تولید انرژی الکتریکی به وسیله انسان به عنوان یک منبع تجدید پذیر
چکیده
انرژی و توانایی انسان در راستای تبدیل انرژی به کار مفید به عنوان نقطه ی توسعه ی تمدن در نظر گرفته می شود. در سرتاسر دوران بشریت، ما صرفا به انرژی سوخت و سازی بدست آمده و ازگیاهان و حیوانات تکیه کرده ایم. در چند قرن گذشته، جوامع تقریبا به صورت کامل دستخوش تحول شده و از تکیه بر انرژی بدن به وابستگی کامل به سوخت های فسیلی رسیده اند. احتراق منابع انرژی هیدروکربنی اثرات مخربی بر محیط زیست داشته و حرکتی را به سمت انرژی پاک آغاز کرده است. این تحقیق به بررسی خروجی انرژی سوخت و ساز انسان ها، بخصوص با استفاده از یک وسیله ی ورزشی، پرداخته تا امکان پذیری توان الکتریکی از انرژی انسانی را ارزیابی کند. دو ورزش قایقرانی ارزیابی و با انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع تجدید پذیر جایگزین مقایسه می شود. نتیجه ی مطالعه نشان می دهد که 40 مورد از توانایی های جسمانی مختلف می توانند 3-5 درصد از میانگین انرژی الکتریکی روزانه ی باشگاه را تامین کنند و با کارایی 64 درصد تبدیل شوند. هزینه ی تبدیل دستگاه قایقی منجر به دوره ی بازپرداخت 33 ساله می شود.
مقدمه
پیشرفت تمدن ها قبل از توسعه ی صنایع به وسیله ی انرژی سوخت و ساز انسان ها و حیوانات میسر می شد. در گذر زمان، پیشرفت در زمینه فناوری و مهندسی ما را از توان سوخت و سازی انسان به سمت وابستگی کامل به سوخت های فسیلی پیش برده است. رشد جمعیت، افزایش کیفیت زندگی و کاهش منابع استرس چشمگیری را بر دوش بخش انرژی قرار داده تا تقاضای فزاینده برای سوخت های فسیلی را براورده کند. این در حالی است که نگرانی های محیط زیستی، اغلب تغییرات جوی، کاهش استفاده از سوخت های فسیلی را توصیه می کنند. در سال 2016 سازمان حفاظت از محیط زیست برنامه ی توان پاک را پیاده سازی کرد و در آن اهداف انتشار دی اکسید کربن و تشویق به استفاده از منابع انرژی پاک دیده می شود. بسیاری از دولت ها نیز استانداردهای پرتوفیلوی تجدید پذیر را جهت ارتقای تولید انرژی الکتریکی تجدید پذیر، کارایی انرژی و سایر فناوری های انرژی پاک، برای مثال دریافت و ذخیره ی کربن، ایجاد کرده اند. ایالت کارولینای جنوبی اخیرا لایحه ی House Bill 1189 را تصویب کرد که بر طبق آن تا سال 2021 دو درصد از تولید انرژی الکتریکی باید از طریق منابع تجدید پذیر باشد (لایحه 1189 متن نسخه ی قبلی 2014).
نتیجه گیری
در بخش نتیجه گیری، این مطالعه پیشنهاد می کند که الکتریسیته تولید شده توسط انسان باید برای کارایی بهتر در تبدیل الکتریسیته و تحلیل در نواحی دور از دسترس، که به تامین کنندگان وابسته ی الکتریسیته و یا منابع تجدید پذیر دسترسی وجود ندارد، تحلیل شود. الکتریسیته ی تولید شده توسط انسان ممکن است راه حل ایده آلی برای جایگزینی انرژی های فسیلی نباشد، اما بررسی خط مشی های لحاظ کردن الکتریسیته تولید شده توسط انسان تحت RPS در شرایط بسیار محدود نظیر باشگاه ورزشی مفید خواهد بود. اضافه کردن آن به فهرست انرژی های تجدید پذیر می تواند منجر به ارتقای سبک زندگی سالم تر و اصلاح نرخ چاقی شود. اگرچه این مطالعه نتیجه می گیرد که انرژی خورشیدی از نظر اقتصادی ، مثلا دوره بازپرداخت یا LCOE، بر انرژی تولید شده توسط انسان برتری دارد.
Abstract
Energy and human’s ability to transform energy into useful work has been the cornerstone of the development of civilizations. Throughout the majority of human existence, we relied solely on metabolic energy derived from plants and animals. In only a few centuries, society has almost completely transformed, from relying on somatic energy to become almost entirely dependent on fossil fuels. The combustion of hydrocarbon energy resources has had detrimental impacts on our environment, which has initiated a push for clean energy. This research study explores the metabolic energy output of humans, specifically within an exercise facility, to evaluate the feasibility of electrical power to be sustained from human-powered energy. Two rowing workouts were evaluated and then compared to solar photovoltaic as an alternative renewable energy. The result of the study demonstrates that 40 members of various physical abilities can collaboratively provide 3–5% of the gym’s average daily electricity demand if converted at an efficiency of 64%. The cost of converting the rowing machines resulted in a 33-year payback period.
Introduction
The development of pre-industrial civilization was powered by metabolic energy of humans and animals. Over time, advancements in technology and engineering have moved us away from human’s endosomatic1 (metabolic) power to become almost entirely dependent on fossil fuels. Growing populations, increasing quality of life, and diminishing resources have put significant stress upon the energy sector to meet increasing demand for fossil fuels, whereas environmental concerns, most notably climate change, have prompted decreasing usage. In 2016, the Environmental Protection Agency (EPA) implemented the Clean Power Plan, issuing carbon dioxide emission goals and encouraging the use of clean energy resources. Many states have also developed renewable portfolio standards (RPS) to promote the adoption of renewable electricity generation, energy efficiency, and other clean energy technologies, for example carbon capture and storage. The state of South Carolina has recently passed the House Bill 1189, which requires 2% of electricity generation from renewable energy resources by 2021 ((2013–2014) Bill 1189 Text of Previous Version 2014).
Conclusions
In conclusion, this study suggests that human-generated electricity should be further analyzed for better efficiencies in electricity conversion and further analyzed in remote areas that do not have access to dependable electricity providers or alternative renewable resources. Human-generated electricity may not be the ideal solution for replacing fossil energy, but may be worth exploring policies to count humanpowered electricity under the RPS under very limited situations, i.e., within gyms. Adding it to the list of renewable generation could promote healthier lifestyles and ameliorate the obesity rate. However, this study concludes that solar PV is preferable to human-powered electricity in most economic respects, such as payback period or LCOE.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
مقدمه
واحد ها و اصطلاحات
پیش زمینه
دورنمای انرژی کارولینای جنوبی
انرژی سوخت و سازی بدن انسان
مطالعه موردی
هدف و وسعت تحقیق
تقاضای الکتریسیته باشگاه ورزشی
تولید انرژی الکتریکی اعضای باشگاه
هزینه
نتایج و بحث
کلیات تولید الکتریسیته توسط انسان
نتیجه گیری
منابع
Abstract
Introduction
Units and Terminology
Background
Historic Transition in Energy Use
South Carolina Energy Landscape
Human Metabolic Energy Expenditure
Case Study
Goal and Scope
Gym Electricity Demand
Gym Members’ Electrical Energy Generation
Cost
Results and Discussion
Human Generated Electricity in General
Conclusions
Appendix
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه