موضوعات اصلي
آيا حيات در جاى ديگرى از منظومه شمسى وجود دارد
در هر كهكشان مانند راه شيرى ۱۰۰ تا ۴۰۰ ميليارد ستاره وجود دارد و كيهان شناسان تخمين مى زنند ۴۰۰ ميليارد كهكشان در عالم موجود است بنابراين پذيرفتنى نيست اگر بگوييم سياره كوچك ما در كنار ستاره عادى مان تنها مكان پذيراى حيات در عالم است اما تنها زيستگاهى كه تاكنون در عالم مى شناسيم زمين خودمان است. در اينجا به دليل گستردگى مطلب بحث درباره حيات در كيهان را به حوزه كوچك تر آن يعنى منظومه شمسى محدود خواهيم كرد و به احتمال وجود حيات و سيارات و اقمار پذيراى آن مى پردازيم. در قسمت هاى بعدى درباره احتمال وجود حيات در ديگر نقاط كيهان و امكان ارتباط با آنها و حتى شكل فرضى حيات شان صحبت خواهيم كرد.
در اين مطلب چون مقصود از حيات در منظومه شمسى، حيات ابتدايى و چگونگى شكل گيرى آن است پيشنهاد مى كنم ابتدا مطلب «حيات چيست؟» را مطالعه فرماييد. (روزنامه شرق ۸۴.3.10)
•گزينه هاى وجود حيات
در منظومه شمسى غير از زمين تنها سه گزينه وجود دارد كه احتمال پيدايش حيات بر روى آنها بررسى مى شود. مى توانيم با اطمينان بگوييم حيات در مريخ، يكى از اقمار مشترى - اروپا و يكى از اقمار زحل
- تيتان - مى تواند پديد بيايد. كمربند حيات خورشيد شامل سه سياره زهره، زمين و مريخ است. (كمربند حيات در منظومه شمسى يعنى جايى كه سياره اى با جو مناسب داراى آب به صورت مايع است و احتمال شكل گيرى حيات تنها در اين كمربند وجود دارد) سياره زهره از لحاظ ظاهرى شباهت زيادى به زمين دارد. جرم آنها با هم برابر است و ضمناً تركيبات اتمسفرى اوليه دو سياره شباهت زيادى با هم داشته اند اما سياره زهره كمى نزديك تر از زمين به خورشيد است و اين باعث عدم پايدارى آب مايع در آن سياره مى شود. همچنين گاز كربنيكى كه در جو آن قرار دارد باعث ايجاد خاصيت گلخانه اى شديد شده و درجه حرارت آن را تا ۵۰۰ سانتى گراد مى رساند. بنابراين مى بينيد كه از شرايط ابتدايى حيات يعنى آب مايع و جو مناسب برخوردار نيست.
•••
۱- مريخ: سياره ديگر كمربند حيات مريخ است كه تاكنون بيش از دو گزينه ديگر كاوش شده است. در چند صد ميليون سال اول منظومه شمسى، مريخ نسبت به زمين شرايط بهترى براى پيدايش حيات داشته كه به دليل سريع سردتر شدن مريخ بوده است. همين زمينه شرايط پيدايش باكترى ها را زير پوسته مريخ ايجاد كرد. يعنى شرايط سطحى مريخ بسيار زودتر از زمين براى پيدايش حيات آماده شده است. يافته هاى اخير مريخ نوردهاى ناسا وجود آب در گذشته مريخ- احتمالاً حدود يك ميليارد سال قبل- را نيز تاييد كرده اند. هرچند ميزان آن و مدت زمان بقاى آن همچنان مبهم است. علاوه بر اين شواهدى دال بر وجود جوى ضخيم از co2 در سال هاى آغازين اين سياره وجود دارد. شايد در همين دوره حيات در زير سطح مريخ يا حتى بر سطح آن فرصت رشد يافته باشد اما به دليل ميدان مغناطيسى و گرانش ضعيف مريخ (حدود ۳۸ درصد جو زمين) باد خورشيدى جو آن را بيش از پيش پراكنده ساخت و سبب بخار شدن يا فرو رفتن آب هاى سطحى به زير سطح مريخ و يخ زدن آنها شده است. اخيراً نيز مدار گردهاى مريخ نشانه هاى اميدوار كننده اى را از وجود منابع يخ- آب زير سطح مريخ يافته اند. بنابراين امكان حيات بر روى مريخ كنونى بسيار كم است اما غيرممكن نيست. احتمالاً گرماى درونى آن به اندازه اى هست كه لايه زيرين يخ را گرم كند و محيطى نسبتاً مساعد را براى ميكروب هاى جان سخت مريخى ايجاد كنند. اين باكترى ها در صورت وجود در سوخت و سازشان توليدكننده متان هستند. جالب اين است كه شواهد اخير مدارگرد مريخ نشانه هايى قطعى از وجود متان در جو مريخ دارد كه يا بر اثر واپاشى هاى حاصل از زندگى باكترى ها به وجود مى آيند يا بر اثر فعاليت هاى پيوسته آتشفشانى در جو پخش مى شوند. اين كه آيا در دوره ابتدايى مريخ حيات شكل گرفته است يا حتى هنوز هم باكترى هايى زير لايه هاى سطحى آن- جايى كه احتمالاً آب مايع وجود دارد- زنده مانده اند هنوز بى پاسخ مانده است و جواب قطعى آن طى كاوش هاى آينده حاصل مى شود.
(شهاب سنگ مريخى ALH84001 كه ۱۳۰۰۰ سال پيش در قطب جنوب سقوط كرده است. در بزرگنمايى ۱۰۰ هزار برابر با ميكروسكوپ الكترونى، ساختارهاى كرم مانندى ديده مى شود كه دانشمندان آنها را مشابه سنگواره هاى حيات ابتدايى مى دانند. اما هيچ چيز هنوز قطعى نيست.)
بنابراين هر دو سياره موجود در كمربند حيات را بررسى كرديم. (البته غير از زمين) اما ممكن است در هر منظومه كمربندهاى حيات متعددى وجود داشته باشد يعنى قلمرو حيات ابتدايى محدود به كمربند حيات دور هر ستاره نيست. اگر سياره اى گازى اقمارى بزرگ داشته باشد، نيروى جذر و مدى ميان سياره و اقمار درون اين اقمار را گرم مى كند. يعنى حتى اگر سياره و قمرش نزديك ستاره اى هم نباشند، انرژى مورد نياز حيات ابتدايى تامين خواهد شد.
۲- اروپا: سطح اين قمر مشترى را اقيانوسى نيمه عميق از آب فراگرفته و روى آن را لايه اى يخ ضخيم كه شايد ضخامت آن ۱۰ تا ۱۵ كيلومتر باشد، پوشانيده است و اين لايه يخ به دلايل مجاورت با خلأ همواره در حال شكست و ترميم است. اين قمر هم اندازه ماه زمين است و منبع گرمايى درونى آن در اثر مكش گرانشى مشترى و ديگر قمرها بر اروپا به وجود آمده است. اين گرما يخ هاى زيرين را ذوب مى كند، در عين حال فشار يخ ها باعث مى شود آب بخار نشود، در نتيجه ممكن است نوعى از حيات در آب زيرين شكل گرفته باشد. شكلى از حيات كه متفاوت از حيات شناخته شده زمين خواهد بود. چون ژرفاى يخ به حدى است كه نور خورشيدى از آن نمى گذرد بر همين اساس حيات وابسته به نور خورشيد نمى تواند در آنجا شكل بگيرد. اينكه آيا حياتى در آنجا آغاز شده و تا كجا متحول شده است را نمى دانيم. با شروع ماموريت مدارگرد جيمو (JIMO) و مطالعه قمرهاى يخى مشترى، اطلاعات نسبتاً كامل ترى را درباره احتمال حيات در اروپا به دست خواهيم آورد. تنها زمانى مى توانيم با قطعيت از حيات در اروپا صحبت كنيم كه ناسا موفق شود كاوشگرى را به اروپا بفرستد و با سوراخ كردن يخ ها، حيات دريايى را آزمايش كند كه اين امر با توجه به شرايط و ضخامت يخ به زودى امكان پذير نيست.
(سطح يخى اروپا، شيارهاى موجود يخ هاى ترك خورده سطح اروپا را از ديد فضاپيماى گاليله در سال ۱۹۹۸ نشان مى دهد.)
۳- تيتان: اين قمر با قطرى معادل ۵۱۵۰ كيلومتر دومين قمر بزرگ منظومه شمسى و حتى از سياره هاى پلوتون و عطارد نيز بزرگ تر است. اما مهمترين ويژگى آن وجود جو قابل توجه آن است كه از نظر تركيبات و فشار سطحى به زمين بسيار شبيه است. جو هر دو از نيتروژن (۱۷ درصد براى زمين و ۹۰ تا ۹۷ درصد براى تيتان) تشكيل شده و فشار جو در تيتان ۵/۱ برابر فشار جو در زمين است. البته دومين گاز فراوان در زمين اكسيژن و در تيتان متان است.
دورتا دور جو تيتان تا ارتفاع ۷۰۰ كيلومترى سطح غبارى از ذرات متان وجود دارد. در عكس هايى كه كاسينى اخيراً از اين قمر بااهميت گرفته نواحى تيره و روشن بسيارى ديده مى شود. نواحى تيره احتمالاً درياهاى اتان و متان هستند كه در دماى ۱۷۹- درجه سطح تيتان به وجود آمده اند و نواحى روشن بايد قاره هايى بر سطح آن باشند. به دليل دماى بسيار كم تيتان، احتمال وجود حيات در آن وجود ندارد اما اين قمر تركيبات آلى يعنى بلوك هاى سازنده حيات را در خود جاى داده است. بنابراين نمونه اى عالى براى بررسى شرايط آغازين حيات است، يعنى چيزى شبيه زمين در ۵/۴ ميليارد سال پيش كه اكنون مى توان سير تكوين حيات را بر روى نمونه اى آزمايشگاهى مطالعه كرد. حال چگونه بر روى چنين قمرى با اوضاع محيطى نه چندان مساعد حيات شكل مى گيرد؟ تيتان يكى از مهم ترين عامل ها را دارا است و آن جوى پايدار است كه مانند يك حفاظ محيط درون قمر را از فضاى بيرون آن جدا مى كند. مورد بعدى مانند پيدايش حيات ابتدايى بر روى زمين است. پرتوهاى فرابنفش در برخورد با تيتان باعث شكسته شدن مولكول هاى نيتروژن، متان و ساير مولكول ها مى شود و در نتيجه تركيبات آلى بعدى شكل مى گيرد. در نهايت چگالى ابرها به حدى مى شود كه امكان ريزش باران هاى هيدروكربنى را روى قمر بالا مى برد كه در صورت روى دادن اين پديده مهم، درياچه ها و رودهايى از تركيبات آلى سطح اين قمر را مى پوشاند. بنابراين شرايط حيات ابتدايى در مجاورت مولكول هاى آلى مساعد تر مى شود و در آن صورت ما شاهد آن چيزى خواهيم بود كه در حدود ۵/۴ ميليارد سال پيش در زمين آغاز شده است، تاكنون به چنين موجودات هوشمندى ختم شود. بسيارى از اين حدسيات بعد از فرود هويگنس و تجزيه و تحليل كامل داده هاى ارسالى آن قطعى خواهد شد.
با توجه به آنچه در بالا ذكر شد مى بينيم احتمال اين كه در جاى ديگرى از منظومه شمسى هم بتواند شكل بگيرد صفر نيست. چنانچه شواهد حاكى از آن است كه در زمانى دوردست در مريخ حياتى ابتدايى وجود داشته و اكنون ممكن است در قمر اروپا ايجاد شده باشد و در آينده اى دور هم احتمال ايجاد آن بر تيتان وجود دارد، پس بايد اميدوار باشيم كه ما در اين كيهان تنها نخواهيم بود.
منابع:
۱- ماهنامه نجوم، آذر ۸۳ شماره ،۱۴۱ ويژه نامه حيات (مقاله هاى فرود به سرزمين عجايب- حيات در كائنات- زندگى در زيرزمين _ حيات در مريخ)
۲- زيباترين تاريخ جهان، هيوبرت ريوز و...، ترجمه حسين فرهاديان، نشر رحيمى ۱۳۸۰.
-
دوشنبه 23 آذر 1388
5:51 AM
نظرات(0)
جايگاه
WBS
در نت
Work Breakdown Structure)
)
در علم مديريت و کنترل پروژه
WBS
(بعنوان اولين قدم در اجراي يک پروژه ) براي مهندسين صنايع کاملا شناخته شده
ميباشد
WBS
بمعني تجزيه يک فعاليت به اجزاء کوچکتر
بوده و علاوه بر علم مديريت و کنترل پروژه در ساير علوم و حتي زندگي شخصي مردم از جايگاه مهمي برخوردار ميباشد
اگر سري به کتب موجود در زمينه روانشناسي و موفقيت بزنيد مشاهده خواهيد نمود که در همه آنها تجزيه اهداف به اجزاء کوچکتر بعنوان اولين قدم در رسيدن به آنها عنوان گرديده است . در اين بحث موارد کاربرد
WBS
در علم نگهداري و تعميرات معرفي ميگردد
.
کاربردهاي
WBS
در نت
بطور کلي از
WBS
جهت استاندارد سازي فعاليتهاي نگهداري و تعميرات استفاده ميگردد .
1. تجزيه ساختار ماشين جهت اجراي نت برنامه ريزي شده :
در سيستم نت نياز است بطور دقيق جزئي از ماشين که بايد براي آن يک فعاليت نت انجام گيرد مشخص شود 0 در اين راستا ساختار يک ماشين به 4 سطح تجزيه گرديده ، کدگذاري شده و شناسنامه تهيه ميگردد .
سطح 1 :
سيستم (
System
)
: قسمتهايي از ماشين که بصورت يک مجموعه کامل عمل کرده و هدف خاصي را دنبال ميکنند . بعنوان مثال :سيستم انتقال قدرت – سيستم روانکاري ، سيستم هيدروليک و ...
سطح 2 :
زيرسيستم (
Subsystem
)
:
زير مجموعه اي از يک سيستم . بعنوان مثال سيستم هيدروليک در يک ماشين از زير سيستمهاي پمپاژ روغن (مولد انرژي)، کنترل فشار ، کنترل جهت ، کنترل دبي و مصرف کننده تشکيل ميگردد
سطح 3 :
مجموعه (
سطح 4 :
قطعه (
Part
)
: به کوچکترين جزء يک ماشين اطلاق ميگردد 0 هر مجموعه شامل حداقل دو قطعه ميباشد 0 بعنوان مثال يک مجموعه الکتروموتور از قطعاتي چون روتور ، استاتور ، پروانه خنک کن ، بيرينگ و ... تشکيل گرديده است
2. استاندارد سازي فعاليتهاي تعميراتي :
·
تعيين نوع فعاليت تعميراتي مناسب ( شامل تعويض ، جوشکاري ، بوش زدن ، بازسازي رزوه و ... ) براي اجزاء ماشين
·
تعيين مواد و قطعات مورد نياز جهت تعميرات ( شامل قطعات يدکي ، مواد تميزکاري ، چسب ، سمباده ، الکترود جوشکاري ، روغن ، گريس ، ابزار و قيدو بستها و ... )
.
برنامه ريزي مناسب جهت انجام فعاليتها
( ترسيم
CPM
، تهيه گانت چارت و ... ) ، جلوگيري از بروز خطاهاي انساني (با مشخص نمودن روشهاي مونتاژ و دمونتاژ اجزاء )
جهت استاندراد سازي تعميرات ، اجزاء ماشين بصورت زير دسته بندي ميگردد . لازم به ذکر است که تجزيه ساختار ماشين ( بند 1 ) بعنوان پيشنياز در استاندارد سازي تعميرات بوده و اصولا ساختار
WBS
تجزيه سطح چهارم بند 1 (قطعات ) براساس وضعيت تعميراتي آنها ميباشد
سطح 1 : قطعات دور ريز و قطعات نياز بازرسي :
·
قطعات دور ريز
: آندسته از قطعاتي که بدون بازرسي تعويض گرديده و بعنوان قطعات تعويضي روتين در تعميرات ميباشند . بعنوان مثال واشرهاي آب بندي به دلايا تغيير شکل دادن احتمالي و عدم کارايي در آب بندي مجدد و
مستهلک شدن تحت شرايط کار در اين گروه قرار ميگيرند 0 تجزيه سطوح اين گروه در همين قسمت پايان مي يابد
قطعات نيازمند بازرسي
: آندسته از قطعاتي که ابتدا ميبايست مورد بازرسي قرار گرفته و سپس جهت تعمير و يا تعويض آنها تصميم گيري گردد 0 بعنوان مثال بيرينگها ، شافتها و چرخدنده ها در اين گروه قرار دارند
سطح 2: زير گروه قطعات نيازمند بازرسي
قطعات تعويض پذير :
بعنوان مثال بيرينگها
قطعات تعمير پذير :
قطعاتي همچون شافت و چرخدنده ها
قطعات تعمير پذير :
قطعاتي همچون شافت و چرخدنده ها در اين گروه قرار ميگيرند 0 بعنوان مثال چنانچه چرخ دنده بعلت حرکتهاي غلتشي بين محور و چرخ دنده از محور وسط آسيب ديده باشد ، امکان تعمير آنها وجود خواهد داشت . به همين علت در گروه قطعات تعمير پذير قرار ميگيرد0 اما اگر دنده ها آسيب ديده باشند امکان دوباره يابي آن وجود نخواهد داشت و تعويض ميگردد 0 بنابراين قطعات تعمير پذير نيز به 2گروه قابل تعمير و غير قابل تعمير (تعويضي) تقسيم ميگردد 0
-
دوشنبه 23 آذر 1388
4:53 AM
نظرات(0)
استفاده از بيوماس به عنوان يك منبع انرژي به هزاران سال قبل برمي‌گردد چرا كه تا سال 1800 ميلادي منبع اصلي انرژي بوده است.
بيوماس يك ماده حياتي از قبيل محصولات زراعي، چوبي و فضولات حيواني است. در حقيقت بيوماس شكلي از انرژي ذخيره شده خورشيدي است كه گياهان اين انرژي را از طريق فتوسنتز تامين مي‌كنند. انرژي بدست آمده از بيوماس بوسيله سوزاندن مستقيم، تبديل آن به انرژي غني گازها (تبديل كردن به گاز) حاصل مي‌شود كه اين مي‌تواند سوخت پيشرفته‌اي در توربينهاي گازي يا سلولهاي سوختي باشد. بوسيله تبديل كردن اين انرژي به سوختهاي مايع (بيوسوخت) مي‌توان از آن براي سوخت وسايل نقليه و ديگر تجهيزات برقي استفاده كرد. از طرف ديگر، بايد در سيستمهاي تركيبي برق و گرما و بيوماس‌هاي پيشرفته‌تر براي توليد برق به راندمان نهايي بيش از 80 درصد در توليد دست يابيم.
از نقطه نظر محيطي سيستمهاي انرژي بيوماس به چند دليل مطلوب و جالب هستند:
1- سوختن يا اشتعال بيوماس جو را خنثي مي‌كند كه در اين هنگام بيوماس اضافه شده دي‌اكسيد‌كربن را از اتمسفر پاك مي‌كند، اين عمل هنگامي صورت ميگيرد كه بيوماس مي‌سوزد و در اتمسفر آزاد مي‌شود. توليد سوختهاي مطمئن از بيوماس خطرات آلودگي را كاهش مي‌دهد. بعنوان مثال زمينهاي سرشار يا غني از گاز (عمدتاً متان) بر تغيير وضعيت آب و هوايي جهاني و تبديل فضولات حيواني به متان موثر خواهد بود.
2- تركيب بيوماس با زغال‌سنگ در نيروگاههاي زغال‌سنگ مي‌تواند آلودگي‌هاي خروجي را كاهش دهد.
3- رشد روزافزون و دائمي سوختهاي بيوماس وابسته به محصولات زراعي كاشته شده در سراشيبي، خاكهاي مستعد و كناره‌ها در طول راه‌هاي آبي است كه مي‌تواند از تشكيل لجن در سطح آب و جاري شدن كودهاي شيميايي كشاورزي جلوگيري كند.
سيستمهاي انرژي بيوماس بايد براي توليد برق مورد مطالعه قرار گيرند بخصوص هنگام حرارت دادن فضولات در توليد برق براي كاربرد در فرآيندهاي صنعتي يا تركيب حرارت و برق، انرژي بيوماس بيشتر از منابعي نظير ضايعات چوب درختان، تفاله كارخانه‌ها، پس‌ماند محصولات زراعي يا زمين‌هايي سرشار از متان قابل استفاده است.
در آمريكا دولت مركزي اين كشور تسهيلات يا امكانات لازم را براي كمك در كاربرد انرژي بيوماس از ميان برنامه‌هاي تازه كه شامل اين انرژي است در نظر گرفته كه اين خود سودي ارزشمند براي شركتهاي توليد برق است.
كاربرد انرژي بيوماس:
بيوماس مي‌تواند به عنوان يك منبع انرژي در يكي از راه‌هايي كه در ذيل آمده است بكار رود:
Co-firing: اضافه كردن درصد كمي از بيوماس به سوخت تهيه شده براي نيروگاه زغال سنگ (اين عمل كوفايرينگ نام‌گذاري شده است)، آسانترين راه براي افزايش كاربرد بيوماس در توليدب برق است. در حال حاضر نحوه كاركرد 6 نيروگاه در ايالات متحده كوفايرينگ بيش از 15 درصد از سوخت تركيبي (حرارت و برق) است كه اغلب آنها از ضايعات چوب استفاده مي‌كنند. از طرف ديگر كوفايرينگ در بيوماس 40 درصد مي‌تواند جانشيني براي سوخت زغال‌سنگ در يك نيروگاه زغال‌سوز باشد.
طبق برنامه DOE اگر چه در كشورهايي كه نيروگاه‌هايي با سوخت زغال‌سنگ دارند يك ظرفيت 310GW دارند اما بيوماس تا سال 2020 بايد 20GW تا 30GW انرژي توليد كند.
اشتعال مستقيم:
اشتعال مستقيم بيوماس هم‌اكنون به طور وسيع در صنايع بخصوص مورد استفاده قرار ميگيرد كه اين صنايع شامل كارخانه الوار، اسباب و اثاثيه، كارخانه‌هاي آسياب‌كننده و كارخانه‌هاي شكر است.
در يك اشتعال مستقيم به شكلي عملي، بيوماس معمولاً در يك بويلر بزرگ براي توليد بخار مي‌سوزد كه نتيجه اين عمل سيكل رانكين است. اين مورد شبيه فرآيند مورد استفاده در نيروگاههاي زغال‌سوز است. با اين تفاوت كه در كاركرد تجهيزات سوخت متفاوت هستند. نيروگاههاي اشتعال مستقيم اغلب كوچك بوده و عملكرد بازده آنها حدود 20 درصد است.
مبدل گاز:
تبديل كردن به گاز سريع‌تر و اثربخش‌تر از سوختن بيوماس است و يك روش پاك در استخراج انرژي حرارتي خواهد بود. در اين فرآيند بيوماس در يك محيط بدون اكسيژن گرم شده و به شكل مواد آلي درمي‌آيد. در حال حاضر در گرونيگن هلند يك سيستم تصفيه بيوماس استفاده مي‌شود كه اجزا جامد زباله‌هاي شهري را براي توليد 25MW برق تصفيه مي‌كند.
زيست سوخت:
زيست‌سوخت آخرين روش براي تبديل بيوماس به انرژي قابل استفاده در توليد سوخت از مواد آلي است زيست‌سوختها توسط DOE تعريف شده‌اند كه آنها شامل الكلها، اترها، استرها و ديگر مواد شيميايي ساخته شده از بيوماس هستند.
از آنجاكه زيست‌سوختها براي توليد الكتريسيته سوزانده مي‌شوند اما بيشتر توجه به آنها براي كاربرد در حمل و نقل است (بخصوص اتانول و بيوديزل).
بيش از 5/1 بيليون گالن (57 ميليون ليتر) اتانول از بيوماس بدست مي‌آيد كه يك فرآيند تخمير هر ساله به بنزين اضافه مي‌شود كه اين عمل در بهبود عملكرد وسايل نقليه و كاهش آلودگي موثر خواهد بود.
الكلها معمولاً با معيار 10 درصد در تركيب با بنزين بكار مي‌روند از طرف ديگر بيوديزل از روغن‌هاي گياهي و چربي‌هاي حيواني ساخته مي‌شوند. تقريباً 30 ميليون گالن (1135 ميليون ليتر) بيوديزل سالانه در ايالات متحده توليد شده كه معمولاً با معيار 20 درصد در تركيب با ديزل سوخت بكار مي‌رود.
بيوگاز:
بيوگاز بعنوان يك سوخت با راندمان بالا در توربين گازي بكار مي‌رود. سيستمهاي چرخه تركيبي تبديل گاز (GCC) شامل يك سيكل بالاي توربين گاز، يك سيكل پايين توربين بخار براي رسيدن به بازده نزديك به دو برابر اشتعال مستقيم در آنها است.
تصفيه بي‌هوازي: روش ديگر براي توليد انرژي از بيوماس استفاده از تصفيه بي‌هوازي مواد آلي براي توليد متان است كه مي‌تواند بعنوان سوخت مورد استفاده قرار ميگيرد. از تصفيه بي‌هوازي براي توليد متان از فاضلاب شهري، كارخانه‌ها، كود حيوانات و ديگر مواد استفاده مي‌كنند.
نيروگاههاي بيوماس:
نيروگاههاي بيوماس براي افزايش بازده و كم كردن هزينه توليد برق از سوختهايي مانند چوب استفاده مي‌كنند. در اينجا نظريه جديد توليد قدرت الكتريكي (برق) را با تاكيد بر به چالش دعوت كردن (خواستن) مهندسان بوسيله توربين گازي نشان خواهيم داد.
دليل منطقي نيروگاه بيوماس:
بيشتر تلاش‌ها و خواستهاي جهاني و بسياري از روشهاي اقتصادي براي استفاده و هدايت بيوماس در مسير توليد الكتريسيته (برق) است. هم‌اكنون مقدار برق توليدي از بيوماس كم است و وابسته به منابع قابل دسترس بيوماس است. اگر چنين انتظاري در استفاده از بيوماس (توليد برق) وجود دارد و از طرف ديگر نيز منابع عظيم بيوماس براي سوخت اين نيروگاهها وجود دارد پس چرا ما نبايد به سرعت در توسعه اين صنعت كوشا نباشيم.
اولاً هر نيروگاه بيوماس برنامه‌ريزي شده با ديگر روشهاي توليد برق رقابت مي‌كند كه در بيشتر موارد تنها روش ديگري كه تامين‌كننده قدرت الكتريكي است استفاده از نيروگاه سوخت فسيلي است. تامين قدرت الكتريكي (برق) توسط يك نيروگاه سوخت فسيلي اقتصادي است چرا كه اين نيروگاهها به دليل قابل اعتماد بودن آنها اقتصادي هستند. جديدترين تكنولوژي كاربرد اين نيروگاهها (مثلاً توربين گازي مركب با سيكل بخار) است و آنها به طور نسبي سريع نصب مي شوند و ساختمان آنها نيز در دو مقياس كوچك وبزرگ است كه اين نيروگاهها از نقطه‌نظر تامين سرمايه ملي معروف هستند، در حال حاضر سوختهاي فسيلي فراوان و در دسترس بوده و با يك قيمت معقول در قسمتهاي زيادي از دنيا وجود دارند. ثانياً نيروگاههاي بيوماس كمتر متكي به نحوه تكنولوژي بويلر توربين بخار هستند. ديگر دلايل شامل داشتن قيمت نصب بالا به ازاء هر كيلووات با توجه به منابع سوخت بزرگتر كه دستي‌تر از سوختهاي فسيلي هستند. (خصوصاً نسبت به نفت و گاز طبيعي كه به شكل جامد نيستند)
دلايل عمده در توجه به ساختار انرژي بيوماس عبارتند از:
1- دسترسي به پس‌ماندهاي بيوماس در جهت توليد تركيبي برق و حرارت
2- توليد برق از منابع غني و طبيعي بيوماس
3- توليد توان براي مكانهاي دور از دسترس منابع بيوماس
4- تجديد‌پذير بودن اين نوع انرژي
تجديد‌پذير بودن در كاربردهاي زيادي مورد استفاده قرار گرفته است. مثلاً‌طي يك برآوردي كه در ايالات متحده صورت گرفته امكان توليد 600MWe انرژي از چوب بر اساس ظرفيت توليد ممكن خواهد بود. ميزان توان توليدي از منابع بيوماس بسيار زياد است خصوصاً با توجه به بازار جهاني (از منظر عرضه و تقاضاي انرژي)، اما عملاً‌اين منابع تجديد‌پذير كمتر مورد استفاده قرار گرفته و به نسل جديدي از نيروگاههاي بيوماس نياز دارند.
مسير فني توليد الكتريسته (برق) از بيوماس
روشهاي متعددي هنگام انتخاب يك مسير در توليد الكتريسيته از بيوماس وجود دارد.
سيال هواي تحت فشار همراه با تزريق سوخت از يك واحد اندازه‌گيري و تنظيم فشار به رآكتور تحت فشار دميده مي‌شود. هواي مورد نياز براي راكتور از يك كمپرسور كمكي در چرخش از مرحله آخر كمپرسور توربين تغذيه مي‌شود كه در نهايت توسط ژنراتور متصل به شناخت خروجي توربين گاز برق توليد مي‌شود. در صورت مطلوب بودن مي‌توان يك توليدكننده بخار بازياب (ديگ بخار بازتاب) اضافه شود. پروژه كرچ (كرچ نام شخصي است كه بعداً اين سيستم به نام سيستم كرچ شناخته شد). از امكان وجود يك نيروگاه عملي از بيوماس (بجز بخش (HRSG كه در ربع چهارم از سال 1998 عملي شده بود را ارايه مي‌دهد.
از طرف ديگر قبل از اينكه اين واحد نيروگاهي پيشنهادي براي فروش انرژي الكتريكي داشته باشد مستلزم ساعات زيادي آزمايش خواهد بود. اين مسير يك روش اميد‌بخش براي هزينه موثر توليد الكتريسيته از تنوع زياد مواد آلي بيوماس است. امتياز اين سيستم بازده بالاي ترموديناميكي سيكل برايتول بيش از سيكل رانكين است.
گامز اولين كسي بود كه نظريه تركيبي مبدل گاز تحت فشار با موتور توربين گاز را شرح داد. البته گامز قبلاً نيز به مفهوم اين كار ارزشمند اشاره‌هايي كرده بود. او همچنين پي‌برد كه اين تركيب مسلماً در پيشرفت آينده پاكسازي گازداغ تحت فشار براي جلوگيري از هواي بيش از حد پره‌هاي توربين موثر خواهد بود.
او همچنين به نيروگاه زغال‌سنگ نيز اشاره‌هايي كرده بودكه اين مفهوم شبيه وقتي است كه از بيوماس به عنوان سوخت استفاده مي‌شود. اخيراً نيز نظريه‌هايي مشابه نظريه فوق در حال گسترش هستند كه از بيوماس به عنوان سوخت استفاده مي‌كنند. مثلاً‌در هاوايي سال 1997، سوئد سال 1993، مينه سوتا 1995، اروپا و ديگر مناطق جهان، سيستم كرچ در فشار ماكزيمم (1353 Kpa) 13.8atm با يك تغذيه 2.2 تني از چوب درهر ساعت و يك مبدل گاز با دماي زير 730 درجه سانتي‌گراد (1346 درجه فارنهايت) كار مي‌كند. اين گاز در همين دما يا زير اين دما براي حفظ انرژي محسوس نگهداري شده و از چگالش جرم جلوگيري مي‌كند. در اين حالت ذرات جامد بوسيله سيستم پاكساز گاز داغ خشك از گاز برداشته شده و سپس اين گاز مستقيماً به محفظه احتراق موتور توربين گاز فرستاده مي‌شود.
مسير فوق چندين مزاياي درخور توجه دارد چرا كه انرژي محسوس گاز به نگهداري بازدهي كل سيستم كمك شاياني مي‌كند. تميز‌كننده‌هاي نمناك مورد استفاده نبود و لذا ضايعات آب در اين قسمت وجود ندارد. جرم در حالت بخار باقي مانده و ازمسائل خوردگي و چسبندگي جلوگيري مي‌كند و از طرف ديگر انرژي شيميايي حاوي اين جرم هنگامي‌كه بخار داغي از جرم فوق مي‌سوزد بازيافت مي‌شود.
در اينجا هيچ كاتاليزور و يادماي بالاتري براي نابودي جرم فوق قبل از احتراق لازم نيست. عمل تحت فشار قرار دادن ميزان گرماي بالاتري به ازاء مربع مساحت راكتور ممكن خواهد ساخت كه كاهش اندازه سيستم پاكساز گاز داغ و اجراء مورد نياز تراكم گاز، قبل از تزريق آن به توربين گازي را به دنبال خواهد داشت. مبدل گاز انتخابي به طور غيرمستقيم اشكال اين سيستم را كاهش مي‌دهد. در اينجا براي سيال هيچ بخاري لازم نيست و مينيمم بخار بكار رفته تلفات گرماي نهان را پايين مي‌آورد.
موانعي براي پيشرفت در اين مسير وجود دارند كه شاخص‌‌ترين آنها عبارتند از:
تزريق بيوماس به ظرف بخار، سيستم پاكساز گاز داغ، بازده كم در دماهاي پايين مبدل گاز،بخارهاي قليايي در سوخت گاز و سوخت موتور توربين همراه با انرژي كمي از گاز داغ، اينها موانع پيشرفت در مسيرنيروگاههاي بيوماس هستند.
اصطلاحات موتور توربين گاز:
با اين وجود اولين تست احتراق توربين گاز توسط توربيني به نام اسپارتان با خروجي 22KW و نسبت فشار 4 انجام گرفت. پكيج ژنراتور توربين گاز نشان داده شده در شكل براي اقتصادي بودن سوخت سيستم و تغييرات اصلاحي كبماستور و تست‌هاي بعدي در نظر گرفته شده است.
اولين چالش مهم براي چيره شدن در ساخت اين نوع نيروگاهها طراحي سيستم احتراق و سوخت توربين گازي و اشتعال گاز LCV است. مهمترين چالشها در طراحي سيستم احتراق و سوخت توربين گازي عبارتند از: 1- توربين گازي تايفون براي عملكرد 5mj/scm گاز در تزريق سوخت بادرجه حرارت 400 درجه سانتي‌گراد (752 درجه فارنهايت) طراحي شده است. 2- برنامه وستينگهاوس براي سوخت يك توربين گازي 25IB12 با (134 Btu/scm)5mj/scm گاز LCV در تزريق سوخت با دماي 550 درجه سانتي‌گراد (1022 درجه فارنهايت) است. (Stambler.1997)
3- برنامه‌هاي كرچ براي سوخت
تعديلي توربين اسپارتان با
(134 Btu/scm)5mj/scm گاز LCV در يك تزريق سوخت با دماي 700 درجه سانتي‌گراد (1291 درجه فارنهايت)
سيستم تزريق و تحويل گاز LCV
يكي از چالشهاي مهم مهندسي در اين زمينه طراحي يك سيستم تزريق و تحويل گاز سوخت كه بتواند در دماي بالاي گاز LCV كار كند. البته دراينجا بايد توجه خود را در انتخاب والوها و مواردي كه بتواند فشار و دماي بالا را تحمل كند نيز معطوف ساخت.
سوييچ On/Off يا والو قفل شونده نشان داده شده در شكل 1 هنگامي بسته مي‌شود كه:
1- شافت توربين با سرعت زياد
(over speed) كار كند.
2- درجه حرارت بالاي گاز
3- خاموشي (shut down) اضطراري درواحد
از طرف ديگر والو كنترل سوخت گاز مرتبط با سرعت شافت توربين است يعني اين والو در دمايي عمل مي‌كند كه جريان سوخت سرعت شافت را بالاتراز توان كلي ژنراتور نگه دارد.
در اينجا داده‌هاي كرچ طبق عملكرد تكنيكي و چگونگي موثر بودن والوها جمع‌آوري شده بود.
احتراق گاز LCV:
اسپارتان توربيني كوچك است كه سوخت آن توسط گاز LCV تامين مي‌شود.
با وجود اين ممكن است كه سوخت اين توربين كوچك توسط محفظه احتراقي كوچك محدود شود. كرچ چندين پارامتر را هنگام طراحي محفظه احتراق جهت اشتعال گاز LCV بررسي كرد. يكي از مهمترين پارامتر‌ها افت فشار كمباستور است، كه منظور نگهداري و كمك به پايداري اشتعال با يك افت فشار كمباستور به ميزان تقريبي 4درصد است.
روش معمولي براي شروع و استارت واحد استفاده از سوخت ديزل است. اولين تست راه‌اندازي تحت شرايط بي‌باري (noload) انجام ميگيرد. گاز LCV بتدريج به كمباستور فرستاده مي‌شود و سپس سوخت ديزل رفته‌رفته كاهش مي‌يابد، انتظار مي‌رود كه دريچه سوخت ديزل كاملاً بسته شود
(SHOUT OFF) و توربين كاملاً با گاز LCV كار كند.
هنگامي كه اشتعال پايدار تحت شرايط بي‌باري با صددرصد از گاز LCV رخ مي‌دهد. فرآيند مكرر زير بتدريج بارداري را افزايش مي‌دهد تا اينكه بار صددرصد از گاز LCV تامين شود از طرف ديگر به كمك سيستم احتراق و تحويل سوخت كه در حال عملكرد عادي هستند در مرحله بعد يك تست 100 ساعته جهت كاهش تاثيرات زيان‌بخش جدي كه ناشي از ذرات جامد ومواد قليايي احتمالي بر روي پره‌هاي توربين است انجام ميگيرد.
سيستم مبدل گاز به شكلي طراحي شده است كه مواد قليايي (قلياها) به شكل جامد باقي مانده و به كمك فيلتر از سيستم خارج مي شوند.
سيستم صافي (Filtration) گاز داغ جهت برداشتن موثر ومناسب‌تر مواد بخصوص در محافظت از پره‌هاي توربين پيش‌بيني شده است.
وقتي كه عملكرد مناسب اين نيروگاه در يك دوره زماني كوتاه اثبات شود آنگاه طرح و برنامه‌هاي كرچ به مكاني براي تداوم بلند‌مدت و آزمايش قابليت اطمينان منتقل خواهد شد انجام موفقيت‌آميز و گسترش اين گونه برنامه‌هاي دور انديشانه مسلماً توليد جديدي از نيروگاههاي بيوماس با مقياس كوچك را جهت نزديكي به واقعيت تكنيكي، اقتصادي و بازرگاني به همراه خواهد داشت.
-
یک شنبه 22 آذر 1388
5:36 AM
نظرات(4)