renewable energydr. p. schechner june 081 renewable energy dr. pinchas schechner ort braude college...

Renewable Energy Dr. P. Schechner June 08 1

Renewable Energy

Dr. Pinchas SchechnerOrt Braude College

Electronics and Electrical Engineering Dept.

June. [email protected]

אנרגיהממאובנים

חלופית


ORMATתחנת כח גיאו-תרמית –

1 Szydlowski Road, New Industrial Area -Yavne 81100, Israel

Volcán Arenal – Costa Rica


2.3 - Fusion

הקורס באנרגיה חלופית4

תאי דלק במכללה3

תחנות רוח•• Photo-Voltaic תאי דלק••Biomass FC •Tidal גהות ושפל , הידרו-אלקטרי•

גיאו-תרמי• תרמו-סולר • שריפת ביו-מסה•

- 2.2 Non-Carnot Generators

2.1 – Carnot Generators (Rankine )מעגל

שיטות להפקת אנרגיה חלופית2

נושא#

חברות ישראליות עולמיות1


SOLEL SOLAR SYSTEMS LTD. Industrial Zone West ,Beit Shemesh ISRAEL, 99100

9 solar power plants in

Southern California

over 354 MW,half a million

residents

- חברות ישראליות1 עולמיות

מספר שדות דרושים בישראל?


- מראה 1פרבולית

- ציר2הגבהה

-צינור 3עם שמן


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/0/00/Rankine_cycle_layout.png

Solar

Geothermal

2.1 –Carnot Generators מעגל( Rankine)


Rankineמעגל


Carnotיעילות תהליכים לפי

היעילות המרבית, שבה שניתן להפיק עבודהכאשר מנצלים מעבר של חום ממאגר בטמפרטורה

גבוהה לנמוכה ניתן ע"י:

)500 - 300(/500 = 0.4)800 – 300(/800 = 0.625

ככל שהפרש הטמפרטורות גדול יותר, מכונות החום יעילות יותר

T [0K]

Under reversible conditions

Carnot =TH – TL

TH


יעילות הנדסית של מכונות חום

(TT)fT

TTLH

H

LHeng

Conduction, Convection, and Radiation

ככל שהפרש הטמפרטורות גדול יותר,מפסידות יותר אנרגיה מכונות החום יעילות יותר


טורבינות רוח

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:DanishWindTurbines.jpg

Denmark: 25-30 % of electrical power

Pwind = )vwind(3

Non-Carnot Generators - 2.2

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/DanishWindTurbines.jpg


http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/wind.html

קצת מטריאולוגיהאיך נוצרת הרוח ?

גם מהקטבים הקרים לקוו המשווה


אוויר עם אנרגיה קינטית גבוהה

PH

H

LHCarnot T

TT

H

LHWind P

PP

רשת ארצית

AC to AC converter

טורבינה

אוויר עם אנרגיה קינטית נמוכה

PL

להבים


המרת אנרגיה של פוטון במל"ם

ערכיות

-eהולכה

h+

hEg

hc/max = Eg

h=Eg

hEg

בעלפוטוןאנרגיה

קטנהEgמ

מעברשקוף

תאים פוטו-וולטאים

יש הענות ספקטרלית


תאי דלק: סוג של בטריה

מתכלות Expandable

כל ההתקן נהפך לפסולת כאשר אנרגית הסוללה

נגמרתיקר

עלות הפקתחומרי גלם

נטענותRechargeabl

e

חומרי הגלם חוזריםיקר למצב ההתחלתי ע"י אלקטרוליזה

תאי דלקFuel Cells

מחדשים את המגיביםזול חמצן

מהאוויר מקור זול

לאלקטרונים

83%


Aאלקטרודה

אלקטרוליט

Bאלקטרודה

Electrode Electrode

Loade- e-

Electrolyteהחומר המוסר

אלקטרונים

החומר המקבל

אלקטרוניםA-m

C+n


Exhaust

מבטריה לתא דלק ,בתא דלק, המבנה הקבוע יקר

החומרים המתכלים זולים

Electrolyte

החומר המוסר

אלקטרונים

Electrode Electrode

Load

החומר המקבל

אלקטרונים


התגובה באלקטרודת הדלק במעגל פתוח

Fu ne- + Fu+n Anode

Catalyst

ElectrolyteFuel

Compartment

Fu

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

e-e-e-e-e-

e- e-e-

Positive

Charged

Layer

InterfaceNegative Charged

Layer


התגובה באלקטרודת החמצן במעגל פתוח

ElectrolyteCatalyst

Ambient Oxygen

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

++++++++

Positive Charge

d Layer

Negative Charged Layer

Interface

O2 + 4e- 2 O-2


תא דלק במעגל פתוח

Load

V

exhaust

Fuel Compartment

FuelElectrode

OxygenElectrode

Ambient

Oxygen

PorousConductiveFuel Catalyst

PorousConductive

Oxygen Catalyst

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

++++++

e-e-e-e-e-e-e-

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

בעזרת קטליזטורים מבאיםאת חומרי הגלם ה"זולים" למצב

של נכונות למסור ולקבל אלקטרונים )כמו בבטריות(


תא דלק במעגל סגור

PorousConductiveFuel Catalyst

PorousConductive

Oxygen Catalyst

Fuel Compartment

FuelElectrode

OxygenElectrode

exhaust

Ambient Oxygen

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

O-2

++++++

e-e-e-e-e-e-e-

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

V

Loade-

Fu+n

O-2

ירידה במתח

e-

e-


דלק תא של פעולה אופן


תאי דלק במכללת אורט בראודה

שתי קבוצות מחקר

ד"ר ל. מור – ביו'ד"ר ז. רובין - פיסיקה

ת"ד אנזימטייםמודלים

אנליזה כימית

ד"ר א. בוביס – אלק'פרופ' א. קרול –מכונות

ד"ר חנה פייגר – ביו'ד"ר פ. שכנר – אלק'

פרופ' א.זוסמן- טכניון

אלקטרודות ננוטכנולוגיותאי-אורגניות


Saccharides

Not Flammable

Not Poissenous

Not Explosive

Not Volatile

Storable

Transportable

Odorless

Abundant

Easy to Produce

Cellulose: 50% of the weight of the

Flora

Name (Glucose Units)

Glucose )1(

Maltose )2(

Lactose )1 + 1 galactose(

Sucrose )1 + 1 fructose(

Starch - amylose )80 – 340(

Starch – amylopectine )5500 – 34000(

Glycogen )5500 – 34000(

Cellulose )800 – 5600(


שטח לעומת נפח.הנפח במכונות חום האנרגיה מופקת בכל

התגובות מתבצעות פזה אחת, הפזה הגזית.

הפקת האנרגיה מתבצע בשכבה דקהFC ב- של הממשק הבין-תווכי, בעלת עובי של מספר

ננומטרים

הבעיה

Catalyst

ElectrolyteFuel

Compartment

Fu

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

Fu+n

e-e-e-e-e-

e- e-e-


יצירת נפח עם הרבה שטחהפתרון המוצע

נפח בנוי מסיבים ננומטרים

בעלי יכולת קטליטית

Electro-spinning


Schechner P., E. Kroll, E. Bubis, S. Chervinsky and E. Zussman," Silver-plated Electrospun Fibrous Anode for Glucose Alkaline Fuel Cells,"

Journal of The Electrochemical Society, Volume 154, Number 9, 2007.


d]micron[

PPD

]W/cm2[

0.9196

Flat1.4

3.343

תוצאות


#נושאמרצהמחלקה

1מבוא כלליד"ר פנחס שכנרח"א

2כלכלת אנרגיהד"ר נטליה זייצב תע"ן

I3אנרגית שמש ד"ר רונה צרפתיח"א

II4אנרגית שמש

5אנרגית רוח מר אבי זעיראמכונות

6תאי דלק בוביס ד"ר שכנר וד"רח"א

17ביומסה ד"ר שלמה קמחיביוטכנולוגיה

28ביומסה

9עיבוד הספקד"ר בוביסח"א

הרצאות9קורס באנרגיה חלופית:


מעבדות5קורס באנרגיה חלופית:

#נושאמטרת הניסויאחראי

מדידות אפיון תאי שמש ד"ר צרפתיפוטו-וולטאים חד צומת

ורב צמתי.

I1תאי שמש

וספקטרה IVניתוח אופייני ד"ר צרפתיההיענות.

II2תאי שמש

הכרת מבנה התא ד"ר שכנרומדידת עקומת פולריזציה

13תאי דלק

סוגים שונים של תאי דלק ד"ר שכנרודלקים

24תאי דלק

DC ל-DCמעגלים להמרת ד"ר בוביסAC ל-DCמעגלים להמרת

Power Processing

5


תודה רבה על ההקשבה

renewable energydr. p. schechner june 081 renewable energy dr. pinchas schechner ort braude college...

Documents