تقرير - رسالة استخدام الطاقة الشمسية على الأرض

حرارة إشعاعية

لتقدير توليد الحرارة بسبب تحلل العناصر المشعة ، من الضروري معرفة توزيعها في الأرض. هذه المعلومات غير متوفرة حاليا. عند التقييم ، عادةً ما يتم تحديد مادة الأرض بمسألة النيازك (مع الأخذ في الاعتبار أن الأخيرة هي المادة الكوكبية الأصلية). يُنسب إلى عباءة الأرض إطلاق الحرارة المشعة ، وهي خاصية مميزة للكوندريت. النواة - خاصية النيازك الحديدية.

يتم تقدير توليد الحرارة الحديث في إطار مثل هذا النموذج من حيث دبليو_ج = 2.3 • 102 كالوري / سنة ~ 1021 جول / سنة.

توفر هذه الحرارة التدفق

الذي يتوافق جيدًا مع التدفق الحراري للأرض. وبالتالي ، وفقًا لهذه التقديرات ، فإن توليد الحرارة المشعة الحالي يغطي فقدان الحرارة الحالي من سطح الأرض.

في الماضي ، كان توليد الحرارة المشعة أعلى ، حيث يختلف تركيز العناصر المشعة وفقًا للقانون

أين دبليو_س — توليد الحرارة في بداية تاريخ الأرض ؛ A-1 ~ 2.6 جرام.

دبليو_س يمكن حسابها على أنها دبليو_س = دبليو_تي هـ ، حيث م = 4.6 مليار سنة هو عمر الأرض. بناءً على فترات نصف العمر للعناصر الرئيسية ، يمكن تقدير ذلك دبليو_س = (5—6) دبليو_ج.

عادةً ما يتم استخدام التقديرات التالية لإطلاق الحرارة للنيازك:

• • كوندريت ص ~ 4 1 (G15 cal / cm3 • s \ u003d 1.7 • 1 (G8 W / m3.
• • النيازك الحديدية R ~ 3 • 1 (Г18 كالوري / سم 3 • ثانية ~ 1.3 • 1 (8 واط / م 3. المصادر المشعة طويلة العمر الرئيسية هي اليورانيوم والبوتاسيوم والثوريوم. وترد البيانات الخاصة بإطلاق اليورانيوم U والبوتاسيوم K في الجداول 1.1 6.3. لنصف العمر - 13.9 مليار سنة ، توليد الحرارة - 2.7 • KG5 واط / كجم.

إجمالي توليد الحرارة في تاريخ الأرض بأكمله هو

وفقًا للمعادلة (6.9) ، يمكن لهذه الطاقة تسخين الأرض إلى درجة حرارة في ~ 1700 درجة مئوية.

يعتقد بعض الباحثين (على سبيل المثال ، Bolt ، 1984) أنه من الضروري أيضًا مراعاة مساهمة العناصر المشعة قصيرة العمر ، والتي يمكن أن تكون مهمة جدًا وتوفر تدفئة إضافية بعدة مئات من الدرجات. ترد بيانات عن نصف العمر لبعض العناصر قصيرة العمر في الجدول. 6.5.

الطريقة الموصوفة للحرارة المشعة هي تقدير. السؤال عن مدى معقولية أنه يمكن اعتبار أن النيازك الحديثة التي نشأت في الحزام بين المريخ والمشتري ومرت عبر مسار طويل وصعب من التطور تعكس بشكل صحيح محتوى العناصر المشعة في قذائف الأرض.

نصف العمر لبعض العناصر قصيرة العمر

جزء	نصف الحياة تي{/2, مليار سنة
أ 126	0,73
ق 136	0,3
Fe60	0,3

لم يتم حلها بالكامل ، لكن معظم الباحثين يلتزمون بوجهة النظر هذه.

وبالتالي ، فإن مساهمة التحولات الإشعاعية في طاقة الأرض مهمة للغاية وربما لها قيمة مهيمنة.

ومع ذلك ، هناك تقديرات (على سبيل المثال ، Sorokhtin ، Ushakov ، 2002) ، والتي بموجبها يكون المصدر المشع أقل أهمية بكثير في طاقة الأرض. ه = 0.43 * 1031 ج.

تدفئة المنزل بالطاقة الحرارية الأرضية

مخطط التدفئة الجوفية

تحتاج أولاً إلى فهم مبادئ الحصول على الطاقة الحرارية. إنها تستند إلى ارتفاع درجة الحرارة كلما تعمقت في الأرض. للوهلة الأولى ، فإن الزيادة في درجة التسخين ضئيلة. ولكن بفضل ظهور التقنيات الجديدة ، أصبح تدفئة المنزل بحرارة الأرض حقيقة واقعة.

الشرط الرئيسي لتنظيم التدفئة الحرارية الأرضية هو درجة حرارة لا تقل عن 6 درجات مئوية. هذا هو الحال بالنسبة للطبقات المتوسطة والعميقة من التربة والخزانات. هذا الأخير يعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة الخارجية ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامها. كيف يمكنك تنظيم تدفئة المنزل عمليًا باستخدام طاقة الأرض؟

للقيام بذلك ، من الضروري عمل 3 دوائر مليئة بالسوائل ذات الخصائص التقنية المختلفة:

• الخارجي. في كثير من الأحيان يدور التجمد.يحدث تسخينها إلى درجة حرارة لا تقل عن 6 درجات مئوية بسبب طاقة الأرض ؛
• مضخة الحرارة. بدونها ، التسخين من طاقة الأرض أمر مستحيل. يقوم الناقل الحراري من الدائرة الخارجية بنقل طاقته إلى مادة التبريد باستخدام مبادل حراري. درجة حرارة التبخر أقل من 6 درجات مئوية. بعد ذلك ، يدخل إلى الضاغط ، حيث ترتفع درجة الحرارة بعد الضغط إلى 70 درجة مئوية ؛
• كفاف داخلي. وفقًا لمخطط مماثل ، يتم نقل الحرارة من المبرد المضغوط إلى الماء في نظام التجاوز. وبالتالي ، فإن التسخين من أحشاء الأرض يحدث بأقل تكلفة.

على الرغم من المزايا الواضحة ، فمن النادر العثور على مثل هذه الأنظمة. ويرجع ذلك إلى ارتفاع تكاليف اقتناء المعدات وتنظيم دائرة امتصاص الحرارة الخارجية.

من الأفضل تكليف المحترفين بحساب التسخين من حرارة الأرض. ستعتمد كفاءة النظام بأكمله على صحة الحسابات.

الطاقات الكونية والكواكب.

يين ويانغ نوعان من الطاقات الكونية. يخترق عدد لا حصر له من التدفقات الشبيهة بالدوامة الحلقيّة الفضاء ، مروراً بكوكبنا الصغير. في لحظة المرور عبر جسم الكوكب ، يغير التدفق علامته إلى العكس ، أي أن تدفق YANG يدخل الأرض ، ويترك تدفق YIN (الشكل 1.2). بل إنه من الأصح القول إننا لا نتحدث عن اثنتين ، بل عن طاقة واحدة. بالمرور عبر جسم الكوكب ، يمنحه تدفق يانغ مكونه النشط وعند نقطة الخروج ، يتشكل نوع من تدفق نقص الطاقة. ومع ذلك ، كما ذكرنا أعلاه ، فقد اعتدنا على رؤية كل شيء بلون مزدوج ، في ازدواجية المفاهيم ، ومن الأسهل بالنسبة لنا التعامل مع مفاهيم YIN و YANG مقارنة بمفاهيم وجود الطاقة وغيابها. نظرًا لوجود عدد لا نهائي من التدفقات من نقاط القوة المختلفة ، في مكان واحد سيكون هناك تدفقات YANG قادمة من أعلى وتدفقات YIN قادمة من أسفل (الشكل 1.3).

وما علاقة هذه التدفقات الكونية بالإنسان العادي؟ عليك أن تنزعج. على مستوى تنمية الوعي والطاقة الذي نحن فيه ، لا نتفاعل مع التدفقات الكونية الأصلية. وعلاوة على ذلك. بدون إعادة هيكلة كاملة لجوهر الشخص بالكامل ، فإن محاولة الانفتاح على هذه التيارات ستدمر الشخص بنفس السهولة التي يؤدي بها حمض الهيدروكلوريك إلى تآكل نظام السباكة ، إذا أراد شخص ما ضخه بدلاً من الماء. لم يكن هناك الكثير من الناس في تاريخ الحضارة الذين تمكنوا من الاندماج مع التيار الكوني ، فهم في الغالب معروفون جيدًا: موسى ، وبوذا ، والمسيح ، ومحمد ، وبعض الأنبياء الآخرين ويوغيون.

إذا لم نكن نسعى بعد للعب دور بوذا ، فنحن لسنا في عجلة من أمرنا للانفتاح على التدفقات الأصلية ، من أجل التحرك بوعي على طول طريق الكمال ، نحتاج إلى معرفة آلية تشكيل أربع طاقات كوكبية من طاقتين أصليتين ، لكن يتعذر الوصول إلينا ، طاقات YIN-YANG: "الهواء - الأرض - النار - الماء". تيار يانغ "الساخن" ، الذي يدخل الغلاف الجوي للكوكب ، يتفاعل مع تيار YIN "البارد" المتصاعد من الأسفل ويتحول إلى طاقة الهواء. في المقابل ، يمتزج التدفق "البارد" لسماء YIN ، المتصاعد ، مع التدفق "الساخن" الهابط لسماء YANG ، مما يولد طاقة الأرض. سوف نسمي بشكل مشروط زوج الهواء-الأرض بالطاقات الخارجية (فيما يتعلق بالشخص).

يرتبط المستوى التالي من التحول ارتباطًا مباشرًا
مع كائنات حية تسكن كوكبنا. طاقة الهواء
تتحول بواسطة الكائنات الحية إلى طاقة النار والطاقة
من الأرض إلى الماء. زوج من "النار - الماء" نسميه داخلي (حسب
بالنسبة للإنسان) الطاقات. إذا كنت تصطف الطاقات
مبدأ ساخن - بارد ، ثم نحصل على النمط التالي:
يانغ الكوني - الهواء - النار والماء - الأرض - الكونية
YIN (الشكل 1.4). كما ترى ، تختلف هذه التدفقات فقط
نسبة المكون الساخن - البارد التي يمكن عرضها
على monad (الشكل 1.5) ، حيث الخارجي
الطاقة ، وعلى المستوى الأفقي - الداخلي.

دعنا نتفق على الفور على أن طاقات الكواكب "الأرض" و "الماء" و "النار" و "الهواء" والأرض التي نسير عليها والماء الذي نشربه والنار التي نطبخ عليها والهواء الذي نتنفسه ليست هي نفسها. لا توجد أسماء مناسبة لطاقات الكواكب في لغتنا. علينا استخدام المقارنات. لكي نكون دقيقين ، فإن المصطلحات أعلاه تعني: الطاقة باردة وخاملة مثل الأرض ، باردة وسائلة مثل الماء ، ساخنة ونشطة مثل النار ، مخلخلة ومتطايرة مثل الهواء. للتبسيط ، عندما نكتب الهواء بحرف كبير ، فإننا نعني الطاقة ، عندما يكون الهواء ، ثم خليط الغازات التي نتنفسها.

ترتبط جميع طاقات الكواكب ارتباطًا مباشرًا بالإنسان. للطاقات الخارجية في جسم الإنسان مداخلها الخاصة ، والطاقات الداخلية لها أماكن توطين في الجسم. مخطط تقريبي لعمل الطاقات على النحو التالي. تدخل طاقة الأرض الجسم عبر القدمين وتتحول إلى ماء في منطقة الحوض (الشكل 1.6). دعنا نسمي منطقة تحويل الطاقة المائية "المرجل السفلي" ، الذي يشغل المسافة من العجان إلى الجزء العلوي من البطن (الشكل 1.7).

خيارات لترتيب التدفئة الحرارية الأرضية

طرق ترتيب الكفاف الخارجي

من أجل استخدام طاقة الأرض لتسخين المنزل قدر الإمكان ، تحتاج إلى اختيار الدائرة المناسبة للدائرة الخارجية. في الواقع ، يمكن لأي وسيط أن يكون مصدرًا للطاقة الحرارية - تحت الأرض أو الماء أو الهواء.

لكن من المهم مراعاة التغيرات الموسمية في الأحوال الجوية ، كما تمت مناقشته أعلاه.

حاليًا ، هناك نوعان شائعان من الأنظمة يتم استخدامهما بشكل فعال لتدفئة المنزل بسبب حرارة الأرض - أفقي ورأسي. عامل الاختيار الرئيسي هو مساحة الأرض. هذا يعتمد على تصميم الأنابيب لتدفئة المنزل بطاقة الأرض.

بالإضافة إلى ذلك ، تؤخذ العوامل التالية في الاعتبار:

• تكوين التربة. في المناطق الصخرية والطفلية ، يصعب عمل أعمدة رأسية لوضع الطرق السريعة ؛
• مستوى تجميد التربة. سيحدد العمق الأمثل للأنابيب ؛
• موقع المياه الجوفية. كلما كانت أعلى ، كان ذلك أفضل للتدفئة الحرارية الأرضية. في هذه الحالة ستزداد درجة الحرارة مع العمق ، وهو الشرط الأمثل للتدفئة من طاقة الأرض.

تحتاج أيضًا إلى معرفة إمكانية نقل الطاقة العكسي في الصيف. ثم لن تعمل تدفئة منزل خاص من الأرض ، وستنتقل الحرارة الزائدة من المنزل إلى التربة. تعمل جميع أنظمة التبريد على نفس المبدأ. لكن لهذا تحتاج إلى تثبيت معدات إضافية.

من المستحيل التخطيط لتركيب دائرة خارجية بعيدًا عن المنزل. سيؤدي ذلك إلى زيادة فقد الحرارة في التسخين من أحشاء الأرض.

مخطط التسخين الأفقي الحراري

الترتيب الأفقي للأنابيب الخارجية

الطريقة الأكثر شيوعًا لتثبيت الطرق السريعة الخارجية. إنه مناسب لسهولة التركيب والقدرة على استبدال الأجزاء المعيبة من خط الأنابيب بسرعة نسبيًا.

للتثبيت وفقًا لهذا المخطط ، يتم استخدام نظام التجميع. لهذا الغرض ، يتم عمل العديد من الخطوط العريضة ، والتي تقع على مسافة 0.3 متر على الأقل من بعضها البعض. يتم توصيلها باستخدام مجمّع يزود المبرد بمضخة الحرارة. سيضمن هذا أقصى إمداد بالطاقة للتدفئة من حرارة الأرض.

ومع ذلك ، هناك بعض الأشياء المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار:

• مساحة ساحة كبيرة. بالنسبة للمنزل الذي تبلغ مساحته حوالي 150 مترًا مربعًا ، يجب ألا تقل مساحته عن 300 مترًا مربعًا ؛
• يجب تثبيت الأنابيب على عمق أقل من مستوى تجمد التربة ؛
• مع الحركة المحتملة للتربة أثناء فيضانات الربيع ، تزداد احتمالية إزاحة الطرق السريعة.

الميزة المحددة للتدفئة من حرارة الأرض من النوع الأفقي هي إمكانية الترتيب الذاتي. في معظم الحالات ، لن يتطلب ذلك استخدام معدات خاصة.

لتحقيق أقصى قدر من نقل الحرارة ، من الضروري استخدام أنابيب ذات موصلية حرارية عالية - أنابيب بوليمر رقيقة الجدران. لكن في الوقت نفسه ، يجب أن تفكر في طرق لعزل أنابيب التدفئة في الأرض.

رسم تخطيطي عمودي للتدفئة الحرارية الأرضية

نظام الطاقة الحرارية الجوفية العمودي

هذه طريقة تستغرق وقتًا طويلاً في تنظيم تدفئة منزل خاص من الأرض. تقع خطوط الأنابيب عموديًا ، في آبار خاصة

من المهم معرفة أن مثل هذا المخطط أكثر كفاءة من المخطط الرأسي.

ميزتها الرئيسية هي زيادة درجة تسخين المياه في الدائرة الخارجية. أولئك. كلما كانت الأنابيب أعمق ، زادت كمية حرارة الأرض لتدفئة المنزل إلى النظام. عامل آخر هو مساحة الأرض الصغيرة. في بعض الحالات ، يتم ترتيب دائرة التدفئة الحرارية الأرضية الخارجية حتى قبل بناء المنزل في المنطقة المجاورة مباشرة للمؤسسة.

ما الصعوبات التي يمكن مواجهتها في الحصول على الطاقة الأرضية لتدفئة المنزل وفقًا لهذا المخطط؟

• الكمية إلى الجودة. بالنسبة للترتيب الرأسي ، يكون طول الطرق السريعة أعلى من ذلك بكثير. يتم تعويضه عن طريق ارتفاع درجة حرارة التربة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى عمل آبار يصل عمقها إلى 50 مترًا ، وهي مهمة شاقة ؛
• تكوين التربة. بالنسبة للتربة الصخرية ، من الضروري استخدام آلات حفر خاصة. في الطمي ، لمنع تساقط البئر ، يتم تركيب غلاف واقٍ مصنوع من الخرسانة المسلحة أو البلاستيك ذي الجدران السميكة ؛
• في حالة حدوث أعطال أو فقدان الضيق ، تصبح عملية الإصلاح أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة ، من الممكن حدوث فشل طويل الأمد في تشغيل تدفئة المنزل للحصول على الطاقة الحرارية للأرض.

ولكن على الرغم من التكاليف الأولية المرتفعة وتعقيد التركيب ، فإن الترتيب الرأسي للطرق السريعة هو الأمثل. ينصح الخبراء باستخدام مخطط التثبيت هذا فقط.

لدوران المبرد في الدائرة الخارجية في نظام رأسي ، هناك حاجة لمضخات دوران قوية.

أخبار مماثلة

12/02/2019

قام علماء من روسيا وإيطاليا بحساب مناطق الاتحاد الروسي وما يحتاج إليه من المفيد استخدام محولات الحرارة التي تعمل بالطاقة الشمسية. اتضح أنه في الصيف يمكن لمثل هذه المنشآت تسخين المياه للاستحمام والغسيل والاحتياجات المنزلية الأخرى في جميع أنحاء روسيا ، حتى في Oymyakon ، حسبما ذكرت الخدمة الصحفية لمؤسسة العلوم الروسية (RSF) ، التي دعمت الدراسة ، يوم الثلاثاء.

527

08/06/2018

ابتكر علماء من روسيا محفزات نانوية جديدة تجعل من الممكن تحلل أنواع مختلفة من الوقود الحيوي واستخراج الهيدروجين النقي منها. تم نشر تعليمات التجميع في مقال نشر في المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية.

718

29/11/2019

تم النظر في عدد من القضايا ذات الصلة بمجمع البتروكيماويات في جمهورية تتارستان اليوم في اجتماع لمجلس إدارة OAO Tatneftekhiminvest-Holding. عُقد الاجتماع في مجلس حكومة جمهورية تتارستان برئاسة رئيس جمهورية تتارستان رستم مينيخانوف.

131

20/02/2017

اقترح علماء نوفوسيبيرسك استخدام نفايات المياه العادمة بمساعدة المحفزات. عادة ، يتم تخزين الحمأة في مدافن خاصة للقمامة أو حرقها بالرمل. إنه مكلف وغير صديق للبيئة.

1660

31/10/2016

بعد أن اكتشفوا كيفية زراعة بلورات أملاح السيروتونين ، هرمون السعادة الشهير ، اكتشف العلماء الروس كيفية التنبؤ بشكل أفضل بأشكال البلورات الأخرى التي نمت من المحاليل. تمكن الكيميائيون من فرع سيبيريا التابع لأكاديمية العلوم الروسية من اتخاذ خطوة مهمة نحو فهم القوانين التي تصطف بها الجزيئات في بلورات نمت من مختلف الوسائط.

1676

21/07/2017

فاز علماء NSU بمنحة من مؤسسة العلوم الروسية (RSF). سيساعد تطوير العلماء في حل المشكلات العلمية الأساسية ، فضلاً عن تحسين أداء أجهزة تنقية الهواء المنزلية والمهنية.موضوع عمل علماء نوفوسيبيرسك هو "التحلل الضوئي والحراري للمجمعات المعدنية كطريقة لتشكيل الجسيمات النانوية المعدنية والهياكل ثنائية المعدن على سطح المواد النشطة ضوئيًا".

1558

24/04/2018

المنزل شيء دافئ ومريح ومحافظ للغاية للوهلة الأولى. لكن في الواقع ، يواكب البناء التقدم التكنولوجي. كيف نجعل الإسكان أكثر تكلفة وأرخص وصديق للبيئة؟ لقد أنشأنا لمحة موجزة عن اتجاهات وتقنيات المستقبل التي تظهر الآن.

1175

15/09/2018

قام علماء نوفوسيبيرسك بتحسين تقنية تطهير الهواء. في المستقبل ، يمكن استخدام المرشحات المطورة في Akademgorodok حتى في الفضاء ؛ من حيث الخصائص ، فهي أفضل بعدة مرات من المرشحات الموجودة.

617

21/05/2019

اختتم المؤتمر الدولي الثالث "علوم المستقبل" والمنتدى الرابع لعموم روسيا "علوم المستقبل - علوم الشباب" في سوتشي. لقد طلبنا من العلماء السيبيريين المشاركين فيها أن يخبرونا عن المشاريع التي قدموها في فعاليات المنتدى ولأي أغراض أتوا إلى هنا.

457

الطاقة الداخلية للأرض

نظرًا لأن المجال المغناطيسي يتولد في اللب الداخلي للكوكب ، فإن الطاقة المطلوبة للحفاظ عليه هي أيضًا جزء لا يتجزأ من إجمالي الطاقة الداخلية للأرض. هناك قدر كبير من عدم اليقين في تقدير هذه الطاقة. إذا تم تحديد قيمة المجال المغناطيسي لللب الخارجي بثقة في الوقت الحالي ، فعندئذٍ لحساب طاقة المجال المغناطيسي على السطح ، تكون قيمة النفاذية المغناطيسية النسبية μ / μo ضرورية ، ويمكن أن تختلف قيمتها من 1 (عندما تمر خطوط المجال المغناطيسي خارج الكرة الأرضية) إلى 100 (لللب المعدني الداخلي للأرض). لذلك ، إذا تم استخدام قيم مختلفة لـ μ / μo ، فيمكن أن تكون الطاقة المحسوبة للمجال المغناطيسي في النطاق من 1.7 إلى 170 تيراواط. سنأخذ متوسط ​​قيمة 86 تيراواط. في هذه الحالة ، الطاقة الإجمالية للأرض تساوي مجموع طاقة الإشعاع الحراري عبر السطح (45 تيراواط) والطاقة المطلوبة للحفاظ على المجال المغناطيسي (86 تيراواط) ، أي 131 تيراواط.

في الآونة الأخيرة ، وبمشاركة 15 جامعة في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا الغربية واليابان ، تم تنفيذ عمل أساسي على القياس التجريبي لحجم تدفق الحرارة من باطن الأرض إلى الغلاف الجوي الناجم عن اضمحلال النظائر المشعة. لقد وجد أن الانحلال الإشعاعي لـ 238U و 232Th يساهم بإجمالي 20 تيراواط في التدفق الحراري للكوكب. كانت النيوترينوات المنبعثة من اضمحلال 40 كيلو أقل من حد الحساسية لهذه التجربة ، لكن من المعروف أنها لا تساهم بأكثر من 4 تيراواط. تم تحديد حجم الاضمحلال الإشعاعي من القياسات الدقيقة لتدفق الجيونوترينو باستخدام كاشف Kamioka Liquid Scintillator Antineutrino Detector (اليابان) ووفقًا للبيانات المتاحة من كاشف Borexino (إيطاليا) ، يبلغ الإجمالي 24 تيراواط.

تُظهر دراسة أندرسون الأساسية "النظرية الجديدة للأرض" أن ما يقرب من 10 تيراواط فقط من الطاقة يمكن أن تأتي من مصادر غير مشعة ، مثل التبريد والتمايز في القشرة ، وضغط (ضغط) الوشاح ، والاحتكاك المد والجزر ، إلخ.

اتضح وجود تناقض كبير: 34 تيراواط يتم توليدها داخل الأرض ، و 131 تيراواط تستهلك.

يثير عدم التوازن الكبير (97 تيراواط) شكوكًا جدية في أن الاحتياطي الأولي قادر على توفير الطاقة الإضافية اللازمة للأرض. من المنطقي أكثر افتراض وجود مصدر آخر يسمح لكوكبنا بأن يكون على قدم المساواة مع الكواكب الأخرى من حيث نسبة الكتلة إلى اللمعان.

مخطط كتلة اللمعان للكواكب.

الألواح الشمسية

عادة ما يتم تصنيع الوحدة النمطية للإطار الشمسي على شكل لوحة ، وهي محاطة بإطار من الألومنيوم المؤكسد. سطح استقبال الضوء محمي بواسطة زجاج مقسّى. يستخدم السيليكون أحادي البلورية كمحولات ضوئية.

تتكون البطارية الشمسية (الوحدة النمطية) من عدة أقسام من الخلايا الشمسية تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء. كل قسم محمي من التأثيرات البيئية بواسطة الأغشية البوليمرية ومزود بركيزة صلبة ، والتي توفر مقاومة للإجهاد الميكانيكي. جميع الأقسام متصلة ببعضها البعض بواسطة عناصر مرنة ، وتشكل لوحة يمكن طيها لسهولة النقل والتخزين.

أرز. 4. الألواح الشمسية

أرز. 5.الألواح الشمسية على سطح المنزل

هناك أيضًا أجهزة صغيرة الحجم توفر الطاقة المستلمة من الشبكة. على سبيل المثال ، شاحن شمسي محمول. مصمم لإعادة شحن الهواتف المحمولة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي (PDA) و MP-3 ومشغلات الأقراص المضغوطة ومحطات الراديو وهواتف الأقمار الصناعية والأجهزة الإلكترونية الأخرى بجهد بطارية اسمي يبلغ 4.5-19 فولت. يستخدم السيليكون غير المتبلور كمحولات ضوئية. يحرر هذا الجهاز المتسلقين والصيادين والصيادين والسائحين وخدمات الإنقاذ والمستخدمين الآخرين من استخدام مصادر الطاقة الثابتة والضخمة. وهي مصنوعة على شكل لوحة قابلة للطي وتعمل كمحطة طاقة صغيرة ، وتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. الخلايا الشمسية مغطاة بمادة بوليمر قوية ومتينة وسهلة الاستخدام وآمنة. لا تحتوي على مكونات هشة: زجاج أو سيليكون بلوري ويمكن تشغيلها في درجات حرارة محيطة من -30 إلى +50 درجة مئوية.

أرز. 6. بطارية خارجية Xtreme 12000 مللي أمبير مع خلايا شمسية

لا يقتصر استخدام الطاقة الشمسية على إنتاج الطاقة الكهربائية. يتيح لك النظام الذي يعتمد على مجمعات التفريغ الشمسي الحصول على الطاقة الحرارية ، أي تسخين المياه إلى درجة حرارة محددة مسبقًا ، عن طريق امتصاص الإشعاع الشمسي وتحويله إلى حرارة وتجميعه ونقله إلى المستهلك.

يتكون النظام من عنصرين رئيسيين:

- الوحدة الخارجية - مجمعات الفراغ الشمسي ؛

- الوحدة الداخلية - خزان المبادل الحراري.

أرز. 7. مجمع الطاقة الشمسية المسطح MFK 001 من Meibes

يضمن مجمع الفراغ الشمسي جمع الإشعاع الشمسي في أي طقس ، بغض النظر عن درجة الحرارة الخارجية. معامل امتصاص الطاقة لهؤلاء المجمعين بدرجة فراغ 10-5¸ 10-6 ، هو 98٪. يتم تثبيت الألواح الشمسية مباشرة على سطح المباني بطريقة تحقق أقصى استفادة من مساحة السطح لجمع الطاقة. يتم تركيب المجمعات في أي زاوية ، من 0 إلى 90 درجة. العمر التشغيلي لمجمعات الفراغ لا يقل عن 15 سنة.

خزان المبادل الحراري هو نظام آلي لتحويل وصيانة وتخزين الحرارة المستلمة من الطاقة الشمسية ، وكذلك من مصادر الطاقة الأخرى (على سبيل المثال ، السخان التقليدي الذي يعمل بالكهرباء أو الغاز أو وقود الديزل) ، والذي يؤمن النظام في حالة من عدم كفاية الإشعاع الشمسي. يتدفق الماء المسخن بهذه الطريقة من المبادل الحراري للوحدة الداخلية إلى مشعات نظام التدفئة ، ويتم استخدام الماء من الخزان لإمداد الماء الساخن.

أرز. 8. خزان مبادل حراري

تم تصميم وحدة التحكم في المعالجات الدقيقة للتحكم في درجة الحرارة في المجمع الشمسي وخزان المبادل الحراري ، وكذلك لتحديد الوضع الأمثل لتشغيل النظام خلال النهار ، اعتمادًا على حجم درجات الحرارة هذه. في الوقت نفسه ، تنظم وحدة التحكم تدفق سائل التبريد من خلال المبادل الحراري ، وتحدد اتجاه مصدر الحرارة (لـ DHW أو التدفئة) ، وتتحكم في تشغيل سخان القاعدة.

في الليل ، توفر أتمتة النظام الحد الأدنى من الجذب الضروري للطاقة الإضافية للحفاظ على درجة الحرارة المحددة داخل الغرفة. يتمتع النظام بقصور ذاتي منخفض ، وخروج سريع إلى وضع التشغيل ويسمح بمتوسط ​​توفير سنوي للطاقة يصل إلى 50٪.

محول كهربائي تحت الماء لطاقة الجاذبية

نتيجة لتحديث جهاز رفع المياه المعروف باسم "hydroram" (الشكل 14) ، اخترع العلماء الروس جهازًا آخر لرفع المياه ، وهو عبارة عن محول جديد للطاقة الكامنة للمياه ، والذي في الواقع ، مصدر جديد للطاقة القوية والصديقة للبيئة التي لا تنضب.

عند غمره بالكامل في الماء إلى عمق كافٍ ، فإنه يحول ضغط الماء الساكن العميق إلى نفاثة من الماء تنبض في الوقت المناسب مع ضغط أعلى من عمق معين. يتدفق الماء تحت ضغط عميق بحد ذاته إلى مدخل الماء لمحول الطاقة ، ومن ناحية أخرى يتدفق خارج المخرج بضغط أكبر. يمكن استخدام هذا المحول كمضخة بئر عميق ، وكمضخة مائية نابضة وكمصدر للتيار الكهربائي ، إذا تم توصيل توربين هيدروليكي بمولد كهربائي بالمخرج. في الوقت نفسه ، فإن ميزته هي أنه لا يتطلب جرامًا واحدًا من الوقود المعتاد أو أي طاقة إضافية يتم توفيرها للتشغيل.

أرز. 14. Hydroram

المحول الموصوف أعلاه مناسب أيضًا للتشغيل في المياه العذبة ومياه البحر ، في المياه الساكنة والمتحركة ، في البحيرات والبرك ، في الخزانات الاصطناعية. ببداية واحدة ، تعمل بمعلمات ثابتة ، بغض النظر عن الوقت من اليوم والظروف المناخية ، دون توقف لسنوات عديدة.

عند استخدام هذا المحول مع التوربينات المائية والمولد الكهربائي التقليدي ، أي عند استخدامه في صناعة توليد الطاقة الكهربائية ، على عمق غمر في الماء يبلغ 15 مترًا من متر مربع واحد من منطقة سحب المياه ، فإنه يكون كذلك من الممكن الحصول على طاقة كهربائية ناتجة ~ 0.75 ميغاواط ، وعلى عمق 300 متر - خرج الطاقة الكهربائية ~ 30 ميغاواط. تشير الدراسات إلى أن الطاقة الكهربائية المحتملة تزداد بما يتناسب مع عمق غمر محول الطاقة في الماء. هذا يسمح ، مع وجود مساحة كبيرة بما فيه الكفاية من فتحة سحب الماء ، أو مع الاستخدام المتزامن للعديد من التركيبات المدمجة في وحدة واحدة ، بالحصول على أي طاقة خرج مطلوبة تقريبًا للتيار الكهربائي. في الوقت نفسه ، لن تتطلب محطة توليد الكهرباء بأي سعة سوى خزانًا أرضيًا أو جوفيًا ، بمجرد ملئه بالكامل بالمياه ، بمساحة لا تزيد عن 8 متر مربع / ميغاواط وارتفاع المياه 15 مترًا على الأقل . وبالتالي ، يمكن إنشاء محطة طاقة خزان جديدة بشكل أساسي يمكن أن تحل محل أي محطة طاقة حرارية ونووية. مولد الطاقة Huter DY6500L.

من الممكن أيضًا تكوين المحول بطريقة أنه عندما يمر الماء من خلاله ، يمكنه تسخينه دون فقد الطاقة وإنتاج الكهرباء. على وجه الخصوص ، على سبيل المثال ، يمكن لوحدة عمودية مفردة بقوة 500 كيلووات تقع على عمق 20 مترًا مع معلمات أولية معينة للتصميم ، وبدون تدابير لتبريد المياه المحيطة ، أن تقوم بالفعل بعد 4 ساعات من التشغيل بتسخين المياه المحيطة في الخزان الأرضي أو الأرضي المقابل من درجة حرارة +15 درجة مئوية إلى +75 درجة مئوية. وبالتالي ، يمكن استخدامه بشكل فعال لتدفئة المساحات.

توربينات الرياح

توربينات الرياح هي منشآت مصممة لتوليد الكهرباء من تدفق الرياح. يمكن استخدامها في أماكن نائية ومعزولة ، في مناطق مناخية مختلفة ذات ظروف رياح مواتية ، حيث لا يوجد مصدر طاقة مركزي أو يكون إمدادها غير منتظم. على سبيل المثال ، يمكن لمحطة طاقة الرياح أن تزود المستهلكين بالكهرباء لتشغيل الأجهزة المنزلية ، ومصابيح الإضاءة ، وأجهزة الاتصال المنزلية والخاصة ، وخطوط الاتصال التلفزيونية والراديو ، وأجهزة اتصالات الكمبيوتر المحمولة والأقمار الصناعية ، ونقاط الملاحة والأرصاد الجوية المتنقلة والثابتة ، والراديو المحطات والمنارات ومنارات الراديو والمعدات الطبية والعلمية ومضخات المياه لضمان شحن البطاريات وما إلى ذلك. في حالة عدم وجود الرياح ، يتم توفير مصدر الطاقة للمستهلكين وأدائهم بواسطة بطارية تخزين. يتيح لك توصيل العاكس بوحدة التحكم تحويل 24 فولت تيار مستمر إلى 220 فولت تيار متردد.

أرز. 9.توربينات الرياح فئة أ

محطة طاقة الرياح هي عبارة عن تركيب مستقل وموثوق وتلقائي لا يتطلب موظفين في الخدمة أثناء التشغيل ومصمم لتزويد الطاقة المستقلة للمستهلكين الأفراد (المقيمين في الصيف ، والبستانيين ، وعمال الورديات ، والصيادين ، والمزارعين ، والصيادين ، والبعثات الجيولوجية) ، بالإضافة إلى مراكز الملاحة والأرصاد الجوية والراديو وغيرها من الوظائف في توفير الطاقة غير المنقطعة في الميدان.

أرز. 10. مخطط توربينات الرياح

الطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الأرض

يمكن أن تكون مصادر الطاقة الحرارية الأرضية من نوعين. النوع الأول عبارة عن أحواض تحت الأرض من ناقلات الحرارة الطبيعية - الماء الساخن (الينابيع الحرارية المائية) ، أو البخار (الينابيع الحرارية البخارية) ، أو خليط الماء البخاري.

أرز. 15. النوع الأول من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية - حمامات تحت الأرض لناقلات الحرارة الطبيعية

في الأساس ، النوع الأول من المصادر جاهز للاستخدام مباشرة "غلايات تحت الأرض" ، حيث يمكن استخراج الماء أو البخار باستخدام الآبار العادية.

النوع الثاني هو حرارة الصخور الساخنة. عن طريق ضخ المياه في مثل هذه الآفاق ، يمكنك الحصول على بخار أو ماء ساخن في المخرج لاستخدامه مرة أخرى لأغراض الطاقة. تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية لتوليد الكهرباء ، والإسكان الحراري ، والصوبات الزراعية ، وما إلى ذلك. يتم استخدام البخار الجاف ، والمياه شديدة السخونة ، أو أي مبرد بنقطة غليان منخفضة (الأمونيا ، الفريون ، إلخ) كمبرد.

أرز. 16. النوع الثاني من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية

عرض تقديمي حول موضوع "استخدام طاقة الشمس على الأرض". الشمس هي مصدر الحياة لكل شيء على الأرض ، مصدر الحياة الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة. نسخة طبق الأصل

1

استخدام الطاقة الشمسية على الأرض

2

الشمس هي مصدر الحياة لكل شيء على الأرض ، مصدر الحياة. الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض والسبب الجذري الذي خلق معظم موارد الطاقة الأخرى لكوكبنا ، مثل احتياطيات الفحم والنفط والغاز وطاقة الرياح والمياه المتساقطة والطاقة الكهربائية وما إلى ذلك. د. إن طاقة الشمس ، التي يتم إطلاقها بشكل أساسي في شكل طاقة مشعة ، كبيرة جدًا بحيث يصعب حتى تخيلها.

3

في نيويورك ، حتى جامعي القمامة يستخدمون الطاقة الشمسية. هنا ، في منطقتين ، تعمل حاويات النفايات الشمسية الذكية - BigBelly - لمدة عام ونصف. باستخدام طاقة الضوء ، المحولة إلى كهرباء بواسطة خلايا السيليكون الضوئية ، تقوم بضغط المحتويات.

4

هناك العديد من مصادر الطاقة على الأرض ، ولكن بالحكم على مدى سرعة ارتفاع أسعار الطاقة ، فإنها لا تزال غير كافية. يعتقد العديد من الخبراء أنه بحلول عام 2020 ، ستكون هناك حاجة إلى وقود أكثر بثلاث مرات ونصف.

5

تتيح أحدث التقنيات المستخدمة في ترسيب فيلم أكسيد معدني على طبقة سفلية زجاجية إنشاء وحدات شمسية كبيرة ذات أغشية رقيقة. في أمريكا ، تم تخصيص 100 مليون دولار لمشروع واحد فقط - بناء محطة للطاقة الشمسية في صحراء النقب (إسرائيل).

6

تم إنشاء منطقة تجريبية "صن سيتي" بالقرب من بلدة هيرهيوجوفارد الهولندية. أسطح المنازل هنا مغطاة بألواح شمسية. يولد المنزل في الصورة ما يصل إلى 25 كيلو واط. من المقرر زيادة السعة الإجمالية لـ "مدينة الشمس" إلى 5 ميغاواط. تصبح هذه المنازل مستقلة عن النظام.

7

يمكن أيضًا استخدام الشمس كمصدر للطاقة للمركبات. في أستراليا ، لمدة 19 عامًا ، أقيم سباق السيارات الكهربائية الشمسية السنوي على المسار بين مدينتي داروين وأديلايد (3000 كم). في عام 1990 ، بنى سانيو طائرة تعمل بالطاقة الشمسية.

8

تحت السقف الشمسي للعالم (محطات الطاقة و "المنازل الشمسية") يمكن لشعاع الموجات الدقيقة المركّز أن ينقل الطاقة التي يتم جمعها بواسطة الألواح الشمسية إلى الأرض ، أو يمكنه تزويد المركبات الفضائية بها. على عكس ضوء الشمس ، لن تفقد حزمة الميكروويف هذه أكثر من 2٪ من الطاقة أثناء "انهيار" الغلاف الجوي. تم إحياء الفكرة مؤخرًا بواسطة David Criswell.

9

تحت السقف الشمسي لـ MIR (محطات الطاقة و "المنازل الشمسية") NSTTF الأمريكية لتركيب الطاقة الشمسية للاختبارات الحرارية والتجارب في مجال الطاقة.إحدى الطرق القديمة لجمع الطاقة الشمسية هي SES ، التي اخترعها برنارد دوبوس. اقترح بناء ستائر زجاجية واسعة مع مدخنة طويلة في الصحاري.

10

تحت سقف العالم الشمسي (محطات الطاقة والمنازل الشمسية) ، تنظم جمعية TransOption ، وهي جمعية لشركات النقل العامة والخاصة في نيوجيرسي ، سباق سيارات نموذجي يعمل بالطاقة الشمسية لفرق المدرسة.

طاقة المحيطات العالمية

يتم تمثيل طاقة المحيط العالمي من خلال طاقة الأمواج والأمواج والمد والجزر والاختلاف في درجات حرارة المياه في الطبقات السطحية والعميقة للمحيطات والتيارات وما إلى ذلك.

تحمل موجات المد والجزر طاقة هائلة محتملة - 3 مليارات كيلوواط. يتزايد اهتمام المتخصصين في تقلبات المد والجزر في مستوى المحيط بالقرب من سواحل القارات. استخدم الإنسان طاقة المد والجزر لعدة قرون لتزويد المصانع بالطاقة والمناشر. ولكن مع ظهور المحرك البخاري ، تم نسيانه حتى منتصف الستينيات ، عندما تم إطلاق أول PES في فرنسا واتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. طاقة المد والجزر ثابتة. نتيجة لذلك ، يمكن دائمًا معرفة كمية الكهرباء المولدة في محطات توليد الطاقة من المد والجزر (TPPs) مسبقًا ، على عكس محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية ، حيث تعتمد كمية الطاقة المستلمة على نظام النهر ، والذي لا يرتبط فقط مع الخصائص المناخية للمنطقة التي تتدفق من خلالها ، ولكن أيضًا مع الظروف الجوية.

أرز. 17. نموذج لأجهزة معالجة طاقة المد والجزر إلى كهرباء

يُعتقد أن المحيط الأطلسي لديه أكبر احتياطيات من طاقة المد والجزر. هناك أيضًا احتياطيات كبيرة من طاقة المد والجزر في المحيط الهادئ والمحيط المتجمد الشمالي. عند إنشاء PES ، من الضروري إجراء تقييم شامل لتأثيرها البيئي على البيئة ، نظرًا لأنها كبيرة جدًا. في مناطق بناء TPPs الكبيرة ، يتغير ارتفاع المد والجزر بشكل كبير ، ويختل التوازن المائي في منطقة المياه بالمحطة ، مما قد يؤثر بشكل خطير على مصايد الأسماك وتربية المحار وبلح البحر ، إلخ.

تشمل موارد الطاقة في المحيط العالمي أيضًا طاقة الأمواج وتدرج درجة الحرارة. يقدر إجمالي طاقة موجات الرياح بـ 2.7 مليار كيلوواط سنويًا.

تفاعلات الاندماج النووي شبه النووية

يصل الضغط في اللب الداخلي للأرض إلى حوالي 3.6 * 10 ^ 6 بار. في أماكن العقد العكسية للموجات الطولية للزلازل في المناطق المحلية ، يرتفع الضغط إلى 10 ^ 8 بار ، عند درجة حرارة تصل إلى 6000 كلفن ، ليصل إلى المستوى الذي يمكن عنده حفر الأنفاق وحدوث التفاعلات النووية الحرارية ، كما هو موضح في أعمال زيلدوفيتش ووانغ هونغ تشانغ.

في الأماكن التي تحدث فيها البؤر المحلية للتفاعلات النووية الحرارية ، يجب أن ترتفع درجة الحرارة بشكل حاد. في هذه الحالة ، يحدث تحلل الهيدريدات ، وانتقال الهيدروجين من شكل أيون الهيدريد إلى غاز البروتون ، وبالتالي إطلاق كمية كبيرة من الهيدروجين. في هذه الحالة ، يزيد حجم المادة بشكل كبير دون تغيير الكتلة (في سنتيمتر مكعب واحد من هيدريد الحديد يوجد 550 سم مكعب من الهيدروجين). وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة حجم مادة نواة الكوكب ، مع تغير طفيف في الكتلة. بمعنى آخر ، تتحلل هيدرات اللب الداخلي إلى معدن اللب الخارجي والهيدروجين ، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة حجم الأرض. وتجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن أن يحدث تفاعل نووي حراري متسلسل لأن. تتسرب الحرارة الزائدة مع المبرد الهيدروجين إلى المجالات الخارجية (السوائل العميقة) ، وتنخفض درجة الحرارة.

إن اللب الداخلي للأرض "يغلي" ببطء شديد مثل القطران ، أي عند إضافة موجات مرنة ، تحدث تفاعلات توليفية محلية بشكل متقطع في أماكن مختلفة من اللب الداخلي. دعونا نسمي هذه العملية "شبه النووية الحرارية".

يمكن تمثيل توازن الطاقة لتحلل الهيدريدات في القلب على النحو التالي:

∂QT + m = p ∂V + QH ، حيث m هي الإمكانات الكيميائية للهيدروجين في الهيدريدات ، QТ هي الحرارة النووية الحرارية لتفاعلات اندماج الهيدروجين المتفرقة في منطقة فك ضغط النواة p ، QH هي الحرارة المنقولة بعيدًا عن منطقة فك الضغط بواسطة غاز البروتون (نوى الهيدروجين) كمبرد ، لذلك يجب أن تكون درجة الحرارة على سطح اللب الصلب أعلى من الداخل.