مقاله کامل کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی برای شناسایی مواد پایدارتولید بیودیزل

کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی برای شناسایی مواد پایدارتولید بیودیزل
چکیده
تحقیقات بسیاری در زمینه توسعه انرژی های نو و تجدیدپذیر در حال انجام است. که دلیل اصلی آن کاهش منابع انرژی فسیلی مانند نفت، گاز، ذغال سنگ و. . . است. علاوه بر این سوخت های فسیلی باعث مشکلات زیست محیطی مثل تغییرات آب و هوایی و گرمایش جهانی، افزایش آلودگی هوا، ذوب شدن یخ های قطبی و بالا آمدن سطح دریاها پدید می شود. گازهای گلخانه ای حاصل از سوخت های دیزل علاوه بر تهدید سلامت انسان می تواند باعث به خطر افتادن امنیت ملی درکشورهای مختلف شود.
در چند دهه اخیر تولید بیودیزل از محصولات دانه روغنی و چربی حیوانات به عنوان مواد پایدار برای استفاده در موتورهای دیزل به جای دیزل فسیلی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. بیودیزل هایی که اخیرا تولید می شوند پایدار به نظر نمی رسند به این دلیل که از مواد گیاهی خوراکی استفاده می شوند پس نیاز شدیدیوجود دارد تا بیودیزل پایدار تولید شود.
مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی در چند سال اخیر به طور موفقیت آمیزی به کار گرفته شده است. هدف از این مقاله مرور مطالعاتی است که با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی انجام پذیرفته برای مدلسازی بیودیزل نسل آینده انجام پذیرفته است. کاربرد شبکه عصبی در کارایی و انتشارات موتور نیز بحث خواهد شد.
در نهایت این نتیجه دریافت می شود که مدسازی با شبکه عصبی پتانسیل بالایی در توسعه سیستم های انرژی تجدیدپذیرتوسط بیودیزل دارد.
واژههای کلیدی: بیودیزل، شبکه عصبی مصنوعی، انرژی تجدیدپذیر، گازهای گلخانه ای
مقدمه
از شروع انقلاب صنعتی در اواخر قرن 11 و اوایل قرن 11 انرژی به عنوان یک ابزار اساسی برای بشر به حساب آمد که سهم بالایی در رشد اقتصادی و افزایش استانداردهای زندگی داشت. تقاضای انرژی اولیه جهان پیش بینی شده به میزان 1. 1% سالانه از 2212 تا 2202 رشد کند یعنی 02% انرژی مازاد در 2202 نیاز است. در اطراف ما منابع انرژی زیادی وجود دارد این منابعبه صورت فسیلی، قابل انشقاق و تجدیدپذیر طبقه بندی می شوند.
منابع انرژی فسیلی در هزاران سال پیش شکل یافته اند و تجدیدپذیر نیستند که شامل نفت خام مایع، ذغال سنگ، گاز طبیعی و قیرشن هستند. منابع اصلی انرژی شکافتنی اورانیوم، توریوم هستند. انرژی تجدیدپذیر از منابع طبیعی مثل زیست توده، خورشید، باد، آب و منابع زمین گرمایی تولید می شود.
بیشتر انرژی اولیه که امروزه استفاده می شود از منابع فسیلی تامین می شود، نفت خام 03%، ذغال 21%، گاز طبیعی 22%، در حالی که انرژی های هسته ای و تجدیدپذیر 7% و 3% از مصرف جهانی را شامل می شود. در نتیجه منابع فسیلی بزرگترین منبع انرژی است که 11%کل مصرف جهانی را در بر می گیرد. از این روی منابع فسیلی دیگر قادر به تامین نیازهای آینده نخواهند بود. از طرفی دیگر سوخت های فسیلی در در انتشار گازهای گلخانه ای وتغییرات آب و هوایی نقش اساسی دارند.
بخش حمل و نقل جهانی بعد از بخش صنعتو ساختمان سومین مصرف کننده انرژی است. تا سال 2202 مصرف انرژی و انتشار دی اکسید کربن از این بخش 12% افزایش می یابد. همچنین
این بخش در حال حاضر 02% از نفت خام جهانی را مصرف می کند و پیش بینی می شود تا سال2202 به 12% افزایش یابد.
بیودیزل
اسیدچرب متیل یا اتیل استر با نام بیودیزل، سوخت مایع جایگزین دیزل نفتی است. بیودیزل تنها سوخت جایگزین در دسترس برای حمل و نقل است که از محصولات کشاورزی، مواد ارگانیک جنگل و چربی حیوانات ساخته می شود.
این سوخت می تواند در موتورهای دیزل استفاده شود. ذخیره، حمل و نقل ونگهداری این سوخت در مقایسه با دیزل حاصل از مواد نفتی به دلیل سمی نبودنش و نقطه اشتعال بالایی که دارد بی خطر و امن است.
یکی از ویژگی های بیودیزل عدد ستان بالاتر آن نسبت به دیزل است که باعث افزایش کارایی موتور می شود. هم چنین بیودیزل دارای خصوصیات روان سازنده بهتری است که باعث افزایش عمر موتور می شود. استفاده از بیودیزل انتشارات ذرات ریز را تا 73% نسبت به دیزل کاهش می دهد و به طور قابل توجهی باعث کاهش هیدروکربن های نسوخته، کربن مونوکسید ومواد ریز شامل سولفوردی اکسید از انتشارات خروجی موتور می شود. کل انتشارات هیدروکربن های حاصل ازبه کارگیری سوخت بیودیزل 10% کمتراز سوخت دیزل است.
فواید استفاده از بیودیزل
تعدادی از فواید کاربرد بیودیزل به جای سوخت دیزل در زیر آمدهاست
سوخت تجدیدپذیر، گرفته شده از روغن های گیاهی و چربی های حیوانی
سمیت کم در مقایسه با سوخت دیزل
کاهش انتشار آلوده کننده ها
کاهش خطرات برای سلامتی انسان ها به دلیل کاهش انتشارات مواد سرطان زا
دارای نقطه اشتعال بالا (حداقل 122 درجه سانتیگراد)
سولفور و نیتروژن پایینی دارد که انتشار گازهای خطرناک را کم می کند
کسیژن بالاتری دارد که باعث احتراق بهتر می شود
پتانسیل مواد خام اولیه بیودیزل نسل ثانویه
روغن های غیرخوراکی که به عنوان نسل ثانویه بیودیزل استفاده می شود، درحال حاضر کمتر از 3% از کل بیودیزل تولیدی جهان را شامل می شود. بیشترین موادی که برای تولید نسل ثانویه بیودیزل استفادهمی شود بذرکتان، روغن کرچک، روغن زاید آشپزی، جاتروفا، کارانجا، ماهیوا است. تعداد بسیار زیادی گیاهان دانه روغنی غیرخوراکی و گونه های جلبک در اطراف دنیا شناخته شده است که می توانند منابع با ارزشی برای نسل آینده بیودیزل باشد. برای مثال محققی پتانسیل تولید بیودیزل 222 گونه گیاه استرالیایی که توانایی تولید مقدار بسیاری بذر را دارا می باشد در منطقه ی کیونزلند بررسی کرد در بین این تعداد، 22 گونه آن دارای بیش از 22% روغن غیرخوراکی در داخل بذرشان بود. این مطالعه نشان داد که استرالیا می تواند منبع مهمی برای تولید مواد اولیه بیودیزل نسل آینده باشد. هم چنین استرالیا دارای زمین های وسیع و گسترده است که محصولات بیودیزل می تواند به طور موفقیت آمیزی کشت شود. درتایلند27 گونه گیاه شناخته شده است که شامل 23% روغن غیرخوراکی در بذرشان بود. در پژوهشی دیگر 73 نوع روغن از دانه گیاهان غیر خوراکی تولید شده در هند پیدا شده است که شامل 02% روغن در دانه شان است.
در کنار گیاهان دانه روغنی غیر خوراکی، محققان توجه شان به گونه های جلبک به عنوان مواد خام تولید بیودیزل جلب شده است. جلبک ها معمولا در دریاها، رودخانه ها، دریاچه ها، خاک، دیوارها، در گیاهان یا ها جای دیگر که نور
برای فتوسنتز وجود دارد یافت می شود. در حین رشد آن ها انرژی خورشید را به انرژی شیمیایی توسط فتوسنتزتبدیل می کند. نرخ و رشد روغن زیستی می تواند توسط مواد مغذی و هوای کافی سرعت گیرد.
مزایای تولید بیودیزل از جلبک:
فراهم کردن منبع مطمئن و همیشگی برای رشد در تمام سال
بازده بالای تبدیل فوتون
تولید سوخت زیستی غیرسمی
تولید بیودیزل
بیش از 122 سال پیش رودولف دیزل کاربرد موتور دیزل با استفاده از سوخت روغن گیاهی را نشان دادروغن های گیاهی ویسکوزیته بالایی دارند حدود 12 تا 17 برابر بیشتر از دیزل حاصل از مواد نفتی. این ویژگی باعث شد که به صورت سوخت مستقیم در موتورهای دیزلی استفاده نشود.
محققان روش های بسیاری را برای کاهش ویسکوزیته آن ها به کار گرفتند مثل رقیق سازی با دیگر سوخت ها، روش تبادل استری، امولسیون سازی، پیرولیز و پالایش از راه کاتالیز. از بین این روش ها، روش تبادل استری تکنیکی است که به دلیل بازده تبدیل بالا، ساده بودن، قیمت تبدیل پایین و کیفیت بالای سوخت تولیدی بیشتر استفاده می شود.
استری کردن روغن های زیستی با الکل برای تولید استر از تکنیک های بسیار کاربردی برای تولید بیودیزل تجاری است. روش تبادل استری، عملی شیمیایی است که روغن ها (تری گلیسیریدها) را تبدیلبهاسترهامیکند. تریگلیسیریدباالکل(اتانول، متانول) واکنش می دهد تحت شرایط کاتالیزی و تولید اسیدچرب الکیل استروگلیسرول می کند. کاتالیزور باعث افزایش نرخ واکنش و عملکرد می شود.
استانداردهای بیودیزل
یک سری استانداردهای کیفی برای مصرف تجاری سوخت ها وجود دارد. دستورالعمل هایی برای هر محصول در اختیار مصرف کنندگان قرارمی دهند تا اطمینان دهند که سوختی که می خرند دارای کیفیت بالاست.
موتورهای دیزلی از سیستم های تزریق سوخت معمول استفاده می کنند که به کیفیت سوخت بسیار حساس است پس سازندگان موتور به استانداردهای سوخت بسیار تکیه می کنند.
بیودیزل می تواند به عنوان سوخت خالص یا مخلوط با دیزل معمول استفاده شود.
نشان دهنده ی بیودیزل خالص است. B100
نشانه ی مخلوط بیودیزل با دیزل است. Bx

فایل : 11 صفحه

فرمت : Word