Bir fırtına sırasında enerji kullanımını gönderin. Yıldırım enerjisini yakalarız
İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın
Öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.
http://www.allbest.ru adresinde barındırılmaktadır.
gönderildi http://www.allbest.ru adresinde
Alternatif enerji kaynakları. yıldırım santrali
GİRİŞ
1.2 Enerji geliştirme sorunları
2.1 ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARININ GELİŞTİRİLMESİ
3. ZIP SANTRALİ
3.1 Yıldırım santrali
GİRİŞ
Uzun süreli çalışmalar, birçok organik enerji kaynağının rezervlerinin sonsuz olmadığını göstermiştir. Her yıl tüketimlerine göre büyük miktarlarda tükenirler. Bu bulgular, yeni enerji kaynakları arayışında birçok soruya yol açmıştır. Bu arada, tüm enerji kaynakları iki ana kategoriye ayrıldı. Elektrik üretimi için mevcut tüm yakıt stokları iki ana türe ayrılır:
Yenilenebilir;
Yenilenebilir değil.
Bu bağlamda, yeni yataklar ve yeni yakıt türleri arayışı, şu anda tüm dünyaya ve bireysel hayati tesislere enerji sağlanmasında öncü bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, yeni yataklar da tükenmekte ve rüzgar ve güneş enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarından ancak uygun koşullar altında yararlanılmakta ve önemli ekipman ve işletme maliyetleri gerektirmektedir. Bunun nedeni, daha yüksek kararsızlıkları ve çalışma sırasında performans göstergelerindeki değişikliklerdir.
Alternatif enerjinin en büyük avantajı, alınan ve üretilen enerjinin “saflığında” yatmaktadır. Sonuçta, doğal kaynaklardan elde edilir: dalgalar, ebbs / akışlar, Dünya'nın kalınlığı. Tüm doğal fenomenler ve süreçler enerji ile doyurulur. İnsanlığın görevi onu çekip elektriğe dönüştürmektir. Soru, enerjinin terawattlarla pompalanacağı Dünya'ya ne olacağı henüz zihinleri rahatsız etmiyor. Yani görevin açık olduğunu söyleyebiliriz. Geriye bu endüstrileri geliştirmek kalıyor.
1. KLASİK ENERJİ KAYNAKLARI
Dünya kaynaklarının çıkarılması sona eriyor. Sonuçta, hemen hemen tüm organik yakıt kaynakları çok yavaş üretilir veya hiç üretilmez. Aynı zamanda, insanlık harcanan kaynakları yalnızca almaya, yenilemeye alışmıştır. Bu nedenle, Dünya'nın enerji tükenmesi konusu, yalnızca sokağa bir kağıt parçası attıklarında veya yangını söndürmediklerinde parmaklarını sallayan halk ve çeşitli yeşil kuruluşlar dışında dünyayı özellikle heyecanlandırmadı. Bu nedenle, bugüne kadar, enerji şirketleri sorunu yalnızca yeni mevduat arayışında çözmektedir. Ancak, bildiğiniz gibi, yeni geliştirilen yataklar hiçbir şeyi değiştirmez veya daha doğrusu çevresel durumu daha da kötüleştirir.
Yeni kaynak arayışının ölçülü bir adım attığı söylenebilir: enerji elemanları yetiştiriliyor, enerji üretimi için yeni kaynaklar çıkarılıyor. Sonuçta, onlar da nispeten kısa bir süre için geçerlidir.
Enerjinin kullanımında ve dönüştürülmesinde enerji ilk sırada yer almaktadır. Devletlerin ekonomik potansiyeli ve insanların refahı, belirleyici bir ölçüde buna bağlıdır. Aynı zamanda çevre, gezegen kaynaklarının tükenmesi ve devletlerin ekonomisi üzerinde en güçlü etkiye sahiptir. Gelecekte enerji tüketim hızının durmayacağı, hatta artmayacağı açıktır. Sonuç olarak, aşağıdaki sorular ortaya çıkar:
Modern (termal, su, nükleer) enerjinin ana türlerinin biyosfer ve onun bireysel unsurları üzerinde ne gibi etkileri vardır ve bu türlerin enerji dengesindeki oranı yakın ve uzun vadede nasıl değişecektir;
Modern (geleneksel) enerji elde etme ve kullanma yöntemlerinin çevre üzerindeki olumsuz etkisini azaltmak mümkün müdür;
Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, termal sular ve diğer tükenmez ve çevre dostu kaynaklar gibi alternatif (geleneksel olmayan) kaynaklardan enerji üretim olanakları nelerdir?
Bu soru seti, insan faaliyetinin tüm alanlarını kapsar. Şu anda ekonomik ve çevre sorununun görevinin belirlendiği söylenebilir. Aksiyon zamanı.
1.1 Klasik enerji kaynaklarının türleri
Herşey mevcut türler Doğadaki enerji yakıtları katı, sıvı ve gaz olarak ikiye ayrılır. Isıtıcılarda, elektrik akımının termal etkisi de soğutucuyu ısıtmak için kullanılır. Bazı yakıt grupları sırayla iki alt gruba ayrılır, bunlardan biri çıkarıldığı için bir alt grup yakıttır ve bu yakıta doğal denir; ikinci alt grup - doğal doğal yakıtın işlenmesi veya zenginleştirilmesi yoluyla elde edilen yakıt; buna yapay yakıt denir.
Katı yakıtlar şunları içerir:
a) doğal katı yakıt - yakacak odun, kömür, antrasit, turba;
b) yapay katı yakıt - kömürün öğütülmesiyle elde edilen kömür, kok ve toz haline getirilmiş yakıt.
Sıvı yakıtlar şunları içerir:
a) doğal sıvı yakıt - yağ;
b) yapay sıvı yakıt - benzin, gazyağı, dizel yakıt (dizel yağ), akaryakıt, reçine.
Gaz yakıtlar şunları içerir:
a) doğal gaz yakıt - doğal gaz;
b) yapay gaz yakıt - çeşitli katı yakıt türlerinin (turba, yakacak odun, kömür vb.), koklaştırma, yüksek fırın, aydınlatma, ilgili ve diğer gazların gazlaştırılması sırasında elde edilen jeneratör gazı.
Tüm organik doğal yakıt türleri aynı kimyasal elementlerden oluşur. Yakıt türleri arasındaki fark, bu kimyasal elementlerin yakıtta farklı miktarlarda bulunmasıdır.
Yakıtı oluşturan unsurlar iki gruba ayrılır.
Grup 1: Kendi kendini yakan veya yanmayı destekleyen elementlerdir. Bu yakıt elementleri arasında karbon, hidrojen ve oksijen bulunur.
Grup 2: Kendiliğinden yanmayan ve yanmaya katkısı olmayan ancak yakıtın bir parçası olan elementlerdir; bunlara nitrojen ve su dahildir.
Bu elementler arasında kükürt özel bir yere sahiptir. Kükürt yanıcı bir maddedir ve yanma sırasında belirli bir miktarda ısı yayar, ancak yakıttaki varlığı istenmez, çünkü kükürtün yanması sırasında kükürt dioksit açığa çıkar, bu da ısıtılmış metale geçer ve mekanik özelliklerini kötüleştirir.
Bir yakıtın yandığında açığa çıkardığı ısı enerjisi miktarı kalori olarak ölçülür. Her yakıt yandığında farklı miktarda ısı yayar. 1 kg katı veya sıvı yakıtın tam yanması veya 1 m3 gaz yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı (kalori) miktarına yakıtın kalori değeri veya yakıtın kalori değeri denir. Çeşitli yakıt türlerinin yanma ısısının geniş sınırları vardır. Örneğin, akaryakıt için kalorifik değer yaklaşık 10000 kcal/kg, kömür için 3000 - 7000 kcal/kg'dır. Yakıtın kalorifik değeri ne kadar yüksek olursa, aynı miktarda ısı üretmek için daha az gerekli olduğundan yakıt o kadar değerli olur. Yakıtın ısıl değerini karşılaştırmak veya belirli bir yakıt miktarının tüketimini hesaplamak için ortak bir ölçü birimi veya yakıt standardı kullanılır. Böyle bir birim olarak, kalorifik değeri 7000 kcal/kg olan Moskova kömürünün yakıtı kabul edilir. Bu birime koşullu yakıt denir. Hesaplamalar yapmak ve farklı kalorifik değerlerin yakıt tüketimini karşılaştırmak için yakıtın kalorifik değerini bilmek gerekir. Örneğin, tasarım yaparken, kömür tüketimini akaryakıt tüketimi ile karşılaştırmak ve bir kömür veya akaryakıt kazanı inşa etmenin fizibilitesini karşılaştırmak gerektiğinde, kalorifik değeri için düzeltme faktörünü dikkate almak gerekir. yakıt.
Gezegenin kaynaklarının muazzam çeşitliliği aşikardır, ancak dünyanın resmi pek değişmiyor.
1.3 Enerji geliştirme zorlukları
Bir sanayi toplumunun gelişimi, çeşitli enerji türlerinin sürekli artan üretim ve tüketimine dayanmaktadır.
Bilindiği gibi, termal ve elektrik enerjisi üretiminin temeli, yukarıda belirtildiği gibi, fosil enerji kaynaklarının - kömür, petrol veya gazın ve nükleer enerjide - uranyum ve plütonyum atomlarının çekirdeklerinin fisyon sırasında yakılması sürecidir. nötronların emilimi.
Enerji kaynakları, metaller, su ve havanın çıkarılması, işlenmesi ve tüketimi, insanlığın büyük talepleri ile büyürken, rezervleri hızla azalmaktadır. Gezegenin yenilenemeyen organik kaynakları sorunu özellikle akut.
Enerji tüketiminin büyümesinde olası bir yavaşlama olsa bile, organik fosil kaynaklarının çok yakın bir gelecekte büyük ölçüde tükeneceğini tahmin etmek zor değil.
Ayrıca, yıllık yaklaşık %2,5 kükürt içeriğine sahip fosil kömürlerin ve petrolün yakılmasının, Dünya'da yaşayan kişi başına yılda 70 kg zararlı madde olan 400 milyon tona kadar kükürt dioksit ve azot oksit ürettiğine dikkat edilmelidir.
Bu nedenle, mineral tüketiminde ve ekonomisinde bir azalma bile bir enerji felaketinden kaçınmaya yardımcı olmayacaktır. Yakın gelecekte gezegen yaşanmaz hale gelmezse, enerji kaynaklarına olan kritik ihtiyaç sağlanır.
Çıkış yolu, sonsuz veya yenilenebilir enerji kaynaklarının aranması ve uygulanmasında kalmaktadır. Tonlarca zararlı ve ölümcül madde ve büyük miktarlarda ağır metallerin atmosfere salınması ve atıklara karşı mücadele büyük önem taşımaktadır.
Bilindiği gibi fosil yakıtların yanması çevreye zararlıdır. Şu anda, yanma ürünlerinin atmosfere emisyonlarını temizlemek için sistemler ve cihazlar geliştirilmektedir. Cihazlar şunları içerir:
Venturi meme filtreleri;
Metal labirent filtreler;
Dokumasız malzemelerden yapılmış lifli sentetik toplu filtreler.
Mevcut temizleme yöntemlerinden aşağıdakiler vardır:
adsorpsiyon yöntemi.
Termal art yakma yöntemi.
termokatalitik yöntem.
Doğal olarak, bu fonlar pahalıdır. Ayrıca, sistemlerin bakımı yüksek nitelikli personel gerektirir.
2. ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI
Alternatif enerji kaynakları (AES), şu anda fosil yakıtlardan elektrik üretimi ile ilgili en önemli çözümdür. Alternatif enerji, başlangıçta çevre dostu bileşenlerin dönüştürülmesine dayanır ve bu da enerji üretiminin zararını önemli ölçüde azaltır. Bunlar enerji içerir:
Ebb ve akış;
deniz dalgaları;
Gezegenin iç ısısı vb.
Alternatif enerji kaynaklarına erken geçişin önemini gösteren başlıca nedenler:
Küresel-çevresel: Bugün, geleneksel enerji üreten teknolojilerin (nükleer ve termonükleer teknolojiler dahil) çevre üzerindeki zararlı etkisi iyi bilinmektedir ve kanıtlanmıştır, kullanımları kaçınılmaz olarak daha ilk onyıllarda feci iklim değişikliğine yol açacaktır. 21'inci yüzyıl.
Ekonomik: Enerji sektöründe alternatif teknolojilere geçiş, ülkenin kimya ve diğer endüstrilerde işlenmesi için yakıt kaynaklarını koruyacaktır. Ayrıca, birçok alternatif kaynak tarafından üretilen enerjinin maliyeti, geleneksel kaynaklardan elde edilen enerji maliyetinden ve inşaatın geri ödeme süresinden zaten daha düşüktür. alternatif enerji santralleriönemli ölçüde daha kısa. Alternatif enerji fiyatları düşüyor, geleneksel enerji fiyatları sürekli artıyor;
Sosyal: nüfus büyüklüğü ve yoğunluğu sürekli artıyor. Aynı zamanda, enerji üretiminin çevre için karlı ve güvenli olacağı nükleer santrallerin, eyalet ilçe santrallerinin inşası için alanlar bulmak zordur. Nükleer santrallerin, büyük devlet ilçe elektrik santrallerinin, yakıt ve enerji kompleksinin işletmelerinin bulunduğu alanlarda onkolojik ve diğer ciddi hastalıkların büyümesinin gerçekleri iyi bilinmektedir, dev ova hidroelektrik santrallerinin neden olduğu zarar iyi bilinmektedir. bilinen - tüm bunlar sosyal gerilimi arttırır.
Buna rağmen AIE'ye geçiş sorunsuz ilerliyor. Birçok enerji kaynağı belirli bir alana kurulur ve bunların etkinliği uygun koşullara, zamana ve verilere bağlıdır. Bir yenilik her zaman yerleşik bir üründen çok daha pahalıdır. Bu nedenle kurulum ve işletme maliyeti çok fazladır. Bununla birlikte, tüm dünyada bir konut binasının çatısında yel değirmenleri veya güneş panelleri bulmak oldukça yaygındır, yani AES toplu kullanıma ulaşmıştır, bu da inşaatın yakında tarifeleri önemli ölçüde azaltacağı anlamına gelir. Mega şirketleri unutmayın ve küçük şirketler petrol, gaz, kömür gibi minerallerin çıkarılması nedeniyle var olan ve gezegenin ekolojisini kurtararak üretimlerini durdurmaları olası değildir. Bu nedenle, halkı rahatlatmak için “kirli” üretim için çeşitli temizleme ve filtreleme sistemleri satın alınmaktadır. Ancak bunlar, çoğunlukla birkaç şirket ve gazete ve internetteki makalelerdir.
2.1 Alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesi
AIE'nin ana avantajı zararsız enerji üretimidir. Bu, YEK'e geçişin dünyadaki enerji ve çevresel durumu değiştirebileceği anlamına gelir. AES yardımıyla elde edilen enerji ücretsizdir.
Bu enerji üretimi kategorisinin yavaş tanıtılmasının dezavantajlarından en bariz olanı: yetersiz finansman ve iş kesintileri. Bunun nedeni, şimdiye kadar uygulanması ve üretiminin çok pahalı bir süreç olmasıdır. Birçok kuruluş için yenilik ve farkındalık eksikliği de önemlidir. Birçok üretici, pahalı ve “tuhaf” yenilenebilir enerji üretim sistemlerinden ziyade güvenilirlikleri ve tam çalışmaya hazır olmaları nedeniyle sağlıksız ve sağlığa ve çevreye zararlı enerji santrallerini tercih ediyor.
Elektrik kesintileri önemli bir dezavantajdır. Örneğin güneş enerjisi üretimi sadece gündüzleri mümkündür. Bu nedenle, çoğu zaman, alternatif enerji kaynaklarıyla birlikte, enerji kaynaklarını telafi etmek için aynı zararlı endüstrilerin tümü kurulur. Bu durumda, elde edilen fazla enerji pillerde depolanır.
AIE, önemli bir geliştirme ve uygulama aşamasındadır. Birçok ülke zaten onlara geçti ve büyük miktarlarda enerji üretiyor. Birçok eyalet, bölgesel konumu nedeniyle aktif olarak RES kullanıyor.
2014 yılında Çin'de rüzgar türbinlerinin toplam kurulu gücü 114.763 MW idi. Hükümeti rüzgar enerjisini bu kadar aktif bir şekilde geliştiren nedir? Atmosfere CO2 salınımında lider olan Çin'de öncelikli olarak jeotermal, rüzgar ve güneş enerjisi kullanılması planlanıyor. Devlet planına göre, 2020 yılına kadar ülkenin 7 bölgesinde toplam 120 gigawatt kapasiteli devasa rüzgar çiftlikleri inşa edilecek.
Amerika Birleşik Devletleri aktif olarak alternatif enerji geliştiriyor. Örneğin, 2014 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Amerikan rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi 65.879 MW idi. Amerika Birleşik Devletleri, jeotermal enerjinin geliştirilmesinde dünya lideridir - enerji üretmek için Dünya'nın çekirdeği ile kabuğu arasındaki sıcaklık farkını kullanan bir yön. Sıcak jeotermal kaynaklardan yararlanmanın bir yöntemi, ABD Enerji Bakanlığı'nın yatırım yaptığı EG'lerdir (Gelişmiş Jeotermal Sistemler). Ayrıca araştırma merkezleri ve risk sermayesi şirketleri (özellikle Google) tarafından da destekleniyorlar, ancak şimdiye kadar UGS ticari olarak rekabet edemiyor.
AES'in büyük etkisi ile Almanya, Japonya, Hindistan ve diğerleri gibi ülkeleri ayırmak da mümkündür.
3. ZIP SANTRALİ
Gök gürültüsü bulutlarından enerji kullanan ilk şirketlerden biri, Amerikan şirketi Alternative Energy Holdings idi. Gök gürültüsü bulutlarının elektriksel deşarjlarından kaynaklanan serbest enerjiyi toplayarak ve kullanarak kullanmanın bir yolunu önerdi. Deney düzeneği 2007 yılında başlatıldı ve “yıldırım toplayıcı” olarak adlandırıldı. Gök gürültülü fırtınaların geliştirilmesi ve araştırılması, bir Amerikan şirketinin elektrik kaynağı olarak kullanmayı önerdiği devasa enerji birikimlerini içerir.
3.1 Yıldırım santrali
Yıldırım enerji santrali aslında yıldırım enerjisini elektriğe çeviren klasik bir elektrik santralidir. Şu anda yıldırım gücü aktif olarak araştırılmaktadır ve yakın gelecekte diğer temiz enerji santralleri ile birlikte çok sayıda yıldırım santralinin ortaya çıkması mümkündür.
3.1.1 Yıldırım dalgalanmalarının kaynağı olarak yıldırım
Fırtınalar, bulutlarda büyük miktarlarda biriken elektrik boşalmalarıdır. Gök gürültülü bulutlardaki hava akımları nedeniyle, bu konudaki sorular hala araştırılsa da, pozitif ve negatif yükler birikir ve ayrılır.
Bulutlarda elektrik yüklerinin oluşumunun yaygın varsayımlarından biri, bu fiziksel sürecin, deneyler sırasında M.V. Lomonosov tarafından keşfedilen dünyanın sabit bir elektrik alanında gerçekleşmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Pirinç. 3.1. Bir fırtına gelişiminin görsel bir diyagramı
Gezegenimiz her zaman negatif bir yüke sahipken, dünya yüzeyine yakın elektrik alan şiddeti yaklaşık 100 V/m'dir. Bu, dünyanın yüklerinden kaynaklanır ve yılın ve günün saatine çok az bağlıdır ve dünya yüzeyindeki herhangi bir nokta için hemen hemen aynıdır. Dünya'yı çevreleyen hava, Dünya'nın elektrik alanı yönünde hareket eden serbest yüklere sahiptir. Dünya yüzeyine yakın her santimetreküp hava, yaklaşık 600 çift pozitif ve negatif yüklü parçacık içerir. Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça havadaki yüklü parçacıkların yoğunluğu artar. Yere yakın hava iletkenliği düşüktür, ancak dünya yüzeyinden 80 km uzaklıkta 3 milyar kat artarak tatlı suyun iletkenliğine ulaşır.
Böylece, elektriksel özellikler açısından, çevreleyen atmosfere sahip Dünya, levhaları Dünya ve Dünya yüzeyinden 80 km uzaklıkta bulunan iletken bir hava tabakası olan devasa boyutlarda küresel bir kapasitör olarak temsil edilebilir. Bu plakalar arasındaki yalıtkan tabaka, 80 km kalınlığında, düşük elektrik ileten bir hava tabakasıdır. Böyle bir kapasitörün plakaları arasında voltaj yaklaşık 200 kV'dur ve bu voltajın etkisi altında geçen akım 1.4 kA'dır. Kondansatör gücü yaklaşık 300 MW'dır. Bu kapasitörün elektrik alanında, Dünya yüzeyinden 1 ila 8 km aralığında, gök gürültülü bulutlar oluşur ve gök gürültülü fırtına olayları meydana gelir.
Yıldırım, elektrik yüklerinin taşıyıcısı olarak diğer AES'lere kıyasla elektriğe en yakın kaynaktır. Bulutlarda biriken yük, Dünya yüzeyine göre birkaç milyon voltluk bir potansiyele sahiptir. Yıldırım akımının yönü, bulutun negatif yüküyle (vakaların %90'ında) hem yerden buluta hem de buluttan yere (vakaların %10'unda) olabilir. Bir yıldırım deşarjının süresi ortalama 0,2 s, nadiren 1 ... 1,5 s'ye kadar, darbenin ön kenarının süresi 3 ila 20 μs arasındadır, akım birkaç bin amper, 100 kA'ya kadar, güçlü manyetik alan ve radyo dalgaları. Yıldırım, toz fırtınaları, kar fırtınaları, volkanik patlamalar sırasında da oluşabilir.
alternatif enerji yıldırım santrali
3.1.2 Yıldırım santralinin çalışma prensibi
Diğer enerji santralleri ile aynı sürece dayalıdır: kaynak enerjiyi elektriğe dönüştürmek. Aslında yıldırım aynı elektriği içerir, yani hiçbir şeyin dönüştürülmesi gerekmez. Bununla birlikte, “standart” yıldırım deşarjının yukarıdaki parametreleri o kadar büyüktür ki, bu elektrik ağa girerse, tüm ekipman birkaç saniye içinde yanacaktır. Bu nedenle, sisteme güçlü kapasitörler, transformatörler ve çeşitli dönüştürücüler dahil edilerek bu enerji, elektrik şebekelerinde ve ekipmanlarında gerekli kullanım koşullarına göre ayarlanır.
3.1.3 Yıldırım santralinin avantajları ve dezavantajları
Yıldırım santrallerinin avantajları:
Yer-iyonosferik süper kapasitör, yenilenebilir enerji kaynakları - güneş ve yer kabuğunun radyoaktif elementleri - yardımıyla sürekli olarak şarj edilir.
Yıldırım santrali çevreye herhangi bir kirletici madde salmaz.
Yıldırım istasyonlarının donanımı dikkat çekici değildir. balonlarçıplak gözle görülemeyecek kadar yüksektir. Bunu yapmak için bir teleskopa veya dürbüne ihtiyacınız var.
Bir yıldırım santrali, toplar havada tutulursa sürekli olarak enerji üretebilir.
Yıldırım santrallerinin dezavantajları:
Güneş veya rüzgar enerjisi gibi yıldırım elektriğinin depolanması zordur.
Yıldırım sistemlerindeki yüksek voltajlar, işletme personeli için tehlikeli olabilir.
Atmosferden elde edilebilecek toplam elektrik miktarı sınırlıdır.
En iyi ihtimalle, yıldırım gücü diğer enerji kaynaklarına yalnızca marjinal bir ek olarak hizmet edebilir.
Bu nedenle, yıldırım enerjisi şu anda oldukça güvenilmez ve savunmasızdır. Ancak bu, AIE'ye geçiş lehine önemini azaltmaz. Gezegenin bazı bölgeleri, fırtına çalışmalarına ve onlardan gerekli elektriğin üretilmesine önemli ölçüde devam edebilecek uygun koşullarla doyurulur.
3.2 Yıldırım santralinin hesaplanması
Bir yıldırım santralinin hesaplanması, her şeyden önce çıkış gücünü belirlemek için tasarlanmıştır. Sonuçta, herhangi bir elektrik santralinin görevi, işletme ve kurulum ile elektrik üretimi için fonları telafi etmek için enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmaktır. Çıktı enerjisi miktarı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla gelir getirecek ve hizmet edeceği nesne sayısı o kadar fazla olacaktır. Bir yıldırım elektrik santralinin giriş enerjisinin temeli, bir yıldırım deşarjı olduğundan, bileşiminin çıkış elektriği ile benzerliği nedeniyle, elektrik santralinin gücünün hesaplanması, bir yıldırım yükünün gücüne neredeyse eşdeğerdir. iç kayıplar hariç.
Bir elektrik santralinin güç çıkışı, kurulum yeri, ekipman verimliliği gibi parametrelerden etkilenir.
Yıldırım akımı darbelerinin i(t) formu şu ifade ile tanımlanır:
maksimum akım olduğu yerde; k - düzeltme faktörü; t - zaman; - ön zaman sabiti; bozunma zaman sabitidir.
Bu formülde yer alan parametreler Tablo'da verilmiştir. 3.1. Nadir olan en güçlü yıldırım deşarjlarına karşılık gelirler (vakaların %5'inden azı). 200 kA'lık akımlar, vakaların% 0,7 ... 1'inde, 20 kA - vakaların% 50'sinde meydana gelir.
Tablo 3.1. Formül (3.1) parametreleri.
|
Parametre |
||||
İlk durumda, darbe şeklinin sonucu aşağıdaki gibi olacaktır:
Böylece, yıldırımın şekli aşağıdaki gibidir:
Pirinç. 3.2. Mevcut darbe şekli grafiği
Bütün bunlarla birlikte, maksimum yıldırım potansiyeli farkı, 100 bin amperlik bir akımla 50 milyon volta ulaşır. Yıldırım enerjisini hesaplamak için, çoğu yıldırım için ortalamaya daha yakın sayılar alalım, yani: 25 milyon voltluk bir voltaj ve 10 bin amperlik bir akım.
Yıldırım deşarjı sırasında elektrik potansiyeli sıfıra düşer. Bu nedenle, bir yıldırım deşarjının ortalama gücünü doğru bir şekilde belirlemek için, hesaplamalarda başlangıç voltajının yarısının alınması gerekir.
Şimdi aşağıdaki elektrik deşarj gücüne sahibiz:
nerede P - yıldırım deşarj gücü, U - voltaj; ben - mevcut güç.
Yani (3.2) ile şunu elde ederiz:
Bu, yıldırım deşarj gücünün 125 milyon kilovat olduğu anlamına gelir. Saniyenin birkaç binde biri kadar bir süre verildiğinde, toplam yıldırım enerjisi miktarını belirleyin:
Wh=34,722 kWh,
burada t1 bir saatteki saniye sayısıdır; t2 - yıldırım deşarj süresi süresi.
Elektrik enerjisinin ortalama fiyatını 1 kWh başına 4 ruble olarak alalım. O zaman tüm yıldırım enerjisinin maliyeti 138.88 ruble olacak.
Gerçekte, bu hesaplamalara göre, örneğin su ısıtmak için enerjinin sadece küçük bir kısmı elde edilebilir ve kullanılabilir. Yıldırım enerjisinin büyük bir kısmı, atmosferi ısıtmak için bir kıvılcım deşarjı sırasında harcanır ve hatta teorik olarak tüketiciler yıldırım enerjisinin daha küçük bir kısmını kullanabilirler.
Kurs projesi üzerinde çalışma sürecinde, gezegenin kaynaklarının tükenmesi ve işlenmesi ve çıkarılması sürecinde atmosferin ve dünyanın yüzeyinin kirlenmesi hakkında sonuçlar çıkarıldı. Ayrıca, ana değiştirme türleri zararlı üretim su, gelgitler, güneş vb. temiz doğal kaynaklardan enerji üreterek daha yumuşak bir enerjiye dönüştürmek.
Kurs projesi, yıldırım deşarjlarının enerjisini elektriğe dönüştürmek için kullanma olasılığını göz önünde bulundurur. Yıldırım deşarjının miktarı ve maliyeti için hesaplamalar yapılmıştır. Ancak bu tahminler görecelidir. Sonuçta, yıldırım enerjisi atmosferik süreçlere harcanır ve bunun sadece küçük bir kısmı santrale ulaşır.
Allbest.ru'da barındırılıyor
Benzer Belgeler
Mevcut enerji kaynakları. Dünya enerji kaynakları rezervleri. Sonsuz veya yenilenebilir enerji kaynaklarının aranması ve uygulanması sorunları. Alternatif enerji. Rüzgar enerjisi, dezavantajları ve avantajları. Rüzgar türbinlerinin çalışma prensibi ve çeşitleri.
dönem ödevi, eklendi 03/07/2016
Yenilenemeyen enerji kaynaklarının özellikleri ve kullanım sorunları. Geleneksel enerji kaynaklarından alternatif enerji kaynaklarına geçiş. Petrol ve gaz ve herhangi bir devletin ekonomisindeki rolleri. Petrolün kimyasal işlenmesi. Ukrayna'da petrol üretimi.
özet, 27/11/2011 eklendi
Enerjinin gelişimi ve varlığı sorunları. Alternatif enerji kaynaklarının çeşitleri ve gelişimi. Jeotermal enerjinin kaynakları ve kullanım yolları. Bir jeotermal santralin çalışma prensibi. GeoPP ve bileşenlerinin genel şematik diyagramı.
dönem ödevi, eklendi 05/06/2016
Mevcut enerji kaynakları. Santral çeşitleri. Enerjinin gelişimi ve varlığı sorunları. Alternatif enerji kaynaklarının gözden geçirilmesi. Gelgit santrallerinin cihazı ve çalışma prensibi. Enerji hesabı. Verimlilik faktörünün belirlenmesi.
dönem ödevi, eklendi 04/23/2016
Rüzgar enerjisi, Güneş enerjisi ve alternatif enerji kaynakları olarak güneş enerjisi. Ana enerji kaynakları olarak petrol, kömür ve gaz. Biyoyakıtların yaşam döngüsü, doğal çevrenin durumuna etkisi. Samso Adası'nın alternatif tarihi.
sunum, eklendi 09/15/2013
Modern enerjinin gelişimi ve sorunlarına genel bakış. Alternatif enerji kaynaklarının genel özellikleri, uygulama olanakları, avantajları ve dezavantajları. Şu anda geleneksel olmayan enerji üretimi için kullanılan gelişmeler.
özet, 29/03/2011 eklendi
Dünya doğal kaynaklarının coğrafyası. Enerji tüketimi sürdürülebilir bir kalkınma sorunudur. Dünya enerji tüketimi istatistikleri. Geleneksel olmayan (alternatif) enerji kaynaklarının türleri ve özellikleri. Kullanılmış nükleer yakıtın depolanması.
sunum, 28.11.2012 eklendi
Alternatif enerji kaynaklarının sınıflandırılması. Rusya'da alternatif enerji kaynaklarını kullanma olanakları. Rüzgar enerjisi (rüzgar enerjisi). Küçük hidroelektrik, güneş enerjisi. Biyokütle enerjisinin enerji amaçlı kullanımı.
dönem ödevi, 30.07.2012 eklendi
Geleneksel olmayan yenilenebilir enerji kaynaklarının türleri, gelişimleri için teknolojiler. 2010 yılına kadar Rusya'da yenilenebilir enerji kaynakları. Sverdlovsk bölgesinin elektrik enerjisi kompleksinin reformunda geleneksel olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarının rolü.
özet, 27/02/2010 eklendi
Rüzgar enerjisinden elektrik üretimi, kullanım tarihi. Rüzgar santralleri ve ana türleri. Rüzgar santrallerinin endüstriyel ve özel kullanımı, avantajları ve dezavantajları. Ukrayna'da rüzgar jeneratörlerinin kullanımı.
Biyolojik Bilimler Doktoru, Fizik ve Matematik Bilimleri Adayı K. BOGDANOV.
Herhangi bir zamanda Dünya'nın farklı noktalarında 2.000'den fazla şimşek fırtınası parlıyor. Her saniye, yaklaşık 50 yıldırım yeryüzüne çarpar ve ortalama olarak her kilometrekaresine yılda altı kez yıldırım düşer. B. Franklin ayrıca, gök gürültüsü bulutlarından dünyaya çarpan yıldırımın, ona birkaç on kolyeden oluşan bir negatif yükü aktaran elektriksel deşarjlar olduğunu ve bir yıldırım çarpması sırasında akımın genliğinin 20 ila 100 kA olduğunu gösterdi. Yüksek hızlı fotoğrafçılık, yıldırım deşarjının saniyenin birkaç onda biri kadar sürdüğünü ve birkaç daha kısa deşarjdan oluştuğunu gösterdi. Yıldırım uzun zamandır bilim adamlarının ilgisini çekiyor, ancak zamanımızda, onları diğer gezegenlerde bile tespit edebilsek de, 250 yıl öncesine göre doğaları hakkında sadece biraz daha fazla şey biliyoruz.
Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar
Çeşitli malzemelerin sürtünmesiyle elektriklenme yeteneği. Tabloda daha yüksek olan sürtünme çiftinden gelen malzeme pozitif yüklü ve altında negatif yüklü.
Bulutun negatif yüklü tabanı, altındaki Dünya yüzeyini pozitif yüklü olacak şekilde kutuplaştırır ve elektriksel bozulma koşulları ortaya çıktığında bir yıldırım boşalması meydana gelir.
Kara ve okyanusların yüzeyi üzerinde fırtına sıklığının dağılımı. Haritadaki en karanlık yerler, kilometrekare başına yılda 0,1'den fazla olmayan fırtına ve en parlak - 50'den fazla olan frekanslara karşılık gelir.
Paratoner ile şemsiye. Model 19. yüzyılda satıldı ve talep gördü.
Stadyumun üzerinde asılı duran bir gök gürültüsü bulutuna sıvı veya lazer ateş etmek, yıldırımı yana doğru yönlendirir.
Bir roketin bir gök gürültüsü bulutuna fırlatılmasının neden olduğu birkaç yıldırım çarpması. Sol dikey çizgi roketin izidir.
Yazar tarafından Moskova'nın eteklerinde bulunan 7,3 kg ağırlığında büyük bir "dallı" fulgurit.
Erimiş kumdan oluşan içi boş silindirik fulgurit parçaları.
Teksas'tan beyaz fulgurit.
Yıldırım, Dünya'nın elektrik alanını yeniden şarj etmenin sonsuz bir kaynağıdır.. 20. yüzyılın başında, Dünya'nın elektrik alanını ölçmek için atmosferik sondalar kullanıldı. Yüzeydeki gücü yaklaşık 100 V/m olarak ortaya çıktı, bu da gezegenin yaklaşık 400.000 C'lik toplam yüküne tekabül ediyor. İyonlar, konsantrasyonu yükseklikle artan ve kozmik radyasyon etkisi altında elektriksel olarak iletken bir tabaka olan iyonosferin oluştuğu 50 km yükseklikte maksimuma ulaşan Dünya atmosferinde yük taşıyıcıları olarak hizmet eder. Bu nedenle, Dünya'nın elektrik alanı, uygulanan voltajı yaklaşık 400 kV olan küresel bir kapasitörün alanıdır. Bu voltajın etkisi altında, yoğunluğu 1-2 olan üst katmanlardan alt katmanlara 2-4 kA'lık bir akım akar. 10 -12 A/m 2 ve 1.5 GW'a kadar enerji açığa çıkar. Ve eğer yıldırım olmasaydı bu elektrik alanı yok olurdu! Bu nedenle, iyi havalarda, elektrik kondansatörü - Dünya - boşalır ve fırtına sırasında şarj olur.
Bir kişi, vücudu iyi bir iletken olduğu için Dünya'nın elektrik alanını hissetmez. Bu nedenle, Dünya'nın yükü de insan vücudunun yüzeyindedir ve elektrik alanını yerel olarak bozar. Gök gürültüsü altında, zeminde indüklenen pozitif yüklerin yoğunluğu önemli ölçüde artabilir ve elektrik alan gücü, iyi havalarda değerinin 1000 katı olan 100 kV / m'yi geçebilir. Sonuç olarak, fırtına bulutu altında duran bir kişinin kafasındaki her saçın pozitif yükü aynı miktarda artar ve birbirlerinden iterek dururlar.
Elektrifikasyon - "yüklü" tozun çıkarılması. Bir bulutun elektrik yüklerini nasıl ayırdığını anlamak için, elektriğin ne olduğunu hatırlayalım. Bir bedeni şarj etmenin en kolay yolu, onu başka bir şeye sürtmektir. Sürtünme ile elektrifikasyon, elektrik yüklerini elde etmenin en eski yöntemidir. Yunancadan Rusçaya çevrilen "elektron" kelimesinin kendisi kehribar anlamına gelir, çünkü kehribar yün veya ipeğe sürtüldüğünde her zaman negatif olarak yüklenir. Yükün büyüklüğü ve işareti, sürtünen cisimlerin malzemelerine bağlıdır.
Vücudun bir başkasına sürtülmeden önce elektriksel olarak nötr olduğuna inanılıyor. Nitekim havada yüklü bir cisim bırakılırsa, zıt yüklü toz parçacıkları ve iyonlar ona yapışmaya başlayacaktır. Böylece, herhangi bir cismin yüzeyinde, cismin yükünü nötralize eden bir "yüklü" toz tabakası vardır. Bu nedenle, sürtünme ile elektrifikasyon, "yüklü" tozun her iki gövdeden kısmen uzaklaştırılması işlemidir. Bu durumda sonuç, "yüklü" tozun sürtünme gövdelerinden ne kadar iyi veya kötü şekilde uzaklaştırıldığına bağlı olacaktır.
Bulut, elektrik yüklerinin üretimi için bir fabrikadır. Bulutta tabloda listelenen birkaç malzeme olduğunu hayal etmek zor. Bununla birlikte, aynı malzemeden yapılmış olsalar bile gövdelerde farklı "yüklü" tozlar görünebilir - yüzey mikro yapısının farklı olması yeterlidir. Örneğin, pürüzsüz bir cisim pürüzlü bir cisme sürtündüğünde, ikisi de elektriklenecektir.
Bir gök gürültüsü, bazıları küçük damlacıklar veya buz kütleleri halinde yoğunlaşan çok miktarda buhardır. Bir gök gürültülü bulutun tepesi 6-7 km yükseklikte olabilir ve alt kısmı yerden 0,5-1 km yükseklikte asılı kalır. 3-4 km'nin üzerindeki bulutlar buz kütlelerinden oluşur farklı boyutçünkü sıcaklık her zaman sıfırın altındadır. Bu buz kütleleri, dünyanın ısıtılmış yüzeyinden yükselen sıcak hava akımlarının neden olduğu sürekli hareket halindedir. Küçük buz parçalarının, yükselen hava akımları tarafından taşınması büyük olanlardan daha kolaydır. Bu nedenle, bulutun üst kısmına hareket eden "çevik" küçük buz kütleleri, her zaman büyük olanlarla çarpışır. Bu tür her çarpışmada, büyük buz parçalarının negatif, küçük buz parçalarının ise pozitif olarak yüklendiği elektriklenme meydana gelir. Zamanla, pozitif yüklü küçük buz parçaları bulutun tepesinde ve negatif yüklü büyük buz parçaları altta olur. Başka bir deyişle, bir fırtınanın tepesi pozitif yüklüyken, altı negatif yüklüdür. Her şey, bir hava arızasının meydana geldiği ve gök gürültüsü bulutunun dibinden Dünya'ya aktığı bir şimşek deşarjı için hazır.
Yıldırım, uzaydan gelen bir selam ve bir X-ışınları kaynağıdır. Ancak bulutun kendisi, alt kısmı ile dünya arasında bir boşalmaya neden olacak şekilde kendisini elektriklendiremez. Bir gök gürültüsü bulutundaki elektrik alan şiddeti asla 400 kV/m'yi geçmez ve havada elektriksel bozulma 2500 kV/m'den daha büyük bir güçte meydana gelir. Dolayısıyla yıldırımın oluşabilmesi için elektrik alanından başka bir şeye ihtiyaç vardır. 1992'de Fizik Enstitüsünden Rus bilim adamı A. Gurevich. Rusya Bilimler Akademisi'nden (FIAN) P. N. Lebedev, uzaydan ışık hızına yakın hızlarda Dünya'ya düşen kozmik ışınların, yüksek enerjili parçacıkların, yıldırım için bir tür ateşleme olabileceğini öne sürdü. Bu türden binlerce parçacık, her saniye dünya atmosferinin her metrekaresini bombalıyor.
Gurevich'in teorisine göre, bir hava molekülü ile çarpışan bir kozmik radyasyon parçacığı onu iyonize ederek çok sayıda yüksek enerjili elektron oluşumuna neden olur. Bulut ve dünya arasındaki elektrik alanına girdikten sonra, elektronlar ışık hızına yakın hızlara hızlanır, hareketlerinin yolunu iyonize eder ve böylece onlarla birlikte dünyaya hareket eden bir elektron çığına neden olur. Bu elektron çığının yarattığı iyonize kanal, yıldırım tarafından deşarj için kullanılır (bkz. "Bilim ve Yaşam" No. 7, 1993).
Şimşek gören herkes, bunun bulutla dünyayı birbirine bağlayan parlak bir düz çizgi değil, kesik bir çizgi olduğunu fark etmiştir. Bu nedenle, yıldırım deşarjı için iletken bir kanal oluşturma sürecine "adım lideri" denir. Bu "adımların" her biri, elektronların ışık hızına yakın hızlara ulaştığı, hava molekülleriyle çarpışmaları nedeniyle durduğu ve hareket yönünü değiştirdiği yerdir. Yıldırımın kademeli karakterinin böyle bir yorumunun kanıtı, şimşeğin tökezliyormuş gibi yörüngesini değiştirdiği anlarla çakışan X-ışını flaşlarıdır. Son araştırmalar, yıldırımın, yoğunluğu 250.000 elektron volta kadar çıkabilen, göğüs röntgenlerinde kullanılanın yaklaşık iki katı olan, oldukça güçlü bir x-ışını kaynağı olduğunu göstermiştir.
Şimşek nasıl tetiklenir? Anlaşılmaz bir yerde ve ne zaman olacağını araştırmak çok zordur. Yani yıldırımın doğasını inceleyen bilim adamları uzun yıllar bu şekilde çalıştılar. Gökyüzündeki fırtınanın peygamber İlyas tarafından yönetildiğine ve planlarını bilmemize izin verilmediğine inanılıyor. Ancak bilim adamları, çok uzun bir süredir peygamber İlyas'ın yerini almaya çalışıyorlar, bir gök gürültüsü bulutu ile dünya arasında iletken bir kanal oluşturuyorlar. Bunun için B. Franklin, bir fırtına sırasında bir tel ve bir grup metal anahtarla biten bir uçurtma fırlattı. Bunu yaparak telden zayıf deşarjların akmasına neden oldu ve yıldırımın bulutlardan toprağa akan negatif bir elektrik deşarjı olduğunu ilk kanıtlayan kişi oldu. Franklin'in deneyleri son derece tehlikeliydi ve onları tekrarlamaya çalışanlardan biri olan Rus akademisyen G. V. Richman, 1753'te bir yıldırım çarpması sonucu öldü.
1990'larda araştırmacılar, hayatlarını tehlikeye atmadan yıldırım çağırmayı öğrendiler. Şimşek yaratmanın bir yolu, yerden doğrudan bir gök gürültüsü bulutuna küçük bir roket fırlatmaktır. Tüm yörünge boyunca roket havayı iyonize eder ve böylece bulut ile yer arasında iletken bir kanal oluşturur. Ve bulutun tabanının negatif yükü yeterince büyükse, oluşturulan kanal boyunca, tüm parametreleri roket fırlatma rampasının yakınında bulunan cihazlar tarafından kaydedilen bir yıldırım deşarjı meydana gelir. Daha fazlasını oluşturmak için Daha iyi koşullar yıldırım deşarjı için rokete metal bir tel takılır ve onu yere bağlar.
Yıldırım: hayat veren ve evrimin motoru. 1953'te biyokimyacılar S. Miller (Stanley Miller) ve G. Urey (Harold Urey), yaşamın "yapı taşlarından" birinin - amino asitlerin sudan bir elektrik deşarjı geçirerek elde edilebileceğini gösterdi. Dünyanın "ilkel" atmosferi çözülür ( metan, amonyak ve hidrojen). Elli yıl sonra, diğer araştırmacılar bu deneyleri tekrarladılar ve aynı sonuçları aldılar. Bu nedenle, Dünya'daki yaşamın kökenine ilişkin bilimsel teori, bir yıldırım çarpmasına temel bir rol atar.
Bakterilerden kısa akım darbeleri geçtiğinde, diğer bakterilerin DNA parçalarının içinden geçebileceği kabuklarında (zarlarında) gözenekler belirir ve evrim mekanizmalarından birini tetikler.
Fırtınalar neden kışın bu kadar nadir görülür? F. I. Tyutchev, “İlkbaharda ilk gök gürültüsünün olduğu Mayıs ayı başlarında bir fırtınayı seviyorum ...” yazan, kışın neredeyse hiç fırtına olmadığını biliyordu. Bir gök gürültüsü bulutu oluşturmak için artan nemli hava akımlarına ihtiyaç vardır. Doymuş buharların konsantrasyonu sıcaklıkla artar ve yaz aylarında maksimumdur. Yükselen hava akımlarının bağlı olduğu sıcaklık farkı ne kadar büyükse, dünya yüzeyine yakın sıcaklığı o kadar yüksek olur, çünkü birkaç kilometre yükseklikte sıcaklığı mevsime bağlı değildir. Bu, yükselen akımların yoğunluğunun yaz aylarında da maksimum olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, en sık yaz aylarında gök gürültülü fırtınalar yaşarız ve yazın soğuk olduğu kuzeyde gök gürültülü fırtınalar oldukça nadirdir.
Gök gürültülü fırtınalar neden karada denizden daha yaygındır? Bulutun boşalması için altındaki havada yeterli sayıda iyon olması gerekir. Sadece nitrojen ve oksijen moleküllerinden oluşan hava iyon içermez ve elektrik alanında bile iyonize edilmesi çok zordur. Ancak havada toz gibi çok sayıda yabancı parçacık varsa, o zaman çok fazla iyon da vardır. İyonlar, birbirlerine sürtünerek elektriklenmeleri gibi havadaki parçacıkların hareketiyle oluşur. çeşitli malzemeler. Açıktır ki, karada havada okyanuslardan çok daha fazla toz vardır. Bu nedenle gök gürültülü fırtınalar karada daha sık gürler. Ayrıca, her şeyden önce, havadaki aerosol konsantrasyonunun özellikle yüksek olduğu yerlere - duman ve petrol arıtma endüstrisinden kaynaklanan emisyonlara - yıldırım düştüğü belirtilmiştir.
Franklin yıldırımı nasıl saptırdı? Neyse ki, yıldırım çarpmalarının çoğu bulutlar arasında meydana gelir ve bu nedenle bir tehdit oluşturmaz. Ancak yıldırımın her yıl dünya çapında binden fazla insanı öldürdüğüne inanılıyor. En azından, bu tür istatistiklerin tutulduğu Amerika Birleşik Devletleri'nde, her yıl yaklaşık 1000 kişi yıldırımdan etkilenmekte ve yüzden fazlası ölmektedir. Bilim adamları uzun zamandır insanları bu "Tanrı'nın cezasından" korumaya çalışıyorlar. Örneğin, ilk elektrik kondansatörünün (Leyden kavanozu) mucidi Pieter van Muschenbroek (1692-1761), ünlü Fransız Ansiklopedisi için yazdığı elektrikle ilgili bir makalede savundu. geleneksel yollar yıldırım önleme - oldukça etkili olduğuna inandığı çan çalma ve top ateşi.
Maryland'in başkentinin Capitol'ünü korumaya çalışan Benjamin Franklin, 1775 yılında kubbenin birkaç metre yukarısında yükselen ve zemine bağlanan binaya kalın bir demir çubuk bağladı. Bilim adamı, mümkün olan en kısa sürede insanlara hizmet etmesini dileyerek buluşunun patentini almayı reddetti.
Franklin'in paratoner haberi hızla Avrupa'ya yayıldı ve Rusya da dahil olmak üzere tüm akademilere seçildi. Ancak bazı ülkelerde dindar nüfus bu buluşu öfkeyle karşıladı. Bir kişinin "Tanrı'nın gazabının" ana silahını bu kadar kolay ve basit bir şekilde evcilleştirebileceği fikri bile küfür gibi görünüyordu. Bu nedenle, farklı yerlerde insanlar dindar nedenlerle paratoner kırdılar. 1780'de kuzey Fransa'daki küçük Saint-Omer kasabasında, kasaba halkının bir demir paratoner direğinin çıkarılmasını talep ettiği ilginç bir olay meydana geldi ve dava yargılandı. Paratoneri müstehcenlerin saldırılarına karşı savunan genç avukat, savunmasını hem insan zihninin hem de doğa güçlerini yenme yeteneğinin ilahi bir kökene sahip olduğu gerçeğine dayandırdı. Genç avukat, bir hayat kurtarmaya yardımcı olan her şeyin iyilik için olduğunu savundu. Süreci kazandı ve büyük bir ün kazandı. Avukatın adı Maximilian Robespierre'di. Şimdi, paratoner mucidinin portresi, dünyanın en imrenilen reprodüksiyonudur, çünkü iyi bilinen yüz dolarlık banknotu süslüyor.
Su jeti ve lazer ile kendinizi yıldırımdan nasıl koruyabilirsiniz?. Son zamanlarda teklif edildi yeni yol yıldırımla mücadele. Yerden doğrudan gök gürültüsü bulutlarına fırlatılacak bir sıvı jetinden bir paratoner oluşturulacak. Yıldırım sıvısı, sıvı polimerlerin eklendiği tuzlu bir çözeltidir: tuzun elektrik iletkenliğini arttırması amaçlanır ve polimer, jetin ayrı damlacıklara "parçalanmasını" önler. Jet çapı yaklaşık bir santimetre olacak ve maksimum yükseklik 300 metre olacaktır. Sıvı paratoner son halini aldığında, elektrik alan gücü yeteri kadar yükseldiğinde fıskiyenin otomatik olarak açılacağı ve yıldırım düşme ihtimalinin maksimum olduğu spor ve oyun alanları ile donatılacaktır. Bir yük, bir gök gürültüsü bulutundan bir sıvı akışı aşağı akacak ve şimşeği başkaları için güvenli hale getirecektir. Yıldırım deşarjına karşı benzer bir koruma, ışını havayı iyonize ederek insan kalabalığından uzakta elektrik deşarjı için bir kanal oluşturacak olan bir lazer yardımıyla yapılabilir.
Yıldırım bizi yoldan çıkarabilir mi? Evet, pusula kullanıyorsanız. G. Melville'in "Moby Dick" adlı ünlü romanında, güçlü bir manyetik alan oluşturan bir yıldırım deşarjının pusula iğnesini yeniden mıknatısladığı böyle bir durum anlatılır. Ancak, geminin kaptanı bir dikiş iğnesi aldı, mıknatıslamak için vurdu ve yerine kırık bir pusula iğnesi koydu.
Bir evin veya uçağın içinde yıldırım çarpabilir mi? Maalesef evet! Yıldırım akımı, yakındaki bir direkten gelen bir telefon kablosu aracılığıyla bir eve girebilir. Bu nedenle, fırtına sırasında normal bir telefon kullanmamaya çalışın. Telsiz telefonla veya cep telefonuyla konuşmanın daha güvenli olduğuna inanılıyor. Fırtınalı havalarda evi yere bağlayan kalorifer ve sıhhi tesisat borularına dokunmamalısınız. Aynı nedenlerle uzmanlar, fırtınalı havalarda bilgisayarlar ve televizyonlar dahil tüm elektrikli aletlerin kapatılmasını tavsiye ediyor.
Uçaklara gelince, genel olarak konuşursak, fırtınalı alanların üzerinden uçmaya çalışırlar. Ve yine de, ortalama olarak, uçaklardan birine yılda bir kez yıldırım çarpıyor. Akımı yolculara çarpamaz, uçağın dış yüzeyi boyunca akar, ancak radyo iletişimini, navigasyon ekipmanını ve elektroniği devre dışı bırakabilir.
Fulgurite taşlaşmış yıldırımdır. Yıldırım deşarjı sırasında 10 9 -10 10 jul enerji açığa çıkar. Çoğu, bir şok dalgası (gök gürültüsü), havayı ısıtmak, ışık çakması ve diğer elektromanyetik dalgalar için harcanır ve yıldırımın yere girdiği noktada sadece küçük bir kısmı serbest bırakılır. Ancak bu "küçük" kısım bile yangın çıkarmaya, bir insanı öldürmeye ve bir binayı yıkmaya yeter. Yıldırım, geçtiği kanalı 30.000'e kadar ısıtabilir. ° C, Güneş yüzeyindeki sıcaklığın beş katı. Yıldırımın içindeki sıcaklık, kumun erime sıcaklığından (1600-2000°C) çok daha yüksektir, ancak kumun eriyip erimemesi, onlarca mikrosaniyeden onda birine kadar değişebilen yıldırım süresine de bağlıdır. . Yıldırım akımı darbesinin genliği genellikle birkaç on kiloampere eşittir, ancak bazen 100 kA'yı geçebilir. En güçlü yıldırım ve fulguritlerin doğuşuna neden olur - içi boş erimiş kum silindirleri.
"Fulgurite" kelimesi, şimşek anlamına gelen Latince fulgur'dan gelir. Kazılan fulguritlerin en uzunu yeraltında beş metreden fazla derinliğe indi. Fulgurit, yıldırım düşmesi sonucu oluşan sert kayaların erimesine de verilen isimdir; bazen dağların kayalık zirvelerinde çok sayıda bulunurlar. Yeniden eritilmiş silikadan oluşan fulguritler, genellikle bir kurşun kalem veya parmak kalınlığında koni biçimli tüplerdir. İç yüzeyleri pürüzsüz ve erimiş olup, dış yüzeyleri erimiş kütleye yapışan kum tanelerinden oluşur. Fulguritlerin rengi kumlu topraktaki mineral safsızlıklara bağlıdır. Çoğu kırmızımsı kahverengi, gri veya siyahtır, ancak yeşilimsi, beyaz ve hatta yarı saydam fulguritler de bulunur.
Görünüşe göre, fulguritlerin ilk tanımı ve yıldırım çarpmalarıyla ilişkisi, 1706'da Pastor D. Hermann tarafından yapılmıştır. Daha sonra, birçok kişi yıldırımın çarptığı insanların yakınında fulguritler buldu. Charles Darwin, "Beagle" gemisinde dünyayı dolaşırken, Maldonado (Uruguay) yakınlarındaki kumlu sahilde, kuma bir metreden fazla dikey olarak inen birkaç cam tüp keşfetti. Boyutlarını tanımladı ve oluşumlarını yıldırım deşarjlarıyla ilişkilendirdi. Ünlü Amerikalı fizikçi Robert Wood, onu neredeyse öldüren şimşek için bir "imza" aldı:
"Güçlü bir fırtına geçti ve üstümüzdeki gökyüzü çoktan temizlenmişti. Evimizi baldızımın evinden ayıran tarladan geçtim. Yol boyunca yaklaşık on metre yürüdüm, aniden kızım Margaret yaklaşık on saniye durdum ve zar zor ilerledim, aniden parlak mavi bir çizgi on iki inçlik bir silahın kükremesiyle gökyüzünü kesip yirmi adım önümde patikaya çarparak ve büyük bir sütunu yükselterek buhardan. Yıldırımın ne iz bıraktığını görmeye gittim. Ortasında yarım inç bir delik olan beş inç çapında yanmış yonca... Laboratuvara geri döndüm, sekiz kilo tenekeyi erittim ve içine döktüm. delik... olması gerektiği gibi, sapta ve yavaş yavaş sona doğru yaklaşıyor. Üç ayaktan biraz daha uzundu "(W. Seabrook. Robert Wood. - M.: Nauka, 1985, s. 285) ).
Yıldırım deşarjı sırasında kumda cam bir tüpün görünmesi, kum taneleri arasında her zaman hava ve nem bulunmasından kaynaklanmaktadır. Yıldırımın elektrik akımı bir saniyede havayı ve su buharını muazzam sıcaklıklara ısıtarak, mucizevi bir şekilde yıldırım kurbanı olmayan Wood'un duyduğu, kum taneleri ve genişlemesi arasındaki hava basıncında patlayıcı bir artışa neden olur. ve gördüm. Genişleyen hava, erimiş kumun içinde silindirik bir boşluk oluşturur. Sonraki hızlı soğutma, kumda bir cam tüp olan fulgurit'i düzeltir.
Genellikle kumdan dikkatlice kazılan fulgurit, bir ağaç kökü veya çok sayıda dalı olan bir dal şeklindedir. Bu tür dallı fulguritler, bildiğiniz gibi kuru kumdan daha yüksek bir elektrik iletkenliğine sahip olan bir yıldırım deşarjı ıslak kuma çarptığında oluşur.Bu durumlarda, toprağa giren yıldırım akımı hemen yanlara yayılmaya başlar ve bir bir ağacın köküne benzer yapı ve sonuçta ortaya çıkan fulgurit sadece bu şekli tekrarlar. Fulgurit çok kırılgandır ve yapışan kumu çıkarmaya çalışmak çoğu zaman tahribatına yol açar. Bu özellikle ıslak kumda oluşan dallı fulguritler için geçerlidir.
BULUŞ
Patent Rusya Federasyonu RU2332816
YILDIRIM ELEKTRİKLİ ENERJİ DEPOLAMA CİHAZI
Buluş sahibinin adı:
Bleskin Boris Ivanovich, Trushkin Nikolai Sergeevich, Khleskin Yuri Alekseevich, Leonov Boris Ivanovich, Mashkov Oleg Alekseevich, Rybkin Evgeny Aleksandrovich, Ishutin Vasily Aleksandrovich, Novikov Evgeny Gennadievich, Bleskin Alexander Borisovich, Mashkov Olegovich
Patent sahibinin adı:
Bleskin Boris Ivanovich, Trushkin Nikolai Sergeevich, Khlestkov Yuri Alekseevich, Leonov Boris Ivanovich, Mashkov Oleg Alekseevich
Yazışma Adresi:
115612, Moskova, st. Borisovskie Prudy, 22, bina 1, apt. 120, B.I. Bleskin
Patentin başlangıç tarihi:
17.11.2006
Buluş enstrümantasyon alanı ile ilgilidir ve elektrik enerjisinin birikmesi için kullanılabilir. Teknik sonuç, işlevselliğin genişletilmesidir. Bu amaca ulaşmak için paratoner, atmosferik elektrik akımına en az dirençli bir iletken şeklinde yapılır. Paratonerin yanında, enerjiyi gidermek için elemanlar vardır. Bu durumda, enerji toplama elemanı bir indüktör, bir yarı iletken eleman ve tek bir elektrik devresi oluşturmak için seri bağlanmış bir kapasitans içerir. İndüktör ve yarı iletken eleman, 1 ohm'dan fazla olmayan bir akım direncine sahiptir ve enerji toplama elemanı, paratonerden 0,1 ila 10 m mesafede bulunur.
BULUŞUN AÇIKLAMASI
Buluş fizikle, yani yıldırımın ve atmosferin elektrik enerjisini bir bütün olarak kullanmak için elektrikli cihazlarla ilgilidir. Endüstriyel ve evsel amaçlar için bir enerji kaynağı olarak, fırtınaların sık olduğu alanlarda kullanılabilir.
Atmosferik elektrik enerjisini kullanmak için, bir topraklama cihazına bağlı dikey olarak monte edilmiş bir paratoner ve enerjiyi ortadan kaldırmak için bir eleman içeren bir cihaz bilinmektedir (SSCB Yazarının sertifikası No. 781, sınıf H05F 7/00, 1925). Bu cihaz elektrik enerjisini depolamak için kullanılabilir.
Ancak bilinen cihaz, yıldırım çarpmasına uyarlanmadığından yıldırımın elektrik enerjisinin kullanılmasına izin vermez ve bir yıldırım çarpması sırasında açığa çıkan enerji, yıldırım düşmesine neden olur. Aynı zamanda, atmosferin elektrik enerjisinin birikmesi için mevcut direnç parametreleri çok büyüktür.
 |
Mevcut buluşun amacı, fırtınaların sık olduğu bölgelerde ucuz bir enerji kaynağı elde etmektir. Bu sorunun çözümü, bir topraklama cihazına bağlı dikey olarak monte edilmiş bir paratoner ve enerji toplamak için bir eleman içeren, enerji depolamak için bilinen bir cihazda, paratonerin iletken şeklinde yapılmış olması gerçeğiyle elde edilir. enerji çıkarmak için bir veya daha fazla elemanın bulunduğu atmosferik elektrik akımına karşı en düşük direnç. Ek olarak, enerji toplama elemanı örneğin bir indüktör, bir yarı iletken eleman ve tek bir elektrik devresi oluşturmak için seri bağlanmış bir kapasitans içerebilirken, endüktans bobini ve yarı iletken eleman en düşük akım direncine 1'den fazla değildir. Ohm ve enerji toplama elemanı, paratonerden 0,1 ila 10 m mesafede bulunur. Diğer bir durumda ise enerji alıcı elemanın bir endüktans bobini, bir yarı iletken eleman ve tek bir elektrik devresi oluşturacak şekilde seri bağlanmış bir kapasitansı vardır, endüktans bobini paratoner ekseninden geçen herhangi bir düzleme dik olarak yerleştirilir ve simetri ekseni paratoner ekseni ile çakışan bir toroid formu, bu durumda, indüktör ve yarı iletken eleman 1 ohm'dan fazla olmayan en düşük akım direncine sahiptir. Enerji depolama için önerilen cihazdaki topraklama aracı, elektrolit ile doldurulmuş açık veya kapalı bir kap şeklinde yapılabilir ve paratoner, örneğin iletken bir çubuk şeklinde yapılabilir. Şekil 1, iletken bir çubuk şeklinde yapılmış, paratoner yakınında bulunan bir indüktör ile yıldırım enerjisini depolamak için bir cihazın elektrik şemasını göstermektedir. Şekil 2, simetri ekseni paratoner ekseni ile çakışan bir toroid şeklinde yapılmış bir indüktör ile yıldırım enerjisinin birikmesi için cihazın elektrik devresini göstermektedir. Şekil 3, su gibi bir elektrolitle doldurulmuş açık bir kap şeklinde yapılmış bir topraklama aracıyla yıldırım enerjisinin biriktirilmesi için bir cihazı göstermektedir. Enerji depolama cihazı bir paratoner (1), örneğin, bir topraklama aracına (2) bağlı dikey olarak monte edilmiş bir akım taşıma çubuğu ve bir enerji toplama elemanı (3) içerir. Paratoner (1), enerjiyi gidermek için bir veya daha fazla elemanın (3) yerleştirildiği, örneğin her biri örneğin bir indüktör (4), bir yarı iletken eleman (5) ve seri olarak bağlanmış bir kondansatör (6) içeren bir iletken şeklinde yapılır. Tek bir elektrik devresi oluşturmak için. Kondansatör 6 üzerinde biriken voltaj, daha fazla kullanım için çıkarılabilir. Önerilen cihazdaki endüktans bobini 4, paratoner ekseninden geçen herhangi bir düzleme dik olarak yerleştirilebilir ve simetri ekseni paratoner ekseni ile çakışan bir toroid şeklinde yapılırken, paratoner endüktans bobini ve yarı iletken eleman, 1 Ohm'dan fazla olmayan en düşük akım direncine sahiptir (bkz. Şekil 2). Su gibi elektrolit ile doldurulmuş bir kap 7 (bakınız şekil 3) şeklinde yapılmış bir topraklama aracıyla enerji depolamak için bir cihaz, bir paratoner ile bağlantılı iletken bir levha 8 şeklinde yapılmış bir tabana sahiptir. 1. Önerilen cihaz, bir kapak 11 ile donatılmış, mahfaza 10 içinde paratoner 1 ile eş eksenli olarak yerleştirilmiş birkaç solenoid 9 sırasını içerebilir. Bu durumda, mahfaza 10, zemin 12'deki temel 11 üzerine kurulur. |
 |
|
 |
Yıldırımın elektrik enerjisinin biriktirilmesi için cihaz aşağıdaki gibi çalışır.
Bir enerji depolama cihazının paratonerine yıldırım düştüğünde, çubuktan I=(2-5)·105 A düzeyinde bir akım akar.Bu akım kendi etrafında dairesel bir manyetik alan H oluşturur, bu alan içinde bir indüktör vardır. yerleştirilmiş. Bu durumda, indüktörde oluşan EMF (E), kondansatör 6 üzerinde birikir.
Enerji giderme elemanları ile çubuk (1) arasındaki mesafeye bağlı olarak, farklı boyutlarda EMF (E) elde etmek mümkündür. Bu EMF kondansatörü 6 şarj eder (bkz. şekil 1).
Paratoner olarak örneğin (6-10) mm çapında bir tel veya iletken bir halat kullanılır.
Elektriksel açıdan bakıldığında, cihaz bir akım transformatörüdür, tek farkı ikincil sargının geleneksel bir elektrik enerjisi depolama cihazına - bir diyot kapasitansına kapalı olmasıdır. Tank 6'dan biriken elektrostatik enerji, aydınlatma cihazlarından volanları döndüren elektrik motorlarına kadar çeşitli tüketicilere yönlendirilebilir. mekanik enerji elektrostatikten daha avantajlıdır.
örnek 1
Çubuğa 1 bir ila on metre mesafeye yerleştirilmiş ve çubuktan geçen herhangi bir düzleme dik olarak yönlendirilmiş bir indüktör 3 ile enerji depolamak için bir cihaz (bakınız şekil 1).
Örnek 2
Simetri ekseni çubuk 1 ile çakışan bir toroid şeklinde yapılmış bir indüktör 3 ile enerji depolamak için bir cihaz (bakınız şekil 2).
Çapı d=100 mm, dönüş sayısı n=103 ve düşüşe olan mesafesi R=10 m olan solenoid üzerinde oluşan EMF E değerini belirliyoruz.
burada 0, boşluğun manyetik geçirgenliğidir, 4π ·10 7 "S'ye eşittir, solenoidin kesit alanıdır, n dönüş sayısıdır.
Solenoid, H çizgisi boyunca yönlendirilir ve manyetik alan gücündeki değişiklik, yük çubuktan akarken τ süresi boyunca dürtüsel olarak gerçekleşir.
Bu durumda Biot-Savart-Laplace yasasına göre ΔН/Δt oranından belirlenir.
ΔН/Δt=I/(2π ·R·τ), burada I, bir yıldırım düşmesi sırasında çubuktan geçen akım miktarıdır.
Bu nedenle, τ=5 10 -3 varsayarsak
Bir daire içinde birkaç kademede çok sayıda solenoid düzenleyerek, çok sayıda Küçük veya büyük pilleri şarj etmek için kullanılabilen DC kaynakları.
Örnek 3
Su arıtma için önerilen cihaz (şekil 3) kullanıldığında, iletken tabakanın (8) ısıtılmasından kaynaklanan buhar, bilinen herhangi bir yöntemle yoğuşturulur.
Ek olarak, üretilen buhar, buhar enerjisini kullanan buhar mekanizmalarını çalıştırmak için kullanılabilir.
Böylece, önerilen enerji depolama cihazı yardımıyla, topraklama tesisinde yıldırım enerjisinin önemli bir kısmı kullanılabilir, bu da onu temiz elde etmek için basınç düşürme valfleri ile donatılmış, uygun mukavemette kapalı bir kabuk şeklinde yapar. su veya dürtü buhar motorları. Geri dönüş yaylı böyle bir motorun pistonu tekrar tekrar salınım yapabilir ve solenoidin içine yerleştirilmiş kalıcı bir mıknatısa bağlı olduğundan, lineer bir akım üretecinin rotoru olarak hizmet edebilir. Bu durumda, enerji depolama cihazında, enerji toplama elemanı çubuktan (1) bir ila on metre mesafeye yerleştirilebilir.
Buluşun teknik etkinliği, önerilen cihazın gök gürültülü fırtınaların sık olduğu yerlerde kullanılması nedeniyle, yıldırım enerjisinin bir kısmının kullanılmasının mümkün olması gerçeğinde yatmaktadır. Yıldırım deşarjları sırasında önerilen cihazın yardımıyla depolanan atmosferik elektriğin enerjisi, başka herhangi bir enerji türüne dönüştürülebilir, örneğin:
depolama tankında buharlaşma ve buharın yoğunlaşması sırasında temiz su üretimi için;
büyük kütleli dönen volanlar için;
mekanik enerjiyi depolamak için
Önerilen cihaz, hem üretim hem de işletim açısından basittir. Özellikle gök gürültülü fırtınaların çok sık görülen bir atmosferik fenomen olduğu bölgelerde etkili bir şekilde kullanılabilir.
İDDİA
1. Bir topraklama cihazına bağlı dikey olarak monte edilmiş bir paratoner ve elektrik enerjisini toplamak için bir eleman içeren, paratoner elektrik enerjisinin biriktirilmesi için bir cihaz, paratoner çubuğunun en düşük iletken şeklinde yapılmış olması ile karakterize edilir. Elektrik enerjisinin toplanması için bir veya daha fazla elemanın yakınında bulunduğu atmosferik elektriğin akımına direnç, burada elektrik enerjisini toplamak için eleman bir endüktans bobini, bir yarı iletken eleman ve tek bir elektrik devresi oluşturmak üzere seri olarak bağlanmış bir kapasitans içerir. ve indüktör ve yarı iletken eleman, 1 Ohm'dan fazla olmayan bir akım direncine sahiptir ve enerji toplama elemanı, paratonerden 0,1 ila 10 m mesafede bulunur.
2. Endüktans bobininin, paratoner ekseninden geçen herhangi bir düzleme dik olarak yerleştirilmesi ve bir toroid şeklinde yapılmasıyla karakterize edilen, istem l'e göre yıldırımın elektrik enerjisinin biriktirilmesi için bir cihaz. endüktans bobini ve yarı iletken eleman 1 ohm'dan fazla olmayan bir akım direncine sahipken, paratoner ekseni ile çakışmaktadır.
3. İstem l'e göre yıldırım elektrik enerjisi biriktirmek için bir cihaz olup, özelliği, topraklama aracının elektrolit ile doldurulmuş açık veya kapalı bir kap şeklinde yapılmasıdır.
4. Paratoner çubuğunun bir çubuk şeklinde yapılmasıyla karakterize edilen, istem l'e göre yıldırım elektrik enerjisi biriktirmek için bir cihaz.
Gök gürültüsü bulutlarından enerji kullanan ilk şirketlerden biri, Amerikan şirketi Alternative Energy Holdings idi. Gök gürültüsü bulutlarının elektriksel deşarjlarından kaynaklanan serbest enerjiyi toplayarak ve kullanarak kullanmanın bir yolunu önerdi. Deney düzeneği 2007 yılında başlatıldı ve “yıldırım toplayıcı” olarak adlandırıldı. Gök gürültülü fırtınaların geliştirilmesi ve araştırılması, bir Amerikan şirketinin elektrik kaynağı olarak kullanmayı önerdiği devasa enerji birikimlerini içerir.
yıldırım santrali
Yıldırım enerji santrali aslında yıldırım enerjisini elektriğe çeviren klasik bir elektrik santralidir. Şu anda yıldırım gücü aktif olarak araştırılmaktadır ve yakın gelecekte diğer temiz enerji santralleri ile birlikte çok sayıda yıldırım santralinin ortaya çıkması mümkündür.
Yıldırım dalgalanmalarının kaynağı olarak yıldırım
Fırtınalar, bulutlarda büyük miktarlarda biriken elektrik boşalmalarıdır. Gök gürültülü bulutlardaki hava akımları nedeniyle, bu konudaki sorular hala araştırılsa da, pozitif ve negatif yükler birikir ve ayrılır.
Bulutlarda elektrik yüklerinin oluşumunun yaygın varsayımlarından biri, bu fiziksel sürecin, deneyler sırasında M.V. Lomonosov tarafından keşfedilen dünyanın sabit bir elektrik alanında gerçekleşmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Pirinç. 3.1.
Gezegenimiz her zaman negatif bir yüke sahipken, dünya yüzeyine yakın elektrik alan şiddeti yaklaşık 100 V/m'dir. Bu, dünyanın yüklerinden kaynaklanır ve yılın ve günün saatine çok az bağlıdır ve dünya yüzeyindeki herhangi bir nokta için hemen hemen aynıdır. Dünya'yı çevreleyen hava, Dünya'nın elektrik alanı yönünde hareket eden serbest yüklere sahiptir. Dünya yüzeyine yakın her santimetreküp hava, yaklaşık 600 çift pozitif ve negatif yüklü parçacık içerir. Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça havadaki yüklü parçacıkların yoğunluğu artar. Yere yakın hava iletkenliği düşüktür, ancak dünya yüzeyinden 80 km uzaklıkta 3 milyar kat artarak tatlı suyun iletkenliğine ulaşır.
Böylece, elektriksel özellikler açısından, çevreleyen atmosfere sahip Dünya, levhaları Dünya ve Dünya yüzeyinden 80 km uzaklıkta bulunan iletken bir hava tabakası olan devasa boyutlarda küresel bir kapasitör olarak temsil edilebilir. Bu plakalar arasındaki yalıtkan tabaka, 80 km kalınlığında, düşük elektrik ileten bir hava tabakasıdır. Böyle bir kapasitörün plakaları arasında voltaj yaklaşık 200 kV'dur ve bu voltajın etkisi altında geçen akım 1.4 kA'dır. Kondansatör gücü yaklaşık 300 MW'dır. Bu kapasitörün elektrik alanında, Dünya yüzeyinden 1 ila 8 km aralığında, gök gürültülü bulutlar oluşur ve gök gürültülü fırtına olayları meydana gelir.
Yıldırım, elektrik yüklerinin taşıyıcısı olarak diğer AES'lere kıyasla elektriğe en yakın kaynaktır. Bulutlarda biriken yük, Dünya yüzeyine göre birkaç milyon voltluk bir potansiyele sahiptir. Yıldırım akımının yönü, bulutun negatif yüküyle (vakaların %90'ında) hem yerden buluta hem de buluttan yere (vakaların %10'unda) olabilir. Bir yıldırım deşarjının süresi ortalama 0,2 s, nadiren 1 ... 1,5 s'ye kadar, darbenin ön kenarının süresi 3 ila 20 μs arasındadır, akım birkaç bin amper, 100 kA'ya kadar, güçlü manyetik alan ve radyo dalgaları. Yıldırım, toz fırtınaları, kar fırtınaları, volkanik patlamalar sırasında da oluşabilir.
alternatif enerji yıldırım santrali
Yıldırım santralinin çalışma prensibi
Diğer enerji santralleri ile aynı sürece dayalıdır: kaynak enerjiyi elektriğe dönüştürmek. Aslında yıldırım aynı elektriği içerir, yani hiçbir şeyin dönüştürülmesi gerekmez. Bununla birlikte, “standart” yıldırım deşarjının yukarıdaki parametreleri o kadar büyüktür ki, bu elektrik ağa girerse, tüm ekipman birkaç saniye içinde yanacaktır. Bu nedenle, sisteme güçlü kapasitörler, transformatörler ve çeşitli dönüştürücüler dahil edilerek bu enerji, elektrik şebekelerinde ve ekipmanlarında gerekli kullanım koşullarına göre ayarlanır.
Yıldırım santralinin avantajları ve dezavantajları
Yıldırım santrallerinin avantajları:
Yer-iyonosferik süper kapasitör, yenilenebilir enerji kaynakları - güneş ve yer kabuğunun radyoaktif elementleri - yardımıyla sürekli olarak şarj edilir.
Yıldırım santrali çevreye herhangi bir kirletici madde salmaz.
Yıldırım istasyonlarının donanımı dikkat çekici değildir. Balonlar çıplak gözle görülemeyecek kadar yüksek. Bunu yapmak için bir teleskopa veya dürbüne ihtiyacınız var.
Bir yıldırım santrali, toplar havada tutulursa sürekli olarak enerji üretebilir.
Yıldırım santrallerinin dezavantajları:
Güneş veya rüzgar enerjisi gibi yıldırım elektriğinin depolanması zordur.
Yıldırım sistemlerindeki yüksek voltajlar, işletme personeli için tehlikeli olabilir.
Atmosferden elde edilebilecek toplam elektrik miktarı sınırlıdır.
En iyi ihtimalle, yıldırım gücü diğer enerji kaynaklarına yalnızca marjinal bir ek olarak hizmet edebilir.
Bu nedenle, yıldırım enerjisi şu anda oldukça güvenilmez ve savunmasızdır. Ancak bu, AIE'ye geçiş lehine önemini azaltmaz. Gezegenin bazı bölgeleri, fırtına çalışmalarına ve onlardan gerekli elektriğin üretilmesine önemli ölçüde devam edebilecek uygun koşullarla doyurulur.
kiralık blok
Alternatif enerji- geleneksel olanlar kadar yaygın olmayan, ancak kullanımlarının karlılığı nedeniyle, kural olarak, çevreye zarar verme riski düşük olan, enerjiyi elde etmenin, iletmenin ve kullanmanın bir dizi umut verici yolu.
Güneş enerjisi
Çeşitli güneş enerjisi kurulumları, alternatif bir enerji kaynağı olarak güneş radyasyonunu kullanır. Güneş radyasyonu hem ısı kaynağı ihtiyaçları için hem de elektrik üretmek için (fotovoltaik hücreler kullanılarak) kullanılabilir.
Güneş enerjisinin avantajları, bu enerji kaynağının yenilenebilirliğini, gürültüsüzlüğünü, güneş radyasyonunun diğer enerji türlerine işlenmesi sırasında atmosfere zararlı emisyonların olmamasını içerir.
Güneş enerjisinin dezavantajları, güneş radyasyonunun yoğunluğunun günlük ve mevsimsel ritme bağımlılığının yanı sıra güneş enerjisi santrallerinin inşası için geniş alanlara duyulan ihtiyaçtır. Ayrıca ciddi bir çevre sorunu, güneş enerjisi sistemleri için fotovoltaik pillerin üretiminde zehirli ve toksik maddelerin kullanılması ve bunların bertaraf edilmesi sorununu ortaya çıkarmasıdır.
Rüzgar enerjisi
En umut verici enerji kaynaklarından biri rüzgardır. Bir rüzgar jeneratörünün çalışma prensibi temeldir. Rüzgarın gücü, rüzgar çarkını sürmek için kullanılır. Bu dönüş sırayla elektrik jeneratörünün rotoruna iletilir.
Bir rüzgar jeneratörünün avantajı, her şeyden önce, rüzgarlı yerlerde rüzgarın tükenmez bir enerji kaynağı olarak kabul edilebilmesidir. Ayrıca enerji üreten rüzgar türbinleri, zararlı emisyonlarla atmosferi kirletmezler.
Rüzgar enerjisi üretimi için cihazların dezavantajları, rüzgar gücünün değişkenliğini ve tek bir rüzgar jeneratörünün düşük gücünü içerir. Ayrıca rüzgar türbinleri çok fazla gürültü çıkardığı için insanların yaşadığı yerlerden uzak bir yere kurulmaya çalışılıyor.
jeotermal enerji
Dünyanın derinliklerinde büyük miktarda termal enerji depolanır. Bunun nedeni, Dünya'nın çekirdeğinin sıcaklığının aşırı derecede yüksek olmasıdır. Bazı yerlerde Dünya yüksek sıcaklıktaki magmanın Dünya yüzeyine doğrudan çıkışı vardır: volkanik alanlar, su veya buhar kaplıcaları. Bu jeotermal kaynakların enerjisinin jeotermal enerji destekçileri tarafından alternatif bir kaynak olarak kullanılması önerilmektedir.
Jeotermal kaynaklar farklı şekillerde kullanılmaktadır. Bazı kaynaklar ısı temini için, bazıları ise termal enerjiden elektrik üretmek için kullanılır.
Jeotermal enerji kaynaklarının avantajları, tükenmezliği ve günün ve mevsimin zamanından bağımsızlığı içerir.
İle olumsuz taraflar Termal suların yüksek oranda mineralize olması ve çoğu zaman toksik bileşiklerle doygun olması gerçeğine atfedilebilir. Bu, atık termal suların yüzey su kütlelerine boşaltılmasını imkansız hale getirir. Bu nedenle, atık su yeraltı akiferine geri pompalanmalıdır. Ayrıca, bazı sismologlar, bunun depremlere neden olabileceğini savunarak, Dünya'nın derin katmanlarına yapılacak herhangi bir müdahaleye karşı çıkıyorlar.
fırtına enerjisi
Fırtına enerjisi, enerjiyi yakalayıp yeniden yönlendirerek enerjiyi kullanmanın bir yoludur. elektrik şebekesine yıldırım. Alternative Energy Holdings, 11 Ekim 2006'da yıldırım enerjisini kullanabilen bir prototip model oluşturduklarını duyurdu. Yıldırım temiz enerjidir ve uygulanması yalnızca çok sayıda çevresel tehlikeyi ortadan kaldırmakla kalmayacak, aynı zamanda enerji üretim maliyetini de önemli ölçüde azaltacaktır.
Yıldırım gücündeki sorunlar
Yıldırım çok güvenilmez bir enerji kaynağıdır, çünkü bir fırtınanın nerede ve ne zaman olacağını önceden tahmin etmek imkansızdır.
Yıldırım enerjisinin bir başka sorunu, yıldırım boşalmasının bir saniyeden daha kısa sürmesi ve sonuç olarak enerjisinin çok hızlı bir şekilde depolanması gerekmesidir. Bu, güçlü ve pahalı kapasitörler gerektirecektir. Yükü jeneratörün iç direnciyle eşleştirmenin mümkün olduğu durumlarda, ikinci ve üçüncü tür devrelere sahip çeşitli salınım sistemleri de kullanılabilir.
Yıldırım karmaşık bir elektriksel süreçtir ve birkaç çeşide ayrılır: negatif - bulutun alt kısmında birikir ve pozitif - bulutun üst kısmında toplanır. Bir yıldırım çiftliği oluştururken bu da dikkate alınmalıdır.
Ebb ve akış enerjisi
Orantısız olarak daha güçlü bir su akışı kaynağı, gelgitlerdir. Gelgitlerin potansiyel olarak insanlığa yılda yaklaşık 70 milyon milyar kilovat saat verebileceği hesaplandı. Karşılaştırma için: Bu, birlikte ele alındığında, keşfedilen taş kömürü ve kahverengi kömür rezervlerinin üretebileceği ile hemen hemen aynıdır;
Gelgit hidroelektrik santrallerinin projeleri, Kola Yarımadası da dahil olmak üzere birçok ülkede deneysel olarak test edilmiş, mühendislik açısından ayrıntılı olarak geliştirilmiştir. TPP'nin optimal çalışması için bir strateji bile düşünüldü: yüksek gelgitler sırasında barajın arkasındaki rezervuarda su biriktirmek ve birleşik enerji sistemlerinde “tepe tüketimi” meydana geldiğinde bunu elektrik üretimine harcamak, böylece yükü hafifletmek diğer santrallerde.
biyoyakıt
Sıvı: biyoetanol.
İkinci nesil biyoetanol üretimine yönelik teknolojilerin geliştirilmesi, ucuz biyolojik hammaddelerden üretilen yakıtlar için pazarlarda yeni ufuklar açar ve ayrıca atık bertarafı sorunlarının çözülmesine olanak tanır. Katkı maddesi olarak kullanılan etanol, benzinin daha eksiksiz yanmasına katkıda bulunur ve karbon monoksit ve toksik emisyonları %30 ve uçucu organik bileşik emisyonlarını %25 azaltır. Böylece kullanımı çevre üzerindeki teknolojik yükü azaltır.Biyogazın doğal gaza göre avantajı, en uzak yerleşim, yani. gaz ulaşım altyapısının organizasyonu açısından ulaşımı zor ve maliyetli olan bölgelere akaryakıt teminini mümkün kılmaktadır. Ek olarak, biyogaz üretimi, işlenmesi sırasında biyogaza ek olarak ısı ve organik gübrelerin elde edildiği tarım ve gıda üretimi için ciddi olan atık bertarafı sorununu çözmeyi mümkün kılmaktadır. Ayrıca biyogaz kullanımı sera gazı emisyonlarını azaltır.
Katı: odun atıkları ve biyokütle (odun yongaları, odun, kabuk, saman vb.'den elde edilen peletler (yakıt peletleri), yakıt briketleri) Peletlerin en önemli avantajlarından biri yüksek ve sabit kütle yoğunluğudur, doğru biçim ve uzun mesafelerde ısıtma ve nakliye için kullanımlarını nispeten kolaylaştıran tek tip bir tutarlılık.
Gazlı: HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%B7" \o "Biogaz" biyogaz, sentez gazı .
Biyogazın doğal gaza göre avantajı, en uzak yerleşim, yani. gaz ulaşım altyapısının organizasyonu açısından ulaşımı zor ve maliyetli olan bölgelere akaryakıt teminini mümkün kılmaktadır. Ek olarak, biyogaz üretimi, işlenmesi sırasında biyogaza ek olarak ısı ve organik gübrelerin elde edildiği tarım ve gıda üretimi için ciddi olan atık bertarafı sorununu çözmeyi mümkün kılmaktadır. Ayrıca biyogaz kullanımı sera gazı emisyonlarını da azaltmaktadır.
|
Nesne üzerinde başlık:
|
