Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Альтернативные ресурсы энергии

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 199 RSS
←   Февраль 2012   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://otoplenie.ucoz.ae/
Открыта: 31-05-2009

Автор
Юрий Колесник

Статистика

199 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Альтернативные ресурсы энергии Зачем вы платите за ГАЗ? :)


Здравствуйте уважаемые читатели, с Вами Юрий Колесник и моя рассылка, Альтернативные источники энергии.

Собственно, хотел Вас известить о том, что 23 февраля сего
года снимается с продаж комплект  «Отопительных курсов»  - со скидкой 50%.

Вместе с бонусом? Один только бонус – мой обучающий курс Ветрогенератор своими руками в ПОДАРОК.

 Только раз в году, в оставшиеся пять дней  Вы можете получить сразу три «Отопительных курса»  за ПОЛЦЕНЫ:

1.Обучающий курс «Котел На Низкокалорийном Топливе Своими Руками».


2. Авторский курс «Отопление Теплицы».


3. «ЭЛЕКТРОДНЫЙ КОТЕЛ» Дмитрия Бейгула.

Забирайте свои копии со скидкой 50% прямо сейчас.
Следующая такая акция ровно через год.

Это всегда Ваш выбор - пользоваться или нет тем шансом, который у Вас есть.

Поэтому я Вам дарю ТАКУЮ  скидку. И ТАКОЙ бонус.

Всего 4 дня  мы принимаем заказы до 02.23.2012.

Оформить заказ вы можете на странице:

http://otoplenie.ucoz.ae/index/sposoby_zakaza/0-59

ДИСКИ НЕ ВЫСЫЛАЮТСЯ НАЛОЖЕННЫМ ПЛАТЕЖОМ только ПРЕДОПЛАТА.

И Вы получите в свое распоряжение полный комплект лучших обучающих курсов по эффективному отоплению, сделанному своими рукам, Вы сможете на практике использовать весь мой опыт и наработки других изобретателей, а также сможете избежать очень многих болезненных и дорогостоящих ошибок.

Не пропустите!

С уважением, Юрий Колесник.

P.S. Если Вы уже приобретали мои обучающие продукты в этом году - просто напишите на этот емейл:  uriykolesnik@mail.ru и я сделаю для Вас специальное предложение.

http://otoplenie.ucoz.ae/index/sposoby_zakaza/0-59

 

Природные ресурсы используемые в энергетике. Традиционная и альтернативная энергетика.
Получением, а правильнее сказать, преобразованием
энергии лучшие умы человечества занимаются не одну сотню лет. Производство энергии предполагает ее получение в удобном для использования виде, а само получение – только преобразование из одного вида в другой.
Современная наука знает следующие три способа освобождения энергии, заключенной в веществе:
1) за счет изменения электронных связей атомов в процессе химических реакций; получаемую в результате этого энергию правильно было бы называть не химической, а атомной, поскольку освобождение ее связано с суще­ствованием атомов (т. е. ядер с электронными оболоч­ками); 2) за счет разрушения и изменения связи между нуклонами тяжелых ядер при ядерных реакциях деле­ния
(ядерная энергия) или соединения нуклонов легких ядер при ядерных реакциях синтеза (термоядерная энергия); 3) за счет полного превращения вещества в поле при реакциях аннигиляции обычного и антиобыч­ного веществ; эту энергию за отсутствием лучшего тер­мина можно назвать аннигиляционной.
Первые два
способа, как известно, являются основой современной энергетики, по­следний же относительно недавно обнаружен и находит­ся в стадии первого этапа исследования. Запасы различ­ных источников энергии на Земле (без термоядерной и аннигиляционной энергии) показаны в таблице 1. [Алексеев]
Таблица 1
Запасы некоторых источников энергии на Земле
Вид энергии
 
Запасы, кВт∙ч
 
Невозобновляемые источники энергии:
Ядерная энергия (деления)
Химическая энергия горючих веществ
Внутреннее тепло Земли
 
 
547 000 ∙1012
55000∙1012  
134∙1012 

Ежегодно возобновляемые источники энер­гии:
Энергия солнечных лучей
Энергия  морских приливов
    Энергия ветра
    Энергия рек
 
 
580000∙1012
70000∙1012  
1700∙1012  

18∙1012   
 
Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, а также энергия рек, запасы которых
составляют около 5% всех запасов энер­гии на Земле. И, тем не менее, они удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества.
Подсчитано, что при сегодняшнем уровне потребления энергии, даже без учета его роста, ископаемых источников энергии хватит еще  максимум
на 100-150 лет. В этот расчет не входят альтернативные источники энергии, такие как энергия ветра, морских приливов, тепла Земли, солнечного излучения и некоторые другие. А ведь энергия одних только морских приливов превышает суммарную энергию всех химических горючих веществ – нефти, газа, угля (табл.1). Кроме того, практически все направления альтернативной энергетики безопасны в экологическом отношении, чего не скажешь о тех же ТЭС.
С  экономической же точки зрения, именно солнечная энергетика (СЭ) выглядит  гораздо привлекательнее всех остальных альтернативных источников энергии. Действительно, энергию приливов можно получать не везде, а только на побережье больших водоемов, но даже если использовать все  потенциальные источники, вырабатываемой энергии все равно
не хватило бы для обеспечения даже текущих потребностей человечества.  Энергию ветра, хотя и можно добывать повсеместно, но с ее внедрением связан выход  больших площадей из землепользования, кроме того, величина энергии вырабатываемой ветряными электростанциями очень сильно зависит от климатических условий. Впрочем, этот недостаток, в большей или меньшей степени свойственен практически всей альтернативной энергетике. Солнечное же излучение доступно практически в любой точке
Земли. Мощность приходящего на Землю излучения составляет примерно 2 МВт∙ч/м2 в год, поэтому для солнечной энергетики не требуются большие земельные площади – с поверхности площадью 80-90 км2 можно было бы получать столько же энергии, сколько вырабатывается сейчас. Солнечная энергия
также весьма универсальна – ее можно использовать как в виде тепла, так и преобразовывать в механическую и электрическую.
К недостаткам СЭ можно отнести присущее всей альтернативной энергетике непостоянство вырабатываемой энергии. Например, интенсивность солнечного излучения меняется в зависимости от географической
широты  от 2.2 МВт∙ч/м2 до 1.2 МВт∙ч/м2 в год, а суточные колебания интенсивности
еще больше (табл. 2).[Бринкворт] 
Таблица 2
Интенсивность солнечного излучения на горизонтальной
поверхности (инсоляция)
Местоположение
 
Широта, град
 
Инсоляция, кВт∙ч/м2
 
Наибольшее значение в день
 
Наименьшее значение в день
 
Годовое значение
 
Экватор
Тропики
Средние широты
Центральная Англия
Полярный круг
 
0
23.5
45
52
66.5
 
6.5
7.1
7.2
7.0
6.5
 
5.8
3.4
1.2
0.5
0
 
2200
1900
1500
1400
1200
 
 
Относительная дороговизна фотоэлектрических преобразователей, не позволяла до последнего времени широко  использовать
их где-то еще кроме как в космонавтике, прогресс в этом направлении достигнут только в последние 7-10 лет. И, тем не менее, несмотря на все недостатки, люди постоянно пытались освоить этот неисчерпаемый и фактически даровой источник энергии, поэтому на сегодняшний день существует довольно много способов ее получения.

Виды СЭ
Выше уже упоминалось, что солнечное излучение универсально – кроме  непосредственного использования в виде тепла (теплоснабжение, опреснение воды, сушилки и пр.), существует множество способов его использования. Энергию солнечного излучения можно преобразовывать в другие виды энергии,
например в электрическую с помощью фотопреобразователей или механическую (солнечный парус, фотонный двигатель, или с помощью обыкновенной паровой турбины), можно, наконец, аккумулировать с помощью растений и фотосинтеза, как это и происходит в природе.
Применение солнечного излучения в виде тепла
 
Преобразование солнечного излучения в электрическую и механическую энергию
 
Гелиоустановки (солнечные коллекторы):
Нагрев воды с целью теплоснабжения и горячего водоснабжения жилья
Опреснение воды
Различные
сушилки и выпариватели
 
Термоэлектрические генераторы:
Термоэлектронная эмиссия
Термоэлементы (термопары)
Фотоэлектрические
генераторы:
Фотоэлектронная эмиссия 
Полупроводниковые
элементы
Фотохимия и фотобиология:
Фотолиз (фотодиссоциация)
Фотосинтез
 
Несмотря на многочисленность способов преобразования солнечной энергии, на данный момент наиболее широко используется тепловое действие света и преобразование его в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических генераторов. 
 
Преобразование солнечного излучения в тепло.
 
 Общие сведения о приемниках излучения

Общеизвестно, что на солнце предметы нагревают­ся. Солнечную энергию можно использовать либо не­посредственно — для обогрева домов или приготовле­ния пищи, либо косвенно — для генерирования элек­тричества. На солнце предметы нагревают­ся в результате поглощения ими энергии солнечного излучения. Для объяснения этого явления в свое время предлагалось множество механизмов, но только по­явившаяся в этом столетии квантовая теория оказа­лась в состоянии справиться с подобной проблемой.

Во многих устройствах для теплового преобразования используются так называемые коллекторы - приемники солнечного излучения. Получая энергию от солнца, такое устройство вновь излучает ее, не обмениваясь излучением с окружающей средой.

Обозначим интенсивность солнечного излучения через Р, а поглощательную способность пластины для этого вида радиации через  αс. Под действием солнечного излучения пластина нагревается до тех пор, пока не достигнет равновесной температуры Т. При такой температуре интенсивность падающего и испускаемого  излучения равны, что позволяет записать равенство

αс Р = εσТ4,              (1)

где ε — излучательная способность пластины при низких температурах.

Тогда равновесную темпера­туру Т мы получим из уравнения

                                                                            (2)

Очевидно, равновесная температура тем выше, чем больше отношение αс/ε. А согласно табл. 3 [Бринкворт], это отношение иногда, в частности для полированных металлов, достигает значений 2-3, но чаще оно много меньше. Однако полированные металлы вследствие их низкой поглощательной способности непригодны для изготовления коллекторов солнечного излучения. Для подобных целей обычно выбирают материалы с высо­кой поглощательной способностью, для которых отно­шение αс/ε  близко к 1. Такие материалы называются нейтральными поглотителями. Полагая Р = 800 Вт/м2 (типичная интенсивность сол­нечного излучения в тропиках в летнее время), из уравнения (2) мы находим значение равновесной температуры, равное 343 К (70 С). Эта величина действительно близка к реальной темпе­ратуре черной пластины, установленной на длительное время под тропическим солнцем.

Таблица 3

Радиационные характеристики веществ

 

 

Вещество

 

 

Температура тела или источника

излучения

 

20-100 С

 

5000 С

 

ρ

α

 

ε

ρ

α

Полированные металлы

Оксидированные металлы

Белое глянцевое покрытие

Черное матовое покрытие

Алюминиевое покрытие

Бетон

Черепичная крыша

Стекло

 

0.9

0.2

0.1

0.05

0.5

0.1

0.1

0.1

 

0.1

0.8

0.9

0.95

0.5

0.9

0.9

0.9

 

0.1

0.8

0.9

0.95

0.5

0.9

0.9

0.9

 

0.7

0.8

0.8

0.1

0.8

0.4

0.2

0.1

 

0.3

0.2

0.2

0.9

0.2

0.6

0.8

0.0

 

Важным фактором, влияющим на собира­ние солнечной энергии, является длинноволновое излучение, приходящее из атмосферы. Оно испускается главным образом молекулами углекислого газа и во­дяного пара при поглощении ими прямого солнечного излучения, а также излучения, отраженного от земли и обусловленного конвекцией. Спектры поглощения этих молекул, связанные с их колебательными и вра­щательными движениями, лежат в видимой и инфра­красной областях. Общая интенсивность Ра этого излучения сущест­венно зависит от содержания в атмосфере водяного пара, особенно вблизи земной поверхности. При повы­шенной влажности и сплошной облачности атмосфера ведет себя примерно так же, как черное тело с темпе­ратурой около 280 К (10 С); соответствующая интен­сивность излучения на горизонтальной поверхности составляет около 300 Вт/м2. Общая же интенсивность атмосферного излуче­ния редко падает ниже 100 Вт/м2. Для собирания этого излучения применяют так называемые селективные поглотители. Обычно такой поглотитель представляет собой полированную металлическую поверхность, по­крытую тонкой темного цвета защитной пленкой оки­сей никеля или меди. Его поглощательная способность в коротковолновой области довольно высока, порядка 0,9. При очень тонком покрытии подобный поглотитель прозрачен для излучения с длиной волны, превышаю­щей его толщину. Тогда его излучательная способность в длинноволновой части спектра должна быть не выше, чем у металла, то есть около 0,1. Равновесная темпе­ратура такого селективного поглотителя с величиной отношения αс/ε, близкой к 9, в рассмотренных ранее условиях должна повыситься до 427 К, или 1540С (если интенсивность длинноволнового атмосферного излучения составляет 200 Вт/м2, а поглощательная способность к этому виду излучения равна 0,1). Одна­ко добиться такого существенного улучшения практи­чески очень сложно. Основная трудность заключается в том, что большинство селективных покрытий очень чувствительно к пылевому загрязнению, и в естествен­ных условиях их характеристики со временем быстро ухудшаются.

Дальнейшего повышения равновесной температуры поглотителя можно добиться, если с помощью зеркал сконцентрировать на нем энергию солнечного излучения. На рис. 2 схематически показано одно из таких простейших устройств с плоскими зеркалами. Очевидно, что при использовании полностью отражающей зеркальной системы интенсивность облучения поглотителя увеличивается пропорционально отношению общей облучаемой поверхности зеркал к поверхности поглотителя. Этот показатель называется коэффициентом концентрации К. Зеркала монтируют таким образом, чтобы все падающие лучи были направлены на поверхность поглотителя. Если поглотитель квад­ратной формы снабжен, как показано на рис. 2, че­тырьмя зеркалами того же размера (что облегчает компоновку и сборку устройства), установленными под углом β = 60, то в этом случае коэффициент концентрации равен 3. На практике реализовать все достоинства подобной конструкции оказывается невоз­можным, поскольку отражающая способность зеркал меньше 100%, а при малых  углах падения поглощательная способность поглотителя снижается. Тем не менее, величина К, как правило, бывает не ниже 2. В данных условиях равновесная температура плоского солнечного коллектора с зеркальными отражателями рассмотренного типа достигает 180 С (для ней­трального поглотителя) и 332 С  (для селективного поглотителя). Следует заметить, что в данном случае с помощью рефлекторов усиливается лишь прямая составляющая солнечной радиации, так как скон­центрировать рассеянную составляющую оказывается невозможным.

Наиболее совершенной конструкцией обладает па­раболический концентратор. В ре­зультате коэффициент концентрации значительно уве­личивается. На первый взгляд кажется, что в фокусе такого концентратора можно получить совершенно невероятную равновесную температуру, однако на практике этому препятствует непараллельность сол­нечных лучей. Если для плоского зеркального отражателя подобное об­стоятельство не имеет существенного значения, то в случае параболического концентратора оно ограничи­вает величину коэффициента концентрации. Вслед­ствие непараллельности лучей их энергия собирается не точно в фокусе (точке), а в некоторой области во­круг него. На рис. 3 показаны траектории лучей, исходящих от противоположных краев солнечного диска и попадающих в точки А и Б. Поэтому для получения максимального количества энергии облучаемое тело должно быть достаточно большим, чтобы принять все лучи, отраженные от концентрато­ра. Кроме того, с ухудшением оптических свойств зеркальной поверхности концентратора и с увеличением размеров приемника солнечной энергии уменьшается эффективное значение К, а, следователь­но, и равновесная температура,

При среднем качестве зеркал и использовании приемников, доста­точно полно воспринимающих отраженное излучение, К обычно не превышает 10000. Равновесная темпера­тура составляет для такого коллектора около 1930К  (1660 С).

Кроме обычных плоских коллекторов и коллекторов с концентраторами существуют и другие конструкции солнечных коллекторов, например солнечный бассейн. В таком устройстве поглотителем служит непосредственно водный бассейн, который при необходимости можно оборудовать любым покрытием. Под воздействием солнечной радиации температура воды повышается как за счет непосредст­венного поглощения водой фотонов энергии, так и за счет теплообмена между поглощающим излучение днищем бассейна и водой. При нагревании вода рас­ширяется и нагретые более легкие слои поднимаются вверх. Было обна­ружено, что в некоторых природных водоемах самые нагретые слои воды оказываются скорее на дне, чем на поверхности. Как предполагают, это явление обу­словлено высоким содержанием соли в таких во­доемах и температура изменяется с глубиной бас­сейна так же, как и концентрация соли, которая у поверхности воды оказывается ниже, чем у дна. Ре­зультаты экспериментов показали, что равновесная температура в подобных бассейнах может достигать 100 С.

Процесс поглощения солнечной радиации осуществляется здесь отчасти в толще воды, а отчасти у дна бассейна. Он сопровождается сложным перераспределением энергии между различными сло­ями жидкости за счет теплопроводности и излучения. Вследствие этого характеристики излучения бассейна определяются его поглощающими свойствами. Для простоты можно считать, что такой бассейн подо­бен плоскому коллектору, поглотитель которого по своим свойствам занимает некоторое промежуточное положение между рассмотренными ранее нейтральным и селективным поглотителями.

Солнечные бассейны имеют ряд преимуществ перед коллекторами других типов. Это наиболее дешевые приемники больших количеств солнечной энергии; благодаря высокой теплоемкости воды они обладают широкими возможностями сохранения внутренней энергии, и, несмотря на различные тех­нические трудности, солнечные бассейны находят все большее применение.

В этой главе было рассказано о поглощении солнеч­ной радиации молекулами материальных тел, связан­ном с ним процессе изменения температуры изолиро­ванного тела, а также способах повышения равновесной температуры изолированного тела. В следующей главе будет рассказано о том, как реализуются на практике все эти явления и процессы.

 

До свидания с Вами был Юрий Колесник и моя рассылка, Альтернативные источники энергии.

Пишите мне на адрес:  Uriy.Kolesnik@mail.ru

 

 

 

 
В избранное