افزایش عمر هادیهای آلومینیومی

افزایش عمر هادیهای آلومینیومی خطوط انتقال و توزیع هوایی در نواحی ساحلی و صنعتی

مقاومت بسیار مناسب آلومینیوم در برابر خوردگی بخاطر تشکیل یک لایه اکسیدی بسیار نازک و مقاوم روی سطح آن است. علاوه بر این برخی آلیاژهای آلومینیوم نظیر آلیاژهای سری 5XXX (منیزیم‌دار) به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای نمک‌دار (محیط‌های ساحلی نزدیک دریا) و برخی آلیاژهای سری 6XXX به منظور کاربردهای دریایی، صنعتی و شیمیایی توسعه یافته‌اند، هر چند که با توجه به تاثیر عناصر آلیاژی بر روی خواص الکتریکی و لزوم محدود کردن میزان این عناصر در هادیهای برق، معمولاً درصد عناصر آلیاژی جهت بهبود مقاومت دربرابر خوردگی را نمی‌توان در آلیاژهای با کاربرد به عنوان هادی الکتریکی از حدی بالاتر گرفت و لذا مقاومت به خوردگی آلیاژهای موجود جهت استفاده در ساخت هادیهای الکتریکی بهتر از آلومینیوم الکتریکی 1350 نیست. با توجه به این امر برای بهبود رفتار خوردگی هادیهای هوایی آلومینیومی و افزایش عمر آنها باید از روشهای دیگری استفاده کرد که در مقاله حاضر به آنها پرداخته می‌شود.
هادیهای هوایی آلومینیومی را بر اساس رفتار خوردگی آنها در برابر آتمسفرهای مختلف می‌توان به دودسته اصلی تقسیم‌بندی کرد. دسته اول هادیهایی هستند که به طور کامل از آلومینیوم یا آلیاژهای آن ساخته شده‌اند (شامل هادیهای ACAR, AAAC, AAC و …). در این دسته از هادیها، با توجه به یکسان بودن پتانسیل الکتروشیمیایی تمامی اجزاء سازنده، هیچگونه خوردگی گالوانیکی به وجود نمی‌آید ودر نتیجه این نوع سیم‌ها تنها در معرض خوردگی‌های آتمسفری (آتمسفرهای صنعتی، ساحلی و …)‌قرار می‌گیرند. با توجه به آنکه مقاومت در برابر خوردگی هیچ یک از آلیاژهای آلومینیومی مورد استفاده در ساخت هادیهای خطوط انتقال نیرو بهتر از هادیهای آلومینیومی خالص نیست،‌لذا برای بهبود رفتار خوردگی هادیهای آلومینیومی نمی‌توان از هادیهای آلیاژی استفاده کرد، هر چند که با در نظر گرفتن مقاومت در برابر خوردگی بسیار مناسب (تقریباً در حد هادیهای آلومینیومی) هادیهای آلیاژی سری 5005 و 6201 و در نظر داشتن استحکام مطلوب این نوع هادیهای آلیاژی، استفاده از آنها بجای هادیهای آلومینیومی1350 می‌تواند مزایای فنی – اقتصادی مناسبی به همراه داشته باشد. با توجه به این موارد مناسب‌ترین راه بهبود مقاومت در برابر خوردگی این هادیهای تمام آلومینیومی (یا تماماً آلیاژ آلومینیومی) استفاده از پوشش‌های مقاوم به خوردگی و یا استفاده از هادیهای کمپکت است که البته استفاده از هادیهای کمپکت تنها مقاومت به خوردگی لایه‌های درونی کابل را بهبود می‌بخشد و سیمهای سطحی موجود در کل هادی که در معرض آتمسفر قرار دارند، به این وسیله محافظت نمی‌شوند. لازم به ذکر است که میزان خوردگی آلومینیوم درآتمسفرهای معمولی با مقادیر کم‌ نمک‌ها یا آلاینده‌های سولفوری بسیار زیاد است. حتی در آتمسفرهای خورنده نیز عمر هادیهای آلومینیومی بسیار بیشتر از اکثر مواد مهندسی (بخصوص هادیهای مسی یا انواع فولادهای کربنی) است. به عنوان مثال با بررسی‌هایی که بر روی کاهش وزن نمونه‌های مختلف در کنار دریا صورت گرفته است، مشخص شده که پس از 8 سال نگهداری کاهش وزن آلومینیوم در حدود 15 درصد کاهش وزن مس و 1 درصد کاهش وزن فولاد معمولی است، ضمن آنکه با افزایش فاصله از نواحی ساحلی دریا، مقاومت به خوردگی نمونه‌های آلومینیومی تا حد زیادی افزایش می‌یابد. با توجه به این مطالب به نظر می‌رسد که خوردگی هادیهای تمام آلومینیومی عملاً راه‌‍حل خاصی در صنعت‌برق ندارد و در صورت لزوم می‌توان با استفاده از روشهای متداول حفاظت مواد (نظیر گریس کاری یا استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی)، مقاومت به خوردگی این هادیها را بهبود بخشید.
دسته دوم هادیها که مطالعه رفتار خوردگی آنها در آتمسفرهای مختلف حائز اهمیت فراوان است، هادیهایی هستند که در آنها سیمهای آلومینیومی به عنوان هادی در جوار یک یا چند سیم فولادی (و یا مواد و آلیاژهای دیگر نظیر Invar) به عنوان تقویت‌کننده‌ قرار گرفته باشند (ACSR). محیط‌ها و آتمسفرهای اصلی خورنده برای هادیهای ACSR شامل محیط‌های صنعتی آلوده و نیز نواحی ساحلی دریا هستند. آلودگی‌های صنعتی خورنده عموماً از طریق بارش باران، برف یاهمراه رطوبت بر روی هسته فولادی تقویت‌کننده هادیهای ACSR رسوب می‌کنند. بدین صورت پوشش گالوانیزه اعمالی روی این سیم‌های فولادی که نقش آند فدا‌شونده را ایفا می‌کند، بتدریج مصرف می‌شود. در این شرایط تقریباً هیچگونه تخریب خوردگی روی سیمهای آلومینیومی اتفاق نمی‌افتد. در این نوع نحوه تخریب هادیها ACSR، کاهش خواص مکانیکی سیمهای تقویت‌کننده فولادی فاکتور اصلی تعیین‌کننده عمر مفید کل هادی خواهد بود. در این حالت هیچ علامت مشخصه خارجی تا لحظه تخریب کامل هادی مشاهده نمی‌شود و این نحوه خوردگی را می‌توان خوردگی عمومی آتمسفری هادیهای ACSR به حساب آورد.
در نواحی ساحل دریا، مکانیزم خوردگی کاملاً متفاوت است. نمک‌های موجود در این محیط‌ها با رطوبت موجود روی کابلها ترکیب شده و یک الکترولیت حاوی یونهای کلریدی بین هسته فولادی و سیمهای آلومینیومی هادی ایجاد می‌کند. در این شرایط با توجه به نوع الکترولیت موجود و پتانسیل شیمیایی نسبی آلومینیوم و روی نسبت به یکدیگر، ابتدا پوشش گالوانیزه روی سیم فولادی شروع به خوردگی می‌کند. معمولاً قبل از آنکه کل این پوشش گالوانیزه مصرف شود، حفره‌های کوچکی در آن ایجاد می‌شود که به سرعت تا مغز فولادی این سیم تقویت‌کننده پیشروی می‌کنند. در اثر این پدیده یک سل الکترولیتی بین فولاد و آلومینیوم ایجاد می‌شود و با توجه به پتانسیل الکتروشیمیایی این دو عنصر نسبت به یکدیگر، اینبار آلومینیوم نقش آند فداشونده را ایفا می‌کند. این امر باعث خوردگی شدید الومینیوم شده و در نتیجه آن مقاومت الکتریکی در این ناحیه از هادی به مرور افزایش می‌یابد. در صورت ایجاد این نوع خوردگی در خطوط ACSR، عمر مفید آنها بسیار کمتر از حالتی خواهد شد که آنها را تنها در محیط‌های آلوده صنعتی قرار داد چرا که در نواحی صنعتی خوردگی هسته فولادی بسیار آهسته‌تر پیشروی می‌کند. نکته مهم دیگر در مورد خوردگی گالوانیکی سیمهای ACSR در آتمسفرهای ساحلی، قابل تشخیص بودن چشمی این نوع خوردگی است به طوری که به مرور زمان قسمتهای خورده شده از هادی به صورت پودرهای سفید‌رنگی که اغلب با افزایش حجم همراهند، روی سطح دیده می‌شوند. عمر مفید کابلهای ACSR که در معرض این نوع خوردگی قرار گیرند، به وسیله سرعت خوردگی الکترولیتی آلومینیوم مشخص می‌شود.

مناسب‌ترین روشهای بهبود مقاومت در برابر خوردگی هادیهای آلومینیومی هوایی
با توجه به کلیه اطلاعات ذکر شده تاکنون در مورد انواع هادیهای آلومینیومی و مکانیزم خوردگی آنها در محیط‌های مختلف، مناسب‌ترین روشهای مقابله با خوردگی این هادیهای هوایی را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد. بدیهی است که بر اساس نوع هادی مورد نظر
ACSR, AAC) یا …)، شرایط و آتمسفر احاطه‌کننده سیمها و پارامترهای فنی و اقتصادی مختلف، هر یک از روشهای ارایه شده می‌تواند انتخاب شود، اما استفاده از برخی روشها به تنهایی قادر نیست تا مقاومت به خوردگی اینگونه سیم‌ها را تا حد بسیار زیادی افزایش دهد، بلکه تنها به عنوان یک روش اولیه برای بهبود نسبی مقاومت به خوردگی آنها مطرح است.

استفاده از گریس‌های مقاوم در برابر خوردگی
در آتمسفرهای خورنده‌ای نظیر نواحی ساحلی یا صنعتی، جهت بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای آلومینیومی می‌توان از گریس اندود کردن سیمهای تشکیل‌دهنده این هادیها استفاده کرد. این روش که هم می‌‌تواند برای هادیهای تمام آلومینیومی و هم برای هادیهای ACSR بکار رود، باعث می‌شود تا تماس بین محیط خورنده و سیمهای هادی کاهش یابد و بعلاوه با جلوگیری از تماس هادیهای آلومینیومی با سیم فولادی در هادیهای ACSR، از خوردگی گالوانیکی آنها نیز ممانعت بعمل می‌آورد. عملیات گریس اندود کردن سیمهای هادی می‌تواند بر روی کلیه سیمها اعمال شود و یا تنها بخشی از آنها را شامل شود. به عنوان مثال شکل (2) نمایانگر انواع روشهای گریس‌اندود کاری هادیهای ACSR را نشان می‌دهد.
نکته بسیار مهم درمورد مواد مورد استفاده جهت گریس‌اندود کردن سیمهای آلومینیومی آن است که گریس مورد نظر باید پایداری حرارتی مناسبی داشته باشد و بعلاوه حداقل اشکالات را حین پیچاندن و ساخت هادی مورد نظر داشته باشد. به نظر می‌رسد که با اضافه کردن برخی مواد شیمیایی مناسب بتوان ویژگیهای ضد‌خوردگی و پایداری حرارتی گریس‌ها را بهبود بخشید.

استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی
در برخی موارد هنگامی که کابلهای توزیع هوایی در محیط‌های خورنده قرار بگیرند، می‌توان آنها را با یک پوشش محافظ برای جلوگیری از خوردگی حفاظت کرد. استفاده از این هادیهای هوایی پوشش‌دار معمولاً برای خطوط توزیع ودر ولتاژهایی تا حد 33 کیلوولت پیشنهاد و عرضه شده است. پوشش این هادیها حاوی کربن سیاه با کیفیت بسیار بالا است تا پایداری مناسبی در برابر اشعه UV داشته باشد، ضمن آنکه پایداری این پوشش‌ها در برابر ولتاژهای بالا نیز ضروری است. این پوشش‌ها معمولاً به عنوان عایق الکتریکی محسوب نمی‌شوند و می‌توان از آنها برای
بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای
AAAC, AAC یا ACSR استفاده کرد. شکل زیر نمونه‌ای از چنین هادیهای پوشش‌داری را نشان می‌دهد.

استفاده از هادیهای کمپکت
در این نوع هادیها با توجه به تراکم فراوان هادی و عدم نفوذ عوامل خورنده به داخل کابل، مقاومت در برابر خوردگی بهبود می‌یابد.

استفاده از پوشش‌های گالوانیزه ضخیم یا آلومینایزینگ
این روش را می‌توان برای بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای ACSR بکار برد. پوشش‌دهی فولاد با لایه‌های فلزی فدا شونده (گالوانیزه کردن، آلومینایز کردن و …) جهت حفاظت آنها از خوردگی امروزه به عنوان یک فرآیند کاملاً شناخته شده و پرکاربرد مطرح است، بگونه‌ای که بیش از نیمی از روی استخراج شده در دنیا برای گالوانیزه کردن فولادها بکار می‌رود. از زمان اختراع روش گالوانیزه کردن در حمام‌های مذاب در حدود 260 سال پیش تا حدود 30 سال گذشته، تقریباً هیچگونه تغییر قابل ملاحظه‌ای در این فرآیند روی نداده و تنها در چند دهه اخیر است که برخی شرکت‌های بزرگ سعی کرده‌اند تا بجای استفاده از روی خالص جهت پوشش دهی فولادها، آلیاژهای این عنصر با دیگر عناصر را بکار برند. بیشتر این فعالیت‌های جدید بر روی آلیاژ‌های روی – آلومینیوم صورت گرفته تا همزمان خواص مطلوب آلومینیوم و روی در پوشش حاصل شود. باتوجه به فعالیت‌های انجام شده امروزه پوشش‌های آلیاژی روی – آلومینیوم (حاوی 95-94 درصد روی و
5-4 درصد آلومینیوم با ترکیب نزدیک به نقطه یوتکنیک) به همراه برخی عناصر نادر خاکی، توانسته است ویژگیهای به مراتب بهتری نسبت به پوشش‌های گالوانیزه معمولی ارایه دهد (مقاومت به خوردگی
4-2 برابر)،‌ هر چند که تولید صنعتی اینگونه پوشش‌ها دچار پیچیدگی‌های بیشتر است. این پوشش‌ها که تحت نامهای تجاری bezinal, Galfan یا Aluzinc معرفی شده‌اند، در آزمایشهای خوردگی Salt Spray در محیط‌های مختلف صنعتی، ساحلی و روستایی مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی از خود نشان داده‌اند. این پوشش‌ها علاوه بر مقاومت به حوردگی بالاتر، دارای قابلیت شکل‌پذیری، جوشکاری و حفاظتی بهتری نسبت به پوششهای گالوانیزه معمولی هستند.
علاوه بر پوشش الیاژی روی – آلومینیوم، استفاده از پوشش‌های گالوانیزه با کیفیت و ضخامت‌های بیشتر نیز می‌تواند مقاومت به خوردگی هادیهای ACSR را در محیط‌های با خورندگی متوسط بهبود بخشد. به عبارت دیگر، در صورتی که خورندگی آتمسفر مورد نظر جهت نصب و بهره‌برداری خطوط ACSR بیشتر از آتمسفرهای معمولی باشد، با استفاده از پوشش‌های گالوانیزه ضخیم‌تر (گریدهای B و C مطابق با استاندارد ASTM) و همزمان استفاده از روش گریس‌اندود کاری این هادیها، می‌توان تا حد زیادی از مشکلات خوردگی این خطوط کاست.
پوشش‌های آلومینایزینگ (AZ) نیز از جمله پوشش‌های بسیار نامطلوب جهت محافظت سیم‌های فولادی موجود در هادیهای ACSR در برابر خوردگی است. اگر چه ضخامت این پوشش‌ها بسیار کم است (حتی کمتر از ضخامت پوشش گالوانیزه گریدهای B و C در استاندارد ASTM)، اما با توجه به یکسان بودن پتانسیل الکتروشیمیایی این پوشش با هادیهای آلومینیومی. سرعت خوردگی آن به مراتب کمتر از پوشش‌های روی (گالوانیزه) است. در صورتی که کنترل مناسب بر کیفیت و ضخامت این پوشش‌های آلومینایزینگ صورت نگیرد، این پوشش‌ها می‌تواند حین شکل‌دهی سیم‌ها و یا اعمال تنش‌های کاری دچار شکنندگی شوند و لذا قابلیت پوشش‌دهی آنها کاهش خواهد یافت.

استفاده از روکش‌های آلومینیومی روی سیمهای فولادی
استحکام بالا، هدایت الکتریکی مناسب، مقاومت به خوردگی بسیار مطلوب و تطابق مناسب با سیم‌های آلومینیومی باعث شده است که سیمهای فولادی
Al-Clad شده به عنوان مواد بسیار مناسب جهت ساخت هادی‌های ACSR بکار روند. استفاده از این سیم‌ها بجای سیمهای فولادی متداول باعث افزایش عمر کاری، بهبود خواص الکتریکی و نیز بهبود مقاومت به خوردگی انواع هادیها شده است. با استفاده از این نوع سیم‌ها حین ساخت هادیهای ACSR، ضمن افزایش مقاومت به خوردگی، وزن هادیها نیز کمتر شده و تلفات انرژی و توان آنها نسبت به کابلهای ساخته شده با هسته‌های فولادی گالوانیزه شده یا آلومینایز شده کاهش می‌یابد. این شرایط سبب شده که بسیاری از شبکه‌های انتقال و توزیع در نقاط مختلف دنیا از این نوع کابلهای ACSR/AW استفاده کنند.
آزمایشهای مختلف انجام شده روی سیمهای فولادی Al-Clad شده نشان داده است که مقاومت به خوردگی این سیم‌ها تقریباً معادل سیمهای آلومینیومی 1350 است و این امر تقریباً در کلیه آتمسفرهای خورنده صادق است. (شکل 44 نمایانگر رفتار خوردگی سیمهای مختلف در نواحی ساحل دریا پس از 6 سال سرویس این سیم‌ها است. همانگونه که از این شکل مشاهده می‌شود خوردگی آتمسفری (ساحلی) سیمهای AW و EC بسیار عالی و مشابه است، در حالی که سیم‌های فولادی گالوانیزه شده پس از گذشت تنها 6 سال بصورت نسبتاً شدیدی خورده شده‌اند.
علاوه بر خوردگی عمومی آتمسفری که در بالا تشریح شد، استفاده از هادیهای ACSR/AW نسبت به هادیهای ACSR معمولی، خوردگی گالوانیکی را نیز کاهش می‌دهد، زیرا در حالتی که سیمهای فولادی با آلومینیوم روکش شوند، از هر گونه تماس فلزات غیرهم‌جنس ممانعت بعمل آمده و در نتیجه هیچگونه پیل الکتروشیمیایی خوردگی ایجاد نمی‌شود.
مزیت اصلی پوشش‌های AW نسبت به پوشش‌های آلومینایزینگ (AZ)، دسترسی به خلوص بیشتر در پوشش ایجاد شده روی سطح فولاد و نیز ضخامت بسیار بیشتر این نوع پوشش‌ها و در نتیجه بهبود مقاومت به خوردگی آنها است.
هنگام استفاده از هادیهای ACSR/AW هیچگونه نیازی به گریس کاری هسته فولادی تقویت‌کننده نبوده این امر باعث کاهش وزن، کاهش مشکلات ساخت و کاهش حضور ناخالصی‌های نامطلوب در بین لایه‌های آلومینیومی می‌شود.
بسته به نحوه پیچش سیم‌ها و نیز ابعاد نهایی مجموعه به دست آمده وزن هادیهای ACSR/AW در حدود 6-3 درصد کمتر از وزن هادیهای ACSR معادل است، که این امر باعث کاهش هزینه‌های نصب خطوط مربوط می‌شود. همچنین در بسیاری از موارد نسبت به استحکام به وزن هادیهای ACSR/AW بیشتر از هادیهای با هسته فولادی گالوانیزه شده یا الومینایز شده است، ضمن آنکه با گذشت زمان به دلیل پدیده خوردگی در محیط‌های با آتمسفرهای خورنده کاهش استحکام هادیهای ACSR/AW بسیار کمتر از ACSR است. شکل (5) مقایسه‌ای از استحکام و وزن نسبی سیمهای فولادی Al-Clad شده را با فولادهای معمولی وگالوانیزه شده نشان می‌دهد.
کمتر بودن مقاومت الکتریکی کابلهای ACSR/AW از یک طرف باعث کاهش تلفات اهمی آنها می‌شود و از طرف دیگر به دلیل کمتر بودن میزان فولاد بکار رفته در هسته‌های تقویت‌کننده، تلفات مغناطیسی آنها را نیز کاهش می‌دهد. شکل(6) مقایسه‌ای از مقاومت الکتریکی و ضخامت نسبی پوششهای اعمال شده روی سیمهای فولادی Al-Clad شده و گالوانیزه شده را نشان می‌دهد. همچنین شکل (7) کاهش مقاومت الکتریکی و در نتیجه کاهش تلفات خطوط انتقال و توزیع ساخته شده از هادیهای ACSR/AW را در مقایسه با هادیهای معمولی ACSR نشان می‌دهد. همانگونه که از این شکل دیده می‌شود، با افزایش جریان خطوط (زمانهای پرباری شبکه) تفاوت در مقاومت الکتریکی این دو هادی بسیار بیشتر می‌شود و این حالت بخصوص در زمانهای پیک‌بار شبکه حائز اهمیت فراوان است، ضمن آنکه با کاهش مقاومت الکتریکی در هادیهای ACSR/AW، افت ولتاژ در آنها کمتر شده و نیاز به تجهیزات کنترل‌کننده ولتاژ نیز کمتر خواهد بود.
اگر چه عمده مقایسه‌ها در مورد هادیهای ACSR/AW با هادیهای ACSR معمولی صورت می‌گیرد، اما این نوع هادیها در مقایسه با هادیهای تمام آلومینیومی AAAC,AAC) و ACAR) نیز مزایایی دارند که از جمله آنها می‌توان به استحکام بیشتر (بخصوص استحکام دمای بالا) آنها اشاره کرد.

استفاده از هادیهای AAC یا AAAC بجای هادیهای ACSR
همانگونه که در بخش‌های قبلی گزارش بیان شد، مهمترین مشکلات خوردگی در خطوط هوایی انتقال یا توزیع‌ در هادیهای ACSR معمولی روی می‌دهد که عمدتاً به دلیل خوردگی گالوانیکی اجزاء مختلف تشکیل دهنده این هادیها است. با توجه به این موارد، در بسیاری از موارد می‌توان با جایگزین
کردن هادیهای تمام آلومینیومی
AAAC, AAC) و ACAR) بجای هادیهای ACSR، از بروز این نوع خوردگی در خطوط مربوطه ممانعت بعمل آورد، هر چند که این کار می‌تواند هزینه‌های سرمایه‌گذاری لازم برای نصب این خطوط را تا حدی افزایش دهد. عل‌رغم این مساله استفاده از هادیهای تمام آلومینیومی و بخصوص استفاده از هادیهای ساخته شده تماماً از آلیاژهای آلومینیوم (5005 یا 6201) با توجه به مزایای فراوان، امروزه گسترش فراوانی در نقاط مختلف دنیا یافته است، بگونه‌ای که در برخی کشورها نظیر فرانسه قسمت عمده خطوط انتقال هوایی از آلیاژهای آلومینیوم با قابلیت عملیات حرارتی ساخته شده‌اند، بدون آنکه نیازی به هسته‌های تقویت‌کننده فولادی در آنها وجود داشته باشد. هدایت چنین خطوطی نیز بسیار بالا و در حدود 54 درصد IACS است. استفاده از این کابلها در کشورهای در حال توسعه نیز در حال افزایش است. در برخی موارد، سیم‌های تقویت‌کننده این هادیها بجای آلیاژ آلومینیوم از کامپوزیت‌های آلومینیومی ساخته می‌شوند تا ضمن ایجاد مقاومت به خوردگی مناسب در هادی، استحکام آنها بخصوص در دماهای بالاتر نیز افزایش یابد. در هر حال مهمترین مزایای استفاده از هادیهای ساخته شده بطور کامل از سیم‌های آلیاژی آلومینیوم (AAAC) را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد:
الف) مقاومت به خوردگی این هادیها در محیط‌های صنعتی یا ساحلی به مراتب بالاتر از هادیها ACSR است.
ب) استحکام این هادیها در حدود 2 برابر آلومینیوم 1350 است.
ج) وزن این هادیها در حدود 20 درصد سبکتر از هادیهای ACSR با قطر معادل است
د) سختی سطحی این هادیها بسیار بیشتر از آلومینیوم 1350 است. این حالت باعث می‌شود که حین نصب و بهره‌برداری از این هادیها، سطح آنها کمتر دچار تخریب شود و پدیده‌های کرونا و تداخل‌های رادیویی کمتری در آنها اتفاق بیافتد.
و) این نوع هادیها نسبت به هادیهای ACSR به تجهیزات و روشهای ساده‌تری جهت اتصال نیاز دارند.
هـ) با توجه به آنکه هادیهای AAAC کاملاً غیرمغناطیسی هستند، تلفات آهنی (مغناطیسی) آنها نسبت به هادیهای ACSR در حد بسیار کمتری قرار دارد.

شکل 1- شماتیک خوردگی گالوانیکی هادیهای ACSR آلومینیوم از یک طرف با یونهای کلریدی موجود روی سطح خود واکنش داده و با تشکیل AICI3 منجر به تخریب پوشش گالوانیزه فولاد می‌شود و از طرف دیگر آلومینیوم با تماس الکترو‌شیمیایی خود با فولادها با سرعت بیشتری به وسیله خوردگی گالوانیکی از بین می‌رود.

شکل 2- شماتیک فرآیند گریس اندودکاری هادیهای ACSR

شکل 3- هادیهای هوایی آلومینیومی پوشش‌دار جهت کار در ولتاژ 33 کیلوولت

شکل 4- نمونه‌های واقعی از سیم‌های (A): فولاد گالوانیزه شده گرید ASTM-A (C): فولاد گالوانیزه شده گرید ASTM-C (EC): آلومینیوم الکتریکی و (AW): فولاد Al-Clad شده پس از 6 سال نگهداری در نواحی ساحلی فلوریدای آمریکا

شکل 5- مقایسه استحکام و وزن سیمهای فولادی Al-Clad شده و گالوانیزه شده

شکل 6- مقایسه مقاومت الکتریکی و ضخامت نسبی پوششها در سیمهای فولادی
Al-Clad شده و گالوانیزه شده

شکل 7- مقایسه مقاومت الکتریکی هادیهای ACSR و ACSR/AW

 

 

 

 

 
 
آشنایی با نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی در راستای مدیریت کیفیت جامع (TQM)
(قسمت دوم)
 

 
 پژوهش و نگارش: بابک کاظمی- عضو هیات علمی دانشکده مدیریت دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

چهار اصل مطلق ایمنی

«کرازبی» یکی از صاحبنظران معروف مسائل کیفیت، چهار اصل را برای ارتقای کیفیت بیان کرده است. این چهار اصل برای بهبود ایمنی نیز ضروری است.
این چهار اصل در بیان ایمنی عبارتند از:
اصل اول: تعریف ایمنی مطابق باالزامات آن است.
الزامات، دستورالعملهای ساده در مورد چگونگی اجرای کارها و وظایف است. لکن ارایه و تدوین آنها فقط نخستین گام است. برای رسیدن به انطباق، الزمات آن باید جدی گرفته شده و در سراسر سازمان به اجرا گذارده شود. اگر هدف نهایی «بهترین انطباق» باشد، عدم انطباق را مطلقاً و هرگز نمی‌توان تحمل کرد.
اصل دوم: نظام مورد نیاز برای بهترین عملکرد ایمنی، پیشگیری است.
این اصل، نظام مدیریت ایمنی را در یک وضعیت فعال قرار می‌دهد و این امکان را برای فرایند عملیات ایجاد می‌کند که پیش از اجرا، برای بهبود، تحلیل و وارسی شود. اگر چه ارقام و داده‌های مربوط به حوادث و وقایع از طریق ارتقاء فرایند بهبود، امری مهم باقی می‌ماند، اما یک برنامه پیشگیری اساسی و موثر تعداد حوادث را با ارتقاء انطباق، کاهش می‌دهد.
رویکرد پیشگیری، خود به دو بخش قابل تفکیک است:
1- پیشگیری مبتنی بر درک و تجزیه و تحلیل همه فرایندهای سازمان.
2- پیشگیری مبتنی بر تجزیه و تحلیل اطلاعات و ارقام به دست آمده از همه وقایع ایمنی (خواه منجر به نتایج وخیمی شده باشند یا نشده باشند).
اگر چه هر دو بخش رویکرد، حدف نقائص و عیوب را تضمین می‌کند. اما رویکرد اول برای پیشگیری مطلوبتر است. ضمناً در طول زمان، ارقام و اطلاعات گردآوری شده توسط رویکرد دوم حذف خواهند شد، چون سازمان روبه بهبود مستمر است و خطاها را کاهش می‌دهد و به سوی بهترین عملکرد ایمنی حرکت می‌کند. ازطریق رویکرد اول می‌توان خطر را در طول مرحله طراحی، پیش بینی و کنترل کرد و این کار نیاز به دوباره‌کاری (طراحی مجدد یا بازطراحی) را از بین می‌برد.
اصل سوم: عملکرد استاندارد برای بهترین عملکرد ایمنی حادثه صفر است.
اگر استاندارد عملکرد ایمنی، چیزی پایین‌تر از انطباق کامل باشد، عملاً اجازه وقوع حادثه به اندازه عدم انطباق، پیشاپیش صادر شده است. به بیان دیگر، چنانچه ضریب تعداد حوادث مثلاً 15 باشد (تعداد حوادث در مقابل یک میلیون ساعت کاری) و این تعداد عادی و نرمال تلقی شود، یعنی 15 حادثه می‌تواند اتفاق بیفتد. هنگامی که کارکنان به طور ثابت و مداوم روشهای اجرایی را دنبال و به درستی اجرا کنند، انطباق حاصل می‌شود و حوادث عملاً حذف خواهند شد و هدف تحقق پیدا می‌کند. هدف نهایی از بهبود مستمر در ایمنی، نهایتاً دستیابی به «حادثه صفر» است و با بنا نهادن یک استاندارد عملکردی در این راستا، حوادث کلاً حذف خواهند شد. با نهادن سرفصلهای کاری و رو به بهبود متناسب با هدف نهایی، می‌توان به این هدف دست یافت.
اصل چهارم: معیار اندازه‌گیری ایمنی، هزینه‌های «عدم انطباق» است نه فقط محاسبه ضرایب مربوط به حوادث.
برخلاف سایر عملیات یک سازمان، معمولاً ایمنی بر اساس شاخصهای مالی نباید موردمحاسبه قرار گیرد. فقدان ایمنی علاوه بر زیانهای مالی، سودآوری را کاهش و سرمایه‌های سازمان را بر باد می‌دهد. در واقع علاوه بر خسارتهای مستقیم (مشهود وقابل سنجش و قابل اندازه‌گیری) باید خسارتهای غیرمستقیم (غیرمشهود و غیرقابل سنجش و غیرقابل اندازه‌گیری) را هم که به نظر کارشناسان 3 تا 4 برابر خسارتهای مستقیم است و در جمع «هزینه‌های عدم انطباق» را تشکیل می‌دهند، باید در نظر گرفته شوند.
توضیح این که خسارتهای غیرمستقیم (نامشهود یا غیرقابل سنجش) مواردی هستند همچون وقت تلف شده، روحیه مخدوش شده افراد. هزینه جابجایی افراد، هزینه‌های اجتماعی و... که به سبب یک حادثه به وجود می‌آیند. باید توجه داشت که ملتها و اصولاً جامعه بشری هر ساله بهای گزافی را به سبب فقدان ایمنی می‌پردازد که ارقامی نجومی‌اند. ضایعات ناشی از حوادث به سبب فقدان ایمنی و ایجاد حوادث می‌تواند یک سازمان را از پا درآورد.
افزون بر مسائل مالی،‌ دلایل مهم دیگری نیز برای اهمیت ایمنی وجود دارد. هزینه‌های دردها و آلام، خستگی‌، فرسودگی و نگرانی نیروی کار را به راحتی نمی‌توان در قالب ارقام مالی بیان کرد. در حالی که چنین مشکلاتی همواره به دنبال حوادث پیش می‌آیند. همه افراد دستخوش حادثه، از قبیل فرد حادثه دیده، خانواده وی، سرپرستان، همکاران یا حتی مدیران سازمان مربوطه ممکن است تحت تاثیر روانی حادثه قرار گیرند. در مواردی این تاثیر، زندگی فرد را به کلی تغییر می‌دهد. معلولیت‌ها یا آسیب‌ها یا آسیب‌دیدگیهای بزرگ به راحتی قابل جبران نیستند. مشتریان سازمان ممکن است تحت تاثیر حوادث کاری قرار گرفته و از ادامه کار با آن سازمان خودداری کنند. در پاره‌ای موارد کارکنان، سرپرستان و مدیران را به دیده مقصر می‌نگرند و این امر می‌تواند بر ارتباطات کاری اثر منفی بگذارد. همین طور سرپرستان و مدیران در اثر احساس تقصیر در حادثه، توانایی انجام درست وظایفشان را از دست می‌دهند.
بنابر این در مجموع باید ادعا کرد که در جهان معاصر امروزی دیگر «مدیریت ایمنی» گزینه نیست، بلکه «ضرورت» است، و در بررسی حوادث همه این ضایعات باید درنظر گرفته شوند.

5- ساختار نظام OHSAS 18001
در نظام OHSAS 18001 باور بر آن است که حفاظت از سرمایه‌های انسانی به عنوان محور اصلی توسعه پایدار، مهمترین عامل بهبود مستمر در تمام زمینه‌ها و رمز بقا در عرصه رقابت و در اجرای فعالیتهای کارآمد، معتبر و سودمند است. از این رو پیشگیری از بروز حوادث و بیماریها و سالم سازی محیطهای کاری اساس کار قرار دارد و هدف آن است که محیط کار طوری اداره شود که در آن اصلاً حادثه و بیماری رخ ندهد (حادثه صفر). انسان قادر است با تدبیر، مدیریت و مآل‌‌اندیشی از بروز آسیبها و خطرات جلوگیری کند. زیرا قرآن کریم در سوره شوری (42) آیه 30 می‌فرماید: «و (سنت الهی اقتضای آن را دارد) آنچه مصیبت که به شما می‌رسد به خاطر اعمالی است که به دست خود کرده‌اید (به علت فقدان تدبیر و مدیریت).»
اقدام به استقرار نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی بر اساس الزامات OHSAS 18001:1999 در یک سازمان، در واقع تعهد به آن است که:
- در هر فعالیتی که در آن سازمان اجرا می‌شود، اولویت با ایمنی و سلامت کارکنان است.
- کلیه فعالیتها در سازمان منطبق با قوانین و مقررات ایمنی و بهداشتی است وباید برای بقای همیشگی، از مواد، منابع وانرژی استفاده بهینه شود.
- هر فرد در سازمان با مخاطرات شغلی خود آشنا شود.
- فرهنگ مشارکت و پیشگیری از مصائب و آسیبها در بین کارکنان سازمان برای حفظ سلامت خود و دیگران نهادینه وهمگانی شود و گسترش یابد.
ویژگیهای مندرج در OHSAS 18001 همگی بر این پایه استوارند که سازمان به طورمداوم نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی خود را بررسی، ارزیابی و بازنگری می‌کند تا فرصتهای بهبود را شناسایی کند و آنها را به کار گیرد. در نهایت بهبود در نظام مدیریت ایمنی وبهداشت شغلی سازمان باید موجب بهبود در عملکرد ایمنی وبهداشت شغلی سازمان شود. تنها در این صورت است که می‌توان انتظار داشت استقرار نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی، موجب افزایش ارزش افزوده برای فعالیتهای سازمان شود. پیامد نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی، ایجاد فرایندی منسجم برای دستیابی به بهبود مستمر است که میزان و دامنه این فرایند، باتوجه به جنبه‌های اقتصادی و سایر شرایط. توسط سازمان تعیین می‌شود. نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی ابزاری است که سازمان با استفاده از آن به سطحی از عملکرد ایمنی و بهداشت شغلی دست می‌یابد که خود تعیین کرده است. هر سازمانی خصوصیات، امکانات و الزامات خاص خود را دارد و تعیین حد و مرز نظامهای مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی بر عهده خود سازمان است. میزان گسترش و پیچیدگی نظامهای مدیریت ایمنی وبهداشت شغلی، حجم مستندات و منابع تخصیص داده شده به آن، به گستردگی سازمان و ماهیت فعالیتهای آن بستگی دارد.
ادغام نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی با کل نظام مدیریت، می‌تواند اجرای موثر نظام مدیریت ایمنی وبهداشت شغلی را تسهیل کند و همچنین به روشن شدن وظایف و پرهیز از دوباره‌کاریها کمک کند.

5-1- مشخصات OHSAS 18001:1999
در نگاه اول، مشخصات OHSAS 18001-1999 (رئوس الزامات همراه با کدهای آنها) به طور خلاصه به شرح زیر است:
1- دامنه
2- مراجع
3- اصطلاحات و تعاریف:
3-1- حادثه
3-2- ممیزی
3-3- بهبود مستمر
3-4- خطر
3-5- شناسایی خطر
3-6- رخداد
3-7- طرفهای ذینفع
3-8- عدم تطابق
3-9- اهداف
3-10- ایمنی و بهداشت شغلی OH&S
3-11- سیستم مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی
3-12- سازمان
3-13- عملکرد
3-14- مخاطره
3-15- مخاطره سنجی
3-16- ایمنی
3-17- مخاطره قابل قبول

4- مولفه‌های (عناصر) سیستم مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی:
4-1- نیازمندیهای کلی
4-2- خط‌مشی ایمنی و بهداشت شغلی
4-3- طرح‌ریزی:
4-3-1- طرح‌ریزی برای شناسایی خطر، مخاطره سنجی و کنترل مخاطرات
4-3-2- الزامات قانونی و سایر الزامات
4-3-3- اهداف
4-3-4- برنامه‌(های) مدیریت و بهداشت شغلی
4-4- اجرا و عملیات:
4-4-1- ساختار و مسوولیت
4-4-2- آموزش، آگاهی و صلاحیت
4-4-3- مشورت و تبادل اطلاعات
4-4-4- مستند‌سازی
4-4-5- کنترل مدارک و داده‌ها
4-4-6- کنترل عملیاتی
4-4-7- آمادگی و واکنش در وضعیت اضطراری
4-5- بررسی و اقدام اصلاحی:
4-5-1- پایش و اندازه‌گیری عملکرد
4-5-2- حوادث، رخدادها، عدم تطابق‌ها و اقدام اصلاحی و پیشگیرانه
4-5-3- سوابق و مدیریت سوابق (اسناد)
4-5-4- ممیزی
4-6- بازنگری مدیریت

 

 
 
ذخیره‌کننده‌های مغناطیسی انرژی با استفاده از ابررساناها (SMES) و کاربرد آنها برای تعدیل منحنی پیک‌بار و پایداری شبکه در سیستم‌های قدرت
 

 
 برگردان و تلخیص: حسن مقبلی- رامین فرنیا

استفاده از سیستم‌های ذخیره‌کننده مغناطیسی انرژی نیرومند در شبکه قدرت از اهمیت خاصی برخوردار است. با توجه به قابلیت ذخیره‌سازی بسیار زیاد انرژی سیم‌پیچهای ابررسانا در میدان اطراف خود و امکان تحمل جریانهای بالا به علت مقاومت تقریباً صفر آنها و همچنین پیشرفتهای شایان توجه اخیر در ساخت سیستم‌های ابررسانای دمای پایین و دمای بالا، امید تازه‌ای در استفاده از آنها در شبکه‌های قدرت به منظورهای گوناگون پیدا شده است.
با یک بررسی اجمالی می‌توان دید که عدم وجود یک سیستم ذخیره‌کننده انرژی هنگام ناپایداری شبکه قدرت و در نتیجه قطعی برق آن تا چه حد می‌تواند هزینه‌بردار و مخرب باشد به عنوان مثال هزینه هر بار قطع شدن برق در یک کارخانه اتومبیل‌سازی ماهانه 000/250 دلار بوده و این ضرر تا زمانی که تعمیرات کلی در سطح کارخانه صورت نگیرد ادامه خواهد داشت. ذخیره‌کننده‌های مغناطیسی انرژی با استفاده از ابررسانا (SMES) دارای مزایایی چون: تعدیل منحنی پیک‌بار، حفاظت از ژنراتورها و نگهداری و پایداری شبکه در هنگام وقوع خطا در نقاط مختلف شبکه، استفاده به عنوان سیستم برق اضطراری با توان بالا، تثبیت ولتاژ و فرکانس در شبکه و غیره است که باعث شده تا کار تحقیقات بر روی سیستم‌های SMES با شدت و سرعت بیشتری توسط کشورهای پیشرفته و شرکتهای بزرگ تولید و انتقال برق در دنیا دنبال شود.
در این مقاله ضمن بررسی موارد بالا، تاثیر SMES در یک شبکه قدرت بررسی شده و همچنین این سیستم با سیستم‌های ذخیره‌کننده انرژی دیگر مقایسه می‌شود. همچنین سیستم‌های SMES از نظر اقتصادی مورد مطالعه و بررسی قرار خواهد گرفت.
اصولاً یک سیستم قدرت در ساعات مختلف شبانه‌روز دارای مصارف مختلفی است،‌بنابراین میزان تولید انرژی باید متناسب با نیاز مصرف‌کننده تغییر کند. همچنین در یک شبکه وسیع، مشکل تثبیت ولتاژ، تاثیرات هارمونیکها، نامتعادل شدن ناگهانی شبکه در هنگام بروز خطا و در نتیجه از کارافتادن ژنراتورها و در نهایت از سرویس خارج شدن کل شبکه وجود دارد. برای رفع این مشکل تاکنون راه‌حلهای گوناگونی ارایه شده که به همراه مزایا و معایب سیستم SMES در مقایسه با سیستم‌های معرفی شده دیگر در قسمتهای بعد آورده می‌شود.
با توجه به اینکه عیوب فوق‌الذکر تاثیرات بسیار نامطلوبی بر ژنراتور نیروگاهها و تاسیسات شبکه داشته و بسیار پرهزینه و مضرند، یک سیستم SMES قوی با طراحی صحیح و جایگذاری دقیق در شبکه می‌تواند به طور موثر باعث کاهش هزینه جاری و تعمیر و نگهداری کل شبکه شود.
کشورهایی چون کانادا، ژاپن، سوئیس و آمریکا به طور وسیعی بر روی SMES کار می‌کنند و تاکنون بیش از 20 نمونه از این سیستم با قابلیتها و ظرفیتهای مختلف ساخته‌اند.
در ابتدا معرفی مختصری از سیتم SMES خواهد شد و سپس نقش و تاثیرات عملی آن در یک شبکه قدرت نمونه آورده می‌شود.

چگونگی ساختار یک سیستم SMES
جزء اصلی یا هسته اساسی یک سیستم SMES، سیستم ابررسانایی آن است. شمای ساده یک مخزن حاوی سیم‌پیچ ابررسانا در شکل (1) به نمایش درآمده است.
به طور کلی تاکنون دو نوع ابررسانا ساخته شده است. نوع اول ابررساناهای دمای پایین‌اند که هادی ابررسانا معمولاً یک فلز خالص مانند مس یا آلومینیوم بوده و دمای کار آن در حدود 2/4 K است. با وجود مقاومت در حد صفر سیم ابررسانا، میزان تحمل جریان میدان مغناطیسی در سیم با داشتن یک سیستم تبرید خوب، بالاست،‌به حدی که فن‌آوری جدید، جریانهایی در حدود صدها هزار آمپر را در سطح مقطعهای در حدود سانتی‌متر مطرح می‌کند. برای رسیدن به چنین دمای پایینی، محققان تاکنون چندین روش پیشنهاد کرده و وسایل و سردکننده‌های متنوعی ساخته‌اند. در خنک کردن ابررسانا از هلیم مایع استفاده می‌شود که این هلیم توسط لوله مخصوصی که چند جداره بوده و دارای دیواره خلا است به یک یخچال سیکل بسته فرستاده می‌شود. روش دیگر، مایع کردن گاز تبخیر شده از مخزن هلیم حاوی سیم‌پیچهای ابررساناست. برای جلوگیری از انتقال گرما از بیرون به مخزن درونی، از دو یا چند لایه خلا استفاده می‌شود. به جای دو یا چند لایه خلا می‌توان از یک لایه نیتروژن مایع نیز استفاده کرد.
اخیراً محققان از مواد ابر عایق نیز در این مورد بهره جسته‌اند.
سیم‌پیچ ذکر شده فوق دارای امپدانس بسیار زیادی بوده و مانند یک منبع جریان DC عمل می‌کند. نکته قابل توجه این است که جهت جریان هیچ‌گاه در سیم‌پیچ ابررسانا عوض نمی‌شود بلکه در هنگام دشارژ سیم‌پیچ، ولتاژ دو سر آن معکوس می‌شود بنابراین سیستم SMES در واقع یک واحد DC است که بیشتر کاربردها با یک سیستم AC ترکیب می‌شود. معمولاً این ترکیب توسط یک کانورتور دو طرفه AC به DC و DC به AC امکانپذیر است که می‌تواند برای شارژ و دشارژ سیم‌پیچ ابررسانا و همچنین تنظیم و کنترل توان ارسالی یا دریافتی به کار برده شود. به عبارت دیگر این کانورتور باید قادر باشد که ولتاژ و جریان DC متغیر را از سیم‌پیچ ابررسانا گرفته و به یک ولتاژ AC ثابت و جریان بار با مقادیر و اختلاف فازهای متفاوت تبدیل کند.
نمونه‌ای از نمودار بلوکی ساده شده یک سیستم SMES که به صورت موازی به سیستم قدرت متصل شده است. در شکل 2 نشان داده شده است. در قسمتی از شکل، یخچال هلیم مایع متصل به کپسول حاوی ابررسانا نشان داده شده است.
مدار شامل یک سیستم کنترل‌کننده است که دارای سه وظیفه اصلی است: کنترل سوئیچهای نمیه‌هادی ایزوله، مشخص کردن و آشکار ساختن ولتاژها و جریانهای منبع توان و مصرف‌کننده‌ها و کنترل ولتاژ تنظیم‌کننده، میزان و جهت توان DC گرفته شده یا داده شده به سیم پیچ ابررسانای سیستم SMES.
نمودار بلوکی، بیشتر برای سیستم‌های کوچک مناسب بوده و تا حدی شبیه به یک سیستم برق اضطراری و تثبیت‌کننده ولتاژ عمل می‌کند. همچنین از دیگر مزایای این سیستم می‌توان اصلاح ضریب قدرت را نام برد.
نمونه دیگری از اجزای تشکیل‌دهنده یک سیستم SMES را نشان می‌دهد که جزئی از سیستم قدرت پرسک‌آیزل واقع در میلواکی آمریکا در سال 1991 بوده که در بخشهای بعدی به آن پرداخته خواهد شد. توان مورد نظر برای سیستم مزبور 100 مگاوات با ضریب توان 9/0 است.

3- نحوه کار سیستم SMES
سیم‌پیچ ابررسانا توسط یک یکسوساز AC به DC که در منبع تغذیه سیم‌پیچ ابررسانا قرار دارد شارژ می‌شود، شارژ‌کننده سیم‌پیچ به منظور غلبه بر تلفات اهمی آن قسمت از مدار که در دمای محیط قرار دارد، ولتاژ کوچکی در دو سر سیم‌پیچ ایجاد می‌کند. این مساله باعث می‌شود که جریان ثابتی در سیم‌پیچ ابررسانا جاری شود. در حالت آماده به کار یعنی زمانی که هیچ تبادل توانی با سیم‌پیچ انجام نمی‌شود جریان ذخیره‌ شده سیم پیچ توسط یک سوئیچ که دو سر سیم‌پیچ را اتصال کوتاه می‌کند دوباره به خود سیم‌پیچ ابررسانا بازگردانده شده و حالت گردشی پیدا می‌کند. در نتیجه انرژی سیم پیچ ابررسانا حفظ می‌شود. در بعضی از مدلهای SMES این سوئیچ به داخل مخزن حاوی سیم‌پیچ انتقال پیدا کرده که با طرق مختلف از بیرون مخزن به آن فرمان داده می‌شود. بدون قرار دادن این سوئیچ اتصال کوتاه کننده میزان تلفات سیم‌پیچ در حالت آماده به کار زیاد خواهد بود. مانند قبل منبع تغذیه سیم پیچ به منظور جبران تلفات اهمی قسمتی از مدار که در گرمای محیط قرار دارد ولتاژ کوچک را در دو سر سیم‌پیچ ابررسانا تولید می‌کند.
اگر سیستم کنترل‌کننده حس کند که ولتاژ خط سیستم قدرت به خاطر تضعیف و یا خطای اتفاق افتاده در شبکه کاهش پیدا کرده، کلید اتصال کوتاه‌کننده ظرف مدت 200 تا 500 میکروثانیه قطع خواهد شد. به دنبال این امر ابتدا جریان سیم‌پیچ ابررسانا به یک بانک خازنی قوی منتقل شده و سطح ولتاژ آن را بالا می‌برد. سپس سوئیچ دوباره بسته می‌شود. بانک خازنی یک اینورتر 12 پالسه را که تامین‌کننده توان AC مورد نیاز بار است تغذیه می‌کند.
بار مورد نظر باعث کاهش توان و افت ولتاژ بانک خازنی می‌شود تا حدی که این ولتاژ به یک حداقل می‌رسد در این حالت مجدداً کلید اتصال کوتاه‌ باز شده و بانک خازنی شارژ می‌شود.
این فرایند آن قدر ادامه می‌یابد تا افت ولتاژ خط تامین شده و ولتاژ خط به حالت عادی باز گردد و یا اینکه انرژی ذخیره شده در سیم‌پیچ ابررسانا پایان یابد. ابعاد و ظرفیت سیستم طوری طراحی می‌شود که انرژی ذخیره‌شده در سیم‌پیچ بتواند تا بازگرداندن ولتاژ خط تغذیه‌کننده به حالت عادی تداوم پیدا کرده و کافی باشد.
سیستم به نحوی طراحی شده که می‌تواند قدرت چندین مگاوات را برای جبران‌سازی توان از دست رفته در اثر خطا در مدتی کمتر از 23 میلی‌ثانیه به خط تزریق کند. بدین ترتیب هیچ‌گونه افت ولتاژ یا قطعی انرژی از طرف بار مشاهده نمی‌شود.
شارژ شدن دوباره سیم‌پیچ ابررسانا طی چند دقیقه انجام می‌شود و تعداد شارژ و دشارژ می‌تواند بارها تکرار شود. همچنین برای برآوردن بعضی از نیازها امکان شارژ سریع در حد چند ثانیه نیز امکانپذیر است. البته باید شبکه قدرت، قادر به تامین این میزان توان بوده و شارژ سریع سیم پیچ ابررسانا باعث افت ناگهانی در ولتاژ شبکه نشود. از خصوصیات سیستم این است که در زمان افت ولتاژ خط، حداکثر ظرف مدت 5/0 میلی‌ثانیه این ولتاژ باید تامین شود.

4- نقش و تاثیرات سیستم SMES در یک شبکه قدرت نمونه
در این قسمت نقش و تاثیر نصب یک سیستم SMES در یک شبکه قدرت آورده شده است. این تحقیق در منطقه پرسک‌آیزل میلواکی آمریکا انجام شده است. شرکت تولید برق ویسکانسین (WE) با بیش از 000/900 مشترک و حداکثر بار 535 مگاوات وظیفه تامین انرژی الکتریکی این منطقه را بر عهده دارد. پرسک‌آیزل از 9 واحد تولیدی با سوخت ذغال با حداکثر ظرفیت 594 مگاوات تشکیل شده است که شامل 5 واحد بزرگ (هر کدام 80 تا 85 مگاوات) دو واحد متوسط (75 تا 58 مگاوات) و دو واحد کوچک با حداکثر ظرفیت کلی 62 مگاوات است. این سیستم قرار است در سال 1999 از پرسک‌آیزل به زیرمجموعه پلینز و ویسکانسین مرکزی تقسیم شود که از دو خط 138 کیلوولت و یک خط 345 کیلوولت تشکیل می‌شود. در سطح حداکثر بار، سیستم توزیع اقتصادی تعیین می‌کند که حدود 500 مگاوات از پرسک‌آیزل برای جنوب به سوی پلینز فرستاده شود و 415 مگاوات از ایستگاه دوم پلینز به جنوب انتقال یابد. پیک بار سیستم بنا به تعریف آن زمانی است که بار سیستم حداقل به 90 درصد مقدار حداکثر آن برسد و مدت زمان آن 100 ساعت در سال است. بررسیهای پایداری نشان داده‌اند که قطع برق در نقاط مختلف سیستم انتقال در حد 500 مگاوات منجر به ناپایداری نوسان اول در پرسک‌آیزل یا منجر به اضافه بارهای سیستم می‌شود. به خاطر فشارهای شدید اعمال شده بر واحد تولید، ناشی از عمل تریپ در هنگامی که واحد با توان زیاد کار می‌کند لازم است که مقدار تریپ تولیدی برای انواع خطاهای احتمالی کاهش داده شود.
انتخابهای انجام شده زیر، اصلاحاتی برای سیستم در بر دارند که در هر مورد سطح تریپ تولید را کاهش می‌دهند.
 انتخاب اول نصب یک سیستم SMES در سال¦ 1999 در پرسک‌آیزل است. SMES برای بهبود پایداری نوسان اول و فراهم کردن میرایی به کار برده می‌شود. در حقیقت SMES منتقل‌کننده توان لحظه‌ای است یعنی توان اکتیو را طی دوره‌های سرعت بالا در واحد پرسک‌آیزل ذخیره کرده و در زمان پایین بودن سرعت، آن را آزاد می‌کند.
سیستم احساس و ردیابی اغتشاشات باس 138 کیلوولت در پرسک‌آیزل طراحی شده و به همراه سیستم برای اطمینان از پاسخ دینامیکی مناسب سیستم کار خواهد کرد.
 انتخاب دوم نصب یک سیستم SMES همراه یک مقاومت ترمزی در پرسک‌آیزل در سال¦ 1999 است. SMES پایداری نوسان اول ومیرایی را بهبود بخشیده و مقاومت ترمزی نیز نقش SMES را تقویت کرده و باعث کوچکتر شدن اندازه آن می‌شود. مقاومت ترمزی مذکور به صورت یک بار مقاومتی مدلسازی شده که می‌تواند به طور لحظه‌ای قطع و وصل شود. این مقاومت بعد از عملکرد بحرانی کلید خط، وصل شده و بعد از زمان مشخصی قطع می‌شود.
 انتخاب سوم افزودن یک پایدار‌کننده سیستم قدرت (Pss) در هر کدام از 5¦ واحد بزرگ تولید نیرو در پرسک‌آیزل است. این سیستم‌ها برای تطبیق تحریک هر ژنراتور و ایجاد یک پاسخ میرا شونده در هنگام اغتشاشات سیستم تنظیم شده‌اند. البته مشکلی که این وسایل دارند این است که در بهبود پایداری نوسان اول نقشی ندارند.

استفاده از SMES در سیستم قدرت پرسک‌آیزل
نتایج مقایسه‌ای بین شبیه‌سازیهای دینامیکی خطاهای سه‌فاز در خط 138 کیلوولت در پرسک‌آیل دِد ریور در زمان اولیه برطرف شدن خطا با SMES و بدون آن در شکل (5) نشان داده شده‌اند.
سطح انتقال توان 500 مگاوات بوده و 152مگاوات از توان مجموعه تریپ می‌شود تا اضافه بارهای سیستم برطرف شود. در حالی که پاسخ سیستم بدون حضور SMES منجر به ناپایداری نوسان اول در پرسک‌آیزل می‌شود، سیستم SMES علاوه بر فراهم کردن میرایی بعد از خطا، بر مشکل ناپایداری نوسان اول نیز غلبه می‌کند. در شبیه‌سازی این آزمایش با توان انتقالی 500 مگاوات از روش سعی و خطا استفاده شده و مشخص شده است که SMES برای ارسال یا جذب 500 مگاوات توان، مدت 2/0 ثانیه لازم دارد تا پاسخ را به حالت پایدار برساند.
استفاده از SMES و مقاومت ترمزی
با استفاده از مقاومت ترمزی 100 مگاواتی در پرسک‌آیزل در طول دوره بحرانی، بعد از نوسان اول، توان راکتیو جذب شده و بعد از قطع شدن مقاومت به SMES امکان فراهم کردن میرایی در پرسک‌آیزل را می‌دهد. مدل شبیه‌سازی مقاومت ترمزی شامل کلیدها و مقاومت در حال کار، به مدت دو سیکل بعد از عملکرد کلید است که پاسخ زمانی، مشابه حالت تریپ ژنراتورهای پرسک‌آیزل است. مقاومت بعد از نصب برای 12 سیکل قبل از قطع شدن روی خط باقی می‌ماند. این 12 سیکل زمانی، از شبیه‌سازیهای دینامیکی به دست می‌آیند و نشان‌دهنده زمانی هستند که به طور تقریبی برای رسیدن به حداکثر دامنه نوسان اول در پرسک‌آیزل لازم است. برای تعیین اندازه SMES و زمان مرحله‌بندی روش سعی و خطا مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از این روش مشخص شد که SMES برای این انتخاب باید 35 مگاوات توان جذب یا ارسال را برای مدت 2/0 ثانیه تولید کند. بنابراین مقاومت ترمزی 100 مگاوات ماکزیمم توان اکتیو مورد نیاز SMES را 15 مگاوات کاهش می‌دهد.
شبیه‌سازیهای مربوط به SMES همراه با مقاومت ترمزی شبیه SMES اولی، منجر به پایداری سیستم برای حالتهای بحرانی با تریپ تولیدی برابر با مقدار لازم برای حذف اضافه بارها می‌شود. این عمل باعث می‌شود که یک واحد کمتر از واحدهای نیروگاه پرسک‌آیزل (در طی تریپ نیرو) از مدار خارج شود.
مقایسه نتایج شبیه‌سازی برای خطای سه فاز خط 138 کیلوولت دِدریور پرسک‌آیزل با SMES همراه با مقاومت ترمزی و بدون آن دو در شکل (6) نشان داده شده است.
سطح انتقال در این مقایسه 500 مگاوات بوده و خطا در زمان 4 سیکل برطرف می‌شود. از مجموعه پرسک‌آیزل، 152 مگاوات توان تریپ شده تا اضافه بارهای سیستم حذف شوند.
شبیه‌سازیها نشان داده‌اند که با وجودی که حالات احتمالی باعث ناپایداری نوسان اول در شرایط عدم حضور تجهیزات اضافی می‌شوند، اضافه کردن SMES و مقاومت ترمزی باعث پایداری پاسخ سیستم می‌شوند. اولین نوسان در شکل (5) در این حالت کوچکتر از حالت بدون مقاومت ترمزی است. بنابراین استفاده از مقاومت ترمزی روشی برای کم کردن اندازه سیستم SMES است که هزینه لازم را کاهش می‌دهد.

استفاده از سیستم قدرت پایدار‌کننده (PSS)
فن‌آوری نقطه مقابل این روش، استفاده از پایدار‌کننده‌های سیستم قدرت (PSS) در هر کدام از 5 واحد بزرگ در سال 1999 است. این تجهیزات میراکنندگی لازم را در هنگام خطاها فراهم کرده و تریپ تولید را در هنگام قطعی خطوط کاهش می‌دهند.
دستورالعمل تنظیم PSS از مشخصات پاسخ توانی ژنراتورها، شبیه‌سازی شده و برای هر کدام از ماشینها از پارامترهای مربوطه استفاده می‌شود.
شبیه‌سازیها با پایدار‌کننده‌های نصب شده در پرسک‌آیزل نشان می‌دهد که روش PSS مانند SMES تریپ مورد نیاز را کاهش می‌دهد. خارج شدن خط 345 کیلوولت و دِدریورپرسک آیزل به تنهایی به 152مگاوات تریپ توان نیاز دارد تا اضافه بارها و نیز ناپایداریها مرتفع شوند.
اما قطع شدن خط 138 کیلوولت در پرسک‌آیزل نیاز به تریپ انرژی به مقدار 13 مگاوات بیشتر از مقدار لازم برا حذف اضافه بارها دارد. اگر چه این مقدار باعث تریپ یک واحد اضافه نسبت به حالتی که از SMES استفاده شده نمی‌شود ولی باید یک واحد بزرگتر نسبت به حالت قبل، قطع شود. شکل (7) نتایج مقایسه‌ای بین شبیه‌سازی دینامیکی خطای سه‌فاز و تریپ خط 345 کیلوولت ددریور را که در مدت 3 سیکل برطرف شده است نشان می‌دهد. سطح انتقال توان 500 مگاوات بوده و 152 مگاوات از توان تولیدی پرسک‌آیزل بعد از قطع شدن خط تریپ می‌کند تا اضافه بارهای سیستم حذف شوند.

5- مقایسه SMES با دیگر ذخیره‌کننده‌های انرژی
تاکنون به غیر از SMESها، UPS‌های گوناگونی با استفاده از باتری، خازن، چرخ‌گردان و دیگر فن‌آوریهای ذخیره‌سازی انرژی ساخته شده است. هر کدام از این فن‌آوریها از نظر ویژگیهایی مانند: میزان انرژی قابل ذخیره، بازده سیکل شارژ و دشارژ سیستم، تاثیرات محیطی، قابلیت اطمینان، سادگی استفاده و سرعت آماده به کار شدن، امکان استفاده در شبکه به عنوان بار راکتیو، یا تثبیت‌کننده فرکانس و پایدارکننده شبکه و تعدیل منحنی پیک‌بار و مدت زمانی که می‌توانند قسمت اعظمی از انرژی را در خود نگه دارند، با یکدیگر تفاوت دارند. بعضی در تعداد مرتبه‌های شارژ و دشارژ، بعضی در سادگی و راحتی استفاده و بعضی در قیمت بر بقیه ارجحیت دارند. مسلم است که در سطوح انتقال توان مساله میزان توان قابل ذخیره که معمولاً در حد چند مگاوات است در درجه اهمیت بیشتری قرار دارد. خوشبختانه سیستم SMES دارای تمام خصوصیات مذکور بوده و به راحتی می‌تواند در هنگام وقوع خطا میزان انرژی زیادی را در اختیار شبکه قرار دهد (تا چندین مگاوات در ثانیه)، در حالی که سیستمهای چرخ‌گردان و باتریها فاقد این خصوصیت‌اند. همچنین SMES در مقایسه با دیگر وسایل دخیره‌کننده انرژی دارای بازده سیکل شارژ و دشارژ بهتری است که این بازده حتی به بیش از 95 درصد می‌رسد. مدت زمان نگهداری انرژی در SMES می‌تواند زیاد باشد در حالی که سیستم‌های چرخ‌گردان و خازنها فاقد این خصوصیات‌ هستند.. تعداد دفعات شارژ و دشارژ در SMES نامحدود بوده که بمعنی طولانی‌ بودن عمر آن است. عمر یک SMES به بیش از 30 سال می‌رسد که این مدت از عمر بهترین سیستم‌های دارای چرخ‌گردان و باتری بیشتر است. حجم و وزن اشغال شده برای ذخیره میزان زیادی از انرژی در سیستم‌های SMES از کلیه سیستم‌هایی که تاکنون پیشنهاد شده به مراتب کمتر است.
یکی از مشکلات سیستم SMES قیمت زیاد آن است که در قسمت بعدی به آن پرداخته خواهد شد. از دیگر مشکلات SMES می‌توان به میدان مغناطیسی قوی اطراف آن اشاره کرد که احتیاج به لایه‌های محافظ مغناطیسی تا فاصله 5 متری سلول SMES دارد، ولی خوشبختانه این میدان در حدی نیست که برای سلامتی انسان مضر باشد.

6- براورد هزینه‌ها و مزایای استفاده از SMES
به صرفه بودن نصب سیستم SMES در یک شبکه، زمانی قابل بررسی و ارزیابی دقیق است که به بارهای تغذیه شونده و اهمیت پیوسته بودن برق آنها توجه شود. به عنوان مثال طی یک بررسی، هزینه قطعی برق در یک کارخانه اتومبیل‌سازی ماهانه 000/250 دلار بوده و این ضرر تا زمانی که تعمیرات کلی در سطح کارخانه صورت گیرد ادامه خواهد داشت. همچنین هر قطع برق در یک کارخانه ساخت نیمه هادیها بین 000/30 تا یک میلیون دلار ضرر در بر خواهد داشت. همچنین قطع برق به مدت 15 دقیقه هزینه‌ای برابر با 24/20 دلار به ازای میزان مصرف هر کیلووات ساعت برق بر کلیه کاربران کامپیوتر تحمیل خواهد کرد. قطع برق برای صنایع کوچک نیز هزینه‌هایی در بر دارد که می‌توان مقادیر آن را از کتاب استانداردهای IEEE 1987-466 استخراج کرد. همچنین تریپ دادن ناگهانی ژنراتور هم می‌تواند بسیار هزینه‌بردار باشد، به عنوان مثال خرابی یک ژنراتور بعد از 20 بار تریپ کردن حتمی خواهد بود.
طی یک بررسی اجمالی در شبکه قدرت آمریکا مشخص شده است که با پرداخت 5/1 تا 3 سنت برای خرید هر دلار توان الکتریکی به شرکتهای برق می‌توان کلیه بهینه‌سازیهای مربوط به شبکه قدرت را انجام داد. به عنوان مثال میزان خرید برق سالیانه توسط مشتریان در آمریکا در سال 1987، 6/853 میلیارد دلار بوده است.
بنابراین میزان پرداخت هزینه برای نصب سیستم SMES و بهینه‌سازی شبکه 6/25 میلیارد دلار در سال خواهد بود. برای به دست آوردن دید بهتر نسبت به هزینه یک سیستم SMES بررسی در مورد نصب یک سیستم SMES و همچنین نصب یک سیستم SMES به اضافه مقاومت ترمزی در محل پرسک‌آیزل انجام می‌شود.
سرمایه‌گذاری مربوط به SMES، شامل تجهیزات SMES، پایدار‌کننده فرکانس و نیز هزینه نصب ایستگاه فرعی است. هزینه‌های همچنین شامل دستمزد کارگران، طراحی و مهندسی و سودی است که می‌تواند از عدم نصب مولد‌های جدید به خاطر نصب سیستم SMES بدست آید. برای سیستم SMES با مقاومت ترمزی، هزینه مقاومت ترمزی و هزینه نصب آن نیز اضافه می شود. برآورد هزینه‌های مربوطه برای نصب یک سیستم SMES در پرسک‌آیزل در جدول 1 آورده شده است.
البته همان طور که قبلاً هم ذکر شد به صرفه‌بودن نصب یک سیستم SMES به عوامل مهمی چون اهمیت مصرف‌کننده‌ها، اهمیت میزان حساسیت و هزینه تعمیرات ژنراتور تولید‌کننده‌ها، گستردگی شبکه و عوامل دیگر بستگی دارد که باید بادقت و توجه بیشتری مورد بازبینی قرار گیرد.

7- نتیجه‌گیری و پیشنهادات
قطع برق و مشکلات ناشی از نوسانات و اغتشاشات در شبکه قدرت در بردارنده عوارض و هزینه‌هایی هم برای تولید‌کننده و هم برای مصرف‌کننده است. از جمله تریپ دادن ناگهانی ژنراتور می‌تواند بسیار هزینه ‌بردار باشد. به عنوان مثال خرابی یک ژنراتور بعد از 20 مرتبه تریپ کردن حتمی خواهد بود. همچنین قطع برق به مدت 15 دقیقه هزینه‌ای برابر با 24/20 دلار به ازای میزان مصرف هر کیلووات ساعت برق بر کلیه کاربران کامپیوتر تحمیل خواهد کرد.
با توجه به پیشرفت روز‌افزون استفاده از ابررساناها و مزایای استفاده از سیستم SMES در شبکه‌های قدرت و همچنین در شبکه‌های فشار ضعیف که پیش از این بیان شد، لازم است که تحقیقات جدی‌تری در مورد ابررساناها و فن‌آوری ساخت SMES انجام شود. ساخت و نصب نسیستم SMES گرچه پرهزینه بوده و احتیاج به استفاده از فن‌آوریهای جدید در زمینه ابررساناها دارد ولی نصب آن در شبکه بسیار به صرفه است همچنین با توجه به گستردگی و یکپارچه بودن شبکه قدرت در ایران، نصب یک سیستم ذخیره‌کننده انرژی SMES در این شبکه از اهمیت خاصی برخوردار است. منحنی پیک‌بار در ایران حالت عادی نداشته و تفاوت سطح مصرف در ساعات حداکثر بار با دیگر اوقات بسیار زیاد است که این مساله ایجاب می‌کند که نیروگاههای جدیدی تنها برای ساعات حداکثر بار ساخته شده و به شبکه اضافه شوند. مزایای گسترش فن‌آوری SMES علاوه بر حل مشکل فوق باعث نفوذ و گسترش و پیشرفت فن‌آوری استفاده از ابررساناها در دیگر صنایع کشور همچون ساخت وسایل مدرن پزشکی، ساخت کابلهای ابررسانا، قطارهای معلق مغناطیسی (Maglev)، توپها و لانچرهای الکترومغناطیسی پرسهای مافوق سنگین، ساخت ماهواره‌ها، ساخت ابرکامپیوترها و دیگر صنایع خواهد شد و می‌تواند کشور ما را از نظر علمی و صنعتی در سطح کشورهای پیشرفته دنیا قرار دهد.

شکل 1- شمایی از یک کپسول حاوی سیم‌پیچ ابررسانا و حفاظتهایی که به منظور جلوگیری از ورود گرما به داخل کپسول به کار برده شده است

شکل 2- نمودار بلوکی ساده شده یک سیستم SMES موازی با شبکه

شکل 3- اجزای یک سیستم SMES به منظور نصب در یک سیستم قدرت

شکل 4- خط انتقال 345/138 کیلوولت پرسک‌آیزل

شکل 5- نتایج شبیه‌سازی در پرسک‌آیزل با SMES و بدون آن

شکل 6- نتایج شبیه‌سازی با SMES همراه مقاومت ترمزی و بدون آنها

شکل 7- نتایج شبیه‌سازی با PSS و بدون آن

جدول 1- براورد هزینه‌های ساخت و نصب سیستم SMES

نانو الکترونیک
 

در سال 1956 گوردون مور بنیان‌گذار اینتل تحلیلی ارایه کرد که بر طبق آن هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهای بکار رفته در ریزپردازهای اینتل دو برابر می شود که نصف شدن ابعاد گیت ترانزیستورها با شرط ثابت بودن اندازه تراشه سیلیکونی در آن می‌تواند نتیجه این قوانین باشد. این قاعده به قانون مور موسوم شد. این نصف شدن در واقع پیام‌آور ابعاد اقتصادی بود یعنی هر چه گیت کوچکتر می‌شد ترانزیستور می‌توانست سریعتر سوئیچ کند و درنتیجه انرژی کمتری مصرف می‌شد و تعداد بیشتری ترانزیستور در یک تراشه سیلیکون جای می‌گرفت. افزایش تعداد ترانزیستورها و بازدهی آنها، هزینه را کاهش می‌دهد بنابراین مقرون به صرفه‌تر این بود که هر ترانزیستور تا حد امکان کوچکتر شود، این کوچک‌سازی بالاخره در نقطه‌ای متوقف می‌شد بنابراین برای ادامه رشد صنعت الکترونیک باید به فکر فناوریهای جایگزین بود، فناوری که مشکلات گذشته را حل کرده و توجیه اقتصادی داشته باشد و اینبار نانو تکنولوژی بود که توانست به کمک الکترونیک بیاید و فناوری الکترونیک مولکولی یا همان نانو‌الکترونیک بنا نهاده شد.
نانو تکنولوژی یک رشته وابسته به ابزار است ابزارهایی که به مرور در حال بهتر شدن است نانو تکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن مانند نانوالکترونیک درواقع تولید کارآمد دستگاهها و سیستم‌ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانو است و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است که در این مقیاس توسعه یافته است.
صنعت الکترونیک امروزی مبتنی بر سیلیکون است سن این صنعت به حدود 50 سال می‌رسد و اکنون به مرحله‌ای رسیده است که از لحاظ تکنولوژیکی، صنعتی و تجاری به بلوغ رسیده است. در مقابل این فناوری، الکترونیک مولکولی قرار ارد که در مراحل کاملاً ابتدایی است و قرار است این فناوری به عنوان آینده و نسل بعدی صنعت الکترونیک سیلیکونی مطرح شود. الکترونیک مولکولی دانشی است که مبتنی بر فناوری نانو بوده و کاربردهای وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. با توجه به کاربردهای وسیع الکترونیک در محصولات تجاری بازار می‌توان با سرمایه‌گذاری و تامل بیشتر در فناوری نانو الکترونیک در آینده‌ای نه چندان دور شاهد سود‌دهی کلان محصولاتی بود که جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی شده‌اند. میل، اشتیاق و علاقه مصرف‌کنندگان و نیاز بازار به محصولات جدید با قابلیتهای بالا سازندگان و صنعتگران را بر آن می‌دارد که با سرمایه‌گذاری در این فناوری شاهد رشد و شکوفایی اقتصادی هر چه بیشتر باشند، ولیکن با توجه به اهمیت نانوتکنولوژی و نیز نانو الکترونیک که به عنوان یک شاخه کاربردی از نانو تکنولوژی مطرح است لزوم سرمایه‌گذاری کلان در درازمدت و ریسک‌پذیری و تشکیل مراکز R&D توسط دولتمردان پیش از پیش احساس می‌شود.
برای پیشبرد فناوری نانو الکترونیک و نتیجه رساندن آن سه مرحله راهبردی پیشنهاد می‌شود که با پیاده‌سازی این سه‌مرحله می‌توان نانو الکترونیک را جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی کرد ونسل جدیدی از محصولات الکترونیکی را وارد بازار ساخت.
مرحله اول:
مولکولی در نظر گرفته می‌شود باید کاربردهایی ساده ارزان و غیر پیچیده‌ای باشند تا اطمینان نسبی به الکترونیک مولکولی ایجاد شده و سرمایه‌گذاری‌ها به سمت آن هدایت شود و از طرفی کارایی این فناوری ثابت شود. به بیان ساده وشفاف و مقایسه نسل جدید محصولات که بر پایه این فناوری جایگزین شده‌اند، توجیه کاربرد این محصولات و ایجاد اطمینان در مصرف‌کنندگان می‌تواند به عنوان بهترین حامی اقتصادی در این مرحله باشد.
مرحله دوم:
تولیدات اولیه الکترونیک مولکولی (نانو الکترونیک) باید مکملی برای فناوری سیلیکون باشند اینگونه نباشد که انقلابی رااز همان آغاز و ابتدا شروع کرده و این ادوات و فناوریهای جدید تافته جدا بافته باشد و هیچ ربطی به فناوری سیلیکونی نداشته باشد زیرا فناوری سیلیکونی یک صنعت جا افتاده است. پس اگر نانوالکترونیک را بتوان مکملی برای فناوری سیلیکونی بکار برد شاهد پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این فناوری نوپا بوده و جایگزین مناسبی برای نسل آینده محصولات الکترونیکی در نظر گرفته شده است.
مرحله سوم:
مرحله سوم مبحث کاملاً جدیدی است که اصلاً در دسترس فناوری سیلیکون نبوده و نانوالکترونیک می‌تواند بعد از طی مراحل اول و دوم به آن بپردازد، یک مثال ساده وروشن این موضوع، نمایشگرها هستند، نمایشگرهای متداول کاملاً سخت و غیرقابل انعطاف هستند ولی با استفاده از الکترونیک مولکولی ومولکول‌هایی که در صفحه نمایش استفاده داشته باشد بنابر این کابرد‌هایی وجود دارد که از دسترس فناوری سیلیکون، آن هم بخاطر جامد و کریستالی بودن ذاتی‌اش دور بوده و برای الکترونیک مولکولی قابل دستیابی است. وقتی که نانو الکترونیک جا افتاد و وارد بازار محصولات الکترونیک شد آنگاه می‌توان نسل جدیدی از محصولات را به دست آورد که شامل پردازندهایی 1000 مرتبه سریعتر از نوع امروزی باشند. اگر این مرحله با موفقیت طی شود حدوداً یک دهه طول خواهد کشید تا نسل جدید محصولات الکترونیکی مبتنی بر الکترونیک مولکولی یا الکترونیک در ابعاد نانومتر (نانو الکترونیک) ظهور یابد.

بررسی امکانات موجود:
برای ساخت ابزارهای مولکولی باید دید از چه چیزهایی می‌توان استفاده کرد،‌وسایلی که در اختیار است و تاکنون مدنظر بوده است به شرح ذیل هستند:
نانو لوله‌ها
حلقه‌های بنزنی
پلیمرها
DNA

نانو لوله‌ها:
اگر یک صفحه تخت گرافیکی مدنظر باشد و به شکلی بتوان آن را به صورت نواری در نظر گرفت و لوله کرد یک نانو لوله مفروض به دست می‌آید که ساختار آن همان ساختار گرافیت بوده و یک هگزاگونال است. این ماده در سال 1991 در ژاپن کشف شده و به علت خصوصیات جالب آن مورد توجه قرار گرفت. یک خاصیت جالب این مواد آن است که بر حسب اینکه در چه جهتی خم شود دارای خاصیت نیمه‌هادی و یا فلزی می‌شود. قطر یک نانو لوله کمتر از 2 نانومتر است و از این نانو لوله می‌توان به عنوان یک سیم کوانتومی یا یک سیم غیرفعال استفاده کرد به عنوان مثال این لوله می‌تواند به عنوان یک سیم انتقال هنگام اعمال اختلاف پتانسیل از یک الکترود به الکترود دیگر عمل کند که این موضوع مثالی از اتصالات غیرفعال می‌تواند باشد.
نانو لوله دارای خاصیت فلزی است این خاصیت رسانش نه فقط در طول بلکه در عرض نانو لوله نیز وجود دارد برای حالت سیمهای مولکولی غیرفعال، بهتر است که نانو لوله دارای خاصیت رسانش باشد، اگر باشد، نانو لوله دارای گاف انرژی خواهد بود که شبیه نیمه هادی خواهد شد. اگر نانو لوله کربنی روی سطحی قرار داده شود و نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) رابه سطح آن نزدیک شود، چنانچه ولتاژی را بین بستری که نانو لوله روی آن قرار دارد و نوک STM اعمال شود جریانی عبور خواهد کرد، بر حسب مقدار جریانی که عبور می‌کند، می‌توان تشخیص داد که گاف انرژی چقدر است.

حلقه بنزنی:
حلقه‌های بنزنی به خاطر چگالی حالت بالا که بر روی حلقه‌های خود دارند جانشینی برای سیمهای کوانتومی در نظر گرفته می‌شود.

پلیمرها:
از نمونه‌هایی که به عنوالن سیمهای مولکولی فعال یا غیرفعال می‌توان نام برد پلی‌تیوفن (PT) یا پلی‌انیلین است که داخل یک سیکلود کسترین1 (CD) قرار گرفته باشد این دو ماده در اصل پلیمرهایی هستند که به عنوان قسمتهای هادی سیم بکار می‌روند این پلیمرها شبیه حلقه‌ بنزنی است که به همدیگر چسبیده‌اند و دو سر آن به دو الکترود طلا وصل شده است. اتصالات سیمهای مولکلولی به الکترودهایش توسط اتم‌های گوگرد برقرار می‌شود سطحی که این پلیمر بر روی آن قرار می‌گیرد ممکن است قسمتی از جریان را بکشد یعنی اینکه یک جریان اتلافی داشته باشد برای اینکه مانع از این جریان اتلافی شد باید این سیم را داخل یک حفاظ مولکولی قرار داد این حفاظ نیز شبیه نانو لوله کربنی است اما دارای قطر بسیار بزرگتر و ساختار پیچیده‌تری است لذا این لوله مولکولی مانع عبور جریان اتلافی از دیواره‌های سیم و انتقال آن به سطح تماس می‌شود.

DND:
DNA نمونه‌ای از سیم‌های فعال است. ساختمان DNA کاملاً شناخته شده است و به طور خودکار این ساختمان ایجاد می‌شود، برای تولید آن مانند پلیمرها مشکلی وجود ندارد فقط باید خواص آن مورد بررسی قرار گیرد تا متوجه چگونگی تغییرات آن شد برای این منظور به ذکر مثالی پرداخته می‌شود:
به منظور استفاده از DNA برای محاسبه جریان بر حسب ولتاژ، یک فاصله 8 نانومتری بین دو الکترود پلاتین مفروض می‌شود، پس با اعمال یک ولتاژ می‌توان جریان را محاسبه کرد.
نکته‌ای که از شکل بالا برداشت می‌شود این است که نمودار جریان بر حسب ولتاژ نموداری نامتقارن است، یعنی اینکه جریان برای ولتاژی مثلاً بین 1- و 2 ولت اجازه عبور ندارد در حالی که برای 2- و 1- جریان می‌تواند عبور کند و این یعنی اینکه DNA می‌تواند عمل یکسوسازی را انجام دهد. در مورد هدایت از داخل DNA سه نظریه مد نظر است، یکی اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف خیلی بزرگ است. دیگر اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف کوچک ونیز اینکه DNA دارای خاصیت فلزی است.
موضوع در اصل این است که DNA ماده بسیار پیچیده‌ای است که شرایط محیطی به شکل بسیار زیادی می‌تواند بر روی خواص آن تاثیر بگذارد یکی از این شرایط محیطی موثر حضور آب است، DNA‌یی که در محیط خشک باشد با DNAیی که در محیط مرطوب باشد بسیار متفاوت است. لذا با توجه به شرایط محلی حاکم بر DNA نمی‌توان یک نتیجه قطعی در مورد اینکه DNA فلز است یا نیمه فلز بیان کرد اما آنچه که مسلم است این است که DNA یک نیمه هادی با گاف بزرگ است.
در حالت عادی یونهایی وجود دارد که با دستکاری آنها می‌توان خواص هدایتی DNA را تغییر داد یعنی می‌توان امید داشت که با افزودن یونهایی بتوان حتی آن را به فلز تبدیل کرد یک نکته جالب دیگر این است که می‌توان از DNA به عنوان قالب استفاده کرد و در مکانهای مشخصی روی DNA یکسری فلزات را قرار داد تا یک سیم فلزی دور DNA ایجاد شود. در این حالت DNA به عنوان قالبی برای پایدار نگه داشتن سیم مورد نظر استفاده قرار گیرد. بررسی پایداری DNA با توجه به شرایط محلی حاکم بر سیستم نیز امکان‌پذیر است. هدایت DNA در دو مسیر مشخص صورت می‌گیرد. وقتی DNA را به عنوان هدایت‌کننده جریان در نظر گرفته شده یک بار می‌تواند در جهت موازی محورش جریان را عبور دهد و یک بار نیز می‌تواند عمود بر محورش جریان را عبور دهد، حال برای هدایت در جهت عمود بر محور می‌توان اینگونه فرض کرد که وقتی نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) در بالای DNA قرار می‌گیرد جریان به شکل عمود از جفت‌های بازی که وجود دارد وارد نوک STM می‌شود این کار می‌تواند هم به عنوان آزمایشی برای دیدن تصویر DNA و هم برای اندازه‌گیری عبور جریان جفت‌های بازی به کار رود ومی‌توان بدین شکل رسانش AT و CG (جفت‌های بازهایی که در مارپیچ DNA وجود دارند) را محاسبه کرد.
DNA می‌تواند یک ابزار در تولید محصولات نانو‌الکترونیک کاربرد‌های فراوانی داشته باشد، با توجه به اینکه DNA به طور طبیعی در طبیعت و سلولهای موجودات زنده وجود دارد می‌توان از آن در تولید دیگر محصولات نانوتکنولوژی همانند نانوموتورها سود جست. کنترل و پایداری DNA نیز با توجه به خواص ذاتی و محلی آن امکان‌پذیر بوده و جای تامل و بحث دارد.

نتیجه‌گیری:
1ـ آنچه که مسلم است، الکترونیک مولکولی دارای آینده‌ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تکامل است. از این رو توجه خاصی را می‌طلبد.
2ـ نتایج عملی رشد و توسعه شاخه‌های نانوتکنولوژی مانند نانوالکترونیک سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد که در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل کاملاً جدیدی با قابلیت‌های منحصر به فرد خواهد بود.
3- نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار کارآمد در تولید محصولات نانوالکترونیک از اهمیت خاصی برخوردارند، ولیکن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است.
4- با توجه به دو شاخص تعداد مقالات علمی و اختراعات ثبت‌شده، در نانو تکنولوژی می‌توان نتیجه گرفت که این شاخصها می‌توانند اطلاعاتی مفید در مورد تکامل این فناوری را نشان دهند و برای طرح برنامه‌ها و استراتژیها مناسب باشند.
5- نانوتکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک به عنوان پدیده‌هایی نوظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تکنولوژیکی را دارد. با توجه به اینکه هم‌اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش‌بینی اینکه کدامیک از محصولات آینده بهتری دارند (از نظر رقابتی) نیاز به بررسی بیشتر شاخصهای این فناروی در بخشهای صنعت و زیرمجموعه‌های این فناوری دارد.
6- با توجه به اهمیت فناری نانو و کاربردهای روزافزون آن در دنیا باید تحقیقات دانشگاهی و دولتی تواماً صورت گیرد و به علت اینکه اهداف تحقیقاتی این فناوری پایه‌ای و درازمدت است بخش صنعت توان سرمایه‌گذاری بر روی تحقیقات درازمدت و مخاطره‌آمیز را نداشته، از این رو حمایت دولتمردان به عنوان پشتوانه‌ای مهم در این فناوری خواهد بود علاوه بر این ایجاد ساختارهای جدید در دانشگاهها و آزمایشگاههای ملی برای توسعه این فناوری لازم است نیازمندیها و انتظارات فناوری نانو و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک فراتر از تمامی چیزهایی است که مقررات سنتی دانشگاهی، آزمایشگاهی ملی و یا حتی تمام صنعت می‌تواند فراهم کند و به خاطر همین مشکلات است که یک حرکت و اندیشه ملی پایه‌ریزی و با حمایت دولتی در زمینه این فناوری حیاتی به نظر می‌رسد.
با توجه به پتانسیل‌های موجود ایران در زمینه مهندسی الکترونیک، لزوم یک مرکز R&D دولتی که به حمایت محصولات تولیدی الکترونیکی صنایع پرداخته و بتواند در آینده بازار تجاری محصولات نانو‌الکترونیک را به دست بگیرد به شدت حس می‌شود و اگر تدبیری اندیشیده نشود متاسفانه باید گفت که همانند گذشته باید مصرف‌کننده خوبی بوده و شاهد سودهای کلان تجاری دیگر کشورها و سرمایه‌گذاران بود.

  
مدیریت مصرف برق در کشور فرانسه مطالعه تجربی وسایل الکتریکی با راندمان بالا در مصرف‌کنندگان خارجی پروژه ECODROME: ارزیابی صرفه‌جویی انرژی
  

 این پروژه که Ecodrome نامیده می‌شود تحت حمایت و سرمایه‌گذاری مدیریت انرژی ملی فرانسه و آژانس محیط‌زیست (ADEME) است و جزء برنامه کمیسیون اتحادیه اروپا است. در این پروژه از مزایای عناصر مهم الکتریکی خانگی (وسایل با راندمان بالا) در مقایسه با وسایل برقی معمولی که توسط سازندگان تولید شده، استفاده شده است.
پروژه مذکور توسط هیئت مشاور فرانسوی بنام SIDLER که مکان آن در Drom (بخش جنوبی فرانسه) است، انجام شده است.

شرح پروژه، اهداف و روشها
پروژه ECODROME در ناحیه جنوبی فرانسه یعنی منطقه Drome انجام شده است و اندازه‌گیری مصارف وسایل الکتریکی 20 مصرف‌کننده خانگی طی یک دوره 2 ساله را شامل می‌شود. اندازه‌گیریها با استفاده از یک سیستم هوشمند و سیستم Novel بنام DIACE صورت گرفته است. با استفاده از این سیستم مصرف انرژی هر وسیله از طریق یک وسیله اندازه‌گیری حساس و دقیق که به صورت سری متصل شده است اندازه‌گیری شده است. اطلاعات اندازه‌گیری شده هر 10 دقیقه یک بار به یک جمع‌کننده اطلاعات توسط فن‌آوری PLC (خط حامل انرژی الکتریکی) منتقل شده که به هیچ وجه به فعالیت یا اقدامی از سوی ساکنین نیاز ندارد. در هر شب دریافت‌کننده مرکزی اطلاعات مصرف‌کنندگان خانگی، به صورت خودکار (اتوماتیک) اطلاعات را از طریق مودم به کامپیوتری که بانک اطلاعاتی در آن مستقر است دریافت می‌کند.
این پروژه با دفتر HLM در Drome مرتبط شده و 20 مصرف‌کننده خانگی انتخاب شده تحت راهنمایی این دفتر قرار دارند. کلیه بارهای متصل به سیستم و مدارهای روشنایی موجود در سال اول پایش و ثبت شده و در ابتدای سال دوم تمامی وسایل برقی مشترکین مورد مطالعه و لامپهای روشنایی با تجهیزاتی که بیشترین راندمان را دارند جایگزین شده‌اند، به طوری که همان سطح خدمات مورد نظر، مطابق بازار اروپا برقرار باشد.

3- اطلاعات مهم فنی حاصل از انجام پروژه بر روی وسایلی که در این موقعیت قرار دارند
 نتایج مصرف انرژی سالانه وسایل برپایه اطلاعات ماهانه بهF وسیله اطلاعات سالانه سال اول تایید می‌شود
 مصرف فصلی انرژی برای وسایل عمده وF مهم آزمایش می‌شود که برای مثال شکل (1) اطلاعات فریزر را نشان می‌دهد.
F جنبه‌های مشخص فصلی مصرف انرژی روشنایی آزمایش می شود.
 مطالعه بلند‌مدت درF خصوص تلویزیونهای در حالت آماده بکار
(Stand by) نشان می‌دهد که نیمی از استفاده‌کنندگان از تلویزیون، آنها را در حالت آماده به کار قرار داده و تنها یک چهارم از آنها به طور مکرر استفاده می‌شوند. در حالی که بطور متوسط 8/13 درصد از مجموع مصرف‌ انرژی تلویزیونها در این حالت است، اگر چه در یک مصرف‌کننده خانگی این رقم بالا بوده و 72درصد است.
 تفکیک متوسط انرژی مصرفی ساعتی و ماهانه انواعF بارها از دیدگاه شبکه برای وسایل الکتریکی خاص بین ساعت 7 تا 8 بعدازظهر انجام می‌شود که در شکل (2) یک نمونه از آن نشان داده شده است.

4- صرفه‌جویی اندازه‌گیری شده با استفاده از وسایل با راندمان بالاتر
 مصرف انرژی وسایل سرماساز از جمله یخچالها – فریزرها و دیگر لوازم ازF این قبیل طی سال دوم در مقایسه با سال اول با ضریب 2/36 کاهش داشته است و همانگونه که در شکل (3) ملاحظه می‌کنید بطور متوسط دراین شاخه از مصارف، 723 کیلووات ساعت در سال به ازاء هر مصرف‌کننده خانگی صرفه‌جویی انرژی حاصل شده است.
 کاربردF لامپهای روشنایی کم‌مصرف (CLFs) به دلیل گرمایش کمتر به طور متوسط باعث مصرف کمتر سرپیچ لامپ (Holder) با ضریب 5 شده و نیز میانگین مصرف انرژی برای روشنایی را با ضریب 4 کاهش داده است. باید به این نکته توجه شود که تمامی لامپهای روشنایی موجود با لامپهای کم‌مصرف جایگزین نشده بودند و بر طبق نتایجی که از گزارش حاصل شده است لامپهای هالوژن در مکانهای خود باقی مانده‌اند (جایگزین ساده‌ای برای لامپهای هالوژن در حال حاضر وجود ندارد). لذا علیرغم این واقعیت، متوسط انرژی که توسط هر مصرف‌کننده خانگی در این خصوص صرفه‌جویی شده است بالغ بر 244 کیلووات ساعت در سال است.
اگر لامپهایی را که مستقل از شبکه روشنایی هستند در نظر بگیریم متوسط صرفه‌‌جویی انرژی 340 کیلووات‌ساعت در سال خواهد شد.
 تنظیم صحیح دیگهای بخارF در تاسیسات حرارت مرکزی به طریقی صورت می‌گیرد (5 دقیقه زمانبری دارد) که اگر پمپهای سیرکوله (چرخاننده سیال) به وسیله ترموستات محیطی کنترل شوند، مصرف الکتریکی دیگهای بخار را با ضریب 6/3 کاهش می‌دهد.
متوسط صرفه‌جویی انرژی دریک مصرف‌کننده خانگی از تاثیر این عمل، 227 کیلووات‌ساعت در سال بوده است.
 استفاده از یکF ماشین لباسشویی با راندمان بالا، متوسط انرژی مصرفی ماشین لباسشویی را با ضریب 39/1 کاهش داده است و میانگین صرفه‌جویی انرژی آن برای یک مصرف‌کننده خانگی بالغ بر 70 کیلووات‌ساعت در سال است.
 خشک‌کنهای لباس با راندمان بالا، 38/1 برابر کمتر ازF مدلهای موجود (Situ)، انرژی مصرف می‌کنند. لازم به ذکر است ماشینهای لباسشویی که به وسیله مدلهای با دور بالاتر (1300 دور در دقیقه) جایگزین شده بودند احتمالاً خشک‌کنندگی پایین‌تری داشته‌اند.
 برای سه منبع عمده صرفه‌‌جویی انرژی یعنیF وسایل سرماساز، دیگهای بخار و روشنایی، متوسط صرفه‌‌جویی انرژی در مورد هر مصرف‌کننده خانگی که وسایلشان با تجهیزات با راندمان بالا جایگزین شده، به میزان 1026 کیلووات‌ساعت در سال بوده است.
این رقم بدون در نظر گرفتن و احتساب صرفه‌جویی انرژی حاصل از لامپهای با راندمان بالاتر است که درشبکه نبوده‌اند. حتی اگر مصارف الکتریکی تعدادی از مصرف‌کنندگان نهایی طی سال دوم در مقایسه با سال اول کاهش یابد و تعدادی از مصرف‌کنندگان نهایی طی سال دوم در مقایسه با سال اول کاهش یابد و تعدادی از مصرف‌کنندگان خانگی که کاربردهای غیرمتعارف، مانند اجاقهای پخت‌وپز و گرم‌کننده‌های الکتریکی داشته‌اند نیز در منطقه باشند، هنوز متوسط صرفه‌جویی انرژی الکتریکی برای هر مصرف‌کننده خانگی 1192 کیلووات‌ساعت در سال خواهد بود.
این موضوع بیانگر متوسط صرفه‌جویی انرژی کل سالانه به میزان 4/36 درصد است. لازم به ذکر است که مصارف لوازم الکتریکی در حالت آماده به کار
(Stand by) در سال دوم لحاظ نشده است و این موضوع هنوز بیانگر یک ظرفیت بزرگ برای صرفه‌جویی انرژی الکتریکی است.

5ـ صرفه‌جویی انرژی به صورت فردی و ملی
نتایج دلالت بر این دارد که متوسط صرفه‌جویی انرژی برای هر مصرف‌کننده خانگی با استفاده از تجهیزات با راندمان بالا و غیرفعال کردن حالتهای آماده بکار تجهیزات (Stand by) در حدود 1800 کیلووات‌ساعت در سال است. (برای چندین مصرف‌کننده خانگی در ناحیه Drome که بالاترین نرخ صرفه‌جویی را داشته‌اند و در یک نمونه فقط برای سه مصرف‌کننده نهایی معادل 2219 کیلووات‌ساعت در سال حاصل شده است).
با مقایسه صرفه‌جوییهای اندازه‌گیری شده و برآورد ظرفیت صرفه‌جویی ملی، خاطرنشان می‌شود که وسایل سرماساز نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کنند و اگر از تجهیزات با راندمان بالاتر استفاده شود، به سادگی معادل 12 تراوات‌ساعت در سال می‌تواند در فرانسه صرفه‌جویی انرژی الکتریکی حاصل شود.
روشنایی نیز نقش مهمی را در ظرفیت صرفه‌جویی ملی برعهده دارد که میزان آن بالغ بر 7/7 تراوات‌ساعت در سال است.
در مجموع این نتایج نشان می‌دهد که در کشور فرانسه بیش از 26 تراوات‌ساعت در سال ظرفیت صرفه‌جویی وجود دارد که این رقم نیمی از مصرف‌ سالانه ملی را در این بخش تشکیل می‌دهد. این نتایج بدون هیچ نو‌آوری فنی به دست آمده است و تنها اهدافی بوده که در پروژه ECODROME تعیین و اندازه‌گیری شده است.
به هر حال خیلی جالب است به این نکته اشاره کنیم که صرفه‌‌جویی انرژی بی‌درنگ حاصل می‌شود اگر کنترل پمپهای سیستم‌های گرمایشی را دوباره تنظیم کنیم (Twh/year 2 /1‏‏) و از اینکه وسایل سمعی و بصری را در حالت آماده بکار (Stand by) قرا ر دهیم اجتناب کنیم (Twh/year 85/3) در مجموع 1/5 Twh/year از مصارف انرژی الکتریکی بدون نیاز به خرید وسایل جدید و بدون احتیاج به تجهیزات جدیدی که باید نصب شوند، حاصل خواهد شد. (کنترل مناسب پمپهای مدار سیرکوله دیگهای بخار همیشه در وضع موجود امکان دارد و این کار تنها چند دقیقه زمان می‌برد).

نتایج:
این مطالعه برای صرفه‌جویی انرژی در سطح اروپا قابل تعمیم نیست، چرا که راندمان وسایل برقی موجود در هر کشور متفاوت است. علاوه بر آن این موضوع چندان هم واضح نیست که پدیده‌هایی مانند تنظیم ناکافی و نامناسب دیگهای بخار را به سراسر اروپا بتوان تعمیم داد.
به هر حال به نظر می‌رسد در محدوده کشورهای جنوبی قاره اروپا این موضوع محدودیت داشته باشد که هنوز نیاز به بررسی دارد. در پایان به این نکته اشاره می‌‌کنیم که ظرفیت صرفه‌جویی انرژی در منطقه اروپا بخصوص در مصارف الکتریکی آماده بکار (Stand by) بسیار وسیع است همانگونه که در اکثریت خانه‌ها این موضوع به چشم