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
تولید برق با جاذبه زمین | نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ 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 نیروگاه تولید برق با استفاده از نیروی جاذبه زمین میپردازیم.
در پنجاه سال گذشته تقریبا هر ده سال چیزی در حدود 4 درصد کاهش حجم مولکول های ازون در جو زمین داشته ایم. در حقیقت در طول 5 دهه گذشته کاتالیزور اصلی فرایند شیمیایی از بین برنده لایه استراتوسفر زمین همان اتم های هالوژنی تولید شده توسط خود بشر بوده است! با توجه به نیاز رو به گسترش تولید الکتریسیته جهت ادامه چرخه تولید و مصرف در صنایع, همچنان شاهد افزایش چشمگیر مواد شیمیایی فناوری شده, هالو کربن ها و پیشرانه های احتراقی سوخت فسیلی سنگین هستیم که ترکیبات خروجی این عوامل منجر به رها سازی حجم فوق العاده زیادی از اکسید نیتروژن N2O می گردد. این ترکیبات شیمیایی عامل اصلی افزایش غلظت گازهای گلخانهای و تغییرات محسوس الگوهای آب و هوایی کره زمین هستند.
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
در سالهای اخیر و با سرعت گرفتن افزایش دمای کره زمین, نقش تخریب لایه ازون توسط مواد تخریب کننده یا همان (ODS) ها بعنوان یکی از عوامل اصلی انتشار گازهای گلخانه ای و مضر, نمایان تر شده است. با توجه به دغدغه جلوگیری از تخریب بیشتر لایه ازون و نگرانی نسبت به روند رو به رشد صنایعی که نیازمند حجم زیادی از انرژی الکتریسیته هستند, من ایده ساخت یک نیروگاه بزرگ تولید برق با استفاده از انرژی پاک و رایگان نیروی جاذبه را طراحی کردم. هرچند که حرکت به سوی استفاده از انرژی پاک و تجدید پذیر نیاز به یک عزم فرا ملی برای تغییر نگرش در فرهنگ فردی و جمعی در راستای کاهش استفاده از انرژی های تجدید ناپذیر دارد اما همچنان این فرصت وجود دارد که با هم سویی و یکدست شدن جامعه جهانی (در استفاده از انرژی های پاک), جلوی شتاب ازبین رفتن منابع زیستی و حیاتی مورد نیاز بشر گرفته شود.
◉ توضیحات فنی اختراع:
در حرکت پاندولی (Pendulum) یک وزنه آویزان, ما میتوانیم با استفاده از اصول فیزیک مانع وضعیت تعادل پایدار در مرحله کاهش تدریجی و رو به سکون حرکت وزنه شویم. هرچند زمان متناوب یک حرکت آونگی، ارتباطی
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
مطابق «قانون گرانش» که از اصول بنیادی فیزیک محسوب میشود, هر جسم دارای جرم بوده و توانایی کشیدن یک جرم دیگر را به سمت خود دارد. بعبارتی قدرت کشش گرانشی بین دو جسم به جرم و فاصله بین آنها بستگی مستقیم دارد زیرا ساختار درونی تمام اجسام از ماده است و نیروی جاذبه نیز مستقیما متناسب با جرم دو جسم و معکوس با مجذور فاصله مراکز آنها عمل می کند. یکی از خصوصیات جرم پتانسیل گرانش آن است بدین معنی که هرچه جسم بزرگتر و دارای جرم بیشتری باشد متقابلا نیروی گرانشی آن نیز قوی تر و بزرگتر خواهد بود همانگونه که در اختر فیزیک و نجوم, سیارات بزرگ نیروی جاذبه قوی تر و بزرگتری را بر اجرام پیرامونی خود وارد می کنند.
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
با استفاده از این اصول (فیزیک و دآینامیک) می توانیم معادله حاصل ضرب جرم جسم در شتاب منشا گرفته از نیروی گرانش را محاسبه و تعیین کنیم که برای رسیدن به یک شتاب مشخص, به چه مقدار جرم جسم نیاز داریم. بعبارتی محاسبه پارامترهای سرعت شتاب سقوط کردن یک گوی فلزی و نیروی تولید شده توسط شتاب سقوط, مستقیما با میزان جرم گوی مرتبط خواهد بود. هر چه گوی فلزی ما بزرگتر و جرم بیشتری داشته باشد می تواند شارژ فشاری قوی تری را بدلیل دارا بودن وزن بیشتر در مقایسه با یک گوی خیلی کوچک ایجاد کند.
بر پایه این اصل امکان بهره برداری از پتانسیل بالای انرژی سقوط عمودی اجرام بزرگ که بوسیله نیروی جاذبه زمین شارژ می شوند میسر خواهد بود اما برای متناوب کردن حرکت عمودی سقوط و بهره برداری از انرژی بالای آن, من از اصل فشار هم عرض برای ایجاد دوره تناوب در حرکت یک چرخ استفاده کردم. چالش بعدی که باید آن را برطرف می کردم این بود که برای رسیدن به یک سیکل پایدار و متناوب در حرکت, نیاز به حذف هر نوع نیروی مقاومتی (اصطکاک) حتی در مقیاس های ناچیز داریم.
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
بر اساس خواص ذاتی قوانین اول و دوم ترمودآینامیک یعنی روابط دما و انرژی در تولید اصطکاک, ضرورت توجه بر جبران اتلاف انرژی این سامانه ضروری میباشد زیرا برای چنین سیستمی که یک سیکل حرکت گردشی و مداوم را در حال پیمودن است قطعا انتگرال سیکلی گرما با انتگرال سیکلی راندمان هر یک از چرخهای سامانه برابر شده و با ادامه سیکل حرکت, تغییر حالت تعادل انرژی درونی (ماکروسکوپی) در سامانه رخ می دهد که در نتیجه مقداری اتلاف انرژی خواهیم داشت. از سوی دیگر جمع انتروپی تکافتادهٔ (Singular entropy) اجزای درگیر در گردش مداوم چرخ، با گذشت زمان افزایش یافته که در نهایت این تغییر حالت نیز باعث افزایش اتلاف انرژی در سامانه گردش چرخها میشود. هرچند مقادیر این اتلاف های انرژی بسیار کم است و می توان با تعویض و رسیدگی سالیانه بهبود حرکت را افزایش داد اما راه حلی که برای این دو اصل ترومودآینامیک در نظر گرفتم استفاده از یک موتور محرکه مکانیکی بسیار کوچک و کم مصرف در شافت هر چرخ است که منجر به شارژ حرکت و جبران کاهش افت ناشی از اصطکاک میشود.
◉ برای بزرگ نمایی بر روی هر یک از تصاویر گالری زیر کلیک نمائید:
همانگونه که در شبیه سازی کامپیوتری (ویدیوی انتهای این مقاله) قابل مشاهده است, مسیر حرکتی گوی های چرخ موتور گرانش تفاوت فاحشی با مسیر حرکت آونگی دارد. در حرکت پاندولی یا آونگی ما شاهد یک حرکت رفت و برگشت افقی هستیم که بدلیل نبود عامل فشار, بتدریج حرکت کاهشی میشود تا گوی به وضعیت سکون کامل برسد اما در چرخ موتور گرانش حرکات فقط به صورت تک مسیر رو به جلو است زیرا بدلیل شارژ مداوم سیکل حرکت چرخ با رسیدن گوی بعدی به آستانه ارتفاع و پرتاب عمودی به پایین, فشار و نیروی لازم برای ادامه حرکت فراهم می شود.
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
برای افزایش شتاب و توان فشار بیشتر در حرکت چرخشی, هر یک از گوی های فلزی متصل به چرخ با حجم و جرم بسیار بالا طراحی شده اند. این بدان علت است که با افزایش شتاب گرانشی هر گوی که ناشی از جرم بالای آن است, شارژ فشار بیشتری برای گردش محور شافت و قرار گیری گوی بعدی در مرحله سیکل سقوط ایجاد شود. هر گوی فلزی در انتهای یک بازوی هآیدرولیکی منعطف دو مفصله نصب شده است. این بازوهای هآیدرولیکی کمک می کنند که گوی بدون مانع به سمت پایین سقوط کرده و شارژ فشار بیشتری را برای ادامه حرکت چرخ فراهم کند. همچنین مفصل های هآیدرولیکی مستقر در وسط هر بازو پس از رسیدن گوی به انتهای مسیر سقوط, خم میشوند تا گوی با قرار گیری بر روی شعاع کمتر بتواند از نیروی گریز از مرکز استفاده و شافت با حرکت روان و مداوم تری به چرخش ادامه دهد.
هر چه شارژ فشار بر روی چرخ موتور گرانش قوی تر و بیشتر باشد به همان میزان سیکل حرکت چرخ مداوم تر خواهد شد. موتور گرانش متشکل از 7 چرخ با شعاع 4 متر از محور اصلی است که بر روی یک شافت قرار دارند. برای ایجاد حداکثر نیرو از شارژ فشار جاذبه, در دو سمت هر چرخ شش گوی فلزی متصل به بازوهای مکانیکی تعبیه شده تا ضربآهنگ قوی تری در گردش محور چرخ بوجود آورد. بعبارتی هر یک از چرخها متشکل از 12 گوی فلزی در دو سمت خود میباشد که بوسیله 24 بازوی قدرتمند مکانیکی و 12 مفصل هآیدرولیک به هم متصل شده اند. وزن تقریبی هر یک از گوی های فلزی (بدون احتساب اهرم اتصال) در حدود 1000 کیلو گرم است و هر 7 چرخ بر روی شافت اصلی متصل به چرخ دنده ترکیبی قرار گرفته اند.
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
گیربکس ترکیبی وظیفه انتقال نیرو را از محور شافت چرخها به روتر ژنراتور انجام می دهد و با انتقال شتاب زاویه ای از چرخ دنده های با شعاع بزرگ به چرخ دنده های با شعاع کوچک, امکان استفاده از حداکثر قدرت و راندمان تصاعدی سرعت در گشتاور نیرو را میسر می کند. در ادامه مسیرانتقال نیرو, شافت گیربکس ترکیبی به روتر ژنراتور متصل شده تا باعث چرخش سریع و مداوم ژنراتور و تولید الکتریسیته گردد. در حقیقت گیر بکس ترکیبی نیرو و سرعت چرخش شافت را افزایش داده و باعث تولید گشتاور مکانیکی قدرتمند برای چرخش روتر ژنراتور می شود.
در طراحی این نیروگاه من با اتصال گشتاور تمام چرخها به یک شافت خروجی فقط از یک ژنراتور بزرگ با ولتاژ بالا استفاده کردم اما می شود با تقسیم گشتاور هر چرخ به یک گیربکس جداگانه از چند ژنراتور ولتاژ بالا استفاده کرد زیرا این دسته از ژنراتورها بدون نیاز به ترانسفورماتور افزاینده می توانند مستقیما به شبکه متصل شوند. ژنراتور با ولتاژ بالا مناسب ترین گزینه برای یک نیروگاه گرانشی است چون دارای سطح راندمان بالا، هزینه های نگهداری و تعمیرات پایین، تلفات کم بار و عدم تاثیر مخرب بر محیط زیست می باشد. ظرفیت ولتاژ خروجی چند ژنراتور در چنین نیروگاهی را می توان با ارتقای تکنولوژی کابل به بیش از 3000 کیلو وات رساند.
برق تولید شده از ژنراتورهای ولتاژ بالا به وسیله ترانسفورماتورها بهینه سازی ولتاژی و تنظیم شده و سپس با انتقال به خطوط خروجی در سراسر شبکه توزیع میشود. همچنین با ذخیره سازی انرژی تولید شده در باتری های نسل جدید, این امکان فراهم میشود که هیچگونه مشکلی در زمان اوج تقاضا جهت مصرف برق و یا کاهش موقت تولید به دلیل خارج شدن هر یک از چرخهای گرانش از مدار را نداشته باشیم. این موضوع بخصوص در زمان تعمیرات و چک آپ چرخ ها اهمیت ویژه ای دارد.
◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از نیروی جاذبه زمین
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان
ساخت نیروگاهی با استفاده از انرژی پاک و قدرتمند جاذبه زمین هم می تواند به کاهش چشمگیر آلاینده های گازی و شیمیایی در سرتاسر جهان کمک کند و هم بعنوان یک زیر ساخت مدرن و کلان, تسریع دهنده سیاستگذاری های جامعه بین المللی در تشویق بیشتر کشورها به استفاده از منابع تجدید پذیر و دوستدار محیط زیست باشد.
بمثابه سایر اختراعات, این اختراع نیز قابلیت توسعه و ظرفیت بهینه سازی بیشتر را داشته و با تجاری سازی آن می توان کمک شایانی به کاهش تخریب محیط زیست نمود.
پایان مقاله//
◉ ویدیوی نیروگاه تولید برق با استفاده از «نیروی جاذبه زمین» / 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 مرتبط با تولید برق از جاذبه زمین :
◉ 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
سایر مقالات علی پوراحمد :
◉ آیا هوش مصنوعی میتواند خالق هنر و جایگزینی برای هنرمند و خلاقیت انسانی باشد؟
◉ 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؟
تبلیغات
