انقر هنا لمشاهدة فيديو "ملخص مرئي" لهذا الاختراع.
اختراعات علي پور أحمد | التصنيف: اختراعات جديدة في العالم | ذات صلة: الاكتشافات العلمية والاختراعات التكنولوجية
استخدام الطاقة الميكانيكية الناتجة عن ضغط الرياح من توربينات تكييف الهواء في محطات المترو لإعادة تدوير الطاقة المهدرة وإعادتها إلى دورة توليد الكهرباء | توليد الكهرباء باستخدام طاقة الرياح
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
◉ مقدمة وأهداف:
في هذه المقالة، نصف بإيجاز اختراع نظام لاستخدام الطاقة الميكانيكية الناتجة عن ضغط الرياح من توربينات تكييف الهواء في محطات المترو لإعادة تدوير الطاقة المهدرة (الرياح) وإعادتها إلى دورة توليد الكهرباء.
تزخر محيطنا بالعديد من الإمكانيات الطبيعية وغير الطبيعية التي يمكننا، بقليل من الاهتمام والإبداع، تحقيق أقصى استفادة منها. ولا تزال الكثير من الإمكانيات الكامنة في الطبيعة، أو تلك التي نتجت عن الإنجازات التكنولوجية في الحياة المعاصرة، غير مستغلة. وقد دفع تسارع النمو واعتماد التقنيات الحديثة على مصادر الطاقة المختلفة، المفكرين والمبتكرين في النظريات العلمية إلى تقديم حلول متنوعة لتحقيق مصادر طاقة مستدامة وصديقة للبيئة. في هذه المقالة، حاولتُ عرض حل إبداعي لإنتاج طاقة نظيفة قادرة على تغطية جزء من استهلاك الكهرباء في محطات المترو.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
وإذا نظرنا بعناية إلى التفاعلات الفيزيائية أو الكيميائية الطبيعية أو الاصطناعية من حولنا، فسوف نرى أن جزءًا كبيرًا من النتيجة الديناميكية لهذه التفاعلات يضيع دون فائدة. على الرغم من أن الخبراء في مختلف المجالات الصناعية يحاولون تحقيق أقصى قدر ممكن من الكفاءة التشغيلية من دورة إنتاج الطاقة، إلا أنه على الرغم من التكاليف الباهظة لا تزال هناك تفاعلات صناعية كثيرة في العالم يتم فيها هدر "إمكانات الطاقة ذاتية القيادة" في دورة نشاطها دون استخدام، وفي الواقع لا يتم الاهتمام بإعادة تدوير هذه الإمكانات الخفية.
إعادة تدوير الطاقة المستهلكة (إذا كان ذلك مُبررًا اقتصاديًا وقابلًا للتطبيق) يُمكن أن يُوفر في التكاليف الرئيسية والفرعية، ويُحل مشكلة توليد الطاقة لجزء من الاستهلاك الكلي. من بين البنى التحتية التي تُهدر فيها نسبة كبيرة من الطاقة المستهلكة، أنظمة التهوية المركزية في محطات المترو وفروع التهوية في الأنفاق تحت الأرض المؤدية إلى المحطة. تبلورت فكرة ابتكار جهاز لاستعادة الطاقة الميكانيكية من فتحة تهوية المترو في ذهني قبل بضع سنوات، عندما لاحظتُ رياحًا قوية بعد خروجي من إحدى المحطات الشمالية لمترو طهران (عاصمة إيران) على الرصيف، حيث مررتُ بفتحة التهوية تحت الأرض. في ذلك المكان، كانت مراوح فتحة التهوية تُولد رياحًا قوية جدًا.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
كانت قوة رد فعل الرياح هائلة لدرجة أنها انحنت بأشجار الرصيف. في تلك اللحظة، تذكرت دورة عمل توربينات الرياح، التي تولد الطاقة باستخدام رياح أقل قوة بكثير مما شهدته أمام تلك المحطة. من المؤكد أن ناتج حركة الكتل الهوائية الموجهة والمتحكم بها، والتي تُحدث سحبًا أو ضغطًا في دورة الإنتاج، يمكن استخدامه كوقود لدورة إنتاج أخرى. وللأسف، هناك العديد من هذه الإمكانيات في البنية التحتية الحضرية أو الصناعات الكبيرة التي تُهدر بسهولة بسبب إهمال إعادة تدوير الطاقة.
تُعدّ الرياح الطبيعية من نِعم هذا العالم، وهي موجودة في معظم أنحاء الكرة الأرضية بدرجات متفاوتة من الشدة والضغط. بالطبع، في بعض مناطق العالم، يكون ضغط الرياح منخفضًا بسبب نقص الإمكانات الكافية لحركة كتلتين هوائيتين، إحداهما دافئة والأخرى باردة. في الواقع، تُعدّ دورة الرياح اليومية مثالًا واضحًا على التسخين غير المتجانس على سطح الأرض، حيث تتحرك باستمرار نحو حالة توازن في درجة حرارة الجبهتين الدافئة والباردة، ومع هذا التحرك، تتولد الرياح. على الصعيد العالمي، ولأن الأراضي القريبة من خط الاستواء أكثر دفئًا من الأراضي القريبة من القطبين الشمالي والجنوبي، فإن فرق درجة الحرارة بين هاتين المنطقتين يؤدي إلى نشوء رياح جوية تدور حول الأرض.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
◉ تفاصيل إضافية وفنية:
كما ذُكر في نهاية المقدمة أعلاه، تتطلب شدة وكمية الرياح الطبيعية أن تقع المنطقة ضمن نطاق محدد من فروق الضغط ودرجة الحرارة، فمع ازدياد دفء الهواء، يبقى الضغط المنخفض ضمن نطاق معين، ولأن الغلاف الجوي يتحرك باستمرار نحو حالة التوازن، ناقلاً الهواء من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض لملء الفراغ. هذه الحركة بين الضغط المنخفض والمرتفع تؤدي إلى توليد الرياح، وهي عملية تُسمى الانتشار. من الواضح أن سرعة الرياح وشدتها في عملية الانتشار ترتبط ارتباطًا مباشرًا بسرعة حركة كتل الهواء الدافئ نحو الهواء البارد، فمع تغير درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض، تتسارع عملية تسخين الغازات والذرات والجزيئات، وتتحرك صعودًا بانتشار واسع. في المقابل، عندما يكون الهواء باردًا، تتباطأ حركة الغازات والذرات والجزيئات وتتقارب، مما يؤدي إلى هبوط الهواء البارد وتكوّن الرياح الطبيعية.
لكن لإنتاج الطاقة من الرياح، لا نحتاج دائمًا إلى الرياح الطبيعية ذات الخصائص المذكورة أعلاه، فهناك رياح حولنا أيضًا تكون نتيجة التفاعلات الميكانيكية للصناعات والبنية التحتية الحضرية. وفي بعض مناطق المدن المكتظة بالسكان والمزدحمة، يتم أيضًا إنتاج الرياح بشكل مستمر وبمستويات ضغط متغيرة، وهي نتيجة حركات فيزيائية مستمرة مثل حركة المرور السريعة والمستمرة للسيارات على الطرق السريعة والقطارات وتوربينات التهوية الكبيرة ومراوح التبريد للمبردات المختلفة ومبردات المياه والغاز. وبعبارة أخرى، فإن احتمال نشوء الرياح غير الطبيعية الناتجة عن الصناعة أو البنية التحتية للمدن الكبرى موجود في معظم أنحاء العالم، ولكن المهم هو كيفية استخدام هذه الإمكانية لإعادة تدوير الطاقة وتجديدها.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
أحد مصادر توليد الطاقة من الرياح، والذي يتمتع، بحسب خبرتي، بإمكانات عالية جدًا لتوليد الطاقة الميكانيكية، هو مخرج توربينات قنوات تكييف الهواء في محطات المترو. عادةً ما تُركّب تجهيزات التهوية (ضغط الهواء وسحبه) في الجزء العلوي من محطات المترو لتقليل المسافة بين القناة وقاعات المترو، ولتحقيق أفضل كفاءة في طرد الهواء غير المناسب إلى الأعلى وإدخال الهواء النقي إلى الأسفل، لأننا نعلم أن قاعات وممرات المترو في المدن المكتظة بالسكان عادةً ما تكون مليئة بالناس (مسافرين أو منتظرين).
من جهة أخرى، ستنشأ مشاكل صحية ومخاطر جسيمة على الركاب، لا سيما كبار السن ومن يعانون من أمراض القلب والجهاز التنفسي، في حال عدم توفير تهوية وتحريك هواء مناسبين في الممرات والقاعات وحتى أنفاق القطارات. لذا، تولي الشركات الحكومية الكبرى أو شركات مترو الأنفاق اهتمامًا بالغًا بتصميم أنظمة تكييف الهواء المعقدة تحت الأرض. وتؤدي هذه الأنظمة، من خلال توربينات شفط قوية جدًا أو توليد ضغط هواء تحت الأرض، إلى دوران مستمر واستبدال الهواء النقي والصحيح بهواء راكد (مختلط بثاني أكسيد الكربون أو غازات ضارة أخرى) تحت الأرض.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
كما هو موضح في الفيديو في نهاية هذه المقالة، قمتُ بإنشاء محاكاة ثلاثية الأبعاد لمسار خروج الهواء الملوث على شكل رسوم متحركة، تُظهر بوضوح أهمية أنظمة شفط الهواء القوية المُثبتة في جميع أنحاء القاعة وداخل النفق، وكيفية عملها. عادةً، تُركّب مروحة شفط هواء قوية عند مدخل كل قناة لتوجيه الهواء الملوث نحو قناة غرفة محرك الشفط المركزي. بالطبع، في بعض المحطات، يختلف عدد هذه المراوح عند مداخل القنوات تبعًا للمساحة والأبعاد (الطول والعرض والارتفاع)، بالإضافة إلى حجم حركة الركاب. مع ذلك، في محطات المترو الكبيرة، توجد غرفة محرك شفط مركزية في منتصف المسار لضمان أقصى قدر من شفط الهواء لأعلى باتجاه مخرج تكييف الهواء في الطابق الأرضي.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
◉ انقر على أي من صور المعرض أدناه لتكبيرها:
على الرغم من أن أنظمة إمداد الهواء المتنوعة والمعقدة أحيانًا تستهلك كميات كبيرة من الطاقة والكهرباء نظرًا لاستخدامها توربينات ضخمة وقوية، إلا أنه لا شك في ضرورة استخدامها رغم هذا الاستهلاك العالي. والجدير بالذكر أنه يمكننا استعادة جزء من هذه الطاقة المستهلكة بواسطة توربينات الشفط وتحويلها إلى طاقة مُعاد تدويرها لتوليد الكهرباء. وباستخدام الطاقة المستعادة من الفكرة التي طرحتها في هذه المقالة، يمكننا توجيه الطاقة المُعاد تدويرها في محطات المترو لاستخدامات متنوعة، تشمل إنارة الممرات والمكاتب والمتاجر وقاعات الأنفاق، وبالتالي تقليل استهلاك محطة المترو من شبكة التوزيع الحضرية.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
يُسحب الهواء الراكد في قاعات المحطات أو الأنفاق عادةً بواسطة مراوح أو توربينات كبيرة على مراحل متعددة. وعادةً ما تكون توربينات المخرج أكبر حجماً من حيث قطر المروحة مقارنةً بالمراوح والتوربينات الموجودة تحت الأرض. وهذا يُساعد على تحريك كمية أكبر من الهواء بضغط أعلى عند وصوله إلى مخرج قنوات التهوية الكبيرة. تقع المراوح أو التوربينات الموجودة على الأرض مباشرةً في مسار ضغط الهواء الصاعد من باطن الأرض. وعادةً ما تكون فتحات المخرج الكبيرة هذه موجهة للأعلى (رأسياً)، أو، كما لاحظتُ، أفقياً أو طولياً.
كانت شدة ضغط الهواء أمام فتحات التهوية هذه عالية جدًا، وأحيانًا تؤثر على كل ما يقع أمامها لمسافة تزيد عن 10 أو 15 مترًا، مُحدثةً اهتزازات قوية. على سبيل المثال، كان شعري مُصففًا ومرتبًا قبل الوصول إلى الفتحة، ولكن بعد المشي عشرة أمتار بمحاذاتها، أدركتُ أن شعري لم يعد مُرتبًا، بل أصبح مُبعثرًا تمامًا، كما لو كنتُ ضيفًا على عاصفة هوجاء أو قُذفتُ من إعصار! كما أن ضغط الرياح العالي أثّر قليلًا على توازني أثناء المشي. هذه الطاقة الفريدة جعلتني أفكر في تلك اللحظة، وفضّلتُ مرة أخرى أن أختبر الأمر بشكل أدق من داخل هذه العاصفة، ثم خطر لي هذا السؤال: لماذا نهدر هذه الطاقة الهائلة بهذه السهولة؟ وقفتُ هناك، واستخدمتُ خيالي لأرسم تصميمًا ذهنيًا لنقل توربين رياح مُجهز بمولد كهربائي لإنتاج الكهرباء أمام فتحة التهوية المركزية.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
كما هو موضح في الصور المرفقة بهذه المقالة، وكذلك في الفيديو التوضيحي لهذه الفكرة، يمكننا استخدام توربين رياح قوي لتسخير هذه الطاقة، التي تنطلق على شكل جبهة رياح قوية أفقياً ورأسياً. تتميز توربينات الرياح بتصاميم مختلفة، وهي مناسبة لأنواع مختلفة من الرياح، ويمكنها الدوران بسهولة عند وضعها في مواجهة رياح الضغط المنخفض، ونقل الطاقة الميكانيكية على شكل عزم دوران قوي عبر العمود المركزي إلى دوار المولد. الآن، إذا وُضع توربين رياح بالمواصفات المذكورة أعلاه أمام ضغط الرياح القوي الناتج عن فتحة تهوية مترو الأنفاق، فسيدور عمود التوربين بأقصى سرعة وكفاءة، ناقلاً في النهاية عزم دوران قوياً جداً إلى دوار المولد لتوليد الكهرباء.
بمراعاة شدة ضغط الرياح عند فتحة التهوية، يُمكن حساب المسافة المناسبة بين توربين الرياح وفتحة التهوية وتحديدها بدقة لمنع أي ضغوط احتكاكية إضافية غير مرغوب فيها. وبالنظر إلى مبدأ إمكانية حدوث ضغط معاكس من قوى احتكاكية أخرى بالقرب من مصدر الضغط، فإن مراعاة المسافة المناسبة بين توربين الرياح ومراوح الشفط يمنع حدوث أي قوة احتكاكية تُسبب ضغطًا إضافيًا على مراوح الشفط. إضافةً إلى هذه الميزة، فإن مراعاة هذه المسافة تُؤدي إلى توزيع ضغط الرياح الخارج من فتحة التهوية على كامل انحناء سطح ريشة التوربين الطويلة بشكل متساوٍ وواسع، مما يُتيح لعمود التوربين حركة قوية وسريعة ضمن تسلسل دوران منتظم.
أخيرًا، تُنقل الطاقة الميكانيكية المُنتجة من شفرات توربينات الرياح إلى مولد الكهرباء، ثم تُستهلك عبر شبكة توزيع الجهد الداخلي لأغراض متنوعة في محطة المترو، أو تُخزن في بطاريات من الجيل الجديد لاستخدامات محددة. من الواضح أن هذه الكمية من استعادة الطاقة لا تكفي لتغطية كامل احتياجات الطاقة لمحطة مترو كبيرة، ولكن لا شك أن هذه الفكرة قادرة على خفض جزء كبير من استهلاك الطاقة في كل محطة مترو، والمساهمة في تخفيف الضغط على شبكة توزيع الكهرباء الوطنية.
◉ الاختراع: توليد الكهرباء من تكييف الهواء في محطات المترو
◉ المخترع ومالك براءة الاختراع: علي بور أحمد
◉ التصنيف: اختراعات جديدة للمخترعين في العالم
أدى الاعتماد الكبير على الطاقة من شبكات توليد الطاقة الضخمة في كل دولة إلى استهلاك كميات أكبر من الوقود الأحفوري سنوياً في محطات الطاقة الكبيرة، وهو العامل الرئيسي لتلوث البيئة. ومما لا شك فيه، مع هذا الاعتماد المفرط على الوقود الأحفوري وإهمال إعادة تدوير الطاقة المهدرة واستعادتها، ستظل مخاطر وأضرار لا يمكن إصلاحها على مناخ الأرض قائمة لسنوات عديدة. إن استخدام أفكار جديدة لإنتاج طاقة نظيفة أو إعادة تدوير الطاقة، مثل الفكرة التي شاركتها معكم، من شأنه أن يقلل التلوث ويمهد الطريق للنمو وابتكار المزيد من الأفكار.
كغيرها من الاختراعات والأفكار، تتمتع هذه الفكرة بإمكانية التطوير والتحسين المستمر. ويمكن أن يُسهم استخدام "نظام توليد الكهرباء من مخرجات توربينات تكييف الهواء في محطات المترو" بشكل كبير في حل مشكلة ارتفاع استهلاك الطاقة، والحد من تلوث الهواء، والاستفادة من دورة استعادة الطاقة على مستوى العالم.
نهاية المقال//
◉ فيديو لمولد مغناطيسي فضائي يستغل الطاقة المتجددة لدوران الأرض، وينقل الكهرباء المولدة إلى محطة الاستقبال باستخدام الليزر. / التصنيف: اختراعات علي بور أحمد
◉ صانع الرسوم المتحركة لهذا الفيديو: علي بورأحمد
◉ ملحن الموسيقى لهذا الفيديو: علي بورأحمد
◉ الراوي: علي بورأحمد
◉ اللغة: الانجليزية
◉ الترجمة: لا يوجد
نبذة عن المخترع ومؤلف هذا المقال:👇
مقالات عن الاختراعات العلمية المتعلقة بتوليد الكهرباء :
◉ ابتكار محطة طاقة تولد الكهرباء من دوران الأرض في الفضاء، وتنقل الكهرباء المولدة إلى جهاز استقبال أرضي باستخدام الليزر.
◉ اختراع محطة توليد طاقة تولد الكهرباء باستخدام الجاذبية وقوة الطرد المركزي (محرك الجاذبية 1)
◉ اختراع محطة توليد طاقة تولد الكهرباء باستخدام الجاذبية وقوة الطرد المركزي (محرك الجاذبية 2)
◉ اختراع محطة توليد طاقة تولد الكهرباء باستخدام الجاذبية والعجلات المعلقة (محرك الجاذبية 3)
◉ اختراع محطة توليد طاقة تولد الكهرباء باستخدام الجاذبية وقوة الطرد المركزي (محرك الجاذبية 4)
◉ ابتكار محطة طاقة تولد الكهرباء باستخدام الجاذبية والفيزياء المعقدة المدمجة (محرك الجاذبية 5)
◉ اختراع استخدام مياه البحر والدوامات الاصطناعية لتوليد الكهرباء
◉ اختراع استخدام المياه من أعماق البحار وشواطئ المحيطات لإنشاء سدود اصطناعية وتوليد الكهرباء
◉ اختراع توليد الكهرباء من جهاز طرد مركزي سائل باستخدام الماء والجاذبية وقوة الطرد المركزي
◉ اختراع توليد الكهرباء من جهاز طرد مركزي سائل باستخدام الماء والجاذبية وقوة الطرد المركزي
اختراعات أخرى لعلي بور أحمد :
◉ قائمة كاملة بالاختراعات والمقالات العلمية المنشورة لعلي بور أحمد
◉ الاختراعات العلمية علي پورأحمد
◉ أفلام الخيال العلمي علي پورأحمد
◉ جوائز علي پور أحمد
◉ لوحات للفنان علي پورأحمد
◉ موسيقى علي بورأحمد الآلية
إعلان
