تاثیرتکنولوژی بر بهره گیری از انرژی

انرژی چیست؟
انرژي يكي از مهمترين نيازهاي بشري مي‌باشد. بشر هميشه بنوعي، با توليد، مصرف و بحران انرژي درگير مي‌باشد. طي يك قرن گذشته بيش از ۹۰ درصد از توليد و مصرف انرژي جهان مربوط به سوختهاي فسيلي (ذغال‌سنگ ، نفت و گاز) بوده است و بمرور زمان سهم سوختهاي فسيلي روبه كاهش بوده و هست . با توجه به اينكه سوختهاي فسيلي با محدوديت ذخاير روبرو ميباشند و در حال حاضر سهم آن در حدود ۸۷ درصد از كل توليد انرژي جهان مي‌باشد و در آينده نيز سهم آن در توليد انرژي جهان بشدت كاهش پيدا خواهد كرد و همچنين محدوديتهاي استفاده از انرژي

هيدروليك و انرژيهاي قابل تجديدپذير فراوانند، بناچار جايگزين كردن منابع ديگر انرژي را غيرقابل اجتناب مي‌سازد. و آن استفاده از انرژي هسته‌اي مي‌باشد. گرچه انرژي فوزيون از جهت فراواني و تميزبودن، انرژ بهتر محسوب مي‌شود ولي مسلما” دستيابي به آن بيش از يك قرن طول خواهد كشيد و دوره توسعه آن در نيمه دوم قرن آينده خواهد بود. لذا، تنها انرژي كه مي‌توان روي آن

سرمايه‌گذاري كرد و بخدمت گرفت انرژي شكافت هسته‌اي (فيسيون) مي‌باشد. با توجه به اينكه در ايران، ۹۴ درصد از انرژي مصرفي را انرژيهاي نفت و گاز تشكيل مي‌دهند و محاسباتي كه در اين پايان‌نامه انجام گرفته است ، نشان داده‌ايم چنانچه بخواهيم در ايران با بحران انرژي روبرو نشويم در سالهاي (۲۰۷۰-۲۰۶۰) ميلادي، بيش از هزار نيروگاه هسته‌اي در ايران در حال كار خواهند بود. با در نظر گرفتن اينكه اين نيروگاههاي هسته‌اي داراي مخاطراتي براي نيروي انساني و محيطزيست مي‌باشند در اين پايان‌نامه سعي شده است با درنظر گرفتن ديگر عوامل دخالت‌كننده در تعيين مكان نيروگاههاي هسته‌اي و تاسيسات هسته‌اي و دفن زباله‌هاي هسته‌اي بگونه‌اي اين

تاسيسات تعيين محل شوند تا زيان‌رساني و احتمال بروز خطرات به اين تاسيسات و محيطزيست و ديگر عوامل سرمايه‌اي بحداقل برسد. ما ابتدا مسئله مكانيابي فوق را در حالت كلي مدلسازي نموده‌ايم و سپس به ارائه روشهاي حل مدل پرداخته‌ايم كه مدل عبارت از “تعيين چند مكان براي تاسيسات و نيروگاههاي هسته‌اي و دفن زباله‌هاي هسته‌اي به روش ماكزيمين چند پارامتري” مي‌باشد و جهت تجزيه و تحليل و آناليز حساسيت ، يك تقريب خطي مناسب براي مدل مكانيابي فوق ارائه داده‌ايم و در آخر، مسئله مكانيابي براي تاسيسات و نيروگاههاي هسته‌اي و دفن

زباله‌هاي هسته‌اي در ايران را با روش بيان شده در حالت كلي مدلسازي نموده و با يك سري تعديلاتي كه در مدل ضروري مي‌بينيم با استفاده از تقريب خطي مناسب فوق، مدل مكانيابي در ايران را توسط نرم‌افزار كامپيوتري ليندو حل نموده‌ايم . همچنين مدل ديگري از مسئله را با توجه به هدف مينيمم‌كردن مجموع زيانها و آسيبهاي ناشي از استقرار تاسيسات هسته‌اي، با ايده‌گرفتن از نيروي گرانشي اجرام و يا نيروي دافعه بين بارهاي الكتريكي همنام در فيزيك ارائه نموده‌ايم و سپس مدل فوق را حل نموده‌ايم .

مصرف بهينه انرژي با تكنولوژي
راه حلي براي افزايش مصرف و بهاي انرژي برق

روشنايي يا خاموشي؛ مساله اين است.
اين روزها اختراع نوراني و حياتي اديسون به يكي از مهم ترين دغدغه هاي شهروندان در شهرهاي بزرگ تبديل شده است. در حقيقت اين افزايش مصرف و بهاي انرژي است كه اين موضوع را به يك بحث داغ بدل كرده است. به دنبال گسترش و افزايش جمعيت در دنيا و افزايش مصرف انرژي برق قيمت درج شده در صورتحساب هاي برق هم روزبه روز بالاتر مي رود. درست به همين دليل هم هست كه استفاده از تكنولوژي هاي جديد براي كاهش مصرف برق در اين روزها راه حل منطقي و مناسبي به نظر مي رسد.
از طرف ديگر رشد چشمگير كاربري هاي جهاني تكنولوژي و ادامه اين روند روبه توسعه هم، اين راه حل را نشانه مي رود. با اين اوصاف شركت هاي توليدكننده محصولات الكتريكي و برقي به فكر طراحي و توليد محصولاتي با كمترين ميزان مصرف ممكن با استفاده از تكنولوژي هاي جديد افتاده اند.

آمار و ارقام اساسي
افزايش ميزان مصرف و البته بهاي برق كاملاجدي است؛ آنقدر جدي كه افراد مختلف در موقعيت هاي متفاوت را هم درگير كرده است.
برنامه ريزي براي طرح هاي مصرف بهينه برق همان موضوعي است كه رنگ يك هدف متحد را به خودش گرفته، تا آنجا كه آژانس بين المللي انرژي اعلام كرده كه كاهش مصرف برق محصولات در حالت آماده به كار يا STANDBY تا كمتر از يك وات را تا سال ۲۰۱۰ در دستور كار خود قرار داده است.

يك تحقيق انجام شده در انگلستان نشان مي دهد كه يك هفتم كاربران انگليسي محصولات ديجيتال خود را معمولادر حال STANDBY قرار مي دهند. اين حالت (STANDBY) مي تواند مصرف برق محصولات را تا حد قابل توجهي كاهش دهد. اين در حالي است كه همزمان با افزايش مصرف و بهاي برق، قطار تكنولوژي هم با سرعت قابل توجهي همچنان پيش مي رود. اين روزها ديگر كافي است كمي در اطرافمان دقيق تر باشيم تا بتوانيم محصولات و خدمات مختلف تكنولوژيكي را ببينيم. نفوذ تكنولوژي در صنايع مختلف اين عرصه را به يك عرصه پردرآمد و حساس تبديل كرده است

. جديدترين تحقيقات انجام شده نشان از توسعه حجم سرمايه گذاري در صنعت ICT دارد. براساس آخرين تحقيقات COMPOSS INTELLIGENCE كارشناسان پيش بيني كرده اند كه شركت هاي كوچك و متوسط تجاري تا سال ۲۰۱۲ حجم سرمايه گذاري خود را در صنعت ICT از ۶درصد در سال ۲۰۰۷ تا ۸درصد افزايش خواهند داد.

اين رشد برابر مي شود با يك سرمايه گذاري ۲۸۰ميليون دلاري تا سال ۲۰۱۲ در صنعت تكنولوژي. اين موسسه همچنين اعلام كرد كه در سال ۲۰۰۸ حجم سرمايه گذاري شركت هاي آمريكايي در خدمات و تجهيزات ICT به ۶۸۸ميليارد دلار خواهد رسيد.
به اين ترتيب تكنولوژي و مصرف انرژي و بهاي آن مانند دو خط موازي و هم جهت به جلو پيش مي رود.
تا جايي كه نامزد جمهوري خواه رياست جمهوري آمريكا، جان مك كين هم در سخنراني هاي خود درباره اقتصاد جهان، آينده را در گرو تكنولوژي، انرژي و جهاني سازي دانسته است.

راه حل ديجيتال
در حالي كه قيمت انرژي در دنيا رو به افزايش بوده و بهاي نفت به حدود ۱۴۵دلار در هر بشكه رسيده است، تقاضاي كاربران براي محصولاتي با مصرف انرژي كمتر هم افزايش پيدا كرده است.
يكي از مسوولان فروشگاه هاي فروش محصولات الكترونيك و ديجيتال Hi-Mart در كره جنوبي مي گويد: «مصرف بهينه انرژي در سال گذشته موضوع داغ بحث در ميان كاربران نبود، اما امسال حدود ۹ نفر از هر ۱۰ خريدار به دنبال محصولات ديجيتال با مصرف انرژي كمتر هستند.»
به اين ترتيب شركت هاي توليدكننده هم به دنبال توسعه خط توليد محصولات با مصرف بهينه برق هستند تا بتوانند نظر كاربران را به خودشان جلب كرده و سهم خود را در بازار مواجه با ركود اقتصادي جهاني به دست بياورند.
از ماشين لباسشويي هايي كه از بخار آب به جاي آب داغ استفاده مي كنند تا يخچال هايي با كمپرسورهايي با مصرف انرژي كمتر و نمايشگرهاي كامپيوتري با مصرف بهينه، رقابت بر سر طراحي و توليد محصولاتي با مصرف برق كمتر در ميان توليدكنندگان و شركت هاي مختلف همچنان تنگاتنگ مي شود.
در صنعت كامپيوتر هم مصرف بهينه برق به صورت چالش محصولات برسر عمر باتري ها نمايان شده است.

توليدكنندگان كامپيوتر مانند APPLE و Lenovo به تدريج در حال جايگزين كردن نمايشگرهايي با لامپ هاي فلورسنت (ccfls) با نمايشگرهاي LED هستند.
به گفته يكي از كارشناسان شركت Lenovo استفاده از لامپ هاي LED مي تواند مصرف انرژي برق را تا ۴۰درصد نسبت به نمايشگرهاي فلورسنتي قديمي كاهش دهد.
براساس پيش بيني كارشناسان تا سال ۲۰۰۹ استفاده از نمايشگرهاي LED در نوت بوك ها رايج شده و تا سال ۲۰۱۰ هم به تلويزيون ها مي رسد.

كارشناسان موسسه تحقيقاتي Display Research هم پيش بيني كرده اند كه تا سال ۲۰۱۰ نمايشگرهاي LED در ۵۰درصد نوت بوك ها به كار گرفته مي شود و تا سال ۲۰۱۵ هم درآمد حاصل از فروش نوت بوك هايي با نمايشگرهاي LED به حدود ۶ميليارد دلار خواهد رسيد.
از طرفي شركت هاي فعال در عرصه تكنولوژي همچنان در اين ميدان رقابتي سعي دارند با انجام پروژه هاي مهم نظر كاربرانشان را جلب كنند.
به عنوان مثال شركت Samsung اخيرا سيستم روشنايي ساختمان پارلمان كشور كره جنوبي را با محصولات جديد مبتني بر لامپ هاي LED جايگزين كرده و اعلام كرده است كه مصرف لامپ هاي LED به يك ششم مصرف لامپ هاي رشته اي معمولي مي رسد.
شركت Micron توليدكننده انواع رم و قطعات سخت افزاري هم خبر از توليد و عرضه رم هايي با مصرف بهينه برق و ولتاژ كم داده است.
اين شركت اعلام كرده كه اولين رم DDR3 يك گيگابايتي را با مصرف برق ۳۵/۱ولتاژي و رم DDR2 دو گيگابايتي با مصرف برق ۵/۱ولتي خود را به بازار معرفي كرده است.

شركت HP هم در نمايشگاه لوازم مصرفي الكترونيك سال ۲۰۰۸ از طرح خود براي كاهش ۲۵درصدي مصرف برق در نوت بوك ها و كامپيوترهاي روميزي تا سال ۲۰۱۰ خبر داده است.
كامپيوترهاي جديد اين شركت از چيپ ها و پردازنده هايي با مصرف بهينه برق استفاده مي كنند.
افزایش تولید انرژی پاک با استفاده از تلفیق تکنولوژی و صنعت شهرسازی

تلفیق تکنولوژی های مقاوم مانند صفحات خورشیدی در طراحی ساختمانها و به طور کلی در صنعت شهر سازی می تواند راه حلی منطقی برای گسترش انرژی پاک در جهان بوده و به تامین قسمتی عمده از انرژی مورد نیاز شهرها بپردازد.

به گزارش خبرگزاری مهر، شرکت رینبو سولار با تولید صفحات خورشیدی شیشه ای نیمه شفاف که می توان آن را به عنوان شیشه مورد مصرف در پنجره ساختمانها مورد استفاده قرار داد در این راه قدم گذاشته است.
به گفته مقامات این شرکت شیشه های خورشیدی تولید شده توانایی تولید بیش از ۲۵۰ وات انرژی الکتریسیته را داشته و در عین حال در مقابل تابش طیفهای مضر نوری مانند ماورا بنفش و مادون قرمز ۱۰۰ درصد عایق است.

این صفحات در عین حال در مقابل حرارت نیز عایق بوده و حداکثر ابعادی تولیدی آن ۲٫۵ در ۲٫۵ متراست و خصوصیات تولیدی آن می تواند مطابق با نوع طراحی ساختمان، شرایط جوی و نیازهای ساختمان متغیر باشد.
پنجره های خورشیدی از نور خورشید و حرارت به عنوان منبع انرژی استفاده کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و در عین حال از انرژی حرارتی که در اکثر منازل مسکونی به وفور به هدر می رود در تولید برق استفاده خواهد کرد.
بر اساس گزارش گیزمگ، شرکت رینبو علاوه بر این شیشه خورشیدی به زودی مرکز ذخیره انرژی خانگی را ارائه خواهد کرد که برای ذخیره انرژی از تکنولوژی باطری جدیدی سود جس

ته و طول عمر آن بر اساس آزمایشهای به عمل آمده ۵۵ سال اعلام شده است.
با توجه به افزایش قیمت انرژی و هشدارهای زیست محیطی و همچنین گسترش استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک راه حل پاک و بادوام که امکان استفاده از آن در محدوده های زندگی شخصی افراد نیز وجود دارد، استفاده از شیشه های خورشیدی در ترکیب با زیستگاه بشر می تواند در تامین انرژی و کاهش آلودگی های زیست محیطی بسیار موثر واقع شود.

گزارش آژانس بين المللي انرژي از وضعيت ۳۰ سال آينده همراهي انرژي و تكنولوژي
از آنجا كه بخش اعظم تجهيزات مصرف كننده انرژي عمري طولاني دارند حتي پيشرفت هاي فاحش تكنولوژيك نيز تنها با گذشت زمان نسبتاً طولاني مي توانند ميانگين كارآيي تجهيزات و لوازم مصرف كننده انرژي را تحت تأثير قرار بدهند
در شماره گذشته، بخشي از گزارش آژانس بين المللي انرژي در مورد دورنماي وضعيت انرژي جهان از نظرتان گذشت. قسمت پاياني اين گزارش بيشتر به ابعاد فني صنايع توليد انرژي و زمينه هاي مصرف انرژي تا سال ۲۰۳۰ ميلادي پرداخته است. تركيب مناسبي از پيشرفت تكنولوژيكي و ابعاد زيست محيطي نيز در اين گزارش مورد توجه قرار گرفته است.
پيشرفت هاي تكنولوژيك
در طول دوره پيش بيني، بخش اعظم فرآيندهاي توليد و مصرف انرژي كمابيش بر تكنولوژي هاي مورد استفاده در حال حاضر يا تكنولوژي هاي در دسترس متكي خواهند بود. فرض پايه اي در سناريوي مرجع اينست كه تكنولوژي هاي مورد استفاده در بخش انرژي پيشرفت خواهند كرد، ولي پيشرفت آنها تدريجي خواهد بود نه جهشي و انقلابي. بخشي از تكنولوژي هاي موجود كه در حال حاضر مقرون به صرفه نيستند، در آينده جنبه تجاري پيدا خواهند كرد. چه در مصرف و چه در توليد انرژي، در آينده جهان به سوي تكنولوژي هايي كه آلودگي كمتر ايجاد مي كنند و به ويژه كاربرد انرژي هاي تجديدپذير در توليد نيروي برق پيش خواهد رفت. ممكن است در برخي حوزه ها پيشرفت هاي جهشي عمده اي صورت بگيرد، ولي پيش بيني زمان بندي وقوع آنها و ابعادشان غيرممكن است. پشتيباني و حمايت دولت ها از تحقيقات در بخش انرژي همچنان يكي از مهمترين فاكتورهاي مؤثر بر پيشرفت اين تكنولوژي ها خواهد بود.

تكنولوژي هاي انرژي در بخش مصرف
فرض اساسي سناريوي مرجع اين است كه كارآيي مصرف انرژي (ميزان انرژي مصرفي براي توليد مقدار معيني از خدمات مرتبط با انرژي) در سه دهه آينده نيز با همان آهنگي بهبود خواهد يافت كه در سه دهه گذشته جريان داشته است. از آنجا كه بخش اعظم تجهيزات مصرف كننده انرژي عمري طولاني دارند، حتي پيشرفت هاي فاحش تكنولوژيك نيز تنها با گذشت زمان نسبتاً طولاني مي توانند ميانگين كارآيي تجهيزات و لوازم مصرف كننده انرژي را تحت تأثير قرار بدهند.

در بخش حمل و نقل كارآيي خودروها تقريباً در تمام مناطق بهبود يافته و مصرف سوخت آنها كاهش خواهد يافت. پيش بيني مي شود توافق هاي داوطلبانه با خودروسازان و تعيين استانداردهاي فني و زيست محيطي در سه دهه آينده (بين ۲۰۰۰ و ۲۰۳۰) موجب افزايش كارآيي خودروهاي جديدبه ميزان ۳۰ درصد در اتحاديه اروپا و حدود ۲۰ درصد در ژاپن، استراليا و زلاندنو شود. اما اين صرفه جويي نخواهد توانست عيناً به كاهش مصرف سوخت در بخش حمل و نقل منجر شود، زيرا طي

همين مدت ميانگين مسافت طي شده توسط خودروها در كشورهاي ياد شده نيز افزايش خواهد يافت. در آمريكاي شمالي (ايالت متحده و كانادا) هيچ پيشرفتي در اين زمينه ها حاصل نخواهد شد زيرا اثر بهبود كارآيي سوخت موتور خودروها با افزايش ابعاد، وزن و تعداد لوازم رفاهي گنجانده شده در خودروها جبران خواهد شد. در سناريو مرجع هيچ تغييري در استانداردهاي كارآيي خودروها در ايالات متحده موسوم به«>CAFE پيش بيني نشده است.
تقريباً در تمام مناطق، خودروهاي مركب (Hybrid Vehicles) كه مشتركاً از سوخت هاي معمولي و باطري هاي برقي استفاده مي كنند، جاي پاي خود را در ناوگان خودروهاي در حال تردد باز خواهند كرد ولي به نظر نمي رسد خودروهاي مجهز به پيل سوختي، قبل از سال ۲۰۳۰ به طور جدي وارد بازار شوند.

در مصارف ثابت انرژي در بخش هاي صنعتي، تجاري و خانگي، پيشرفت هاي مستمري در كارآيي انرژي حاصل خواهد شد كه نتيجه پيشرفت تكنولوژي خواهد بود. براي مثال، كاربرد روش هاي نوين طراحي يكپارچه ساختمان ها كه نورپردازي كارآمد و سيستم هاي گرمايشي و سرمايشي با كارآيي بالا را در ساختمان هاي اداري مورد استفاده قرار مي دهند، ميزان مصرف انرژي به ازاي هر مترمربع از مساحت اين ساختمان ها را كاهش مي دهد. همچنين تعيين استانداردهاي كارآيي انرژي و برنامه هاي نصب برچسب انرژي روي وسايل و لوازم خانگي موجب تشويق استفاده از تجهيزات كارآمدتر در بخش هاي فوق الذكر خواهد شد. البته بهبود كارآيي انرژي در اين بخش ها به آرامي تحقق خواهد يافت زيرا تجهيزات و وسايل بادوام و سرمايه اي غالباً به كندي جايگزين مي شوند و ده ها سال طول مي كشد تا ساختمان هاي مدرن جايگزين ساختمان هاي قديمي شوند.
تكنولوژي هاي مورد استفاده در عرضه انرژي
بهبود كارآيي و كاهش هزينه در بخش عرضه انرژي با تكيه بر تكنولوژي هاي پيشرفته و روش هاي نوين مديريت، در آينده به طور مستمر ادامه خواهد داشت. تلاش دست اندركاران صنعت انرژي در جهت كاهش هزينه توليد نفت و گاز با استفاده از تكنولوژي هاي پيشرفته نظير تكنولوژي هاي لرزه نگاري سه بعدي كه به شناخت بهتر ويژگي هاي مخازن زيرزميني كمك مي كند و ضريب موفقيت عمليات اكتشافي و حفاري را بالا مي برد، روش هاي پيشرفته حفاري و مهندسي توليد در ميادين خشكي و دريايي و نظاير آن همچنان ادامه خواهد داشت.

پيشرفت هاي مهمي نيز در زمينه لوله هاي انتقال گاز تحت فشار بالا، فرآوري LNG و تكنولوژي GTL در آينده روي خواهد داد. استخراج زغال سنگ نيز در آينده به مدد پيشرفت تكنولوژي هاي معدن و افزايش مقياس پروژه هاي بهره برداري، با هزينه كمتري امكان پذير خواهد شد، ضمن آن كه محصول به دست آمده با هزينه كمتري براي مصرف آماده خواهد شد.

در زمينه بهبود كارآيي تبديل انرژي در نيروگاه هاي برق نيز در آينده پيشرفت هاي قابل توجهي حاصل خواهد شد. ضمناً هزينه هاي سرمايه اي لازم براي استفاده از تكنولوژي هاي جديد مبتني بر سوخت هاي فسيلي يا انرژي هاي تجديدپذير در بخش توليد نيرو در آينده به ميزان چشمگيري كاهش خواهد يافت. همچنين ميانگين ضريب كارآيي توربين هاي گازي سيكل تركيبي در كشورهاي OECD از حدود ۵۵ درصد در سال ۲۰۰۰، سال ۲۰۳۰ به ۶۲ درصد ترقي خواهد كرد. نيروگاه هاي زغال سنگ سوز كه با تكنولوژي سوخت گاز در سيكل تركيبي (IGCC) كار مي كنند تا سال ۲۰۱۵ از لحاظ كارآيي قابل رقابت با نيروگاه هاي گازي خواهند شد.

ولي همين تكنولوژي متعاقباً با رقابت جدي از سوي انرژي هاي تجديدپذير مواجه خواهد شد. ميانگين ضريب كارآيي تكنولوژي«>IGCC كه هم اكنون حدود ۴۳ درصد است تا سال ۲۰۳۰ به ۵۲ درصد خواهد رسيد و بدين ترتيب با احداث نيروگاه هاي جديدي كه برمبناي اين تكنولوژي احداث شده و از تركيب دو سوخت زغال سنگ و گازطبيعي استفاده مي كنند، سطح كارآيي بخش توليد نيرو در مجموع بالا خواهد رفت. در مورد انرژي هسته اي، تقريباً هيچ پيشرفت جهشي قابل توجهي تا قبل از سال ۲۰۳۰ قابل پيش بيني نيست.

در دوره ۳۰ ساله آتي، هزينه هاي سرمايه اي مورد نياز براي استفاده از انرژي هاي تجديدپذير در توليد نيروي برق به ميزان چشمگيري كاهش خواهد يافت و توليد نيروي برق با استفاده از اين انرژي ها را مقرون به صرفه و قابل رقابت با ساير انرژي ها خواهد ساخت. البته هزينه هاي سرمايه اي و هزينه هاي جاري توليد برق با استفاده از انرژي هاي تجديدپذير در مناطق مختلف با يكديگر تفاوت هاي فاحشي خواهند داشت كه اين امر ناشي از تفاوت در شرايط محيطي و عوامل منطقه اي است. به طور مشخص هزينه توليد برق با استفاده از توربين هاي بادي و بيوماس در سه دهه آتي تا سطوحي قابل رقابت با ساير انرژي ها كاهش خواهد يافت.