانگی است. قسمت اعظم آب گرم مصرفی در این بخش می‌تواند توسط انرژی خورشیدی تأمین شود، اما در پاره‌ای از موارد استفاده از انرژی برای تامین آب گرم مصرفی مناسب نخواهد بود. از جمله این موارد آپارتمانهای بلند ، مناطق جنگلی ، خانه‌هایی که در جهت نامناسب قرار دارند و مناطق با تشعشعات خورشیدی کم است. در هر حال ، می‌توان بیشتر از ۶۰ درصد آب گرم خانگی را از طریق خورشیدی تامین نمود. امروزه تکنولوژی آبگرمکن‌های خورشیدی کاملا توسعه پیدا کرده و به درجه بالایی از رشد و پیشرفت رسیده است.
گرم کردن فضا
گرم کردن فضا خصوصا در مناطق سرد احتیاج به انرژی قابل ملاحظه‌ای دارد و شاید یکی از اقلام مهمی‌ باشد که می‌تواند با تکنولوژی موجود توسط انرژی خورشیدی تامین شود. البته این کار چندان ساده نیست و اکثر ساختمانهای موجود برای این کار مساعد نیستند. برخلاف سیستم آب گرم خانگی ، در این زمینه طرحهای مختلفی وجود دارد که به عنوان مثال می‌توان به سیستمهای هوا ، سیستمهای آبی ، سیستمهای پسیو و غیره اشاره کرد.

تولید بخار صنعتی
معمولا بخار در محدوده ۳۰۰ _ ۵۰۰ درجه فارنهایت در بیشتر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. متمرکز کننده‌ها می‌توانند چنین درجه حرارتی را تامین کنند. روشهای مختلفی در این زمینه وجود دارد، ولی معلوم نیست که کدام روش بهترین است. ذخیره انرژی یکی از مسائل اصلی این سیستمهاست. هیچگونه سیستم ارزان قیمت و ساده‌ای برای ذخیره حرارت در این محدوده وجود ندارد.
تولید الکتریسته توسط سلولهای خورشیدی
سلول خورشیدی وسیله‌ای است که می‌تواند با استفاده از انرژی خورشیدی جریان الکتریسیته تولید کند. این سلولها می‌توانند در یک ماهواره مصنوعی خارج از جو زمین ، در محلی که بیشتر اوقات خارج از سایه زمین قرار دارد، نصب شوند. انرژی حاصل از خورشید توسط این سلولها به امواج ماکروویو تبدیل شده و به زمین ارسال می‌گردد. سپس طی فرایندهایی امواج ماکروویو به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌گردند.
تولید الکتریسیته توسط تبدیل حرارتی
بخار ایجاد شده توسط انرژی خورشیدی می‌تواند یک توربین مولد الکتریسته را به حرکت در آورد و جریان الکتریسته ایجاد نماید. البته این کار می‌تواند به روشهای مختلف صورت گیرد.
تولید هیدروژن در راکتور هسته‌ای
مشکل ذخیره انرژی یکی از مشکلات اساسی بر سر راه توسعه و کاربرد انرژی خورشیدی در درجه حرارت بالا است. هدف نهایی تجزیه آب توسط انرژی خورشیدی و تولید هیدروژن است. این کار می‌تواند با استفاده از کاتالیزورها در راکتورها و در درجه حرارت بالا و یا بوسیله عمل الکترولیز انجام شود. هیدروژن تولید شده می‌تواند برای مدت طولانی ذخیره شده و یا بوسیله لوله انتقال پیدا کند. سلولهای سوختی می‌توانند با بازده بالایی هیدروژن را به الکتریسیته تبدیل کنند.