حل مسائل مربوط به پایداری کتاب احد کاظمی

پایداری در تمام سیستمها ،از جمله سیستمهای قدرت، یک مبحث اساسی به شمار می آید. صاحبان شبکه های برق انتظار دارند که زمانی که بار زیادی به صورت ناگهانی از روی شبکه برداشته شود و یا گذاشته شود شبکه بتواند این بار را تحمل کرده و پایداری خود را حفظ کند. در صورتی که شبکه ناپایدار شود آسیب های جدی به تجهیزات شبکه، تولید کنندگان و مصرف کنندگان وارد می شود. از همین رو لازم است که با بکارگیری حفاظت مناسب از این ناپایدار شدن شبکه جلوگیری شود و در صورت لزوم بارهای ناخواسته از روی شبکه برداشته شوند.

با اینکه محاسبات مربوط به پایداری در شبکه های قدرت پیچیده هستند اما در سطح کارشناسی پایداری فقط در مسائلی با یک شین بی نهایت مورد بحث قرار می گیرند. من سوالات انتهای فصل پایداری از کتاب بررسی سیستمهای قدرت-2 استاد احدکاظمی را حل کرده ام که می توانید آنها را  از  اینجا دانلود کنید. البته اینکه جوابها چقدر درست باشند خدا عالم است چرا که پاسخ سوالات در متن کتاب نیامده است. به هرحال....

یک کامپیوتر آنالوگ ساده بسازید

ترجمه:رضاکیانی موحد

قطعات و لوازم مورد نیاز

•         3 عدد باطری با ولتاژهای مختلف.( می توانید از باتریهایی که کارکرده اند و ولتاژ آنها افت کرده است استفاده کنید)
•         3 عدد مقاومت هم اندازه بین 10کیلواهم تا 47 کیلو اهم.(توجه کنید که چون مقاومتها دارای تلورانس هستند با اهمتر چند مقاومت را اندازه گیری کنید و 3 مقاومتی که به هم نزدیک تر هستند انتخاب کنید. دقت در این آزمایش نقش مهمی بازی می کند.)
•         یک دستگاه مولتی متر دیجیتال
•         چندعدد ترمینال برق

نمایش شماتیک مدار

نمایش تصویری مدار

تشریح

گول سادگی مدار را نخورید. مداری که بسته اید می تواند معدل سه ولتاژ متفاوت را اندازه گیری کرده و نشان دهد. در حقیقت، این مدار نقش یک کامپیوتر آنالوگ را بازی می کند. اما کامپیوتر شما تنها می تواند یک عمل ریاضی را انجام دهد: معدل گیری از 3 ولتاژ متفاوت.

مدار را همانگونه که نشان داده شده است ببندید و ولتاژ هر باتری را به وسیله مولتی متر اندازه گیری کنید. اندازه هر ولتاژ را بر روی کاغذ نوشته و معدل آنها را به دست آورید. هنگامی که ولتاژ باتری ها را اندازه گیری می کنید سیم سیاه مولتی متر را به زمین مدار وصل کنید و سیم قرمز مولتی متر را تک به تک به دیگر سرهای هر باتری وصل کنید. قطبهای باتری اینجا خیلی مهمند! توجه داشته باشید که یکی از باتری ها به صورت معکوس در مدار بسته شده است. این باتری توسط مولتی متر دیجیتال با علامت منفی اندازه گیری می شود و 2 باتری دیگر با علامت مثبت.

هنگامی که مولتی متر به نقاط مشخص شده در مدار وصل شود می تواند جمع جبری ولتاژ هر 3 باتری را اندازه گیری کند. هرچه مقادیر مقاومتهایی که بکاربرده اید بیشتر به هم  نزدیک باشند ولتاژ خروجی مدار نیز به معدل ولتاژ باتری ها نزدیک تر خواهد بود.

اگر یکی از باتری ها از مدار قطع شود مولتی متر معدل ولتاژ دو باتری دیگر را نشان خواهدداد. اما اگر مانند شکل زیر دو سر یک باتری را با سیم به هم وصل کنیم آنگاه خروجی معدل ولتاژ دو باتری دیگر و ولتاژ "صفر" را نشان خواهد داد. لازم به یادآوری است که در تئوری مدار یک باتری با اتصال دو سر آن به همدیگر از مدار خارج شده و ولتاژ آن صفر درنظر گرفته خواهدشد.

سادگی بیش از حد مدار مانع می شود که بیشتر مردم این مدار را یک کامپیوتر بنامند اما این حقیقت که مدار ما می تواند تابع ریاضی معدل گیری را اجرا کند غیرقابل انکار است. کامپیوتر شما نه تنها می تواند معدل گیری کند بلکه این عمل را سریعتر از هر کامپیوتر دیجیتالی موجود در جهان انجام می دهد! کامپیوترهای دیجیتال (کامیپوترهای رومیزی، ماشین حسابها و ...) عملیات ریاضی را در چند مرحله گسسته انجام می دهند و برای هر مرحله باید زمان کوچکی صرف شود. اما کامپیوترهای آنالوگ به محض وصل شدن ولتاژ به مدار جواب مسئله را نشان می دهند!

خروجی این کامپیوتر ساده می تواند با اضافه کردن یک یا چند مدار تقویت کننده تقویت شده و برای انجام محاسبات گوناگون ریاضی در دیگر مدارهای آنالوگ بکارگرفته شود. چنین کامپیوترهای آنالوگی در انجام عملیات ریاضی مانند جمع و تفریق بهتر هستند و حتی ممکن است برای شبیه سازی سیستمهای پیچیده مکانیکی، الکتریکی  و حتی شیمیایی بکارگرفته شوند. زمانی بود که این گونه کامپیوترها تنها ابزار محاسباتی یک مهندس بودند اما امروزه این کامپیوترها توسط کامپیوترهای دیجیتال از دور خارج شده اند. در عوض کامپیوترهای دیجیتال محاسبات را با دقت بیشتری نسبت به کامپیوترهای آنالوگ انجام می دهند هرچند که سرعت پایین تری دارند.

درانتها، واضح است که شما از این کامپیوتر برای به دست آوردن معدل 3 عدد استفاده نخواهید کرد اما این مدار ساده وسیله ای مناسب برای درک بهتر تئوری مدارات الکتریکی و عملکرد کامپیوترهای آنالوگ است.

مترجم:رضاکیانی موحد

http://www.allaboutcircuits.com/vol_6/chpt_3/15.html

بازگشت منابع ذخیره هوای متراکم؛قسمت سوم

سونال پاتل

15 اکتبر 2008

منبع ذخیره هوای متراکم زیرآبی

در ابتدای امسال، غول انرژی آلمان شرکت ئی.اون به سیماس گاروی ، یک پرفسور دانشگاه ناتینگهام، 333500 دلار برای ساخت دو نمونه آزمایشی منبع ذخیره هوای فشرده پرداخت کرده است. نمونه اول بر روی خشکی نصب می شود و نمونه دوم زیر آب نصب شده و از انرژی امواج قدرت می گیرد. گاروی ،که به ایده"مهندسی فراوانی" می اندیشد، در خیالش تعداد زیادی از مخازن ذخیره هوای فشرده در زیر دریا را در ظرف بزرگ مخروطی شکل انعطاف پذیر ،که "کیسه انرژی " نام گرفته است، تصور می کند.

ماشینهای انرژی تجدیدپذیر باید انرژی را به صورت هوای فشرده ذخیره کنند، سپس اگر انرژی در دسترس بیشتر از تقاضای برق در آن زمان بود، مقداری از هوا ذخیره می شود اما گرمای آن گرفته می شود و به یک قسمت اندک از هوا که منبسط می شود داده می شود. گراوی می گوید که این پیش فرض که "نیروگاه بادی، یا "نیروگاه جذر و مدی"، یا "نیروگاه موجی" یا مجتمعی از این نیروگاه ها می توانند "توان پایه" را در بیشتر زمان تحویل دهند.

گراوی محاسبه کرده است که در عمق حدود 600 متر کیسه های انرژی می توانند در حدود 6945 مگاوات ساعت انرژی را در هر متر مکعب ذخیره کنند. نمونه های ساخت او در حال توسعه هستند و در ابتدای سال آینده برای آزمایش آماده هستند.

موتورهای هوای فشرده

در همین اواخر هوای فشرده به دلیل توانایی اش در به حرکت در آوردن موتورهای کوچک مورد توجه قرار گرفته است. خودرو هوایی، که توسط گروه سرمایه گذاری ام.دی.آی در لوکزامبورگ و یکی از مهندسین سابق فرمول یک به نام گای نگره توسعه یافته است، به وسیله یک موتور که از هوای فشرده استفاده می کند (CAE)حرکت می کند. این خودرو از هوای فشرده برای حرکت دادن پیستونهایش استفاده می کند و می تواند به سرعت 56 کیلومتر/ساعت برسد. در سرعت های بالاتر ، این خودرو می تواند به سرعت 145 کیلومتر/ساعت برسد، هوای فشرده قبل از ورود به پیستون به وسیله یک منبع سوختی ثانویه (سوخت زنده، بنزین یا گازوئیل) گرم  و منبسط می شود. ادعا می شود که بازده این ماشین در حدود 100 مایل بر گالن است. هوا به وسیله یک کمپرسور الکتریکی خارجی فشرده می شود.

بر اساس اظهارات معاون مدیرعامل ام.دی.آی ،شوا ونکات، یک خودرو شش نفره خانوادگی با موتور هوا برای بازار آمریکا تا سال 2010 در حال ساخت است(تصویر-2). این خودرو قیمتی در حدود 18000 دلار خواهد داشت.

 

تصویر2- موتور بدون آلودگی. نصب شده بر روی یک خودرو چهار در برای بازار آمریکا.

در ابتدای امسال، شرکت تاتاموتور هندوستان ادعا کرد که تا پایان امسال قصد دارد یک خودرو مجهز به موتور هوای فشرده را در بازار این کشور عرضه کند. اما در ماه آگوست تاتا به روزنامه های هندوستان اعلام کرد که تکنولوژی این خودرو هنوز در مراحل اولیه طراحی است و عرضه این خودرو در آینده نزدیک صورت خواهد گرفت.

 منبع

http://www.powermag.com/issues/departments/global_monitor/The-return-of-compressed-air-energy-storage_1443_p3.html

بازگشت منابع ذخیره هوای متراکم؛قسمت دوم

سونال پاتل

15 اکتبر 2008

ترجمه رضاکیانی موحد

منابع ذخیره هوای متراکم در نیروگاه های بادی

در این اواخر، با رشد ظرفیت تولید انرژی برق از باد، منابع ذخیره هوای متراکم به عنوان یک وسیله مدیریت بار و همچنین به دلیل ظرفیتی که به عنوان یک منبع مستقل انرژی برای ذخیره انرژی های دور دست ، ظرفیت پرداخت  و خدمات فرعی دارند دوباره مورد توجه واقع شده اند.

در ماه ژوئن، ساندیا اعلام کرد که با همکاری کمپانی خدمات عمومی نیومکزیکو در حال توسعه یک پارک ذخیره انرژی در یک آبخیز در نزدیک دس موینز آیوا و بیش از 100 تأسیسات شهری در آیوا، مینه سوتا و داکوتا است. پارک ذخیره انرژی آیوا (ISEP, www.isepa.com) یک نیروگاه 269 مگاوات با ذخیره هوای فشرده به همراه 50 ساعت انرژی ذخیره شده می باشد.بر اساس تخمین ساندیا، با استفاده از توان زیاد نیروگاه آیوا، این نیروگاه می تواند برای تأمین 20 درصد انرژی یک شهر نوعی بکار رود و بیش از 5 میلیون دلار صرفه جویی به همراه داشته باشد.

مدیر پروژه پارک ذخیره انرژی آیوا ،گئورگیان پیک، می گوید که انتظار می رود این پروژه تا سال 2012 ،که نسبتا زمان زیادی است، عملیاتی شود. تا ماه ژوئن دست اندرکاران این طرح ( بر اساس آزمایش های لرزه نگاری انجام شده) 95 درصد مطمئن بودند که مسیر درستی را انتخاب کرده اند،مدلسازی های کامپیوتری را انجام داده اند و اطلاعات را از یک سایت مشابه جمع آوری کرده اند. تابستان امسال، تیم طراحی برنامه ریزی کرد تا یک تحلیل از مکانیک صخره های محل نیروگاه ( شبیه مطالعه که در سال 2000 برای یک منبع ذخیره هوای متراکم 2700 مگاواتی در نورتون اهایو انجام شد) انجام دهند. ساندیا می گوید که پروژه هنوز در حال توسعه است.

ساخت یک منبع ذخیره هوای متراکم

در همین حال ، در ماه آگوست، گروه سرمایه گذاری خدمات عمومی نیوجرسی (PSEG) اعلام کرد که یک منبع ذخیره هوای متراکم برای استفاده داخلی را آزمایش کرده و به این نتیجه رسیده است که پتانسیل آن برای بازاریابی و توسعه به عنوان یک تکنولوژی به اندازه کافی بزرگ است و می تواند در اختیار صنعت برق قرار گیرد.

کمپانی اعلام کرده است که سرمایه گذاری مشترک بین یکی از شرکتهای زیرمجموعه آن و دکتر میکائیل ناخامین ، یک مهندس حرفه ای و متخصص بازگشت منابع ذخیره هوای متراکم که کارنامه اش شامل یک نقش پیشرو در طراحی و اجرای فنی نیروگاه مک اینتاش آلاباما است. PSEG 20 میلیون دلار را صرف این پروژه مشترک ذخیره انرژی و قدرت ال.ال.سی (ES&P) خواهد کرد و در طی 3 سال این پروژه می تواند یک نمونه پیشرفته منبع ذخیره هوای متراکم پیشرفته که توسط دکتر ناخامین توسعه یافته به همراه درسهای آموخته شده و تجربیات عملیاتی کسب شده از نیروگاه آلاباما باشد. ES&P همچنین کارایی منبع ذخیره هوای متراکم را بهینه خواهد کرد و پشتیبانی فنی برای طراحی، توسعه و فرآیند ساخت پروژه منبع ذخیره هوای متراکم را تهیه خواهد کرد.

بر طبق اظهارات ناخامین ، در مقایسه با نیروگاه آلاباما، این نسل دوم تکنولوژی منبع ذخیره هوای متراکم رشدیابنده تر است و نسبت به دیگر تکنولوژیهای ذخیره انرژی هزینه پایین تری در هر مگاوات توان دارد. این تکنولوژی همچنین نرخ پاسخ توان سریعتری دارد که برای پایداری شبکه های قدرت حیاتی است. این پروژه ها می توانند همچنین از اجزای استاندارد بیشتری استفاده کنند که سبب می شود نیروگاه ،بسته به معدنی که برای ذخیره در زیر خاک مورد نیاز است، ارزانتر تمام شود.

ناخامین می گوید که از نظر فنی، زیست محیطی و اقتصادی زمان مناسبی برای توسعه چنین نیروگاه هایی است. او اضافه می کند که ذخیره انرژی قطعه گم شده مهمی از معمای برنامه ریزی شبکه های قابل اعتماد است و تکنولوژی ذخیره هوای متراکم وی به نقطه ای خواهد رسید  که قابل استفاده باشد.

 منبع

http://www.powermag.com/issues/departments/global_monitor/The-return-of-compressed-air-energy-storage_1443_p2.html