پایان نامه رایگان درمورد فتوولتائيک، خورشيدي، انرژي

دانلود پایان نامه ارشد

مناطقي با منبع آب کافي ميباشد.يکي از شيوههاي ديگر پائين نگه داشتن ظرفيت گرما از طريق ساخت ساختارهاي برگ بسيار روشن ميباشد که در نتيجهي آن گرماي انباشته شده را ميتوان به راحتي به محيط کروي-اتمي انتقال داد. همچنين اينگونه تشخيص داده شده است که اندازهي برگ با افزايش انرژي خورشيدي، به لحاظ جغرافيايي کاهش مييابد. فقط در مناطق کم نور همچون جنگهاي پرباران گرمسيري، يا در نواحي آب و هواي سردتر، ساختار برگ بزرگ پرورش مييابد. پيش از اين گفته شد که اندازهي برگ با فاکتور انتقال گرما مرتبط است، برگهاي کوچک راحتتر ميتوانند از گرما رهايي يابند تا برگهايي با سطح بزرگ و حاشيه کوچک..
اکنون تلاشهاي زيادي در جهت توليد باتريهاي خورشيدي انعطافپذير باريک صورت گرفته است چرا که اين باتريها ارزانتر و براي معماري مناسبتر هستند، اما تاکنون تمايل کمي در نسخهبرداري از شکل و ساختار برگ درختان براي کاربردهاي عملي، وجود داشته است.

مطالعات نوري بر روي برگها
در جهت درک بهتر چگونگي کنترل و اجتناب درختها از گرماي توليد شدهي خورشيدي، مطالعات نورياي با برگهاي سبز و پوست درختان انجام گرفته است. شکل 79 نموداري را نشان ميدهد که انتقال، انعکاس و جذب نور وسيلهي يک برگ درخت ژينگکو157 نمايان ميسازد.
مشاهده شده است که در طول موج کوتاهتر از حدوداً nm700، جذب شديد نور وجود دارد. در اين ناحيه کلروفيل در حال جذب بوده، در طول موج بين 700 و 1400 nm جذب بسيار کم اما انعکاس و انتقال نور خورشيد زياداست. نزديک به طول موج 1450 و 1900 nm دو نوار جذب بسيار قوي وجود داشته که بطور آشکار به جذب مادونقرمز نور بوسيلهي آب اختصاص يافتهاند. اين دو نقطهي اوج در برگهاي خشک بشدت کاهش مييابند.

شکل 79- نمودار انتقال، انعکاس و جذب نور بوسيله برگ درخت ژينگکو
بنابراين برگ سبز فقط انرژي خورشيدي مورد نياز براي عملکرد خود را جذب ميکند. اين انرژي خورشيدي جذب شده توسط کلروفيل و براي فتوسنتز و همچنين توسط آب موجود در برگها و براي خنک شدن ميباشد.جالب توجه است که بدانيم جذب نور اشعهي مادونقرمز توسط آب براي حفاظت از تبخير ميباشد. که عبارت است از کشيدن آب از زمين و تهيهي آن براي سيستم تبديل انرژي فتوشيميايي فتوسنتز. در نتيجه ميتوان نتيجهگيري کرد که برگهاي سبز فقط انرژي خورشيدي که حقيقتاً براي آنها مفيد است را جذب ميکنند.تمام انرژي اضافي منتقل و يا بازتاب ميشود.
درخت فتوولتائيک بيونيک با استفاده از مدلهاي برگ دندانهدار
اولين پانل فتوولتائيک بيونيک براساس برگ درخت معمولي و ساختار شاخههاي کوچک يافت شده در نواحي اقليمي معتدل مدلسازي شد. (اشکال). از قرار دادن شيشه به عنوان يک محافظ بر روي سلول فتوولتائيک خودداري شد. بطور آزمايشي يک موم استخراج شده از گياه بياباني سارکوکالن پاترسوني158 (بوشمن کندل159) در آزمايشها بکار رفت. در سطح غيرروشن باتري خورشيدي از يک ساختار لانه زنبوري آلومينيومي استفاده شد که انتشار حرارتي مادونقرمز را تسهيل ميبخشيد. حاشيههاي دندانهدار همچنان در اطراف باتري خورشيدي بکار گرفته شدند. زيرا اين حاشيهها به خنکسازي مناطق گرم موجود کمک ميکنند. (شکل 80) ساختمان کل درخت فتوولتائيک بيونيک را نشان ميدهد. قابل مشاهده است که سطوح دريافت کننده تابش براي به حداقل رساندن گرما کوچک و کل ساختار براي تهويه هوا و فعاليت باد نفوذپذير نگه داشته شده است. با اين وجود اين امر در کاربرد عملي يک مشکل بزرگ دارد ناحيهي فتوولتائيک بسيار کوچک شده و در باد شديد اين ساختار ناپايدار و خطرناک ميشود زيرا اين پانلهاي برگ فتوولتائيک نيمه سخت ميتوانند به هم برخورد داشته باشند.

شکل 80- درخت فتوولتائيک بيونيکي با الگوگيري از مدل برگ دندانهدار
درخت فتوولتائيک مدلسازي شده براساس نخل پنکهاي شکل ليکوالارامسايي
اکنون تلاش در جهت تشخيص يک درخت با برگهايي است که بتواند به خوبي تهويه شود و بطور همزمان يک ناحيهي جذب کنندهي خورشيدي نسبتاً بزرگ را فراهم کند. بعلاوه ميبايست ساختار گياه طوري باشد که در طوفانها خسارت نبيند. يک مدل مناسب درخت نخل ليکوالارامسايي160 ميباشد که در استرالياي شمالي يافت ميشود (شکل 81). برگهاي پنکهاي شکل آن يک ناحيهي جذبکنندهي خورشيدي بزرگ را فراهم ميکند و اين برگها به گونهاي قرار ميگيرند که هوا ميتواند آزادانه از بين آنها عبور کند. بعلاوه، در طول يک طوفان شديد، اين برگها باد را دنبال کرده وبه الگوي خطي شکلي که در آن آسيب نميبينند سازمان مييابند.

شکل 81- درخت نخل ليکوالارامسايي در استرالياي شمالي
پس از بررسي مشخصههاي مدل زيستي، محققين يک مدل تکنيکي طراحي و مورد مطالعه قرار دادند (شکل8). اين مدل شامل هشت قطعه آلومينيومي با ضخامت mm5/1 بوده که وظيفهي حمل سلولهاي PV را بعهده داشته و موجب کاهش گرما ميشود.آلومينيوم مورد استفاده، يک آلياژ خاص مرکب از منيزيم و سيليکون (ALmg 8il) ميباشد.انتقال گرما که در نتيجهي جريان باد رخ ميدهد بطور تکنيکي از طريق دو مشخصهي ديگر افزايش مييابد.
اولاً، آلومينيوم داراي لبههاي کنگرهاي با سوراخهاي پراکنده به طور يکنواخت بوده که از تشکيل يک سطح کامل جلوگيري کرده و در هر يک از سوراخها يک جريان اوليه شکل ميگيرد.
دوماً، قطعات با کمک فنرهاي برگ مانند بلند نگه داشته شده که منجربه حرکت قسمتها و افزايش اتلاف گرما از طريق جابجايي ميشود.همچنين اين فنرها داراي عملکردديگري در خصوص امنيت طوفاني ميباشند. (شکل 82)
اين ساختمان به عنوان يک ابزار کم وزن براي کاهش ظرفيت گرما و همچنين براي کاهش وزن در کاربرد به عنوان يک وسيلهي متحرک در نظر گرفته شده است.موقعيت قطعات و سلولها ايمن بوده و با کاهش سرعت باد به موقعيت اوليهي خود باز ميگردند. براي جلوگيري از آسيب فنر و برخورد قطعات و ساختار حفاظتي، زاويه خمش آنها نبايد بيشتر از 90 باشد. اين امر توسط سه محور چرخشي استوار بر تکيهگاههاي غلطکي ضمانت ميشود که دو عدد از اين تکيهگاهها براي قرار دادن قطعات در يک موقعيت عمودي در هنگام افزايش سرعت باد بکار رفته (زاويهي خمش (Zahr, M., Friedrich, D., Kloth, T., Goldmann, G., Tributsch, H., 2010)

شکل 82- درخت فتوولتائيک بيونيکي الگوگيري شده از درخت نخل ليکوالارامسايي

4-5-1-2- طراحي تأسيسات مکانيکي بنا با الگوگيري از خانه موريانه

لانههاي موريانه از نظر ساختاري متنوع ميباشند. بعضي از آنها با يک يا چند سوراخ و منفذ بزرگ تزئين ميشوند، بعضي ديگر هيچ منفذ بارزي به بيرون ندارد، و شکلهاي آن بين دامنه مخروطها تا ستونها در مقطعش طبقهبندي ميشود.اکثر زيستشناسان معتقدند که اين تنوعپذيري ساختاري حاکي از تنوع عملکرد ميباشد.
اولين مدل براي تقليد از عملکرد لانه موريانه، مکانيسم ترموسيفون مارتين لاچر161 است که در آن اين لانه جايگاهي براي گردش هواي ناشي از متابوليسم ميباشد. توليد گرماي حاصل از تجمع موريانهها (تقريباً 100 وات) نيروي رانشي کافي را در هواي آشيانه جهت بالا بردن آن و جريان دادن آن در سطح روزنهدار و خلل و فرجي لانه ايجاد ميکند. هواي مصرف شده به سمت بالا حرکت کرده وبخار آب و گازهاي تنفسي که در سرتاسر ديوارههاي خلل و فرجدار و منافذ لانه در تبادل هستند را جذب ميکند سپس تراکم زياد هواي تازه شده سبب انتقال آن به فضاهاي باز زيرآشيانه ميشود.
دومين مدل نزد زيستشناسان به صورت جريان القا شده و نزد معماران و مهندسان به صورت اثر دودکش شناخته ميگردد. اين مکانيسم در لانههاي داراي دودکش باز اتفاق ميافتد. عملکرد آن به اين صورت است که هواي تازه از طريق منافذ و روزنههاي موجود در سطح زمين به داخل لانه کشيده ميشود، سپس از طريق دودکش اين هوا به خارج هدايت ميشود برخلاف جريان گردشي مدل ترموسيفون، مکانيسم اثر دودکش، تک سويه ميباشد. (شکل 83)
(Turner, J., & Soar, R., 2008)

شکل 83- دو نمونه عملکرد تهويه لانه موريانه

4-5-1-3- توسعهي عايقکاري گرمايشي نيمه شفاف (مات)

خرس قطبي و پوشش آن، يک الگوي اصلي براي فعاليتهاي حرارتي و خورشيدي ميباشد
که در سرماي?50- زنده ميماند ((Nachtigall, 1998.اين حيوان بزرگترين شکارگر زنده در زمين است که براي زنده ماندن از يک لايهي چربي وسيع با ضخامت بيش از cm10 برخودار بوده و در برابر سرما از آنها حفاظت ميکند.پوشش حجيم و سفيدرنگ اين خرس به او کمک ميکند تا خود رادر محيطهاي يخي و پوشيده از برف پنهان کند. (شکل 1)
با مشاهده از طريق دوربين IR، که تابش گرما را در برابر چشم آشکار ميسازد، خرس قطبي تقريباً غيرقابل تشخص است. براي يافتن اين خرس در ميان اين محيط سفيد ميبايست از دوربينهاي UVاستفاده کرد.
دانشمندان ITV موهاي اين خرس را به تفصيل مشاهده کردند. موهاي خرس قطبي تقريباً شفاف بوده و ساختاري توخالي به همراه اسفنجي در مرکز را از خود نشان ميدهد.(شکل 84). هواي تسخير شده در اين موهاي توخالي، دفع کنندهي آب است و منجر به عايق بودن آنها ميشود.

شکل 84- ساختار موهاي خرس قطبي
پوست سياه خرس قطبي يکي ديگر از ويژگيهاي اوست. دانشمندان اينگونه ميپندارند کهموهاي سفيد، نور خورشيد را تا زماني درامتداد طول خود بازتاب ميکنند که در پوست سياه به گرما تبديل شود. (شکل 85)(Nachtigall 1998; Blu¨chel & Malik 2006) بنابراين پوست سياه پرتو خورشيد را به خود جلب ميکند. مسلم است که فقط مقدار کمي از گرماي ايجاد شده از طريق موهاي متراکم به بيرون انتقال مييابد و اين دليل ديده نشدن خرس قطبي بوسيلهي يک دوربين IR است.

شکل 85- بازتابهاي پيدرپي نور توسط پوشش سفيد و جذب توسط پوست سياه رنگ خرس
در نتيجه، موها نه تنها يک پوشش بلکه يک تله گرمايي وهمچنين يک ماده عايق مطلوب ميباشد. به کمک لايهي ضخيم چربي (تا حد cm 10) گرما به خوبي حفظ شده و زنده ماندن خرس قطبي را تضمين ميکند.
شکل85 نشانگر آن است که پرتو خورشيد از طريق سطح نگهدارنده هوا (موهاي زرد رنگ) به پوست سياه که داراي عملکرد يک جذب کننده ميباشد، انتقال مييابد. با دارا بودن مشخصههايي همچون يک لايهي چربي و موهايي باويژگي عايق گرمايي، گرما از طريق همرفت از بين نميرود. بعلاوه، تابش (گرما) IR از حجم، به منظور جلوگيري از اتلاف گرما بوسيلهي پوست و موها منعکس ميشود.
نسخهي نزديک به واقعيت نمونهي بيولوژيکي آن، از يک پارچه فضاگير انعطافپذير با يک ورق صاف در بالا و پايين تشکيل يافته است.
اين محصول ترکيبي از مواد زير ميباشد (نوع اول پوشش):
– اليافهاي پليمري محکم روشن، که فضاگير عايق راتشکيل ميدهند.
– روکش بسيار روشن و مقاوم در برابر دما، که رنگ آنها از شفاف به تيره تغيير کند.
– يک روکش شفاف که به نور مرئي خورشيد اجازهي عبور داده اما پرتو خطرناک UV را جذب ميکند.
– يک روکش بالايي مخصوص که داراي تأثير لوتوس بوده و سطح را تميز نگاه ميدارد.
– يک روکش رنگ شده با مادهي رنگي سياه در قسمت پشت که به عنوان يک جذب کننده براي انتقال نور خورشيد به گرما بکار ميرود. (شکل 86)

شکل 86- لايههاي تشکيلدهنده عايق حرارتي نيمه شفاف بيونيکي
نوع دوم پوشش يعني (TTI):
اين محصول کاملاً انعطافپذير بوده و از مزيتهاي خاصي براي تکنولوژي خورشيدي برخوردار ميباشد همچنين داراي وي

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد تعیین مجازات، اجرای عدالت، اجتماعی شدن Next Entries دانلود پایان نامه با موضوع گراویتون، g_μν، استاندارد