Гелиоэнергетика туралы мәлімет қазақша

Кез келген материалдық денесін жасау үшін жұмыс тиіс жұмсау үшін қандай энергия, сондықтан ешқандай қызмет мүмкін емес жоқ энергиясын пайдалану. Барлық салалар-адамның шаруашылық қызметі энергетика көрсетеді ең үлкен әсер біздің өмір. Кемшіліктер осы саладағы жоқ маңызды салдары. Жылу мен жарық үйлерде, көлік ағыны және өнеркәсіп — барлығы талап етеді энергия.
1-тарау. Табиғи ресурстар пайдаланылатын энергетикадағы. Дәстүрлі және баламалы энергетика.
Алуға, дұрыс айтуға, түрлендіру энергия адамзаттың ең таңдаулы ақыл айналысады бір жүз жыл. Энергия өндіруді болжайды және оны алу үшін ыңғайлы пайдалану түрінде, ал өзі алу – тек түрлендіру бір түрден.
Қазіргі заманғы ғылым біледі, мынадай үш тәсілін босату энергиясын жасалған заттардағы: 1) өзгерту есебінен электрондық байланыстар атомдар процесінде химиялық реакциялар; алынған нәтижесінде энергияны дұрыс болар еді аспайтын химия, атом, өйткені босату оның байланысты болғанымен атомдар (яғни, ядролардың электрондық қабығымен);
2) бұзылу және өзгеру арасындағы байланыс нуклонами ауыр ядролардың кезінде ядролық реакциялар бөлу (ядролық энергия) немесе қосылыстар нуклонов ядроларының кезінде ядролық синтез реакциялары (термоядролық энергия); 3) есебінен толық айналдыру заттар өрісінде кезінде реакциялар аннигиляции қарапайым және антиобычного заттар; осы энергиясын жоқтығынан үздік термин деп атауға болады аннигиляционной.
Алғашқы екі әдісі белгілі, негізі болып табылады қазіргі заманғы энергетика, соңғысы сол салыстырмалы жақында табылған және сатысында бірінші кезеңі зерттеу. Қорлар әртүрлі көздерден энергия
Жер (термоядролық және аннигиляционной энергиясы) кестеде көрсетілген 1.
[Алексеев]
1-кесте
Қорлар кейбір көздерін Жерінде
|Энергия түрі |Қорлар, кВт•сағ |
|Жаңартылмайтын энергия көздері: | |
|Ядролық энергия (бөлу)|547 000 •1012 |
|Химиялық энергиясы жанғыш заттар|55000•1012 |
|Ішкі жылу Жер|134•1012 |
|Жыл сайын жаңартылатын энергия көздері: | |
|Күн сәулесінің энергиясы|580000•1012 |
|Энергия теңіз приливов|70000•1012 |
|Жел энергиясы|1700•1012 |
|Энергия өзендер|18•1012 |
Негізі энергетика бүгінгі күні болып табылады отын көмір қоры, мұнай және газ, сондай-ақ энергия өзендер, қорлары шамамен 5% қорларды энергиясын Жер бетінде. Және, дегенмен, олар қанағаттандырады шамамен тоқсан пайызы энергетикалық қажеттіліктерін адамзат.
Есептеуінше, кезінде бүгінгі деңгейде тұтыну энергиясын есепке алмағанның өзінде, оның өсу қазбалар көздерін жетеді әлі максимум 100-
150 жыл. Бұл есептеу кірмейді энергияның балама көздері сияқты, жел энергиясы, теңіз приливов, жылу, Жер, күн сәулесінің және басқа да кейбір. Ал, өйткені энергия бір ғана теңіз приливов асатын жиынтық қуаты барлық химиялық жанғыш заттар – мұнай, газ, көмір
(кесте.1). Сонымен қатар, іс жүзінде барлық бағыттары баламалы энергетиканы қауіпсіз экологиялық жағынан емес, не дейсің туралы сол ЖЭС.
Экономикалық осы тұрғыдан алғанда, дәл осы күн энергетикасы (СЭ) көрінеді әлдеқайда тартымдырақ қалған барлық энергияның баламалы көздері. Шын мәнінде, энергия приливов алуға болады емес, барлық жерде, тек жағалауындағы үлкен су қоймалары, тіпті егер пайдалану барлық ықтимал көздері, өндірілетін энергияның әлі жетер еді қамтамасыз ету үшін, тіпті ағымдағы қажеттіліктерін адамзат. Жел энергиясын, бірақ болады добывать барлық жерде, бірақ оны енгізумен байланысты шығуы үлкен аудандардың бірі, жер пайдалану, сонымен қатар, энергия шамасы өндірілетін ветряными электр станциялары өте қатты климаттық жағдайына байланысты болады. Дегенмен, бұл жеткіліксіздігі көп немесе аз дәрежеде свойственен іс жүзінде барлық баламалы энергетика. Күн сияқты сәуле қол жетімді іс жүзінде кез келген нүктесінде. Қуаты компания Жерге сәуле шамамен 2 МВт•сағ/м2-жыл, сондықтан күн сәулесі энергетикасы үшін талап етілмейді үлкен жер алаңы – бетінің ауданы 80-90 км2 еді алуға сонша энергиясын, қанша өндіріледі қазір. Күн энергиясы, сондай-ақ өте әмбебап – қалай түріндегі жылу және механикалық энергияға түрлендіру және электр.
Кемшіліктеріне СЭ жатқызуға болады присущее барлық баламалы энергетика тұрақсыздығы өндірілетін энергия. Мысалы, күн сәулесінің қарқындылығы мөлшеріне байланысты географиялық ендік желтоқсандағы 2.2 МВт•сағ/м2 дейін 1.2 МВт•ч/м2, ал тәуліктік ауытқуы қарқындылығы көп (кесте.
2).[Бринкворт]
2-кесте
Қарқындылығы күн сәулесінің көлденең бетінің
(инсоляция)
|Орналасқан жері |Ені, |Инсоляция, кВт•сағ/м2 |
| |град | |
| | |Ең Көп |Ең Аз |Жылдық |
| | |мән |мән |мән |
| | |күні |күні | |
|Экватор|0 |6.5 |5.8 |2200 |
|Тропики|23.5 |7.1 |3.4 |1900 |
|Орта ендік|45 |7.2 |1.2 |1500 |
|Орталық Англия|52 |7.0 |0.5 |1400 |
| |66.5 |6.5 |0 |1200 |
|Полярный круг| | | | |
Салыстырмалы қымбаттығы фотоэлектрлік түрлендіргіштердің, мүмкіндік бермеді соңғы уақытқа дейін кеңінен пайдалануға, онда тағы басқа ғарышкерлікке, прогресс осы бағытта қол жеткізілген тек соңғы 7-10 жыл. Және, дегенмен, барлық кемшіліктеріне қарамастан, адамдар үнемі тырысты меңгеру бұл сарқылмас және нақты даровой энергия көзі, сондықтан да қазіргі таңда өте көп тәсілін алу.
2-тарау. Түрлері СЭ
Жоғарыда қазірдің өзінде аталған мемлекеттер, күн сәулесі әмбебап – басқа тікелей пайдалану түрінде жылу (жылумен жабдықтау, суды тұщыландыру, кептіргіштер және т. б.) көптеген тәсілдер бар.
Энергия күн сәулесінің болады түрлендіру басқа энергия түрлері, мысалы, электр көмегімен фотоқайта өңдегіштер немесе механикалық
(солнечный парус, фотонный қозғалтқыш, немесе кәдімгі бу турбина) болады, сайып келгенде, жинақтай көмегімен өсімдіктер мен фотосинтез, ол қалай пайда болады, табиғатта.
|Қолдану күн сәулесінің |Түрлендіру күн сәулесінің|
|түріндегі жылу |электр және механикалық энергия |
|Гелиоқондырғының (күн |Термоэлектрлік генераторлар: |
|коллекторлар): |Термоэлектронная эмиссия |
|Қыздыру мақсатында су және жылумен жабдықтау |Термоэлементтер (термопаралар) |
|ыстық сумен жабдықтау тұрғын үй |Фотоэлектрлік генератор: |
|Суды тұщыландыру |Фотоэлектронная эмиссиясы |
|Әр түрлі кептіргіштер және выпариватели |Жартылай өткізгіш элементтері |
| |Фотохимия және фотобиология: |
| |Фотолиз (фотодиссоциация) |
| |Фотосинтез |
Қарамастан көптігі тәсілдерін түрлендіру күн энергиясын, қазіргі уақытта ең кеңінен қолданылады тепловое действие света және түрлендіру, оны электр энергиясына көмегімен фотоэлектрлік генератор.
II. Түрлендіру күн сәулесінің жылу
1-тарау. Туралы жалпы мәліметтер қабылдау сәулелену
Жалпыға мәлім, бұл күн заттарды қыздыруға. Күн энергиясын пайдалануға болады, немесе тікелей — жылыну үшін үй немесе тамақ дайындауға немесе жанама өндіруге электр. Күн заттарды қыздыруға нәтижесінде сіңіру олар күн сәулесінің энергиясын. Түсіндіру үшін осы құбылыстар кезінде ұсынылған көптеген механизмдерді, бірақ тек появившаяся бұл ғасырда кванттық теориясы өте өңдеуге қабілетті осындай проблема.
Көптеген құрылғыларда үшін жылу түрлендіру пайдаланылады деп аталатын коллекторлар — қабылдау күн сәулесінің (сур. 1). Ала отырып, энергияны күн, мұндай құрылғыны жаңадан шығаратын емес, обмениваясь сәуле қоршаған ортамен.
Сур. 1. Жазық күн коллекторы.
Белгілейміз қарқындылығы күн сәулесінің арқылы Р, а поглощательную қабілеті пластиналар осы түрі үшін радиация арқылы ?с. әсерінен күн сәулесінің пластина дейін қызады болғанға дейін жетеді равновесной температура Т. осындай температурада қарқындылығы құлайтын және испускаемого сәулелену тең деп жазуға мүмкіндік береді теңдігі
?Р = ??Т4, (1) где ? — излучательная способность пластиналар төмен температураларда.
Сонда тепе-теңдік температурасын Т табамыз бірі теңдеулер
[pic]
(2)
Әлбетте, тепе-теңдік температурасы соғұрлым көбірек қатысы бар ?/?. Сонымен қатар, табл. 3 [Бринкворт], бұл қатынасы кейде, атап айтқанда, үшін жылтыратылған металл, жетеді мәндерінің 2-3, бірақ жиі ол көп аз.
Алайда, жылтыратылған металл салдарынан олардың төмен поглощательной қабілеті ретінде қолдануға жарамсыз дайындау коллекторлардың күн сәулесінің. Мұндай мақсаттар әдетте таңдайды материалдар жоғары поглощательной қабілеті, қарым-қатынасы ?/? жақын 1. Мұндай материалдар деп аталады бейтарап поглотителями. Актілерінде Р = 800 Вт/м2 (типтік қарқындылығы күн сәулесінің в тропиках жазғы уақытта), теңдеулер (2) біз табамыз мәні равновесной температурасына тең 343 К (70° С). Бұл шамасы шын мәнінде жақын нақты температура қара пластиналар, белгіленген ұзақ уақытқа астында тропикалық күн.
3-кесте
Радиациялық заттарды сипаттау
| |Дене температурасы |немесе
| |көзінен |
|Зат |сәуле |
| | |
| |20-100° С |5000° С |
| |? |? |? |? |? |
|Жылтыратылған металл|0.9 |0.1 |0.1 |0.7 |0.3 |
|Оксидированные металдар|0.2 |0.8 |0.8 |0.8 |0.2 |
|Ақ түсті жылтыр қағаздағы қақпақ|0.1 |0.9 |0.9 |0.8 |0.2 |
|Қара күңгірт қақпақ|0.05|0.95|0.95|0.1 |0.9 |
|Алюминий қақпақ| | | |0.8 |0.2 |
|Бетон|0.5 |0.5 |0.5 |0.4 |0.6 |
|Черепичная төбесі|0.1 |0.9 |0.9 |0.2 |0.8 |
|Шыны|0.1 |0.9 |0.9 |0.1 |0.0 |
| |0.1 |0.9 |0.9 | | |

сәулелену көмегімен жазық айналар.
Сур.3. Концентрациясы күн
сәулелену көмегімен параболического айналар. жұтқыштарды). Айта кету керек, бұл жағдайда көмегімен рефлекторларды күшейе түседі, тек тікелей құрамдас бөлігі күн радиациясының, себебі шоғырландыру рассеянную құрайтын көрсетіледі мүмкін емес.
Неғұрлым жетілдірілген конструкциясы ие параболический концентратор, фокусирует күн сәулесі сияқты суретте көрсетілген. 3. Нәтижесінде шоғырлану коэффициенті едәуір ұлғаяды. Бірінші көзқарас, меніңше, бұл назарында осындай тұрақсыз болады, өте керемет тепе-теңдік температурасын, алайда практикада бұл кедергі непараллельность күн сәулесінің. Егер жазық айналы шағылдырғыш осындай жағдай айтарлықтай маңызы жоқ, яғни параболического концентратора ол шектейді коэффициент шамасын концентрациясы. Салдарынан непараллельности сәулелер, олардың энергиясы жиналады емес, дәл назарында (нүктесінде), ал белгілі бір облыстың айналасында. — Сур. 3 көрсетілді траекториясын сәулелер шығатын от қарама-қарсы шеттерін күн диск және шардара нүктелері А және Б. Сондықтан, алу үшін ең көп санын энергиясын облучаемое денесі жеткілікті болуы қажет үшін барлық сәулелері көрсетілген желтоқсандағы концентратора. Сонымен қатар, нашарлауына байланысты оптикалық қасиеттерін бетін айнадай тұрақсыз және ұлғайта отырып, мөлшерін, қабылдау күн энергиясы азаяды тиімді мәні, ал, демек, тепе-теңдік температура,
Орташа ретінде айналар және пайдалану қабылдағыштардың жеткілікті толық воспринимающих көрсетілген сәуле, әдетте аспайтын 10000.
Тепе-теңдік температура үшін осындай коллектордың шамамен 1930К
(1660° С).
Сонымен кәдімгі жазық коллекторлар мен коллекторлар бастап концентраторами бар және басқа да конструкциялар күн коллекторлар, мысалы солнечный бассейн. Мұндай құрылғыда поглотителем қызмет етеді тікелей су бассейні, ол қажет болуы мүмкін кез келген жабыны бар. Әсерінен күн радиациясының судың температурасы жоғарылайды есебінен тікелей сіңіру сумен фотондар энергиясы, сондай-ақ жылу алмасу арасындағы поглощающим сәуле түбі бассейні мен су. Қыздырғанда су кеңейеді және қыздырылған жеңілірек қабаттары жоғары өрлеп.
Табылған, бұл кейбір табиғи су айдындарында ең қызған қабатын судың көрсетіледі тезірек түбінде қарағанда, жер бетінде. Болжағандай, бұл құбылыс негізделген жоғары тұз мазмұнымен мұндай су айдындарында және температура өзгереді тереңдігі бассейн сияқты, концентрациясы тұз, су беті көрсетіледі төмен түбін. Тәжірибе нәтижелері көрсеткендей, тепе-теңдік температура мұндай бассейндерде жетуі мүмкін
100° С.
Процесс сіңіру күн радиациясының жүзеге асырылады, мұнда бір жағынан судың терең қабаты, кейде түбінен алады бассейнінің. Ол сүйемелденеді күрделі қайта бөлуге энергиясын әр түрлі қабаттары сұйықтықтың есебінен жылу өткізгіштік және сәуле шығару. Осының салдарынан сәулелену сипаттамасы бассейнінің анықталады оның поглощающими қасиеттері бар. Қарапайымдылық үшін деп санауға болады, мұндай бассейн подобен плоскому коллектор, жұтқыш, оның өзінің қасиеттері бойынша алып біраз аралық ереже арасындағы қаралмай бұрын бейтарап және селективті поглотителями.
Күн бассейндер бар бірқатар артықшылықтары алдында коллекторлармен басқа түрлері.
Бұл ең арзан қабылдағыштар көп мөлшерде күн энергиясын; арқасында жоғары жылусыйымдылық су олар-өрісі кең мүмкіндіктері сақтау, ішкі энергиясын, және, қарамастан, әр түрлі техникалық қиындықтар, күн бассейндер табады көбірек қолдану.
Бұл тарауда айтылды туралы поглощении күн радиациясының молекулалар материалдық тел байланысты олар процесінде температураны өзгерту оқшауланған дене, сондай-ақ тәсілдері арттыру равновесной температура оқшауланған дене. Келесі тарауда әңгімеле-туралы қалай іске асырылуда, іс жүзінде барлық осы құбылыстар мен процестер.
2-тарау. Кейбір практикалық қолдану күн коллекторларын

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *