متلب سایت MatlabSite.com

Transcript

1 11-F-EEM-2340 نقش بهينه سازي مصرف انرژي در حفظ محيط زيست و توسعه پايدار چكيده تبديل توليد انتقال و مصرف انرژي همگي روي محيط زيست تاثيرگذارند. اين اثرات مخرب زيست محيطي حاصل انتشارات هستهاي شيميايي و حرارتي فرآيندهايي است كه براي تامين منافع و رفاه بشر كارمي كنند. توسعه پايدار ايجاب مي كند كه منابع انرژي در دسترس پايدار با هزينه اي معقول و بدون يا باحداقل اثرات منفي اجتماعي تامين و عرضه شوند.رابطه بين توسعه پايدار و بهره گيري از منابع بويژه منابع انرژي از مهم ترين مساي ل جوامع بشري است و تحقق توسعه پايدار در گرو استفاده كارا از منابع انرژي است. بر اساس مفهوم توسعه پايدار بديهي است كه منابع سوخت فسيلي محدود بوده و فاقد مشخصه هاي لازم براي پايدار بودن هستند. در حاليكه كه عمده اثرات ايجاد شده روي محيط زيست و طبيعت بواسطه مصرف انرژي به ويژه سوخت هاي فسيلي - حادث مي شوند. يكي از رويكرد ها كه در اين جهت مد نظر قرارگرفته است افزايش كارايي انرژي و در نتيجه كاهش انتشار آلاينده هاي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي است. در اين مقاله ضمن تشريح چالش هاي سعيد مهذب ترابي كيان نجفزاده سازمان بهره وري انرژي ايران واژههاي كليدي: محيط زيست توسعه پايدار اگزرژي ترموديناميك ابعاد ترموديناميكي ارتباط انرژي و محيط زيست به مفهومي به نام اگزرژي از علم ترموديناميك اشاره شده كه اذهان را نسبت به تاثير مخرب از دست رفتن كارايي در استفاده از انرژي روي محيط زيست حساس تر مي سازد. در ارزيابي پايداري فرآيندها و سيستم ها و تلاش براي بهبود پايداري تحليل اگزرژي به عنوان يك ابزار ترموديناميكي بسيار مفيد و موثر تلقي مي شود. مقدمه ارتباط بين انرژي و اقتصاد يك نگراني اساسي در دهه 70 بود و در آن ايام ارتباط بين انرژي و محيط زيست اهميت زيادي نداشت. دغدغه هاي زيست محيطي مانند باران اسيدي سوراخ شدن لايه ازن و تغيير اقليم و گرمايش جهاني در دهه 80 اهميت پيدا كرد. از آن زمان توجه به اين ارتباط بيشتر شد بطوريكه اين موضوع آشكارتر شد كه توليد تبديل انتقال و مصرف انرژي همگي روي محيط زيست تاثيرگذارند. اين اثرات مخرب زيست محيطي حاصل انتشارات هسته اي شيميايي و حرارتي فرآيند هايي است كه براي تامين منافع زيست محيطي در دنيا و راه حل هاي مقابله با آنها و نيز بيان بشر كارمي كنند. رابطه بين توسعه پايدار و بهره گيري از 1

2 تخريب ازن- لايه ازن در استراتوسفر( به ارتفاع 2- منابع بويژه منابع انرژي از مهم ترين مساي ل جوامع بشري كيلومتر) تابش ) UV با طول موج نانومتر) و تابش مادون قرمز را جذب مي كند. بدليل انتشار NO X HCL CFC بخشي از لايه ازن تخريب شده و اشعه مضر UV بيشتر به زمين مي رسد كه باعث سرطان پوست آسيب هاي چشمي و بينايي و از بين رفتن موجودات و گونه هاي مختلف جانوري مي شود. است و تحقق توسعه پايدار در گرو استفاده كارا از منابع انرژي است. به عنوان مثال اثرات زيست محيطي ناشي از انتشار آلاينده ها مي تواند از طريق افزايش كارايي در استفاده از منابع و كاهش ميزان انتشار كاهش يابد. اين اقدام مي تواند به حفظ و بقاي منابع انرژي نيز كمك كند. مساي ل و مشكلات زيست محيطي گستره روبه رشدي را دارا بوده و شامل انتشار آلاينده ها و عوامل تخريب و تباهي اكوسيستم ها در مقياس ناحيه منطقه و جهان مي شود. برخي از اين مشكلات حاد و قابل رويت هستند مانند مشكلاتي كه براي سلامتي انسان بوجود مي آيد و برخي ديگر مشكلاتي هستند كه موجب بروز احتمالي خطرات در آينده مي شوند مانند پخش مواد خطرناك در طبيعت. مشكلاتي كه در طبيعت و محيط زيست بواسطه مصرف توليد تبديل و انتقال انرژي حادث مي شوند و بطور كلي انرژي در بروز آنها ايفاي نقش مي كند عبارتند از: آلودگي آب و هوا تخريب زمين تشعشع راديواكتيو دفع مواد جامد كيفيت هوا باران اسيدي تخريب لايه ازن گرمايش و كلا تغيير اقليم جهاني. دغدغه هاي زيست محيطي -1 تغيير اقليم و گرمايش جهاني ناشي از پديده گازهاي گلخانهاي- افزايش ميزان گازهاي گلخانه اي CO 2 4 CFC NO X CH در جو زمين سبب به دام افتادن حرارت خورشيد و افزايش دماي سطح زمين مي شود. فرآيند احتراق كودهاي شيميايي و انفجارات هسته اي توليد NOX فعل انفعالات آتشفشان توليدHCL سيستم هاي تبريد توليدCFC شكل (2) - پديده تخريب ازن شكل (3) پديده باران اسيدي شكل (1) پديده تغيير اقليم و گرمايش جهاني ناشي از پديده گازهاي گلخانهاي 3- باران اسيدي- تركيب NO X SO 2 حاصل از احتراق سوختهاي فسيلي با رطوبت و توليد اسيد سولفوريك H 2 SO 4 و اسيد نيتريك HNO 3 و بارش آن به زمين و اثرات زير: 2

3 پيشرفته انرژي -2 صرفه جويي انرژي و افزايش كارايي در بهره مندي و استفاده از انرژي -3 استفاده از C /tri-generation/cogeneration DH & -4-5 گرمايش و سرمايش منطقهاي استفاده از انرژي هاي جايگزين در حمل و نقل روي آوردن به استفاده از سوخت هاي بي ضرر براي محيط زيست بجاي استفاده از سوخت هاي فسيلي ترومديناميك و محيط زيست اسيدي شدن آبهاي سطحي منابع انرژي براي تامين نيازهاي بشر مانند غذا آب سرپناه از بين رفتن جنگل ها و گياهان و كلا كيفيت زندگي لازمند اما استفاده غير كارا از اين منابع ازبين رفتن ماهي ها و موجودات آبزي سبب آسيب به طبيعت و محيط زيست مي شود. به عنوان خوردگي مواد و تاسيسات(ساختمانها و سازه هاي فلزي) مثال انتشار حرارت اتلافي به محيط نتيجه مديريت غير مسي ولانه انرژي است و باعث افزايش دماي محيط و آلودگي حرارتي هوا و آب مي شودكه به تبع آن حيات موجودات آب راهحلهاي مرتبط با انرژي جهت مقابله و حل و فصل و دغدغه هاي زيست محيطي زي به خطر افتاده و توازن اكولوژيكي درياچه ها و رودخانه استفاده از انرژي هاي تجديد پذير و فناوري هاي 1- استفاده از فناوري هاي پاك زغال سنگ استفاده از سيستم هاي ذخيره سازي انرژي پايش و ارزيابي شاخص هاي انرژي ها به هم مي خورد. برطبق قانون دوم ترموديناميك كليه فرآيند هاي واقعي بايد روي محيط زيست اثرات و تبعاتي داشته باشند و قانون دوم ترموديناميك كليد بررسي اثرات زيست محيطي ناشي از بخش انرژي است. شاخصي كه تفاوت واختلاف حالت يك سيستم با محيط را بيان مي كند در علم ترموديناميك به اگزرژي معروف است و اين شاخص به رابطه بين قانون دوم و اثرات زيست محيطي اشاره دارد. اندازه اين اختلاف به حالت هم سيستم و هم محيط زيست وابسته بوده و اين اختلاف زماني صفر است كه سيستم و محيط در حال تعادل باشند. چارچوب رياضي و فيزيكي در تحليل ترموديناميكي - I تحليل انرژي برخي موانع استفاده از انرژي هاي تجديد پذيرو تكنولوژيهاي پيشرفته محدوديت هاي فني محدوديت هاي اقتصادي محدوديت در اطلاعات و دانش نبود زير ساخت لازم براي بازيافت و استفاده مجدد از مواد ومحصولات شكل (4)- موازنه انرژي براي يك حجم كنترل ساده نبود امكانات و تسهيلات عدم قطعيت در قوانين و استاندارد هاي دولت نبود ساختار هاي سازماني كافي مديريت ناصحيح بر نيروي انساني معادله فوق به معادله حالت پايدار انرژي معروف است. نبود مقبوليت در اجتماع در بكارگيري انرژيهاي تجديد پذير و تكنولوژيهاي پيشرفته 3

4 4- نسبت اگزرژي به آنتالپي = كارايي كلي سيستم انرژي 1> كارايي كلي سيستم انرژي مثال - II تحليل اگزرژي تعيين راندمان اگزرژي يك هيتر برقي راندمان انرژي = η = Q/We E Q است. و شكل (5)- موازنه اگزرژي براي يك حجم كنترل ساده E W نشان دهنده انتقال اگزرژي همراه كار و حرارت I ميزان مصرف اگزرژي سيستم يا بازگشت ناپذيري است. ε نشان دهنده اگزرژي ويژه است. شاخص هاي مهم در تحليل اگزرژي: 1- كارايي اگزرژي 2- پتانسيل بهبود 3 -اگزرژي حرارت اگزرژي عموما بصورت حرارت يا برودت تظاهر مي كند اگزرژي حرارتي مي تواند بواسطه اختلاف دماها با محيط تشريح شود. انرژي حرارتي يا برودتي كه دماي آن از دماي راندمان اگزرژي = Ψ = E Q /E W محيط فاصله بيشتر داشته باشد با ارزش تر است. 4 رابطه بين راندمان انرژي و اگزرژي 0.96 η 0.96 η η Η = 78% Ψ = 90% III اگزرژي از جنس فرصت نوع نيروگاه بخاري معمولي سيكل تركيبي هسته اي برق آبي انرژي يك مفهوم كاملا آشناست. مي دانيم كه انرژي مي تواند در داخل سيستمها ذخيره شود(مانند سيستم هاي ذخيره گرما) مي تواند از شكلي به شكل ديگر تبديل شود(مانند تبديل برق به حرارت) و بين سيستمها انتقال يابد (انتقال حرارت از پوشش يك ساختمان). قانون اول ترموديناميك بيان مي كند كه مقدار كل انرژي در كليه فرآيندهاي انتقال و تبديل بقا دارد. به عنوان مثال براي اينكه دماي داخل يك ساختمان در Tin ثابت نگه داشته شود تلف حرارتي از پوشش ساختمان Qout بايستي از طريق انرژي حرارتي ورودي ΣQin جبران شود. اين نظريه كه انرژي نه خلق مي شود و نه از بين مي رود در تقابل با نظريه تخليه و زوال منابع است. اگر ما تعادل روي مقادير انرژي را داريم اين بحران انرژي از كجا ايجاد مي شود

5 اطلاق مي شود). همچنين اگزرژي مبنايي براي مقايسه انواع حاملهاي انرژي است و اينكه انرژي به چه ميزان و در چه محلهايي از يك سيستم دچار زوال مي گردد و تلف مي شود. سه رابطه بين اگزرژي و محيط زيست وجود دارد: 1) بي نظمي و ايجاد آشوب بي نظمي و ايجاد آشوب از مصاديق آسيب هاي زيست محيطي است. آنتروپي اندازهاي براي آشوب و اگزرژي اندازه شكل (6)- موازنه انرژي براي يك ساختمان بطور ناخودآگاه مي فهميم كه در زمان سوختن سوخت براي توليد برق عليرغم بقاي انرژي يك چيزي مصرف شده و از بين مي رود. اين همان مفهوم اگزرژي است و اگزرژي است كه به ما كمك مي كند تا بفهميم چه چيزي در فرآيند واقعا مصرف مي شود. اين مفهوم از دل قانون دوم ترموديناميك استخراج مي شود. سيستم ها تمايل دارند كه در يك فرآيند خودبخودي به حال تعادل با محيط درآيند. شكل (7)- نابودي اگزرژي يا از دست رفتن فرصت به عكس انرژي اگزرژي بقا نداشته و بواسطه بازگشت ناپذيريها ازبين مي رود. بهبود در بهره مندي از منابع به معناي كاستن از نابودي اگزرژي يا تلفات آن است. اگزرژي حامل انرژي برق يا كيفيت اين حامل بدليل امكان تبديل آن به كاربالاست. در مقابل آب گرم دما پايين گرچه داراي انرژي است فقط براي گرمايش مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. اگزرژي نه تنها اشاره به كيفيت انرژي دارد بلكه اشاره به اين نكته نيز دارد كه انرژي ارزش خود را از دست مي دهد (آن چيزي كه به آن مصرف انرژي در يك سيستم 5 اي براي نظم. سيستم داراي آنتروپي بالا داراي بي نظمي و آشوب بالاست و نسبت به يك محيط اگزرژي يك سيستم منظم بيشتر از اگزرژي يك سيستم بي نظم است. به عنوان مثال يك محوطه پر از كاغذ باطله و آشغال داراي آنتروپي بالاتر و اگزرژي كمتر از محوطه اي است كه در آن آشغالها و كاغذ ها در يك محل بطور منظم جمع شده اند. اختلاف اگزرژي بين دو سيستم مبين 1- نابودي اگزرژي(ونظم) در حالتي است كه باد كاغذ ها را به اطراف پراكنده مي كند 2- حداقل كاري است كه بايد صرف شود تا سيستم بي نظم دوباره منظم شود (كاغذ ها دوباره جمع شوند). درحالت واقعي براي برگرداندن سيستم به حالت نظم اوليه كار بيشتري لازم است چون حداقل كار اشاره شده مربوط به فرآيند بازگشت پذير است نه فرآيند واقعي عموم مردم از مناظر بي نظم گريزانند و همچنين تمايل به مناظر منظم و مرتب دارند. اين تمايل و اين گريز ريشه در ارزشهاي انساني دارد و بخشي از اين ارزشها به مفهوم اگزرژي و نظم مربوط مي شوند. 2) زوال منابع زوال منابع در طبيعت يكي ديگر از مصاديق آسيب هاي زيست محيطي است. يك منبع طبق تعريف به عنوان يك ماده تلقي مي شود كه در طبيعت به صورت طبيعي يا مصنوعي يافت مي شود و در عدم تعادل با محيط زيست بوده و منابع بدليل اين عدم تعادل داراي اگزرژي هستند. منابع با دو مشخصه اصلي ارزش گزاري مي شوند.

6 تركيب (مانند سنگ آهن نفت خام)- بسياري از فرآيند ها ايجاد شده اند براي اينكه ارزش منابع را با خالص كردن آنها افزايش دهند كه در واقع اگزرژي اين منابع را افزايش مي دهند. اين خالص سازي خود مستلزم مصرف يك حداقل انرژي است. قابليت واكنش(سوخت ها)- ايجاد تغيير يا حركت دريك فرآيند توانايي منابع براي دو رويكرد اساسي براي كاهش اثرات زيست محيطي ناشي از زوال منابع وجود دارد: الف- كارايي افزايش يافته- افزايش كارايي سبب كاهش در اگزرژي ورودي يك فرآيند مي شود و نيز سبب كاهش در انتشار اگزرژي اتلافي مي شود و نهايتا باعث كاهش اثرات زيست محيطي مي گردد. ب- استفاده از منابع اگزرژي خارجي (انرژي خورشيدي)- آسيب هاي زيست محيطي با استفاده از اشعه خورشيد و عدم استفاده از منابع و جلوگيري از زوال آنها مي تواند كاهش يابد. اشعه خورشيد بدليل اينكه زمين به مثابه يك سيستم باز عمل مي كند وارد سيستم زمين شده و مابقي آن دوباره به اتمسفر باز تابيده مي شود. 3) جريانهاي اتلاف انرژي جريانهاي اتلاف اگزرژي مي توانند بالقوه يك آسيب زيست محيطي تلقي شوند چون مي توانند تاثير بالقوه داشته و تغيير در محيط زيست ايجاد كنند. به عنوان مثالهايي براي تغيير در محيط زيست ميتوان به مرگ و مير ماهي ها و از بين رفتن گياهان در اثر تركيب مواد خاص موجود در گازهاي دودكش با هوا و آب و ورود و تعادل آنها با محيط زيست اشاره كرد. هزينه آلودگي هوا در مورد يك سوخت به دو صورت زير قابل طرح است: الف- هزينه لازم براي زدايش و پاك كردن هوا از آلاينده ها ب- هزينه اجتماعي كه آلاينده در صورت عدم زدايش براي جامعه ايجاد مي كند. -1 انواع اگزرژي اگزرژي مقيد( constrained ) (بالقوه مي تواند تغيير ايجاد كند)- اگزرژي همه منابع از نوع مقيد است چون بواسطه دارا بودن اگزرژي اين منابع داراي ارزش هستند. اين اگزرژي در خصوص ايجاد تغيير در طبيعت آزاد نيست. -2 اگزرژي نا مقيد( unconstrained )- اگزرژي مربوط به جريانهاي اتلافي كه در ايجاد تغيير در طبيعت آزاد هستند. كاهش در اثرات زيست محيطي يك فرآيند با افزايش راندمان اگزرژتيك آن فرآيند كاهش مي يابد. توسعه پايدار منابع انرژي براي توسعه لازمند و توسعه پايدار ايجاب مي كند كه منابع انرژي در دسترس پايدار با هزينه معقول و بدون يا باحداقل اثرات منفي اجتماعي تامين و عرضه شوند. بديهي است كه منابع سوخت فسيلي محدود بوده و فاقد مشخصه هاي لازم براي پايدار بودن هستند ولي منابع انرژي تجديدپذير در مدت زمان نسبتا طولاني دوام دارند. نگراني هاي زيست محيطي يكي از مهمترين عوامل در توسعه پايدار هستند به اين معنا كه فعاليت هاي بشر نبايد موجب تباهي و زوال طبيعت شود. از آنجا كه عمده اثرات ايجاد شده روي محيط زيست و طبيعت بواسطه مصرف انرژي حادث مي شوند در توسعه پايدار ضروري است كه استفاده از انرژي كمترين اثر سوء را روي محيط زيست داشته باشد. يكي از رويكرد ها كه در اين جهت مد نظر قرارگرفته است افزايش كارايي انرژي و در نتيجه كاهش انتشار آلاينده هاي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي است. توسعه پايدار بنا به تعريف توسعه اي است كه نيازهاي امروز را بدون تاثير و لطمه زدن به توانايي نسل هاي آتي در تامين نيازهايشان تامين كند. اين تعريف دو مفهوم كليدي دارد. نيازها- نيازهاي اساسي محدوديتها- محدوديتهاي ناشي از وضعيت تكنولوژي و ساختار اجتماعي روي قابليت و توانايي محيط زيست براي تامين نيازهاي امروز و فردا 6

7 اين تعريف به عدالت بين انسانها و ساكنين روي كره زمين و عدالت بين نسلها نيز اشاره دارد. تعريف بهتر توسعه پايدار عبارت است از: استفاده عاقلانه از منابع از طريق توجه اساسي به مديريت سياسي اقتصادي تكنولوژيكي و اكولوژيكي سرمايه هاي طبيعي كه در اختيار انسانها هستند و ارتقا و ترويج نوآوري كه تحقق نيازهاي انسان ها و عدالت يكپارچه را دركل دنيا تضمين نمايد. شرايط پايداري شرايط آرماني و ايده آلي هستند كه حصول توسعه اقتصادي را با محدوديت و مشكل مواجه مي سازد. اين شرايط عبارتند از: 7 مواد محدود مانند سوخت هاي فسيلي نبايد سريعتر از سرعت شكل گيري و انباشت استخراج شوند. مواد مصنوعي مانند پلاستيكها نبايد سريعتر از سرعت استحاله در طبيعت توليد شوند. تنوع حياتي اكوسيستم ها بايد حفظ شود منابع تجديد پذير با سرعتي كمتر از سرعت تجديدمورد استفاده قرار گيرند. نيازهاي اساسي انسانها بايد عادلانه و بصورت و روشي كارا تامين شود. افزايش جمعيت جهان نياز به فرآيند هاي روزافزون كارا و پايدار در توليد محصولات و خدمات را ايجاب مي كند. اين شرايط تا آن جايي ايده آل هستند كه عملي شدن آنها غير ممكن نباشد. اگزرژي شاخصي براي كمي سازي پايداري در فرايندها چند ويژگي اگزرژي از آن شاخصي ساخته براي كمي سازي پايداري در فرآيندها كه به شرح زير هستند: اگزرژي يك خاصيت وسعتي است كه مقدار آن بطور منحصر بفرد از روي پارامترهاي سيستم و محيط تعيين مي شود. اين شاخص در برگيرنده جنبه هاي كمي و كيفي انرژي بطور توام است. اگزرژي يك ماده (مثلا سوخت هاي فسيلي) با داشتن تركيب و شرايط ترموديناميكي محيط و ماده قابل تعيين است و زماني كه ماده و محيط به حال تعادل باشند اين اگزرژي معادل صفر است. ارزش محصول يك فرآيند مي تواند با اضافه كردن سهم ساير جريانهاي مورد استفاده در فرآيند به اگزرژي ورودي بدست آيد. اگر لازم باشد كه پساب و جريانهاي اتلافي يك فرآيند اثري روي محيط زيست نداشته باشند بايستي قبل از رها شدن در طبيعت به حالت تعادل با محيط درآيند. حداقل كاري كه براي انجام اين امر لازم است طبق تعريف اگزرژي آن جريان اطلاق مي شود. به همين دليل اين اعتقاد وجود دارد كه اگزرژي يك جريان اتلافي سنجه اي براي هزينه هاي زيست محيطي آن جريان محسوب مي شود. مثال 1 مصرف اگزرژي در سيستم روشنايي (لامپ فلورسنت) فرآيند تامين و مصرف اگزرژي در يك لامپ فلورسنت چگونه است چگونه اگزرژي نور مري ي ساطع شده از لامپ كم مصرف در يك اتاق مصرف مي شود انرژي الكتريكي معادل 40 وات وارد لامپ فلورسنت مي شود. و تبديل به 31 وات انرژي حرارتي و 9 وات نور مري ي مشي شود كه از سطح لوله خارج مي شود. بنابراين طبق قانون اول موازنه انرژي برقرار است و انرژي ورودي مساوي انرژي خروجي است. تا جايي كه به اين اعداد و ارقام مربوط مي شود لامپ فلورسنت شبيه يك هيتر عمل مي كند و نه شبيه يك منبع روشنايي چون ميزان انرژي حرارتي تقريبا از سه برابر نور مري ي بيشتر است. اما مفهوم انرژي نمي تواند صراحتا اختلاف كيفي بين الكتريسيته تشعشع مري ي و انرژي حرارتي را نشان دهد. همچنين نمي تواند نشان دهد كه چه چيزي در داخل لامپ مصرف مي شود.

8 جريانهاي انرژي در لامپ فلورسنت كرده و توسط سطوح ديوار و كف جذب مي شود. با اين جذب برطبق ديدگاه انرژي تمامي اين پرتو مري ي به حرارت تبديل مي شود و بنابراين در اين فرآيند تبديل مقدار انرژي طبق قانون اول ثابت مي ماند و قانون بقا صادق است. اما از ديدگاه كيفي (كاهش ارزش يا (degradation از روي مصرف اگزرژي بيان مي شود. جريانهاي اگزرژي در لامپ فلورسنت شكل (8)- جريانهاي انرژي و اگزرژي در لامپ فلورسنت از ديدگاه اگزرژي جريان اگزرژي ورودي 40 وات است. در حدود %70 اگزرژي ورودي معادل 29 وات درفرآيند تبديل انرژي در درون لامپ مصرف مي شود. اگزرژي خروجي از سطح لامپ فلورسنت بصورت تشعشع مري ي 7 وات است و مابقي معادل 4 وات بصورت اگزرژي حرارتي خارج مي شود. 4 = تحليل اگزرژي بوضوح نشان مي دهد كه چيزي در فرآيند تبديل انرژي برق به نور مصرف شده است. با احتساب سطوح دما نيز چنين استنباط مي شود كه حرارت منتشره از سطح لوله فلورسنت داراي ارزش اگزرژتيك و كيفي پاييني است. از سوي ديگر اگزرژي تشعشع مري ي در حدود 1.8 برابر ميزان مربوط به حرارت است. بنابراين از ديد اگزرژي لامپ فلورسنت شبيه يك منبع روشنايي است تا يك منبع حرارتي. مفهوم اگزرژي نشان مي دهد كه چگونه نور منتشره از لوله فلورسنت با كاهش ارزش كيفي به حرارت تبديل مي شود. تشعشع مري ي منتشره از لوله فلورسنت داخل اتاق را روشن شكل (9)- جريان هاي انرژي و اگزرژي روشنايي حاصل از منبع نور مثال 2 فرآيند توليد انرژي الكتريكي با استفاده از نيروگاه بخار زغال سنگ سوز شكل (10)- ساختار ترموديناميكي يك نيروگاه بخار شكل (11)- جريانهاي انرژي و اگزرژي در نيروگاه بخار 8

9 9 براي كل واحد كارايي انرژي كه بصورت نسبت انرژي الكتريكي خروجي به انرژي زغال سنگ ورودي است در حدود %37 و كارايي اگزرژي در حدود %36 مي باشد. مولد بخار بر مبناي ديدگاه انرژي خيلي كارا بوده و كارايي آن در حدود %95 است. در حاليكه طبق ديدگاه اگزرژي راندمان آن حدود %50 است. به اين معنا كه عمده انرژي ورودي به آب منتقل شده اما در حين انتقال ارزش خود را از دست داده است. عمده تلفات اگزرژي در واكنش احتراق رخ داده است. از ديدگاه انرژي عمده انرژي (775 مگاوات) وارد كندانسور شده و به محيط پس داده شده در حاليكه از ديدگاه اگزرژي اگزرژي ناچيزي از اين بخش به محيط پس داده شده و تلف شده است. اگزرژي اتلافي در نيروگاه از طريق دود دودكش و جريان حرارتي اتلافي (در آب خنك كن) از طريق كندانسور به ترتيب وارد هوا و آب شده و اثرات زيست محيطي را بجا مي گذارند. زغال سنگ به عنوان يك منبع محدود انرژي تباه مي شود تا فرآيند توليد برق محقق شود. البته در كليه فرآيندهاي واقعي بايد يك نيروي رانشي (Driving Force) از بين برود تا آن فرآيند اتفاق افتد. افزايش راندمان اگزرژي سبب كاهش ميزان اين تباهي است. اين فرآيند تبديل انرژي يك فرآيند مصرف كننده اگزرژي است كه در آن گاز هاي دودكش با بي نظمي بالا توليد و وارد محيط مي شوند. با وارد شدن بدون محدوديت دود حاصل از احتراق به محيط و واكنش آن با محيط بي نظمي و آشوب ايجاد مي شود. نتيجه گيري حركت به سمت توسعه پايدار نيازمند حل مشكلات زيست محيطي است. اين مساي ل شامل آلاينده ها خطرات و انواع زوال اكوسيستم ها مي باشد و در پهنه هاي جغرافيايي مختلفي خود را نشان مي دهد. عمده مساي ل و مشكلات مهم زيست محيطي عبارتند از باران اسيدي تخريب لايه ازن و تغيير اقليم و گرمايش جهاني است. توسعه پايدار نيازمند عرضه پايدار منابع انرژي است بطوريكه در دراز مدت و با هزينه اي معقول در دسترس باشند و بدون اثرات منفي اجتماعي بتوانند مورد استفاده قرار گيرند. منابع انرژي مانند نور خورشيد باد آب از نوع تجديد پذير بوده و بنابراين در مدت زمان طولاني مي توانند پايداري داشته باشند. در ارزيابي پايداري فرآيندها و سيستم ها و تلاش براي بهبود پايداري تحليل اگزرژي يك ابزار بسيار مفيد و موثر است. اگزرژي كيفيت جريان انرژي و ماده را كه مبين قسمت مفيد انرژي يا ماده است نشان مي دهد. تبديل انرژي در يك فرآيند همواره با از دست رفتن كيفيت انرژي همراه است. در جوامعي كه بدنبال توسعه پايدار هستند توصيه مي شود كه از منابع انرژي تجديد پذير و يا راهكارهاي افزايش كارايي استفاده نمايند. فهرست مراجع 1- Dincer & Rosen EXERGY, Energy, Environment and Sustainable Development Energy Efficiency Planning and Management Guide Canadian Industry Program for Energy Conservation CIPEC Geoffrey P. Hammond Engineering Sustainability: Thermodynamics, Energy Systems and Environment International Journal of Energy Research C. Balocco, S. Papeschi, G. Grazzinin, R. Basosi Using Exergy to Analyze

10 the Sustainability of an Urban Area Ecological Economics E. C. Boelman, H. Asada Exergy and Sustainable Building Open House International R.L. Cornelissen Thermodynamics and Sustainable Development, The use of exergy analysis and the reduction of irreversibility