التغذية والنظام الغذائي 

محطات توليد الطاقة في العواصف الرعدية. جهاز لتخزين الطاقة الكهربائية من الصواعق. براءة اختراع الاتحاد الروسي ru2332816

طاقة العاصفة الرعديةهي نوع من الطاقة البديلة التي يجب أن "تلتقط" طاقة البرق وترسلها إلى شبكة الكهرباء. مثل هذا المصدر هو مورد لا نهاية له يتم استعادته باستمرار. البرق عملية كهربائية معقدة تنقسم إلى عدة أنواع: سلبية وإيجابية. النوع الأول من البرق يتراكم في الجزء السفلي من السحابة ، والآخر ، على العكس من ذلك ، يتجمع في الجزء العلوي. من أجل "التقاط" طاقة البرق والحفاظ عليها ، من الضروري استخدام مكثفات قوية ومكلفة ، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الأنظمة التذبذبية ذات الدوائر من النوع الثاني والثالث. يعد هذا ضروريًا لمطابقة الحمل وتوزيعه بالتساوي مع المقاومة الخارجية لمولد العمل.

حتى الآن ، تعتبر طاقة العواصف الرعدية مشروعًا غير مكتمل وغير مكتمل التكوين ، على الرغم من أنه واعد جدًا. الجاذبية هي القدرة على استعادة الموارد باستمرار. من المهم جدًا مقدار الطاقة التي تأتي من التفريغ الفردي ، مما يساهم في إنتاج طاقة كافية (حوالي 5 مليارات جول من الطاقة النظيفة ، أي ما يعادل 145 لترًا من البنزين).

عملية تفريغ البرق

عملية إنشاء تفريغ البرق معقدة للغاية وتقنية. أولاً ، يتم إرسال تفريغ القائد من السحابة إلى الأرض ، والذي يتكون من الانهيارات الجليدية الإلكترونية. يتم دمج هذه الانهيارات الجليدية في تصريفات تسمى "اللافتات". يخلق التفريغ القائد قناة مؤينة ساخنة يتحرك من خلالها تفريغ البرق الرئيسي في الاتجاه المعاكس ، والذي يتم طرده من سطح كوكبنا بواسطة نبضة من مجال كهربائي قوي. يمكن تكرار مثل هذه التلاعبات المنهجية عدة مرات متتالية ، على الرغم من أنه قد يبدو لنا أن بضع ثوانٍ فقط قد مرت. لذلك ، فإن عملية "اصطياد" البرق ، وتحويل طاقته إلى تخزين حالي وتخزين لاحق هي عملية صعبة للغاية.

إشكالية

هناك الجوانب والعيوب التالية لطاقة البرق:

  • مصدر طاقة غير موثوق.نظرًا لحقيقة أنه من المستحيل التنبؤ مسبقًا بمكان وزمان حدوث البرق ، فقد تكون هناك مشاكل في تكوين الطاقة واستلامها. يؤثر تباين هذه الظاهرة بشكل كبير على أهمية الفكرة بأكملها.
  • مدة التفريغ منخفضة.يحدث تفريغ البرق ويعمل في غضون ثوانٍ ، لذلك من المهم جدًا الاستجابة بسرعة و "التقاطه".
  • الحاجة إلى استخدام المكثفات والأنظمة التذبذبية.بدون استخدام هذه الأجهزة والأنظمة ، من المستحيل تلقي وتحويل طاقة العواصف الرعدية بشكل كامل.
  • مشاكل جانبية مع تهم "القبض".بسبب الكثافة المنخفضة للأيونات المشحونة ، يتم إنشاء مقاومة كبيرة للهواء. يمكنك "التقاط" البرق باستخدام قطب كهربائي مؤين ، يجب رفعه قدر الإمكان فوق سطح الأرض (يمكنه "التقاط" الطاقة فقط في شكل تيارات دقيقة). إذا تم رفع القطب الكهربائي بالقرب من السحب المكهربة ، فسيؤدي ذلك إلى حدوث البرق. يمكن أن تؤدي مثل هذه الشحنة قصيرة المدى ، ولكن القوية ، إلى حدوث أعطال عددية لمحطة توليد الطاقة الناتجة عن العواصف الرعدية.
  • التكلفة الباهظة للنظام والمعدات بالكامل.طاقة العواصف الرعدية ، بسبب هيكلها الخاص وتغيرها المستمر ، تعني استخدام مجموعة متنوعة من المعدات ، وهي مكلفة للغاية.
  • تحويل وتوزيع التيار.بسبب تباين قوة الشحنات ، يمكن أن تنشأ مشاكل في توزيعها. يتراوح متوسط ​​قوة البرق من 5 إلى 20 كيلو أمبير ، ومع ذلك ، توجد ومضات بتيار يصل إلى 200 كيلو أمبير. يجب توزيع أي شحنة بطاقة أقل على مؤشر 220 فولت أو 50-60 هرتز للتيار المتردد.

تجارب على تركيب محطات لتوليد الكهرباء من العواصف الرعدية

في 11 أكتوبر 2006 ، تم الإعلان عن التصميم الناجح لنموذج أولي لمحطة طاقة عاصفة رعدية قادرة على "التقاط" البرق وتحويله إلى طاقة نظيفة. يمكن لشركة الطاقة البديلة القابضة أن تتباهى بمثل هذه الإنجازات. لاحظت الشركة المصنعة المبتكرة أن مثل هذا المصنع يمكن أن يحل العديد من المشاكل البيئية ، وكذلك يقلل بشكل كبير من تكلفة إنتاج الطاقة. وتؤكد الشركة أن مثل هذا النظام سوف يؤتي ثماره في غضون 4-7 سنوات ، وأن "مزارع العواصف الرعدية" ستكون قادرة على إنتاج وبيع الكهرباء التي تختلف عن تكلفة مصادر الطاقة التقليدية (0.005 دولار لكل كيلوواط / سنة).

قام باحثون في جامعة Saungthampt في عام 2013 في المختبر بمحاكاة شحنة البرق الاصطناعية ، والتي تتطابق في خصائصها مع البرق من أصل طبيعي. باستخدام معدات بسيطة ، تمكن العلماء من "التقاط" الشحنة ، وبمساعدتها ، شحن بطارية الهاتف المحمول.

دراسات نشاط البرق ، خرائط ترددات البرق

أجرى متخصصو ناسا الذين يعملون مع القمر الصناعي لقياس العاصفة الاستوائية في عام 2006 دراسات حول نشاط العواصف الرعدية في أجزاء مختلفة من كوكبنا. في وقت لاحق ، تم الإعلان عن البيانات الخاصة بتكرار أصل البرق وإنشاء خريطة مقابلة. ذكرت مثل هذه الدراسات أن هناك مناطق معينة تحدث فيها ما يصل إلى 70 صاعقة (لكل كيلومتر مربع من المنطقة) على مدار العام.

العاصفة الرعدية هي عملية معقدة للكهرباء الساكنة مصحوبة ببرق ورعد. طاقة العواصف الرعدية هي طاقة بديلة واعدة يمكن أن تساعد البشرية على التخلص من أزمة الطاقة وتزويدها بموارد متجددة باستمرار. على الرغم من كل مزايا هذا النوع من الطاقة ، إلا أن هناك العديد من الجوانب والعوامل التي تمنع الإنتاج النشط واستخدام وتخزين الكهرباء من هذا الأصل.

يدرس العلماء الآن في جميع أنحاء العالم هذه العملية المعقدة ويطورون الخطط والمشاريع لمعالجة المشاكل ذات الصلة. ربما ، بمرور الوقت ، ستكون البشرية قادرة على ترويض طاقة البرق "العنيدّة" ومعالجتها في المستقبل القريب.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru

منشور من طرفعلى http://www.allbest.ru

مصادر طاقه بديله. محطة طاقة البرق

المقدمة

1.2 مشاكل تطوير الطاقة

2.1 تطوير مصادر الطاقة البديلة

3. محطة توليد الكهرباء البرق

3.1 محطة طاقة البرق

المقدمة

أظهرت سنوات عديدة من البحث أن احتياطيات أنواع عديدة من مصادر الطاقة العضوية ليست بلا حدود. يتم استنفادها كل عام بكميات كبيرة وفقًا لاستهلاكها. أدت هذه النتائج إلى العديد من الأسئلة في البحث عن مصادر طاقة جديدة. في غضون ذلك ، تندرج جميع مصادر الطاقة في فئتين رئيسيتين. تنقسم جميع احتياطيات الوقود الموجودة لتوليد الطاقة إلى نوعين رئيسيين:

قابل للتجديد؛

غير قابلة للتجديد.

في هذا الصدد ، يلعب البحث عن رواسب جديدة وأنواع جديدة من الوقود حاليًا دورًا مهيمنًا في توفير الطاقة للعالم بأسره والمرافق الحيوية الفردية. ومع ذلك ، يتم أيضًا استنفاد رواسب جديدة ، ولا يتم استغلال مصادر الطاقة البديلة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية إلا في ظل ظروف مواتية وتتطلب تكاليف كبيرة في المعدات والتشغيل. ويرجع ذلك إلى ارتفاع مستوى عدم الاستقرار والتغيرات في مؤشرات الأداء في العملية.

تكمن الميزة الضخمة للطاقة البديلة في "نقاء" الطاقة المستلمة والمنتجة. بعد كل شيء ، يتم استخراجه من مصادر طبيعية: موجات ، مد / تدفق ، سمك الأرض. جميع الظواهر والعمليات الطبيعية مشبعة بالطاقة. مهمة الإنسانية هي إزالته وتحويله إلى كهربائي. السؤال هو ماذا سيحدث للأرض عندما تتأرجح الطاقة في تيراواط حتى تزعج العقول. لذلك ، يمكننا القول أن المهمة واضحة. يبقى لتطوير هذه الصناعات.

1. مصادر الطاقة التقليدية

يقترب استخراج موارد الأرض من نهايته. بعد كل شيء ، تتكاثر جميع مصادر الوقود العضوي تقريبًا ببطء شديد أو لا تتكاثر على الإطلاق. في الوقت نفسه ، اعتادت البشرية على أخذ الموارد المنفقة فقط وليس تجديدها. لذلك ، فإن قضية استنفاد طاقة الأرض لم تثير العالم بشكل خاص ، باستثناء الجمهور والمنظمات الخضراء المختلفة ، التي تهز أصابعها فقط إذا ألقوا بقطعة من الورق في الشارع أو لم يطفئوا النار. لذلك ، حتى الآن ، تحل شركات الطاقة المشكلة فقط في البحث عن رواسب جديدة. ومع ذلك ، كما تعلم ، فإن الحقول الجديدة المطورة لا تغير شيئًا ، أو بالأحرى تزيد الوضع البيئي سوءًا.

يمكننا القول أن البحث عن مصادر جديدة يسير بوتيرة محسوبة: يتم تنمية عناصر الطاقة ، واستخراج موارد جديدة لإنتاج الطاقة. بعد كل شيء ، سوف تستمر أيضًا لفترة قصيرة نسبيًا.

تحتل الطاقة المرتبة الأولى في استخدام الطاقة وتحويلها. تعتمد الإمكانات الاقتصادية للدول ورفاهية الناس عليها إلى حد حاسم. كما أن لها أقوى تأثير على البيئة ، واستنزاف موارد كوكب الأرض واقتصاد الدول. من الواضح أن معدل استهلاك الطاقة في المستقبل لن يتوقف بل ويزيد. ونتيجة لذلك ، تثار الأسئلة التالية:

ما هو تأثير الأنواع الرئيسية للطاقة الحديثة (الحرارية والمائية والنووية) على المحيط الحيوي وعناصره الفردية وكيف ستتغير نسبة هذه الأنواع في ميزان الطاقة على المدى القصير والطويل ؛

هل من الممكن تقليل التأثير السلبي على البيئة من الأساليب الحديثة (التقليدية) للحصول على الطاقة واستخدامها ؛

ما هي احتمالات إنتاج الطاقة من مصادر بديلة (غير تقليدية) ، مثل طاقة الشمس والرياح والمياه الحرارية وغيرها من المصادر التي لا تنضب وصديقة للبيئة.

تغطي هذه المجموعة من الأسئلة جميع مجالات النشاط البشري. يمكننا القول أنه في الوقت الحاضر تم طرح مهمة القضية الاقتصادية والبيئية. حان وقت العمل.

1.1 أنواع مصادر الطاقة الكلاسيكية

تنقسم جميع أنواع وقود الطاقة الموجودة في الطبيعة إلى صلبة وسائلة وغازية. في أجهزة التسخين ، يستخدم التأثير الحراري للتيار الكهربائي أيضًا لتسخين المبرد. تنقسم بعض مجموعات الوقود ، بدورها ، إلى مجموعتين فرعيتين ، أحدهما مجموعة فرعية هي الوقود عند إنتاجه ، ويسمى هذا الوقود الطبيعي ؛ المجموعة الفرعية الثانية - الوقود ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق معالجة أو إثراء الوقود الطبيعي الطبيعي ؛ هذا يسمى الوقود الاصطناعي.

يشمل الوقود الصلب:

أ) الوقود الصلب الطبيعي - الخشب والفحم والأنثراسايت والجفت ؛

ب) الوقود الصلب الاصطناعي - الفحم النباتي وفحم الكوك والوقود المسحوق ، والذي يتم الحصول عليه بسحق الفحم.

تشمل أنواع الوقود السائل ما يلي:

أ) وقود سائل طبيعي - زيت ؛

ب) الوقود السائل الصناعي - البنزين ، الكيروسين ، وقود الديزل (وقود الديزل) ، زيت الوقود ، القطران.

تشمل أنواع الوقود الغازي ما يلي:

أ) الوقود الغازي الطبيعي - الغاز الطبيعي ؛

ب) الوقود الغازي الاصطناعي - غاز المولد الذي يتم الحصول عليه أثناء تغويز أنواع مختلفة من الوقود الصلب (الخث ، الحطب ، الفحم ، إلخ) ، أفران الكوك ، الأفران العالية ، الإضاءة ، الغازات المصاحبة وغيرها.

يتكون الوقود الأحفوري من نفس العناصر الكيميائية. الفرق بين أنواع الوقود هو أن هذه العناصر الكيميائية موجودة في الوقود بكميات مختلفة.

العناصر التي يتكون منها الوقود مقسمة إلى مجموعتين.

المجموعة 1: هذه هي العناصر التي تحرق نفسها أو تدعم الاحتراق. تشمل عناصر الوقود هذه الكربون والهيدروجين والأكسجين.

المجموعة 2: هذه هي العناصر التي لا تحرق نفسها ولا تساهم في الاحتراق ، لكنها جزء من الوقود ؛ وتشمل النيتروجين والماء.

يحتل الكبريت مكانة خاصة من العناصر المحددة. الكبريت مادة قابلة للاشتعال وتنبعث منها كمية معينة من الحرارة أثناء الاحتراق ، لكن وجوده في الوقود غير مرغوب فيه ، حيث يتم إطلاق ثاني أكسيد الكبريت أثناء احتراق الكبريت الذي يمر في المعدن المسخن ويضعف خواصه الميكانيكية.

يتم قياس كمية الطاقة الحرارية التي يطلقها الوقود أثناء الاحتراق بالسعرات الحرارية. ينتج كل وقود كمية مختلفة من الحرارة عندما يحترق. كمية الحرارة (السعرات الحرارية) التي يتم إطلاقها أثناء الاحتراق الكامل لـ 1 كجم من الوقود الصلب أو السائل أو أثناء احتراق 1 م 3 من الوقود الغازي تسمى القيمة الحرارية للوقود أو حرارة احتراق الوقود. القيمة الحرارية لأنواع الوقود المختلفة لها نطاقات واسعة. على سبيل المثال ، بالنسبة لزيت الوقود ، تبلغ حرارة الاحتراق حوالي 10000 كيلو كالوري / كجم ، بالنسبة للفحم 3000-7000 كيلو كالوري / كجم. كلما زادت حرارة احتراق الوقود ، زادت قيمة الوقود ، حيث إن المطلوب أقل لإنتاج نفس الكمية من الحرارة. لمقارنة القيمة الحرارية للوقود أو لحساب استهلاك كمية وقود معين ، يتم استخدام وحدة قياس مشتركة أو معيار وقود. يتم أخذ الوقود من فحم موسكو ، الذي تبلغ قيمته الحرارية 7000 كيلو كالوري / كجم ، كوحدة كهذه. هذه الوحدة تسمى الوقود المرجعي. لإجراء حسابات ومقارنة استهلاك الوقود لدرجات حرارة مختلفة للاحتراق ، من الضروري معرفة القيمة الحرارية للوقود. على سبيل المثال ، عند التصميم ، عندما يكون من الضروري مقارنة استهلاك الفحم مع استهلاك زيت الوقود وإمكانية بناء غلاية تعمل بالفحم أو زيت الوقود ، فمن الضروري مراعاة عامل التصحيح للقيمة الحرارية لـ الوقود.

إن التنوع الهائل لموارد الكوكب واضح ، لكن صورة العالم لا تتغير كثيرًا.

1.3 مشاكل تطوير الطاقة

يعتمد تطوير المجتمع الصناعي على مستوى متزايد باستمرار من إنتاج واستهلاك أنواع مختلفة من الطاقة.

كما تعلم ، فإن إنتاج الطاقة الحرارية والكهربائية يقوم ، كما ذكرنا سابقًا ، على عملية حرق مصادر الطاقة الأحفورية - الفحم أو الزيت أو الغاز ، وفي الطاقة النووية - انشطار نوى ذرات اليورانيوم والبلوتونيوم عند امتصاص النيوترونات .

يتزايد استخراج ومعالجة واستهلاك موارد الطاقة والمعادن والماء والهواء مع تزايد الطلبات البشرية ، في حين أن احتياطياتها تتناقص بسرعة. مشكلة الموارد العضوية غير المتجددة على كوكب الأرض مشكلة حادة بشكل خاص.

ليس من الصعب تخمين أن الموارد الأحفورية العضوية ، حتى مع وجود تباطؤ محتمل في معدل نمو استهلاك الطاقة ، سيتم استخدامها إلى حد كبير في المستقبل القريب جدًا.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن احتراق الفحم الأحفوري والنفط بمحتوى كبريت يقارب 2.5٪ يولد ما يصل إلى 400 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين سنويًا ، وهو ما يعادل 70 كجم من المواد الضارة لكل ساكن على وجه الأرض سنويًا. .

وبالتالي ، حتى خفض الاستهلاك والاقتصاد في المعادن لن يكون قادرًا على المساعدة في تجنب كارثة الطاقة. إذا لم يصبح الكوكب في المستقبل القريب غير صالح للسكن ، فسيتم توفير الحاجة الماسة لموارد الطاقة.

يبقى المخرج في البحث عن مصادر طاقة متجددة أو لا نهاية لها وتنفيذها. مكافحة النفايات والانبعاثات في الغلاف الجوي لأطنان من المواد الضارة والقاتلة والمعادن الثقيلة بكميات كبيرة لها أهمية كبيرة.

كما هو معروف بالفعل ، فإن احتراق الوقود الأحفوري ضار بالبيئة. في الوقت الحاضر ، يتم تطوير أنظمة وأجهزة لتنقية انبعاثات نواتج الاحتراق في الغلاف الجوي. من بين الأجهزة ما يلي:

مرشحات على فوهات فنتوري ؛

مرشحات المتاهة المعدنية.

فلاتر حجمية صناعية ليفية مصنوعة من أقمشة غير منسوجة.

من طرق التنظيف الحالية ما يلي:

طريقة الامتزاز.

طريقة الاحتراق الحراري.

طريقة التحفيز الحراري.

بطبيعة الحال ، هذه الأموال باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب صيانة الأنظمة موظفين مؤهلين تأهيلاً عالياً.

2. مصادر الطاقة البديلة

تعد مصادر الطاقة البديلة (AES) حاليًا أهم حل فيما يتعلق بإنتاج الكهرباء من الوقود الأحفوري. تعتمد الطاقة البديلة على تحويل المكونات الصديقة للبيئة في البداية ، والتي بدورها تقلل بشكل كبير من الضرر الذي يلحق بإنتاج الطاقة. وتشمل هذه الطاقة:

المد و الجزر؛

امواج البحر؛

الدفء الداخلي للكوكب ، إلخ.

الأسباب الرئيسية التي تشير إلى أهمية الانتقال المبكر لمصادر الطاقة البديلة:

البيئة العالمية: اليوم من المعروف والمثبت عمومًا أن التقنيات التقليدية المنتجة للطاقة (بما في ذلك النووية والنووية الحرارية) لها تأثير ضار على البيئة ، وتطبيقها يؤدي حتماً إلى تغير مناخي كارثي بالفعل في العقود الأولى من القرن الحادي والعشرين.

اقتصاديًا: سيؤدي الانتقال إلى التقنيات البديلة في قطاع الطاقة إلى توفير موارد الوقود في البلاد للمعالجة في الصناعات الكيميائية والصناعات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكلفة الطاقة التي تنتجها العديد من المصادر البديلة هي بالفعل أقل من تكلفة الطاقة من المصادر التقليدية ، كما أن فترة الاسترداد لبناء محطات الطاقة البديلة أقصر بكثير. أسعار الطاقة البديلة آخذة في الانخفاض ، وأسعار الطاقة التقليدية في تزايد مستمر ؛

الاجتماعية: حجم وكثافة السكان في تزايد مستمر. في الوقت نفسه ، من الصعب العثور على مناطق لبناء محطات الطاقة النووية ومحطات توليد الطاقة في الولايات ، حيث سيكون إنتاج الطاقة فعالاً من حيث التكلفة وآمنًا للبيئة. إن حقائق نمو أمراض الأورام والأمراض الخطيرة الأخرى معروفة جيدًا في المناطق التي توجد فيها محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الكبيرة في المقاطعات الحكومية ومؤسسات مجمع الوقود والطاقة ، والأضرار التي تسببها محطات الطاقة الكهرومائية العملاقة في الأراضي المنخفضة معروفة جيدًا - كل هذا يزيد التوتر الاجتماعي.

على الرغم من ذلك ، فإن الانتقال إلى AIE يسير بسلاسة. توجد العديد من مصادر الطاقة في منطقة معينة ، وتعتمد كفاءتها على الظروف المواتية والوقت والبيانات. دائمًا ما تكلف الجدة أكثر بكثير من المنتج الراسخ. لذلك ، فإن التركيب والتشغيل مكلفان. ومع ذلك ، من الشائع بالفعل في جميع أنحاء العالم العثور على توربينات الرياح أو الألواح الشمسية على سطح مبنى سكني ، أي أن AES قد وصلت إلى استخدام واسع النطاق ، مما يعني أن البناء سيقلل قريبًا من الرسوم الجمركية بشكل كبير. لا تنسى الشركات العملاقة والشركات الصغيرة الموجودة بسبب استخراج المعادن: النفط والغاز والفحم ، ومن غير المرجح أنها ستتوقف عن التعدين بسبب إنقاذ البيئة على كوكب الأرض. لذلك ، من أجل تهدئة الجمهور ، يتم شراء أنواع مختلفة من أنظمة التنقية والتصفية للإنتاج "المتسخ". لكن هذه ليست سوى عدد قليل من الشركات والمقالات في الصحف والإنترنت.

2.1 تطوير مصادر الطاقة البديلة

الميزة الرئيسية لـ APS هي إنتاج طاقة غير ضارة. هذا يعني أن الانتقال إلى AES يمكن أن يغير وضع الطاقة والبيئة في العالم. الطاقة التي يتم الحصول عليها بمساعدة AIE مجانية.

أبرز عيوب التنفيذ البطيء لهذه الفئة من إنتاج الطاقة هي: عدم كفاية التمويل وتعطيل العمليات. هذا يرجع إلى حقيقة أن تنفيذها وإنتاجها لا يزالان عملية مكلفة للغاية. الحداثة وقلة الوعي مهمان أيضًا للعديد من المنظمات. يفضل العديد من الشركات المصنعة محطات الطاقة التي تشكل خطراً وخطراً على الصحة والبيئة بسبب موثوقيتها واستعدادها للتشغيل الكامل ، على أنظمة الطاقة المتجددة باهظة الثمن و "المتقلبة".

انقطاع التيار الكهربائي هو عيب كبير. على سبيل المثال ، لا يمكن إنتاج الطاقة الشمسية إلا خلال النهار. لذلك ، في أغلب الأحيان ، جنبًا إلى جنب مع مصادر الطاقة البديلة ، يتم تثبيت جميع الصناعات الضارة نفسها للتعويض عن موارد الطاقة. في هذه الحالة ، تتراكم الطاقة الزائدة المكتسبة في بطاريات التخزين.

AIE في مرحلة التطوير والتنفيذ الهامة. لقد تحولت العديد من البلدان بالفعل إليها وتنتج الطاقة بكميات ضخمة. العديد من الدول ، بسبب موقعها الإقليمي ، تستخدم بنشاط AES.

بلغ إجمالي القدرة المركبة لتوربينات الرياح في الصين في عام 2014 114.763 ميجاوات. ما الذي دفع الحكومة إلى تطوير طاقة الرياح بنشاط كبير؟ الصين هي الرائدة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، ومن المقرر أن تستخدم في المقام الأول الطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية. وفقًا لخطة الدولة ، بحلول عام 2020 ، سيتم بناء محطات طاقة رياح ضخمة بإجمالي إنتاج 120 جيجاوات في 7 مناطق بالدولة.

الطاقة البديلة تتطور بنشاط في الولايات المتحدة. على سبيل المثال ، بلغت القدرة الإجمالية لتوربينات الرياح الأمريكية في الولايات المتحدة في عام 2014 65879 ميجاوات. الولايات المتحدة هي الرائدة عالميًا في تطوير الطاقة الحرارية الأرضية - وهو اتجاه يستخدم فرق درجات الحرارة بين لب الأرض وقشرتها لتوليد الطاقة. إحدى طرق استخدام موارد الطاقة الحرارية الأرضية الساخنة هي UGS (أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المتقدمة) ، التي تستثمر فيها وزارة الطاقة الأمريكية. يتم دعمهم أيضًا من قبل مراكز الأبحاث وشركات رأس المال الاستثماري (على وجه الخصوص ، Google) ، ولكن حتى الآن لا تزال UGS غير قادرة على المنافسة تجاريًا.

من الممكن أيضًا تمييز دول مثل ألمانيا واليابان والهند وغيرها من خلال التأثير الهائل لـ AIE.

3. محطة توليد الكهرباء البرق

كانت شركة Alternative Energy Holdings الأمريكية من أوائل الشركات التي استخدمت الطاقة من سحب العواصف. اقترحت طريقة لاستخدام الطاقة المجانية من خلال جمعها والاستفادة منها ، الناشئة عن التصريفات الكهربائية للسحب الرعدية. تم إطلاق الإعداد التجريبي في عام 2007 وكان يسمى "مجمع البرق". تطورات ودراسات العواصف الرعدية تحتوي على تراكمات ضخمة من الطاقة اقترحت الشركة الأمريكية استخدامها كمصدر للكهرباء.

3.1 محطة طاقة البرق

تعتبر محطة توليد الطاقة من الصواعق في الأساس محطة طاقة كلاسيكية تقوم بتحويل طاقة البرق إلى كهرباء. في الوقت الحالي ، يتم التحقيق بنشاط في قوة العواصف الرعدية ، ومن المحتمل أنه في المستقبل القريب ستكون هناك كميات كبيرة من محطات توليد الطاقة من العواصف الرعدية جنبًا إلى جنب مع محطات توليد الطاقة الأخرى القائمة على الطاقة النظيفة.

3.1.1 البرق كمصدر لاندفاعات البرق

ومسامير الصواعق عبارة عن تصريفات كهربائية تتراكم بكميات كبيرة في السحب. بسبب التيارات الهوائية في السحب الرعدية ، يحدث تراكم وفصل الشحنات الإيجابية والسلبية ، على الرغم من أن الأسئلة حول هذا الموضوع لا تزال قيد التحقيق.

يرتبط أحد الافتراضات الشائعة لتكوين الشحنات الكهربائية في السحب بحقيقة أن هذه العملية الفيزيائية تحدث في مجال كهربائي ثابت للأرض ، والذي اكتشفه MV Lomonosov أثناء تجاربه.

أرز. 3.1 رسم تخطيطي مرئي لتطور العاصفة الرعدية

يحتوي كوكبنا دائمًا على شحنة سالبة ، بينما تبلغ شدة المجال الكهربائي بالقرب من سطح الأرض حوالي 100 فولت / م. يرجع ذلك إلى شحنات الأرض ولا يعتمد كثيرًا على الوقت من السنة واليوم ، ويكاد يكون هو نفسه بالنسبة لأي نقطة على سطح الأرض. يحتوي الهواء المحيط بالأرض على شحنات مجانية تتحرك في اتجاه المجال الكهربائي للأرض. يحتوي كل سنتيمتر مكعب من الهواء بالقرب من سطح الأرض على حوالي 600 زوج من الجسيمات الموجبة والسالبة الشحنة. مع المسافة من سطح الأرض ، تزداد كثافة الجسيمات المشحونة في الهواء. على الأرض ، تكون الموصلية الهوائية منخفضة ، ولكن على مسافة 80 كم من سطح الأرض ، تزداد 3 مليارات مرة وتصل إلى موصلية المياه العذبة.

وبالتالي ، من حيث الخواص الكهربائية ، يمكن تمثيل الأرض مع الغلاف الجوي المحيط كمكثف كروي ذي أبعاد هائلة ، لوحات منها هي الأرض وطبقة موصلة للهواء تقع على مسافة 80 كيلومترًا من سطح الأرض. الطبقة العازلة بين هذه الألواح عبارة عن طبقة هواء منخفضة التوصيل بسمك 80 كم. يبلغ الجهد بين ألواح هذا المكثف حوالي 200 كيلو فولت ، والتيار المتدفق تحت تأثير هذا الجهد هو 1.4 كيلو أمبير. تبلغ سعة المكثف حوالي 300 ميغاواط. في المجال الكهربائي لهذا المكثف ، في الفترة من 1 إلى 8 كم من سطح الأرض ، تتشكل سحابة رعدية وتحدث ظواهر عواصف رعدية.

البرق ، باعتباره ناقلًا للشحنات الكهربائية ، هو أقرب مصدر للكهرباء مقارنةً بـ AES الأخرى. تبلغ قدرة الشحنة التي تتراكم في السحب عدة ملايين من الفولتات نسبةً إلى سطح الأرض. يمكن أن يكون اتجاه تيار البرق من الأرض إلى السحابة ، بشحنة سحابية سالبة (في 90٪ من الحالات) ، ومن السحابة إلى الأرض (في 10٪ من الحالات). تبلغ مدة تفريغ البرق في المتوسط ​​0.2 ثانية ، ونادرًا ما تصل إلى 1 ... 1.5 ثانية ، ومدة الحافة الأمامية للنبض من 3 إلى 20 ميكرو ثانية ، والتيار هو عدة آلاف أمبير ، حتى 100 كيلو أمبير ، تصل درجة الحرارة في القناة إلى 20000 درجة مئوية ، يظهر مجال مغناطيسي قوي وموجات راديو. يمكن أن يتشكل البرق أيضًا أثناء العواصف الترابية والعواصف الثلجية والانفجارات البركانية.

الطاقة البديلة محطة توليد الكهرباء البرق

3.1.2 مبدأ تشغيل محطة طاقة البرق

بناءً على نفس العملية مثل محطات توليد الطاقة الأخرى: تحويل طاقة المصدر إلى كهرباء. في الواقع ، يحتوي البرق على نفس الكهرباء ، أي أنه لا يلزم تحويل أي شيء. ومع ذلك ، فإن المعلمات المذكورة أعلاه لتفريغ البرق "القياسي" كبيرة جدًا لدرجة أنه إذا دخلت هذه الكهرباء إلى الشبكة ، فسوف تحترق جميع المعدات في غضون ثوانٍ. لذلك ، يتم إدخال المكثفات القوية والمحولات والمحولات المختلفة في النظام ، لتعديل هذه الطاقة إلى ظروف الاستخدام المطلوبة في شبكات الطاقة والمعدات.

3.1.3 مزايا وعيوب محطة توليد الطاقة البرق

فوائد محطات توليد الطاقة من الصواعق:

يتم إعادة شحن المكثف الفائق الأرضي - الأيوني باستمرار باستخدام مصادر الطاقة المتجددة - الشمس والعناصر المشعة لقشرة الأرض.

لا ينبعث من محطة توليد الطاقة العاصفة الرعدية أي ملوثات في البيئة.

تجهيزات محطات العواصف الرعدية ليست واضحة. البالونات مرتفعة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. سيتطلب ذلك تلسكوبًا أو منظارًا.

إن محطة توليد الطاقة في العاصفة الرعدية قادرة على توليد الطاقة بشكل مستمر إذا بقيت الكرات في الهواء.

مساوئ محطات توليد الطاقة من الصواعق:

يصعب تخزين كهرباء العواصف الرعدية ، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

يمكن أن تشكل الفولتية العالية في أنظمة محطات توليد الطاقة من الصواعق خطورة على أفراد الخدمة.

إجمالي كمية الكهرباء التي يمكن الحصول عليها من الغلاف الجوي محدودة.

في أحسن الأحوال ، يمكن أن تكون طاقة العواصف الرعدية بمثابة إضافة ثانوية لمصادر الطاقة الأخرى.

وبالتالي ، فإن طاقة العواصف الرعدية حاليًا لا يمكن الاعتماد عليها تمامًا وهشاشة. ومع ذلك ، فإن هذا لا يقلل من أهميتها لصالح الانتقال إلى AIE. بعض مناطق الكوكب مشبعة بظروف مواتية ، والتي يمكن أن تستمر بشكل كبير في دراسة ظواهر العواصف الرعدية والحصول على الكهرباء اللازمة منها.

3.2 حساب محطة طاقة البرق

تم تصميم حساب محطة توليد الطاقة من الصواعق ، أولاً وقبل كل شيء ، لتحديد طاقة الخرج. بعد كل شيء ، الهدف من أي محطة للطاقة هو زيادة كفاءة الطاقة من أجل تعويض تكاليف التشغيل والتركيب بالإضافة إلى توليد الكهرباء. كلما زادت كمية الطاقة الناتجة ، زاد الدخل الذي ستجلبه ، وسيتم تقديم المزيد من العناصر. نظرًا لأن أساس الطاقة المدخلة لمحطة الطاقة الصاعقة هو تفريغ البرق ، فبسبب تشابه تركيبته مع الكهرباء الناتجة ، فإن حساب طاقة محطة الطاقة يكافئ عمليًا طاقة شحنة البرق باستثناء الخسائر الداخلية.

يتأثر ناتج محطة الطاقة بمعلمات مثل موقع التثبيت وكفاءة المعدات

يوصف شكل نبضات البرق الحالية i (t) بالتعبير:

حيث أنا هو الحد الأقصى الحالي ؛ ك هو عامل التصحيح ؛ تي هو الوقت - ثابت الوقت للجبهة ؛ هو وقت الاضمحلال ثابت.

ترد المعلمات المضمنة في هذه الصيغة في الجدول. 3.1 تتوافق مع أشد تصريفات الصواعق ، وهي نادرة (أقل من 5٪ من الحالات). تم العثور على التيارات 200 kA في 0.7 ... 1٪ من الحالات ، 20 kA - في 50٪ من الحالات.

الجدول 3.1. معلمات الصيغة (3.1).

معامل

في الحالة الأولى تكون نتيجة شكل النبضة كما يلي:

وعليه يكون شكل البرق كالتالي:

أرز. 3.2 الرسم البياني لشكل النبض الحالي

مع كل هذا ، يصل الحد الأقصى لفرق جهد البرق إلى 50 مليون فولت ، بتيار يصل إلى 100 ألف أمبير. لحساب طاقة البرق ، دعونا نأخذ الأرقام أقرب إلى المتوسط ​​لمعظم البرق ، وهي: جهد 25 مليون فولت والتيار 10 آلاف أمبير.

مع تفريغ البرق ، يتم تقليل الجهد الكهربائي إلى الصفر. لذلك ، من أجل تحديد متوسط ​​قوة تفريغ البرق بشكل صحيح ، من الضروري في الحسابات أخذ نصف الجهد الأولي.

لدينا الآن قوة التفريغ الكهربائي التالية:

حيث P هي قوة تفريغ البرق ، U هي الجهد ؛ أنا القوة الحالية.

أي بنسبة (3.2) نحصل على:

هذا يعني أن قوة تفريغ البرق هي 125 مليون كيلوواط. مع الأخذ في الاعتبار وقت عدة آلاف من الثانية ، حدد الكمية الإجمالية لطاقة البرق:

Wh = 34.722 كيلو واط ساعة ،

حيث t1 هو عدد الثواني في الساعة ؛ t2 هي مدة تفريغ البرق.

لنأخذ متوسط ​​سعر الطاقة الكهربائية 4 روبل لكل 1 كيلوواط ساعة. ثم ستكون تكلفة كل طاقة البرق 138.88 روبل.

في الواقع ، وفقًا لهذه الحسابات ، يمكن الحصول على الطاقة واستخدامها ، على سبيل المثال ، لتسخين المياه ، جزء صغير فقط. يتم إنفاق الجزء الرئيسي من طاقة البرق أثناء تفريغ الشرارة لتسخين الغلاف الجوي ، وحتى من الناحية النظرية يمكن للمستهلكين استخدام جزء أصغر من طاقة البرق.

في عملية العمل على مشروع الدورة ، تم التوصل إلى استنتاجات حول استنفاد موارد الكوكب وتلوث الغلاف الجوي وسطح الأرض في عملية معالجتها واستخراجها. بالإضافة إلى ذلك ، يتم النظر في الأنواع الرئيسية لاستبدال الإنتاج الضار بأخرى أكثر اعتدالًا عن طريق توليد الطاقة من مصادر طبيعية نظيفة مثل المياه والمد والجزر والشمس وما إلى ذلك.

يدرس مشروع المقرر الدراسي إمكانية استخدام طاقة تصريفات البرق لتحويلها إلى كهرباء. تم إجراء حسابات على كمية وتكلفة تفريغ البرق. ومع ذلك ، فإن هذه الحسابات نسبية. بعد كل شيء ، يتم إنفاق طاقة البرق على عمليات الغلاف الجوي ، ولا يصل سوى جزء صغير منها إلى محطة الطاقة.

تم النشر في Allbest.ru

وثائق مماثلة

    مصادر الطاقة الموجودة. احتياطيات العالم من موارد الطاقة. مشاكل البحث والتنفيذ لمصادر الطاقة اللانهائية والمتجددة. طاقة بديلة. طاقة الرياح ، عيوبها ومزاياها. مبدأ التشغيل وأنواع مولدات الرياح.

    تمت إضافة ورقة المصطلح في 03/07/2016

    خصائص مصادر الطاقة غير المتجددة ومشكلات استخدامها. الانتقال من مصادر الطاقة التقليدية إلى مصادر الطاقة البديلة. النفط والغاز ودورهما في اقتصاد أي دولة. المعالجة الكيميائية للزيت. إنتاج النفط في أوكرانيا.

    الملخص ، تمت الإضافة 11/27/2011

    مشاكل التنمية ووجود الطاقة. أنواع مصادر الطاقة البديلة وتطورها. مصادر وطرق استخدام الطاقة الحرارية الجوفية. مبدأ تشغيل محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية. رسم تخطيطي عام لـ GeoPP ومكوناته.

    ورقة مصطلح ، تمت الإضافة بتاريخ 05/06/2016

    مصادر الطاقة الموجودة. أنواع محطات التوليد. مشاكل التنمية ووجود الطاقة. مراجعة مصادر الطاقة البديلة. جهاز ومبدأ تشغيل محطات طاقة المد والجزر. حساب الطاقة. تحديد الكفاءة.

    تمت إضافة ورقة مصطلح بتاريخ 04/23/2016

    طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الشمسية كمصادر بديلة للطاقة. النفط والفحم والغاز كمصادر رئيسية للطاقة. دورة حياة الوقود الحيوي وتأثيره على حالة البيئة الطبيعية. تاريخ بديل لجزيرة سامسو.

    تمت إضافة العرض التقديمي في 09/15/2013

    استعراض لتطور الطاقة الحديثة ومشاكلها. الخصائص العامة لمصادر الطاقة البديلة وإمكانية استخدامها ومزاياها وعيوبها. التطورات المستخدمة حاليًا لإنتاج الطاقة غير التقليدية.

    الملخص ، تمت الإضافة 03/29/2011

    جغرافيا الموارد الطبيعية في العالم. استهلاك الطاقة هو قضية التنمية المستدامة. إحصاءات استهلاك الطاقة في العالم. أنواع مصادر الطاقة غير التقليدية (البديلة) وخصائصها. تخزين الوقود النووي المستهلك.

    تمت إضافة العرض بتاريخ 28/11/2012

    تصنيف مصادر الطاقة البديلة. إمكانيات استخدام مصادر الطاقة البديلة في روسيا. طاقة الرياح (طاقة الرياح). طاقة مائية صغيرة ، طاقة شمسية. استخدام طاقة الكتلة الحيوية لأغراض الطاقة.

    ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 07/30/2012

    أنواع مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية ، تقنيات تطويرها. مصادر الطاقة المتجددة في روسيا حتى عام 2010. دور مصادر الطاقة غير التقليدية والمتجددة في إصلاح مجمع الطاقة الكهربائية في منطقة سفيردلوفسك.

    الملخص ، تمت الإضافة في 02/27/2010

    توليد الكهرباء من طاقة الرياح ، تاريخ استخدامها. محطات طاقة الرياح وأنواعها الرئيسية. الاستخدام الصناعي والخاص لمزارع الرياح ومزاياها وعيوبها. استخدام مولدات الرياح في أوكرانيا.

العواصف الرعدية هي تصريفات للكهرباء الجوية على شكل برق مصحوب برعد.

تعتبر العواصف الرعدية من أروع الظواهر في الغلاف الجوي. إنه يترك انطباعًا قويًا بشكل خاص عندما يمر ، كما يقولون ، "مباشرة فوق رأسك". يتبع الصاعقة صاعقة في وقت واحد مع ومضات من البرق في رياح الأعاصير والعواصف الممطرة الغزيرة.

الرعد هو نوع من انفجار الهواء ، عندما يتوسع فورًا ثم ينكمش من التبريد تحت تأثير درجة حرارة البرق العالية (حوالي 20000 درجة).

البرق الخطي هو شرارة كهربائية ضخمة يبلغ طولها عدة كيلومترات. يترافق ظهوره مع تحطم يصم الآذان (الرعد).

ظل العلماء يراقبون البرق عن كثب ويحاولون دراسته لفترة طويلة. تم اكتشاف طبيعتها الكهربائية من قبل الفيزيائي الأمريكي في. فرانكلين وعالم الطبيعة الروسي إم في لومونوسوف.

عندما تتشكل سحابة قوية ذات قطرات مطر كبيرة ، تبدأ عمليات التحديث القوية وغير المتساوية في سحق قطرات المطر في الأسفل. تحمل الجسيمات الخارجية المنفصلة للقطرات شحنة سالبة ، أما اللب المتبقي فهو موجب الشحنة. يتم حمل القطرات الصغيرة بسهولة إلى أعلى عن طريق تدفق الهواء وشحن الطبقات العليا من السحابة بالكهرباء السالبة ؛ تتجمع القطرات الكبيرة في قاع السحابة ويتم شحنها بشكل إيجابي. تعتمد قوة تفريغ البرق على قوة تدفق الهواء. هذا هو مخطط كهربة السحابة. في الواقع ، هذه العملية أكثر تعقيدًا.

غالبًا ما تتسبب الصواعق في نشوب حرائق ، وتدمير المباني ، وإتلاف خطوط الكهرباء ، وتعطيل حركة القطارات الكهربائية. لمكافحة الآثار الضارة للصواعق ، من الضروري "التقاطها" ودراستها بعناية في المختبر. هذا ليس بالأمر السهل: فبعد كل شيء ، يخترق الصواعق أقوى أنواع العزل والتجارب معه أمر خطير. ومع ذلك ، فإن العلماء يتعاملون ببراعة مع هذه المهمة. للقبض على البرق ، في مختبرات العواصف الرعدية الجبلية ، يتم تركيب هوائي يصل طوله إلى كيلومتر واحد بين أطراف الجبال أو بين الجبل وصواري المختبر. الصواعق تضرب مثل هذه الهوائيات.

بضرب المنساخ ، ينتقل البرق على طول الكابل إلى المختبر ، ويمر عبر أجهزة التسجيل الأوتوماتيكي ويذهب فورًا إلى الأرض. الآلات تجعل علامة البرق على الورق ، كما كانت. لذلك من الممكن قياس جهد وقوة تيار البرق ومدة التفريغ الكهربائي وغير ذلك الكثير.

اتضح أن البرق له جهد 100 مليون فولت أو أكثر ، وقوة التيار تصل إلى 200 ألف أمبير. للمقارنة ، دعونا نشير إلى أن الفولتية التي تصل إلى عشرات ومئات الآلاف من الفولتية تُستخدم في خطوط نقل الطاقة الكهربائية ، ويتم التعبير عن القوة الحالية بمئات وآلاف الأمبيرات. لكن في إحدى البرق ، تكون كمية الكهرباء صغيرة ، لأن مدتها تُحسب عادةً في أجزاء صغيرة من الثانية. سيكون صاعقة واحدة كافية لتشغيل مصباح كهربائي واحد فقط بقدرة 100 واط خلال النهار.

ومع ذلك ، فإن استخدام "الماسكات" يجعل العلماء ينتظرون الصواعق ، وهي ليست متكررة كثيرًا. بالنسبة للبحث ، يكون إنشاء البرق الاصطناعي في المختبرات أكثر ملاءمة. بمساعدة المعدات الخاصة ، تمكن العلماء من الحصول لفترة قصيرة على جهد كهربائي يصل إلى 5 ملايين فولت. تسبب تفريغ الكهرباء في حدوث شرارات يصل طولها إلى 15 مترا ورافقها صدع يصم الآذان.

يساعد التصوير الفوتوغرافي على دراسة البرق. للقيام بذلك ، في ليلة مظلمة ، وجّه عدسة الكاميرا نحو سحابة رعدية واترك الكاميرا مفتوحة لبعض الوقت. بعد وميض البرق ، يتم إغلاق عدسة الكاميرا وتكون الصورة جاهزة. لكن مثل هذه الصورة لا تعطي صورة لتطور الأجزاء الفردية من البرق ؛ لذلك ، يتم استخدام كاميرات دوارة خاصة. من الضروري أن تدور آلية الجهاز بسرعة كافية أثناء التصوير (1000-1500 دورة في الدقيقة) ، ثم تظهر أجزاء منفصلة من البرق في الصورة. سوف تظهر في أي اتجاه وبأي سرعة تطور التفريغ.

هناك عدة أنواع من البرق

يشبه برق الطائرة وميض كهربائي على سطح السحب.

البرق الخطي هو شرارة كهربائية عملاقة ، متعرجة للغاية وذات ملاحق عديدة. يبلغ طول هذا الصاعقة 2-3 كم ، ولكن يمكن أن يصل إلى 10 كم أو أكثر. البرق الخطي لديه قوة كبيرة. فهو يقسم الأشجار الطويلة ويؤثر أحيانًا على الناس ، وغالبًا ما يتسبب في الحرائق عندما يصطدم بالهياكل الخشبية.

البرق غير الدقيق هو البرق المتقطع المضيء الذي يعمل على خلفية من السحب. هذا شكل نادر جدًا من البرق.

يتطور البرق على شكل صاروخ ببطء شديد ، ويستمر تفريغه من 1-1.5 ثانية.

أندر أشكال البرق هو البرق الكروي. إنها كتلة مستديرة مضيئة. في غرفة مغلقة ، لوحظ صاعقة كروية بحجم قبضة اليد وحتى الرأس ، وفي جو خالٍ من قطر يصل إلى 20 مترًا. عادةً ، يختفي البرق الكروي دون أن يترك أثراً ، لكنه ينفجر أحياناً مع اصطدام رهيب . عندما يظهر برق الكرة ، يسمع صوت صفير أو أزيز ، يبدو أنه يغلي ، وينتشر الشرر ؛ بعد أن يختفي ، غالبًا ما يبقى ضباب في الهواء. مدة الكرة البرق من ثانية إلى عدة دقائق. ترتبط حركتها بالتيارات الهوائية ، لكنها في بعض الحالات تتحرك من تلقاء نفسها. يحدث البرق الكروي أثناء العواصف الرعدية الشديدة.

يحدث البرق الكروي تحت تأثير تفريغ البرق الخطي ، عندما يحدث تأين وتفكك لحجم الهواء العادي في الهواء. كلتا العمليتين مصحوبة بامتصاص كمية هائلة من الطاقة. البرق الكروي ، في جوهره ، ليس له الحق في أن يطلق عليه البرق: بعد كل شيء ، إنه مجرد هواء ساخن مشحون بالطاقة الكهربائية. تتخلى جلطة الهواء المشحون تدريجيًا عن طاقتها للإلكترونات الحرة لطبقات الهواء المحيطة. إذا تخلت الكرة عن طاقتها لتتوهج ، فإنها تختفي ببساطة: تعود مرة أخرى إلى الهواء العادي. عندما تصادف الكرة في طريقها أي مواد تعمل كممرضات ، فإنها تنفجر. يمكن أن تكون هذه العوامل الممرضة عبارة عن أكاسيد النيتروجين والكربون على شكل أبخرة وغبار وسخام وما إلى ذلك.

درجة حرارة البرق الكروية حوالي 5000 درجة. يُحسب أيضًا أن طاقة انفجار مادة البرق الكروية تكون 50-60 مرة أعلى من طاقة انفجار المسحوق الذي لا يدخن.

خلال العواصف الرعدية الشديدة ، يكون هناك الكثير من البرق. لذلك ، خلال عاصفة رعدية واحدة ، أحصى المراقب ألف برق في 15 دقيقة. خلال عاصفة رعدية واحدة في إفريقيا ، تم تسجيل 7000 صاعقة في الساعة.

لحماية المباني والهياكل الأخرى من الصواعق ، يتم استخدام مانع الصواعق ، أو كما يطلق عليه الآن بشكل صحيح ، مانع الصواعق. إنه قضيب معدني متصل بسلك مؤرض بشكل آمن.

لحماية نفسك من البرق ، لا تقف تحت الأشجار العالية ، خاصةً تلك التي تقف بمفردها ، لأن البرق غالبًا ما يضربها. يعتبر البلوط خطيرًا جدًا في هذا الصدد ، لأن جذوره تتعمق في الأرض. لا تختبئ أبدًا في أكوام القش والحزم. في حقل مفتوح ، خاصة في الأماكن المرتفعة ، مع عاصفة رعدية قوية ، يكون الشخص الذي يمشي في خطر كبير من أن يضربه البرق. في مثل هذه الحالات ، يوصى بالجلوس على الأرض وانتظار العاصفة الرعدية.

قبل أن تبدأ العاصفة الرعدية ، من الضروري تدمير المسودات في الغرفة وإغلاق جميع المداخن. في المناطق الريفية ، يجب تجنب المكالمات الهاتفية ، خاصة أثناء العواصف الرعدية الشديدة. عادة ما تنقطع مقسمات الهاتف الريفية لدينا في هذا الوقت. يجب دائمًا تأريض هوائيات الراديو أثناء العواصف الرعدية.

في حالة وقوع حادث - سيتعرض شخص ما للصاعقة ، فمن الضروري تزويد الضحية على الفور بالإسعافات الأولية (التنفس الاصطناعي ، الحقن الخاصة ، إلخ). في بعض الأماكن ، هناك تحيز ضار مفاده أنه يمكن مساعدة الشخص الذي أصيب ببرق بدفن جسده في الأرض. لا ينبغي القيام بذلك بأي حال من الأحوال: يحتاج الشخص الذي عانى من البرق بشكل خاص إلى زيادة تدفق الهواء إلى الجسم.

معلومات بسيطة عن الصعوبة - مصادر الطاقة - العواصف الرعدية (البرق)

  • معرض الصور ، الصور ، الصور الفوتوغرافية.
  • العواصف الرعدية والبرق كمصادر للطاقة - الأساسيات ، والفرص ، والتوقعات ، والتنمية.
  • حقائق مثيرة للاهتمام ، معلومات مفيدة.
  • الاخبار الخضراء - العواصف الرعدية والبرق كمصادر للطاقة.
  • روابط للمواد والمصادر - مصادر الطاقة - العواصف الرعدية (البرق).

كتلة تأجير

طاقة بديلة- مجموعة من الأساليب الواعدة للحصول على الطاقة ونقلها واستخدامها ، والتي ليست منتشرة مثل الطرق التقليدية ، ولكنها ذات أهمية بسبب استخدامها المفيد مع انخفاض مخاطر التسبب في ضرر بالبيئة ، كقاعدة عامة.

طاقة شمسية

تستخدم جميع أنواع محطات الطاقة الشمسية الإشعاع الشمسي كمصدر بديل للطاقة. يمكن استخدام الإشعاع من الشمس لاحتياجات التدفئة وتوليد الكهرباء (باستخدام الخلايا الكهروضوئية).

تشمل مزايا الطاقة الشمسية تجديد مصدر الطاقة هذا ، والضوضاء ، وغياب الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي عند معالجة الإشعاع الشمسي إلى أنواع أخرى من الطاقة.

من عيوب الطاقة الشمسية اعتماد شدة الإشعاع الشمسي على الإيقاع اليومي والموسمي ، وكذلك الحاجة إلى مساحات كبيرة لبناء محطات الطاقة الشمسية. كما أن هناك مشكلة بيئية خطيرة تتمثل في استخدام المواد السامة والسامة في تصنيع الخلايا الكهروضوئية للأنظمة الشمسية ، مما يخلق مشكلة في التخلص منها.

طاقة الرياح

تعتبر الرياح من أكثر مصادر الطاقة الواعدة. مبدأ تشغيل مولد الرياح أساسي. تستخدم قوة الرياح لدفع عجلة الرياح. ينتقل هذا الدوران بدوره إلى دوار المولد الكهربائي.

تتمثل ميزة مولد الرياح ، أولاً وقبل كل شيء ، في أنه في الأماكن العاصفة ، يمكن اعتبار الرياح مصدرًا لا ينضب للطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مولدات الرياح ، أثناء إنتاجها للطاقة ، لا تلوث الغلاف الجوي بانبعاثات ضارة.

تشمل عيوب أجهزة إنتاج طاقة الرياح عدم ثبات قوة الرياح والطاقة المنخفضة لمولد الرياح الفردي. أيضًا ، تشتهر توربينات الرياح بإحداث الكثير من الضوضاء ، ونتيجة لذلك تحاول بناءها بعيدًا عن المكان الذي يعيش فيه الناس.

الطاقة الحرارية الأرضية

يتم تخزين كمية هائلة من الطاقة الحرارية في أعماق الأرض. هذا يرجع إلى حقيقة أن درجة حرارة لب الأرض مرتفعة للغاية. في بعض أنحاء العالم ، تصل الصهارة ذات درجة الحرارة المرتفعة مباشرة إلى سطح الأرض: المناطق البركانية أو الينابيع الساخنة للمياه أو البخار. يُقترح استخدام طاقة هذه المصادر الحرارية الأرضية كمصدر بديل من قبل مؤيدي الطاقة الحرارية الأرضية.

تستخدم مصادر الطاقة الحرارية الأرضية بطرق مختلفة. تستخدم بعض المصادر للتدفئة ، والبعض الآخر - لتوليد الكهرباء من الطاقة الحرارية.

تشمل مزايا مصادر الطاقة الحرارية الأرضية عدم النضوب والاستقلالية عن الوقت من اليوم والموسم.

تشمل الجوانب السلبية حقيقة أن المياه الحرارية عالية التمعدن ، وغالبًا ما تكون مشبعة أيضًا بمركبات سامة. هذا يجعل من المستحيل تصريف المياه الحرارية المهدرة في المسطحات المائية. لذلك ، يجب إعادة ضخ المياه العادمة إلى طبقة المياه الجوفية. بالإضافة إلى ذلك ، يعارض بعض علماء الزلازل أي تدخل في الطبقات العميقة من الأرض ، بحجة أنه يمكن أن يتسبب في حدوث زلازل.

طاقة العاصفة الرعدية

طاقة العواصف الرعدية هي طريقة لاستخدام الطاقة عن طريق التقاط الطاقة وإعادة توجيههاالبرق في شبكة الكهرباء. أعلنت شركة Alternative Energy Holdings في 11 أكتوبر 2006 عن إنشاء نموذج أولي يمكنه تسخير طاقة البرق. برقهي طاقة نظيفة ، ولن يؤدي استخدامها إلى القضاء على العديد من المخاطر البيئية فحسب ، بل سيقلل أيضًا بشكل كبير من تكلفة إنتاج الطاقة.

مشاكل في طاقة البرق

يعد البرق مصدرًا غير موثوق به للطاقة ، لأنه من المستحيل التنبؤ مسبقًا بمكان وزمان حدوث عاصفة رعدية.

مشكلة أخرى من طاقة العواصف الرعدية هي أن تفريغ البرق يستمر لجزء من الثانية ، ونتيجة لذلك ، يجب تخزين طاقته بسرعة كبيرة. سيتطلب ذلك مكثفات قوية ومكلفة. كما يمكن استخدام أنظمة تذبذبية مختلفة مع دوائر من النوع الثاني والثالث ، حيث يمكن مطابقة الحمل مع المقاومة الداخلية للمولد.

البرق عملية كهربائية معقدة وتنقسم إلى عدة أنواع: سالب - يتراكم في الجزء السفلي من السحابة وإيجابي - يتجمع في الجزء العلوي من السحابة. يجب أيضًا أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند إنشاء مزرعة البرق.

طاقة المد والجزر

يعتبر المد والجزر من المصادر الأكثر قوة لتدفقات المياه. تشير التقديرات إلى أن المد والجزر المحتمل يمكن أن يمنح البشرية ما يقدر بنحو 70 مليون مليار كيلوواط / ساعة في السنة. للمقارنة: هذا هو نفس الاحتياطيات المستكشفة من الفحم والفحم البني ، مجتمعة ، قادرة على العطاء ؛

تم تطوير مشاريع محطات الطاقة الكهرومائية المدية بالتفصيل من حيث الهندسة وتم اختبارها تجريبياً في العديد من البلدان ، بما في ذلك بلدنا ، في شبه جزيرة كولا. تم التفكير حتى في استراتيجية للتشغيل الأمثل لمحطة الطاقة الشمسية: تجميع المياه في الخزان خلف السد أثناء ارتفاع المد واستخدامه لتوليد الكهرباء عندما يكون هناك "ذروة في الاستهلاك" في أنظمة الطاقة الموحدة ، وبالتالي تقليل تحميل على محطات توليد الطاقة الأخرى.

الوقود الحيوي

السائل: البيوإيثانول.

إن تطوير تقنيات إنتاج الجيل الثاني من الإيثانول الحيوي يفتح آفاقًا جديدة في أسواق الوقود المصنوعة من مواد خام بيولوجية رخيصة ، بالإضافة إلى أنه يسمح بحل مشاكل التخلص من النفايات. يعزز الإيثانول المستخدم كمضاف احتراقًا أكثر اكتمالاً للبنزين ويقلل من انبعاثات أول أكسيد الكربون والمواد السامة بنسبة 30٪ وانبعاثات المركبات العضوية المتطايرة بنسبة 25٪. وبالتالي ، فإن استخدامه يقلل من الحمل التكنولوجي على البيئة. وتتمثل ميزة الغاز الحيوي مقارنة بالغاز الطبيعي في أنه يمكن إنتاجه من المواد الخام المحلية حتى في أبعد المستوطنات ، أي يسمح بتوفير الوقود للمناطق التي يصعب الوصول إليها والمكلفة من وجهة نظر تنظيم البنية التحتية لنقل الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إطلاق الغاز الحيوي يجعل من الممكن حل مشكلة التخلص من النفايات ، والتي تمثل مشكلة خطيرة للإنتاج الزراعي والغذائي ، حيث يتم خلال معالجتها ، بالإضافة إلى الغاز الحيوي والحرارة والأسمدة العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، يقلل استخدام الغاز الحيوي من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

الصلبة: نفايات الخشب والكتلة الحيوية (رقائق الخشب ، الكريات (كريات الوقود) من الخشب ، القشور ، القش ، إلخ ، قوالب الوقود) من أهم مزايا الكريات الكثافة الظاهرية العالية والثابتة ، والشكل المنتظم والاتساق الموحد ، السماح باستخدامها للتدفئة ونقلها لمسافات طويلة.

غازي: HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/٪D0٪91٪D0٪B8٪D0٪BE٪D0٪B3٪D0٪B0٪D0٪B7" \ o "Biogas" biogas ، التخليق الغاز .

تتمثل ميزة الغاز الحيوي مقارنة بالغاز الطبيعي في أنه يمكن إنتاجه من المواد الخام المحلية حتى في المناطق النائية ، أي يسمح بتوفير الوقود للمناطق التي يصعب الوصول إليها والمكلفة من وجهة نظر تنظيم البنية التحتية لنقل الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إطلاق الغاز الحيوي يجعل من الممكن حل مشكلة التخلص من النفايات ، والتي تمثل مشكلة خطيرة للإنتاج الزراعي والغذائي ، حيث يتم خلال معالجتها ، بالإضافة إلى الغاز الحيوي والحرارة والأسمدة العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، يقلل استخدام الغاز الحيوي من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

صفحة 1

تحميل


الحجم: 223.5 كيلو بايت

بدانة. المهام مع الإجابات

إجابات لتحديات السمنة. قم بإجراء تشخيص أولي. ضع خطة مسح. حدد المبادئ الأساسية للعلاج. التشخيص الأولي. المضاعفات. خطة الفحص والعلاج.

معرفة علمية

أدت رغبة الإنسان في المعرفة إلى ظهور أنواع مختلفة من المعرفة. يتم إعطاء بعض المعرفة عن العالم والإنسان من خلال الأساطير والفن والدين.

الأساس التنظيمي لاستغلال المنشآت الرياضية

الحقوق ولغة تخطيط المعدات الرياضية في نطاق المعدات الرياضية. نطاق المعدات الرياضية وسلامتها. تنظيم حماية المحامين على المعدات الرياضية. فحص المعدات الرياضية. قواعد المعدات الرياضية للأجهزة الرياضية قبل المعدات. زيارات الأنواع .

علم النفس. دليل الدراسة

علم النفس الإرشادي: النظرية والتطبيق. دليل دراسي للطلاب الذين يدرسون في تخصص "علم النفس"

كل من قرأ من قبل عن القيم الضخمة للجهود والتيارات في قناة البرق الخطي ، تساءل: هل من الممكن بطريقة ما التقاط هذا البرق وإعادة توجيهه إلى شبكات الطاقة؟ لتشغيل الثلاجات والمصابيح الكهربائية والمحامص والغسالات الأخرى. استمر الحديث عن مثل هذه المحطات لسنوات عديدة ، ولكن من الممكن أن نرى أخيرًا في العام المقبل نموذجًا عمليًا لـ "مجمع البرق".


هناك الكثير من المشاكل هنا. البرق ، للأسف ، مورد كهرباء غير موثوق به للغاية. يصعب التكهن مسبقًا بمكان حدوث عاصفة رعدية. وانتظارها في مكان واحد وقت طويل.

بالإضافة إلى ذلك ، البرق عبارة عن جهد يصل إلى مئات الملايين من الفولتات وتيار الذروة يصل إلى 200 كيلو أمبير. لكي "تتغذى" على البرق ، من الواضح أن طاقتها يجب أن تتراكم في مكان ما في تلك الألف من الثانية التي تستمر فيها المرحلة الرئيسية من التفريغ (تتكون في الواقع ضربة صاعقة فورية من عدة مراحل) ، ثم تعطيه ببطء للشبكة ، يتم التحويل في وقت واحد إلى 220 فولت و 50 أو 60 هرتز تيار متردد.

أثناء تفريغ البرق ، تحدث عملية معقدة نوعًا ما: أولاً ، يندفع التفريغ الرئيسي ، الذي يتكون من الانهيارات الإلكترونية ، من السحابة إلى الأرض ، والتي تندمج في تصريفات ، وتسمى أيضًا اللافتات. يقوم القائد بإنشاء قناة متأينة ساخنة يتم من خلالها تفريغ البرق الرئيسي ، الممزق من سطح الأرض بواسطة مجال كهربائي قوي ، في الاتجاه المعاكس.

علاوة على ذلك ، يمكن تكرار كل هذه المراحل 2 و 3 و 10 مرات - في أجزاء من الثانية ذاتها التي يستمر فيها البرق. تخيل مدى صعوبة التقاط هذا التفريغ وتوجيه التيار إلى المكان الصحيح. كما ترى ، هناك العديد من المشاكل. هل يستحق الأمر إذن العبث بالبرق على الإطلاق؟

إذا وضعت مثل هذه المحطة في منطقة تضرب فيها الصواعق أكثر من المعتاد ، فمن المحتمل أن يكون ذلك مفيدًا. في عاصفة رعدية قوية ، عندما يضرب البرق باستمرار واحدًا تلو الآخر ، يمكن إطلاق طاقة كافية تكفي لتوفير الكهرباء لكل الولايات المتحدة لمدة 20 دقيقة. بالطبع ، بغض النظر عن محطة التقاط البرق التي توصلنا إليها ، فإن كفاءتها عند تحويل التيار ستكون بعيدة عن 100٪ ، وعلى ما يبدو ، لن تتمكن كل صواعق البرق في المنطقة المجاورة لمزرعة البرق من اللحاق بها.

تحدث العواصف الرعدية بشكل غير متساو على الأرض. نشر الخبراء العاملون مع القمر الصناعي الأمريكي "مهمة قياس العاصفة الاستوائية" تقريرًا عن أحد أحدث إنجازات هذا القمر الصناعي. تم تجميع خريطة العالم لتردد البرق. على سبيل المثال ، في الجزء الأوسط من القارة الأفريقية توجد منطقة كبيرة إلى حد ما حيث تحدث أكثر من 70 صاعقة كل عام لكل كيلومتر مربع!

حتى الآن ، يتم تمثيل مثل هذه المشاريع لاستخدام طاقة البرق بشكل أساسي من قبل المخترعين من الولايات المتحدة. تقول الشركة الأمريكية Alternative Energy Holdings إنها ستجعل العالم سعيدًا بمحطة طاقة صديقة للبيئة تولد الكهرباء بسعر باهظ قدره 0.005 دولار للكيلوواط / ساعة. في أوقات مختلفة ، اقترح العديد من المخترعين أجهزة التخزين الأكثر غرابة - من الخزانات الجوفية التي تحتوي على معدن يمكن أن تذوب من البرق الذي يدخل في مانع الصواعق والمياه الساخنة ، والتي يمكن أن يدور بخارها التوربينات ، إلى أجهزة التحليل الكهربائي التي تحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين عن طريق الصواعق. التفريغ. لكن النجاح المحتمل يكمن في أنظمة أبسط.

تقول شركة Alternative Energy Holdings أنها ستبني أول نموذج أولي عملي لمرفق تخزين طاقة البرق في عام 2007. تعتزم الشركة اختبار تركيبها خلال موسم العواصف الرعدية العام المقبل ، في أحد الأماكن التي تضرب فيها الصواعق أكثر من المعتاد. في الوقت نفسه ، فإن مطوري محرك الأقراص متفائلون بأن محطة الطاقة "على البرق" ستؤتي ثمارها في غضون 4-7 سنوات.

http://www.membrana.ru/




هل كنت تعلم؟

العين والفوتونات

يمكن التحقق من حساسية شبكية العين بنفسك ، بتكرار تجربة بسيطة أجراها في وقت واحد العالم السوفيتي الشهير إس آي فافيلوف.

بين المصباح المتوهج العادي ونقطة المراقبة الخاصة بك ، قم بتثبيت ستروبوسكوب - قرص من الورق المقوى بقطر 15-20 سم ، بقطاع قطع 60 درجة ، مركب على محور. الآن ، أثناء تدوير قرص ستروبوسكوب بمعدل دورة في الثانية تقريبًا ، انظر إلى المصباح بعين واحدة من خلال القرص.

هذا ما سيحدث في هذه الحالة: أثناء الدوران ، سيبدأ القرص في قياس نسب الضوء للعين. يضيء المصباح بشكل غير متساو ، أي ينبض تدفق الضوء ، ولكن نظرًا لأن القرص يدور ببطء نسبيًا ، فإن نسب الضوء ستختلف عن بعضها البعض ببضعة فوتونات فقط. وهذا الاختلاف ، المتاح فقط للأجهزة الأكثر دقة ، يمكن أن تلتقطه عينك بسهولة - إذا نظرت عن كثب ، سترى نبضًا خافتًا من الضوء! يسهل إجراء هذه التجربة إذا وضعت تجربة أخرى فوق مصباح "القياس" - وهو مصباح مرجعي. سيساعدك ضوءه على التركيز.