Warqad Fiisigis ah oo ku saabsan Tamarta La Cusboonaysiin Karo
Pendahuluan
Tamartu waa tiro aasaasi ah oo jireed oo ku jirta nolosha aadanaha. Ku dhawaad dhammaan hawlaha casriga ah - laga bilaabo nalalka iyo gaadiidka ilaa warshadaha iyo isgaarsiinta - waxay ku xiran yihiin helitaanka tamarta qaab la isticmaali karo. In ka badan qarni, baahiyaha tamarta adduunka waxaa si gaar ah loogu daboolay shidaalka fosil sida saliidda, dhuxusha, iyo gaaska dabiiciga ah. Si kastaba ha ahaatee, isticmaalka shidaalka fosilku wuxuu soo bandhigayaa laba arrimood oo waaweyn: kayd xaddidan iyo saameyn deegaanka, gaar ahaan qiiqa gaaska aqalka dhirta lagu koriyo ee dardargeliya kulaylka caalamiga ah. Sidaa darteed, horumarinta tamarta la cusboonaysiin karo waa xal istaraatiiji ah si loo ilaaliyo sahay tamar oo waara loona yareeyo waxyeelada deegaanka.
Marka laga hadlayo fiisigiska, tamarta la cusboonaysiin karo waa mid xiiso leh in laga hadlo sababtoo ah waxay ku lug leedahay mabaadi'da aasaasiga ah ee kala duwan, sida beddelka tamarta, hufnaanta, hirarka elektromagnetic-ka, farsamada dareeraha, thermodynamics, iyo fikradda awoodda. Warqaddani waxay ka hadlaysaa fikradda tamarta la cusboonaysiin karo marka laga eego dhinaca fiisigiska, noocyadeeda, mabaadi'da shaqada ee teknoolojiyada muhiimka ah, faa'iidooyinkeeda iyo xaddidaadaheeda, iyo caqabadaha hirgelinta.
Fikradda Tamarta La Cusboonaysiin Karo ee Fiisigiska
Tamarta la cusboonaysiin karo waa tamar laga helo ilo dabiici ah oo si dabiici ah loogu cusboonaysiin karo iyadoo la eegayo waqtiga aadanaha, sida iftiinka qorraxda, dabaysha, socodka biyaha, tamarta dhulka hoostiisa, iyo biomass-ka. Si ka duwan shidaalka fosil-ka, kaas oo la sameeyo malaayiin sano, tamarta la cusboonaysiin karo si joogto ah ayaa loo heli karaa ama si dhakhso ah ayaa loo soo celin karaa.
Jir ahaan, tamarta lama abuuri karo ama lama burburin karo (Sharciga Ilaalinta Tamarta), laakiin way beddeli kartaa qaabka. Tamarta la cusboonaysiin karo asal ahaan waa habka loo isticmaalo tamarta dabiiciga ah loona beddelo tamar koronto ama kuleyl oo waxtar leh. Habkan beddelka, fikradda awoodda ayaa muhiim ah. Awoodda waxaa lagu qeexaa heerka isbeddelka tamarta waqti ka dib:
P = E/t
Dhanka kale, hufnaantu waa tilmaan muujinaysa guusha nidaamku ka gaaray beddelka tamarta:
η = (Tamar wax soo saar oo waxtar leh / Tamar gelinta) × 100%
Horumarinta tignoolajiyada tamarta la cusboonaysiin karo, hufnaanta nidaamka, xasilloonida saadka, iyo kaydinta tamarta ayaa ah diiradda ugu weyn.
Noocyada Tamarta La Cusboonaysiin Karo iyo Mabaadi'dooda Jireed
1. Tamarta Qorraxda
Tamarta qorraxdu waxay isticmaashaa shucaaca elektromagnetic-ka ee ka yimaada Qorraxda. Waxaa jira laba hab oo ugu muhiimsan: iftiinka qoraxda (PV) iyo kulaylka qorraxda.
a. Baararka Qorraxda (Footovoltaics)
Unugyada qorraxdu waxay ku shaqeeyaan iyagoo ku salaynaya saamaynta sawir-qaadista iyo sifooyinka semiconductors-ka. Marka fotonada qorraxda ka soo baxa ay ku dhacaan walxo semiconductors ah (sida silicon), tamarta photon-ku waxay sii deyn kartaa elektaroono waxayna samayn kartaa lammaane godad elektaroono ah. Goobta korontada ee gudaha ee isgoyska p-n waxay ku qasabtaa dallacaadaha inay dhaqaaqaan, taasoo abuurta koronto. Qadarka tamarta photon-ku waxay ku xiran tahay inta jeer ee iftiinka:
E = hf
Waxtarka muraayadaha qorraxda waxaa saameeya heerkulka, xoogga iftiinka, xagasha dhacdooyinka, iyo tayada agabka. Qalabka qorraxda ee casriga ah badanaa waxay leeyihiin hufnaan qiyaastii 15-23% ah oo loogu talagalay isticmaalka ganacsiga, inkastoo tiknoolajiyada cusubi ay ka sarreyn karto xaaladaha qaarkood.
b. Kuleylka Qorraxda
Nidaamyada kulaylka qorraxda waxay isticmaalaan kulaylka qorraxda si ay u kululeeyaan dareere (biyo ama saliid kuleyl), kaas oo markaa si toos ah loo isticmaalo ama si loo soo saaro uumi roga marawaxadaha. Mabaadi'da thermodynamics iyo wareejinta kulaylka (gudbinta, gudbinta, iyo shucaaca) ayaa halkan ku badan.
2. Tamarta Dabaysha
Tamarta dabayshu waxay ka timaaddaa tamarta dhaqdhaqaaqa hawada oo ay sababto kala duwanaanshaha cadaadiska iyo kulaylka dusha sare ee Dhulka oo ay qorraxdu ku kululeyso. Marawaxadaha dabayshu waxay tamarta dhaqdhaqaaqa dabaysha u beddelaan tamar farsamo oo wareeg ah, taas oo markaa matooradu u beddelaan tamar koronto iyada oo loo marayo kicinta elektromagnetic (Sharciga Faraday).
Awoodda aragtiyeed ee dabaysha oo dhex marta meel isdhaafsan oo A ah waxaa lagu qiyaasi karaa:
P = ½ ρ A v³
halkaasoo ρ uu yahay cufnaanta hawada iyo v uu yahay xawaaraha dabaysha. Qaacidadani waxay muujinaysaa in awooddu ay aad ugu nugul tahay xawaaraha dabaysha (iyadoo loo eegayo qaabka xawaaraha dabaysha), taasoo ka dhigaysa goobta rakibidda marawaxadaha mid muhiim ah.
Si kastaba ha ahaatee, dhammaan tamarta dabaysha lama guran karo. Waxaa jira xad jireed oo loo yaqaan Betz Limit, kaas oo sheegaya in hufnaanta ugu badan ee marawaxadaha dabaysha ee ku habboon ay tahay qiyaastii 59,3%.
3. Tamarta Biyaha (Hydroelectric)
Warshadaha korontada ku shaqeeya ee biyaha (PLTA) waxay ka faa'iidaystaan tamarta cufisjiidadka ee biyaha meelaha sare. Marka biyuhu hoos u socdaan, tamarta suurtagalka ah waxaa loo beddelaa tamar firfircoon, iyadoo loo rogayo matoorro iyo matoorro si loo soo saaro koronto.
Awoodda la soo saaray waxaa lagu xisaabin karaa iyadoo la isticmaalayo:
P = ρ gh Q η
halkaasoo g uu yahay dardargelinta cufisjiidadka awgeed, h waa madaxa, Q waa daadinta biyaha, iyo η waa hufnaanta nidaamka. Warshadaha korontada ku shaqeeya ee biyaha ku shaqeeya waxay leeyihiin hufnaan sare (badanaa ka sarreeya 80-90%), taasoo ka dhigaysa mid ka mid ah ilaha tamarta la cusboonaysiin karo ee ugu waxtarka badan. Si kastaba ha ahaatee, mashaariicda biyo-xireennada waaweyn waxay saameyn ku yeelan karaan nidaamyada deegaanka ee wabiyada iyo nolosha bulshada ee bulshooyinka ku xeeran.
4. Tamarta Dhulka Hoostiisa
Tamarta kulka dhulka waxay ka timaaddaa kulaylka gudaha Dhulka, oo ay keento qudhun shucaaca iyo kulaylka ka soo hara samayska meeraha. Warshadaha korontada ku shaqeeya ee dhulka dhulka hoostiisa mara waxay isticmaalaan uumi kulul ama biyo kulul oo ka yimaada kaydka dhulka hoostiisa mara si ay u rogaan marawaxadaha.
Dhanka heerkulbeegga, nidaamyada kulaylka dhulka waxay u shaqeeyaan sida warshadaha kale ee korontada dhaliya: kuleylku wuxuu biyaha u beddelaa uumi, kaas oo beddela marawaxadaha, ka dibna uumiga ayaa dib loo soo ururiyaa. Caqabadaha ugu waaweyn waa daxalka, macdanta ku jirta, iyo meelaha ku habboon ee xaddidan. Faa'iidada ayaa ah in korontada dhulka hoosteeda ku jirta ay bixin karto koronto deggan (cusub), iyada oo aan loo eegin xaaladaha cimilada maalinlaha ah.
5. Biyomass
Bayoolajiga waxaa ka mid ah walxaha dabiiciga ah sida qoryaha, qashinka beeraha, iyo qashinka dabiiciga ah ee la gubi karo ama loo farsamayn karo shidaalka bayoolajiga. Tamarta bayoolajiga asal ahaan waa tamar kiimiko ah oo lagu kaydiyo sawir-qaadis. Marka la gubo ama la khamiiriyo, tamarta kiimikada waxaa loo sii daayaa kuleyl ahaan ama waxaa loo beddelaa shidaal.
Marka laga eego dhinaca deegaanka, bayoolajiga waxaa badanaa loo arkaa mid la cusboonaysiin karo, laakiin waa in si taxaddar leh loo maareeyo si looga fogaado jarista kaymaha ama qiiqa saafiga ah ee sarreeya. Waxtarka beddelka iyo tayada gubashada ayaa sidoo kale go'aamiya heerka wasakhowga.
Faa'iidooyinka iyo Xaddidaadaha Tamarta La Cusboonaysiin Karo
Tamarta la cusboonaysiin karo waxay leedahay faa'iidooyin muhiim ah, oo ay ku jiraan qiiqa kaarboonka oo hooseeya, kheyraad badan, iyo awoodda lagu horumarin karo madaxbannaanida tamarta. Marka laga eego fiisigiska iyo injineernimada, tignoolajiyada tamarta la cusboonaysiin karo ayaa sii wadata horumarka, taasoo keentay hufnaan kordhaysa waqti ka dib.
Si kastaba ha ahaatee, waxaa jira xaddidaadyo u baahan in wax laga qabto. Marka hore, ilo qaar ayaa ah kuwo aan kala go 'lahayn, sida qorraxda iyo dabaysha, kuwaas oo u baahan nidaamyada kaydinta tamarta (baytariyada, biyaha la bamgareeyo, haydarojiin) ama shabakad caqli badan. Marka labaad, tamarta la cusboonaysiin karo guud ahaan waxay leedahay cufnaan koronto oo ka hooseysa shidaalka fosil, taasoo u baahan meelo waaweyn oo lagu rakibo. Saddexaad, teknoolojiyada qaarkood, sida korontada biyaha iyo kulaylka dhulka, waxay ku xiran yihiin goobta.
Caqabadaha iyo Jihooyinka Horumarka
Horumarinta tamarta la cusboonaysiin karo ma aha oo kaliya arrin tignoolajiyadeed, laakiin sidoo kale waa arrin dhaqaale, siyaasad, iyo kaabayaal. Marka laga eego aragtida fiisikiska ee la dabaqay, caqabadaha waaweyn waxaa ka mid ah hagaajinta waxtarka agabka (tusaale ahaan, unugyada qorraxda ee jiilka cusub), hagaajinta matoorada dabaysha, yaraynta khasaaraha gudbinta, iyo cusboonaysiinta kaydinta tamarta oo ammaan ah oo la awoodi karo. Nidaamyada baytariyada Lithium-ion hadda si weyn ayaa loo isticmaalaa, laakiin cilmi-baaristu waxay sii waddaa inay ku fiddo baytariyada sodium-ion, baytariyada adag, iyo kaydinta ku salaysan hydrogen.
Intaa waxaa dheer, isku-darka tamarta la cusboonaysiin karo waxay u baahan tahay qaabaynta iyo xakamaynta nidaamka codka. Isbeddelka ku yimaada tamarta qorraxda iyo dabaysha waa in lagu dheellitiraa baahida iyada oo loo marayo saadaasha cimilada, maaraynta culayska, iyo tiknoolajiyada casriga ah ee shabakadda.
Gabagabo
Tamarta la cusboonaysiin karo waa xal muhiim ah oo lagu daboolayo baahiyaha tamarta waarta ee mustaqbalka. Iyada oo loo marayo mabaadi'da fiisigiska - laga bilaabo saameynta sawir-qaadista iyo farsamada dareeraha ilaa thermodynamics - noocyo kala duwan oo tamar dabiici ah ayaa loo rogi karaa koronto iyo kulayl waxtar leh. Nooc kasta oo tamar la cusboonaysiin karo ah wuxuu leeyahay faa'iidooyin iyo xaddidaadyo u gaar ah, laakiin guud ahaan waxay leeyihiin saameyn deegaan oo ka yar shidaalka fosil. Iyada oo la kordhinayo waxtarka, hal-abuurka kaydinta tamarta, iyo taageerada siyaasadda iyo kaabayaasha dhaqaalaha, tamarta la cusboonaysiin karo waxay leedahay awood ay ku noqoto laf-dhabarta nidaamka tamarta adduunka oo nadiif ah oo deggan.
Haddii aad rabto, waxaan ku dari karaa buug-yaraha, qaabaynta masalooyinka, ujeeddooyinka, iyo habka qorista warqadda si qaabku u noqdo mid la jaanqaadaya heerarka warqadda dugsiga/kulliyadda.
