برای مشاهده ویدیوی «خلاصه تصویری» این اختراع اینجا کلیک نمائید
اختراعات علمی: علی پوراحمد | طبقه بندی: اختراعات جدید در ایران و جهان | دسته: اختراعات ثبت شده در ایران و جهان
استفاده از انرژی مکانیکی فشار باد خروجی توربین های تهویه هوا در ایستگاه های مترو جهت بازیافت انرژی هدر رفته و برگشت آن به چرخه تولید برق | تولید برق با استفاده از باد
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
◉ مقدمه و اهداف:
در این مقاله بطور مختصر به بررسی اختراع سیستم ساده و کاربردی استفاده از انرژی مکانیکی فشار باد خروجی توربین های تهویه هوا در ایستگاه های مترو جهت بازیافت انرژی (باد) هدر رفته و برگشت آن به چرخه تولید برق میپردازیم.
در اطراف ما پتانسیل های طبیعی و غیر طبیعی بسیاری وجود دارد که با کمی توجه و صرف خلاقیت می توانیم بهترین راندمان استفاده از آنها را بدست آوریم. خیلی از پتانسیل های ذاتی موجود در طبیعت و یا آن بخشی که حاصل از دستاوردهای تکنولوژیکی زندگی مدرن است همچنان بدون بهره برداری جهت استفاده باقی مانده است. سرعت رشد و وابستگی تکنولوژی های نوین به منابع انرژی مختلف, باعث گشته است که ایده پردازان و خلاقان تئوری های علمی, راه کارهای مختلفی برای دستیابی به منابع پایدار و دوستدار محیط زیست در حوزه انرژی ارائه دهند. در این مقاله, من نیز سعی کردم یک راهکار خلاقانه برای تولید انرژی پاک معرفی کنم که می تواند بخشی از توان مصرفی انرژی الکتریسیته در ایستگاه های مترو را پوشش دهد.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
چنانچه با دقت به واکنش های فیزیکی یا شیمیایی طبیعی یا مصنوعی در محیط پیرامونی خودمان بنگریم خواهیم دید بخش عظیمی از پسآیند دآینامیکی این واکنش ها بدون استفاده به هدر می رود. با اینکه متخصصان حوزه های مختلف صنعتی سعی می کنند تا حد امکان از چرخه تولید انرژی حداکثر راندمان عملیاتی را حاصل نمایند, با اینحال علیرغم صرف هزینه های زیاد همچنان فعل و انفعالات صنعتی زیادی در دنیا وجود دارد که "پتانسیل خود گردان انرژی" در چرخه فعالیت آنها بدون استفاده به هدر می رود و توجه لازم به بازیافت این پتانسیل های پنهان معطوف نمی شود.
بازیافت انرژی مصرف شده (بشرط داشتن توجیه اقتصادی و پتانسیل امکان پذیر بودن) می تواند علاوه بر صرفه جویی در هزینه های اصلی و جانبی, دغدغه تولید مجدد انرژی برای بخشی از مصرف کل را برطرف کند. یکی از زیر ساخت هایی که بخش زیادی از انرژی مصرف شده در آن به هدر می رود سیستم های تهویه مرکزی در ایستگاه های مترو و انشعابات تهویه در مسیر تونل های زیر زمینی منتهی به ایستگاه است. ایده خلق یک طرح جهت بازیافت انرژی مکانیکی از خروجی تهویه مترو زمانی در ذهن من شکل گرفت که پس از خروج از یکی از ایستگاه های شمالی خط یک مترو تهران در مسیر پیاده رو به مقابل دهانه خروجی تهویه زیرزمینی رسیدم که باد بسیار شدیدی توسط فن های خروجی هوا تولید می کرد.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
حجم شدت واکنش فیزیکی این باد بحدی بود که چیدمان درختان کنار پیاده رو را به انحناء واداشته بود. در آن لحظه به یاد چرخه فعالیت توربین های بادی افتادم که با استفاده از شدت بادی بمراتب کمتر از آنچه در مقابل آن ایستگاه تجربه کرده بودم تولید انرژی می کنند. قطعا خروجی جابجایی هدفمند و کنترل شده توده های هوا جهت ایجاد مکش یا فشار در یک چرخه تولید می تواند بعنوان ورودی سوخت فعالیت در یک چرخه تولیدی دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد و متاسفانه بسیارند چنین پتانسیل هایی در زیر ساختهای شهری یا صنایع بزرگ که بدلیل عدم توجه به بازیافت انرژی, بسادگی به هدر می روند.
باد های طبیعی یکی از موهبات این جهان هستند که تقریبا در تمامی نقاط کره زمین با شدت های گوناگون و اختلاف در فشار جابجایی وجود دارند. البته در برخی مناطق کره زمین بدلیل نبود پتانسیل کافی برای حرکت دو توده گرم و سرد هوا, فشار باد کمی وجود دارد. در حقیقت چرخه روزانه باد یک نمونه واضح از گرمایش غیر همسطح بر روی سطح کره زمین است که بصورت مداوم به سمت تعادل در دمای دو جبهه گرم و سرد حرکت کرده و با این جابجا شدن چیزی را که ما بعنوان "باد" میشناسیم ایجاد می کنند. در مقیاس جهانی، چون خشکی های نزدیک به خط استوا گرمتر از خشکی های نزدیک به قطب شمال و جنوب است لذا اختلاف دما در این دو منطقه گرم و سرد منجر به ایجاد بادهای جوی می شود که به دور زمین در حال چرخش هستند.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
◉ توضیحات تکمیلی و فنی:
همانگونه که در انتهای مقدمه بالا اشاره شد شدت و مقدار ایجاد باد های طبیعی مستلزم قرار گیری یک منطقه در محدوده اختلاف فشار و دما است زیرا با افزایش هوای گرم، فشار کم در یک محدوده مشخص باقی می ماند و از آنجائیکه جو در همه حال رو به تعادل می رود و هوا را از فشار بالا به فشار کم برای پر کردن شکاف حرکت می دهد بنابراین این جابجایی بین فشار کم و فشار زیاد منجر به تولید باد می شود که این فرآیند را انتشار (diffusion) می نامند. واضح است که سرعت و شدت باد در فرآیند انتشار, بطور مستقیم به سرعت جابجایی توده هوای گرم به هوای سرد مرتبط است زیرا با تغییر دما در جو زمین, گرم شدن گازها و اتمها و مولکولها سرعت گرفته و با یک انتشار گسترده به سمت بالا میروند. در مقابل وقتی هوا سرد است، حرکت گازها، اتمها و مولکولها کند شده و به هم نزدیک میشوند که منجر به پایین آمدن هوای سرد و ایجاد باد های طبیعی می شود.
اما برای تولید انرژی از باد همیشه نیاز به بادهای طبیعی با خصوصیات ذکر شده بالا نداریم چون در اطراف ما بادهایی نیز وجود دارد که ماحصل فعل و انفعالات مکانیکی صنایع و زیر ساخت های شهری است. در بعضی مناطق شهر های پر جمعیت و شلوغ, بادهایی نیز بصورت مداوم و در سطوح فشار های متغیر در حال تولید شدن هستند که ناشی از تحرکات مداوم فیزیکی مانند تردد سریع و مداوم خودرو ها در اتوبان ها, ترن ها, توربین های بزرگ تهویه و فن های خنک کننده انواع چیلر ها و کولر های آبی و گازی می باشند. بعبارتی پتانسیل باد غیر طبیعی حاصل از صنعت و یا زیر ساخت های کلان شهرها در اکثر نقاط دنیا وجود دارد اما آنچه که حائز اهمیت است چگونگی استفاده از این پتانسیل برای بازیافت و تولید مجدد انرژی است.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
یکی از این منابع تولید باد که حسب تجربه نزدیکم, پتانسیل بسیار بالایی نیز در تولید انرژی مکانیکی دارد خروجی توربین های کانال تهویه هوا در ایستگاه های مترو می باشد. معمولا در فضای بالای ایستگاه های زیر زمینی مترو تاسیسات تهویه (فشار و مکش هوا) نصب می شود تا ضمن کوتاه شدن مسافت کانال با سالن های مستقر در زیر زمین, بهترین راندمان تخلیه هوای نامناسب به سمت بالا و نیز تزریق هوای تازه به سمت پایین صورت پذیرد چون همانگونه که میدانیم در شهرهای پر جمعیت سالن ها و راهرو های زیر زمینی مترو معمولا مملو از جمعیت (در حال تردد و یا انتظار جهت نقل مکان) است.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
چنانچه با استفاده از تاسیسات گسترده تهویه, جابجایی مناسب هوا در راهروها, سالن و حتی تونل تردد ترن صورت نگیرد مشکلات سلامتی و مخاطره ای جدی برای مسافران بخصوص سالمندان و بیماران قلبی و تنفسی بوجود خواهد آمد. از اینرو شرکت های بزرگ دولتی و یا پیمانکاران حوزه متروی شهری, توجه زیادی به طراحی ساختار سیستم های پیچیده تهویه هوا در زیر زمین می کنند. این سیستم ها با برخورداری از توربین های بسیار قدرتمند مکش و یا تزریق فشار هوا به زیر زمین, باعث چرخش مداوم و جایگزین شدن هوای سالم و تازه با هوای ثابت و مانده (مخلوط شده با دی اکسید کربن و یا گاز های مضر دیگر) در زیر زمین می شوند.
همانگونه که در ویدیوی انتهای این مقاله قابل مشاهده است من یک شبیه سازی سه بعدی از مسیر خروج هوای ناسالم بصورت انیمیشن ساخته ام که با دیدن آن به راحتی می توان به اهمیت سیستم های قدرتمند مکش هوا که در طول سالن و داخل تونل نصب شده اند و نیز نحوه عملکرد آنها پی برد. معمولا در ورودی هر یک از کانال ها یک فن قدرتمند جهت مکش هوا نصب می شود تا هوای ناسالم را به سمت کانال موتورخانه ساکشن مرکزی هدایت کند. البته در بعضی ایستگاه ها با توجه به متراژ و ابعاد طول, عرض و ارتفاع و نیز حجم تردد مسافران, تعداد این فن ها در ورودی کانال ها, کمتر یا بیشتر است. با اینحال در ایستگاه های بزرگ مترو, یک موتورخانه ساکشن مرکزی در میانه مسیر برای مکش حداکثری هوا به سمت بالا تا دهانه خروجی تهویه هوا بر روی سطح زمین وجود دارد.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
◉ برای بزرگ نمایی بر روی هر یک از تصاویر گالری زیر کلیک نمائید:
هرچند چنین سیستم های متنوع و گاها پیچیده تهیه هوا بشدت انرژی خوار هستند و بواسطه بهره گیری از توربین های قدرتمند و بزرگ مصرف توان بالایی از انرژی الکتریسیته را دارند اما در ضرورت استفاده از آنها علیرغم مصرف بالای برق, هیچگونه جای شک و تردیدی وجود ندارد. نکته قابل توجه اینجاست که ما می توانیم بخشی از این مصرف بالای انرژی توسط توربین های مکش را بازآوری و تبدیل به برگشت انرژی جهت تولید برق نمائیم. با استفاده از انرژی بازآوری شده از ایده ای که در این مقاله مطرح کرده ام, می توانیم تولید مجدد برق در محل ایستگاه های مترو جهت مصارف مختلف منجمله روشنایی راهروها, اتاق های اداری, کابین های تجاری و سالن های زیر زمینی تخصیص داده و بخشی از بار توان مصرفی یک ایستگاه را از دوش شبکه توزیع بر داشته و یا بصورت چشمگیری کاهش دهیم.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
هوای نامناسب ثابت در سالن های ایستگاه و یا درون تونل ها معمولا طی چندین مرحله عملیات مکش با فن ها و یا توربین های بزرگ به بیرون هدایت می شود. معمولا توربین های دهانه خروجی از نظر ابعاد پروانه بزرگ تر از فن ها و توربین های زیر زمین هستند. این موضوع کمک می کند تا حجم جابجایی هوا با فشار بیشتری در آخرین مرحله پس از رسیدن به دهانه بیرونی کانال های بزرگ تهویه, انجام یابد. فن ها و یا توربین های مستقر بر روی سطح زمین دقیقا در مسیر فشار حرکتی هوا از زیر زمین به سمت بالا قرا می گیرند. این دهانه های بزرگ خروجی معمولا به سمت بالا (عمودی) یا آنگونه که من تجربه قرار گیری در مقابلش را داشته ام در عرض یا طول افقی قرار دارند.
شدت فشار خروج هوا در مقابل این دهانه ها بسیار بالا است و گاه تا بیش از 10 یا 15 متر هر چیزی در مقابلش باشد را تحت تاثیر تکان های شدید فیزیکی قرار می دهد. بعنوان مثال موهای من قبل از رسیدن مقابل دهانه خروجی شانه شده و مرتب بود اما پس از طی مسافت ده متر به موازات دهانه خروجی متوجه شدم موهایم دیگر مرتب نیست و تماما بهم ریخته شده است گویی که مهمان قوس و کش یک طوفان شدید بوده ام یا از درون یک گردباد به بیرون پرتاب شده بودم! ضمن آنکه فشار زیاد باد کمی تعادل ریتم یکنواخت راه رفتن را نیز بر هم میزد. چنین انرژی بی نظیری من را در همان لحظه بفکر واداشت و مجددا یک بار دیگر ترجیح دادم تجربه دقیق تری از درون این طوفان بدست آورم و سپس این سوال برایم مطرح شد که چرا به این راحتی چنین انرژی قدرتمندی را به هوا فرستاده و هدر می دهیم؟! همانجا ایستادم و با استفاده از تخیلم طراحی انتقال یک توربین بادی مجهز به ژنراتور تولید برق را در مقابل خروجی دهانه تهویه مرکزی را بصورت ذهنی ترسیم کردم.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
همانگونه که در تصاویر این مقاله و نیز در ویدیو انیمیشن این ایده قابل مشاهده است ما می توانیم از یک توربین بادی قدرتمند برای مهار این انرژی که بصورت یک جبهه باد شدید در طول و عرض افقی یا در مختصات عمودی رها می شود استفاده کنیم. توربین های بادی دارای ساختاری متفاوت و متناسب با باد های سطوح مختلف هستند و براحتی با قرار گیری در مقابل بادهای کم فشار نیز به چرخش درآمده و می توانند انرژی مکانیکی را در قالب یک گشتاور قدرتمند از طریق شافت مرکزی به روتور ژنراتور منتقل نمایند. حال چنانچه یک توربین بادی با مشخصات فوق در مقابل فشار شدید باد خروجی دهانه تهویه مترو قرار گیرد آنگاه شافت توربین بادی با حداکثر سرعت و راندمان خواهد چرخید و گشتاوری بسیار قدرتمند به روتور ژنراتور جهت تولید برق منتقل می کند.
با توجه به شدت فشار باد دهانه خروجی تهویه, این امکان فراهم می شود که بتوان فاصله مناسبی بین توربین بادی تا دهانه خروجی تهویه محاسبه و ایجاد کرد تا از ایجاد ناخواسته هرگونه فشار های اصطکاکی مضاعف جلوگیری گردد. با توجه بر اصل احتمال بروز فشار متقابل سایر نیروهای اصطکاک در فاصله نزدیک با یک منبع تولید فشار, رعایت فاصله مناسب بین توربین بادی و فن های مکش می تواند از بروز تولید هر گونه نیروی اصطکاک که بار اضافی بر فن های مکش تحمیل می کند جلوگیری نماید. در کنار این مزیت, رعایت فاصله باعث می شود فشار باد خارج شده از دهانه تهویه با یک توزیع مساوی و وسیع تمامی انحنای سطح پروانه بلند توربین را پوشش دهد تا شافت توربین به یک حرکت پرقدرت و سریع در توالی چرخشی منظم دست یابد.
در نهایت انرژی مکانیکی تولید شده توسط پروانه های توربین بادی به ژنراتور تولید برق منتقل می شود و سپس طی یک شبکه داخلی توزیع ولتاژ جهت مصارف مختلف در ایستگاه مترو مصرف می شود و یا می توان در باتری های نسل جدید جهت مصارف مشخص و خاصی آن را ذخیره نمائیم. واضح است که این میزان از بازیافت انرژی نمی تواند تمام نیاز به انرژی یک ایستگاه بزرگ مترو را پوشش دهد ولی بدون تردید این ایده می تواند بخش زیادی از توان مصرفی بالای هر ایستگاه مترو را تقلیل داده و به کاهش بار فشار بر شبکه توزیع سراسری برق کمک نماید.
◉ اختراع: تولید برق از تهویه هوا در ایستگاه های مترو
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
وابستگی شدید به انرژی حاصله از شبکه سراسری تولید برق باعث گشته که سالیانه حجم بیشتری از سوخت های فسیلی که عامل اصلی آلوده کننده محیط زیست است در نیروگاه های بزرگ مورد استفاده قرار گیرد. بی شک با وابستگی بیش از حد به سوخت های فسیلی و عدم توجه به بازیافت و بازآوری انرژی های هدر رفته, خطرات و آسیب های جبران ناپذیری بر روی آب و هوای کره زمین برای سالهای طولانی باقی خواهد ماند. استفاده از ایده های کاربردی تولید انرژی پاک و یا چرخه بازگردانی انرژی نظیر این ایده که با همگان به اشتراک گذاشتم می تواند ضمن کاهش آلودگی, مسیر را برای رشد و خلق ایده های بیشتر هموار کند.
بمثابه سایر اختراعات و ایده ها, این اختراع/ایده نیز قابلیت توسعه و ظرفیت بهینه سازی بیشتر را دارد. با استفاده از "سیستم تولید برق از خروجی توربین های تهویه هوا در ایستگاه های مترو" می توان کمک شایانی به رفع مشکل مصرف بالای انرژی, جلوگیری از آلودگی هوا, و سودآوری از محل چرخه بازآوری انرژی در سرتاسر کره زمین نمود.
پایان مقاله//
◉ ویدیوی تولید برق از خروجی توربین های تهویه هوا در ایستگاه های مترو / از دسته «اختراعات علی پوراحمد»
◉ سازنده انیمیشن این ویدیو: علی پوراحمد
◉ سازنده موسیقی این ویدیو: علی پوراحمد
◉ گفتار متن: علی پوراحمد
◉ زبان: انگلیسی
◉ زیر نویس فارسی: ندارد
درباره مخترع و نویسنده این مقاله 👇 :
مقالات اختراعات علمی مرتبط با تولید برق :
◉ اختراع کنترل زمانبندی پایداری پلاسما با استفاده از 2 راکتور همجوشی هسته ای برای ایجاد سیکل متناوب تولید انرژی
◉ اختراع نیروگاه تولید برق از چرخش زمین در فضا و انتقال الکتریسیته تولید شده به گیرنده زمینی با استفاده از لیزر
◉ اختراع نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین و نیروی گریز از مرکز در موتور گرانش 1
◉ اختراع نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین و نیروی گریز از مرکز در موتور گرانش 2
◉ اختراع نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین و چرخ های معلق در موتور گرانش 3
◉ اختراع نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین و نیروی گریز از مرکز در موتور گرانش 4
◉ اختراع نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین و فیزیک ترکیبی در موتور پیچیده گرانش 5
◉ اختراع استفاده از آب دریا و حوضچه گرداب مصنوعی برای تولید برق
◉ اختراع استفاده از آب سواحل عمیق دریا و اقیانوس برای ایجاد سد مصنوعی و تولید برق
◉ اختراع تولید برق از سانتریفیوژ سیال با استفاده از آب, جاذبه و نیروی گریز از مرکز
سایر اختراعات علی پوراحمد :
◉ لیست کامل مجموعه اختراعات و مقالات علمی منتشر شده علی پوراحمد
سایر مقالات علی پوراحمد :
◉ در خلق اختراعات علمی و یا تولیدات هنری هرگز به سراغ ابزار هوش مصنوعی نمی روم زیرا آن را عاملی منفی برای رشد خلاقیت واقعی مغز می دانم!
◉ آیا هوش مصنوعی میتواند خالق هنر و جایگزینی برای هنرمند و خلاقیت انسانی باشد؟
◉ آیا فرازمینی ها وجود دارند؟ - آیا اسناد و گزارشات محرمانه از یوفو ها و موجودات فضایی واقعی است؟
◉ چرا در سینمای ایران ژانر علمی تخیلی وجود ندارد!
◉ عوامل تاثیر گذار در خلق اختراعات, چگونه میتوانیم یک مخترع شویم!
◉ آیا خدا وجود دارد؟ آیا وجدان می تواند جایگزین خدا شود؟
◉ در مواجه با حسادت ورزی و انرژی منفی انسانهای حسود چه عکس العملی میبایست داشته باشید؟
تبلیغات
