2.6. مكافئات ثيفينين ونورتون (الصفحة 116)

0064

 

 

 

استرجاع طاقة المركبة الكامنة عند كبح السرعة ومن ثم استخدامها في تسريع المركبة مرة أخرى. كما أن السيارات الكهربائية تعطي تلوثا قليلا جدا في الأماكن المزدحمة.

لا يزال أداء المركبات الكهربائية ومجال عملها مخيبا للآمال حتى هذه اللحظة. عدم توفر وحدات تخزين الطاقة الكافية والمناسبة هي أهم المشاكل التي تحول دون الحصول على مركبات كهربائية فعالة (بالإضافة إلى الكثير من الأدوات المرغوبة، كالحواسيب المحمولة التي لا تحتاج إلى إعادة الشحن حتى أسبوع كامل).

سنرى في الفصل الثالث كيف يمكن للمكثفات والوشائع تخزين الطاقة. لكن نسبة الطاقة المخزنة إلى واحدة المساحة فيها صغيرة جدا ولا يمكن اعتمادها بحيث تكون حلا فعالا للمركبات الكهربائية. تبقى كمية الطاقة المخزنة في البطاريات الحديثة أفضل منها، لكنها لا تزال أقل من تلك الطاقة الموجودة في المحروقات، والتي تحتوي على 10000 واط-ساعي في كل لتر بالمقارنة مع 175 واط-ساعي/لتر في بطاريات الـ (Nickel-Metal) المستخدمة في السيارات الكهربائية. أما في بطاريات الـ Lithium-ion والتي يتم تطويرها حاليا، فمن المتوقع أن تزداد سعتها إلى 300 Wh/L. نلاحظ أنه حتى عند وجود ضياعات عالية في محرك الاحتراق الداخلي المستخدم حاليا لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة فيزيائية في السيارات، فهو يعطي باستخدام المحروقات طاقة أكبر بكثير من التي تعطيها البطاريات ذات الحجم المماثل.

على الرغم من أن المركبات الكهربائية لا تسبب تلوثا عند استخدامها، فإن عمليات استخراج المواد ومعالجتها والتخلص منها تشكل خطرا على البيئة أيضا. حيث أنه يجب أخذ تأثير كامل العملية على البيئة (وعلى الاقتصاد أيضا). يمكنك كمهندس إسداء خدمة كبيرة للبشرية بانضمامك إلى التحدي الكبير للحصول على نظام نظيف وآمن لتخزين الطاقة بحيث يسهل أخذ وتخزين الطاقة الكهربائية منها وإليها.

البطاريات الكهرميكانيكية هي إحدى الحلول المحتملة التي يتم حاليا العمل الجاد عليها، حيث أنها تعتمد على مواد كيميائية غير سامة. أيضا تشكل عجلة الدوران الحر flywheel (عجلة ذات عطالة كبيرة تعمل على تخزين الطاقة بشكل طاقة كامنة) نظاما ميكانيكيا يمكن وصله عن طريق مولدة كهربائية إلى محرك السيارة الكهربائي. أما بالنسبة إلى النظام الهجين، فهو أيضا أحد الحلول الممكنة، حيث يتم استخدام محرك احتراق صغير مع مولدة كهربائية ونظام لتخزين الطاقة ومحرك كهربائي لقيادة السيارة. تنبعث ملوثات أقل من محركات الاحتراق في هذا النوع من السيارات، حيث أنها تعمل على حمل ثابت وتقوم بشحن نظام تخزين الطاقة. عندما يتم الانتهاء من الشحن، يتوقف المحرك تلقائيا وتعمل السيارة الكهربائية على تلك الطاقة المخزنة. يتم صنع المحرك بحجم صغير نسبيا ليستطيع تقديم الطاقة المطلوبة للعمل في الطرقات السريعة.

مهما كان شكل النظام الذي سيخلصنا من مشكلة التلوث الناجمة عن المركبات، فإنه سيستخدم عناصر ميكانيكية وكيميائية وقطع خاصة بالإضافة إلى الهندسة المدنية في تركيبة واحدة مع مبادئ الهندسة الكهربائية.

 

 

 

 

كيفية الاستفادة من مبدأ أكبر استطاعة منقولة.  عندما تتساوى ممانعة الحمل مع مقاومة ثيفينين الداخلية للمنبع، يتم توزيع الاستطاعة بالتساوي بينهما، حيث تستهلك مقاومة ثيفينين نصف الاستطاعة ويتم تقديم النصف الآخر إلى الحمل. في التطبيقات التي تحتاج إلى استطاعة كبيرة تكون فعالية المنبع مهمة، ولا نقوم بتصميم المنبع بحيث يعطي أكبر استطاعة ممكنة. مثلا، في تصميم السيارة الكهربائية نريد أن تصل الاستطاعة المخزنة إلى محرك السيارة بشكل رئيسي، وتخفيض الضياعات في المقاومة الداخلية للبطارية والأسلاك. في هذا التصميم لن يصل النظام إلى نقطة أكبر استطاعة منقولة إلا في حالات نادرة عندما تصل السيارة إلى أكبر تسارع ممكن.

في حالة أخرى، عندما تكون الاستطاعة صغيرة، نقوم بتصميم نظام يستجر أكبر استطاعة ممكنة. مثلا، يتم تصميم مستقبل الراديو بحيث يستخرج أكبر استطاعة ممكنة من الهوائي. تكون الاستطاعة صغيرة جدا في هذا التطبيق (أقل من ميكرو واط)، وفعالية المنبع ليست ذات أهمية كبيرة.

 

Advertisements


التصنيفات :2.6. مكافئات ثيفينين ونورتون, الفصل الثاني: الدارات البسيطة

الوسوم:, , , , , ,

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

شعار وردبرس.كوم

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   /  تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   /  تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   /  تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   /  تغيير )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d مدونون معجبون بهذه: