Pampiri ea Fisiks mabapi le Matla a Nchafatsoang
Pendahuluan
Matla ke karolo ea bohlokoa bophelong ba motho. Hoo e ka bang mesebetsi eohle ea sejoale-joale—ho tloha mabone le lipalangoang ho ea indastering le puisanong—e itšetlehile ka ho fumaneha ha matla ka mokhoa o ka sebelisoang. Ka lilemo tse fetang lekholo, litlhoko tsa matla a lefats'e li 'nile tsa finyelloa haholo-holo ka mafura a kang oli, mashala le khase ea tlhaho. Leha ho le joalo, tšebeliso ea mafura a tlhaho e hlahisa mathata a mabeli a maholo: mehloli e fokolang le litlamorao tsa tikoloho, haholo-holo likhase tse futhumatsang lefatše tse potlakisang ho futhumala ha lefatše. Ka hona, nts'etsopele ea matla a nchafatsoang ke tharollo ea leano la ho boloka phepelo ea matla e tsitsitseng le ho fokotsa tšenyo ea tikoloho.
Moelelong oa fisiks, matla a nchafatsoang aa thahasellisa ho buisana ka 'ona hobane a kenyelletsa melao-motheo e fapaneng ea motheo, joalo ka phetoho ea matla, katleho, maqhubu a motlakase, mechine ea mokelikeli, thermodynamics, le mohopolo oa matla. Pampiri ena e tšohla mohopolo oa matla a nchafatsoang ho tsoa ponong ea fisiks, mefuta ea ona, melao-motheo ea ts'ebetso ea mahlale a bohlokoa, melemo le meeli ea ona, le liphephetso tsa ts'ebetsong.
Khopolo ea Matla a Nchafatsoang ho Fisiks
Matla a ntjhafatswang ke matla a tswang mehloding ya tlhaho e ka ntjhafatswang ka tlhaho ho latela nako ya motho, jwalo ka kganya ya letsatsi, moya, phallo ya metsi, matla a geothermal, le biomass. Ho fapana le mafura a mesaletsa ya kgale, a thehwang ka dilemo tse dimilione, matla a ntjhafatswang a fumaneha ka mehla kapa a ka tsosoloswa kapele.
Ka 'mele, matla a ke ke a bōptjoa kapa a timetsoa (Molao oa Paballo ea Matla), empa a ka fetola sebopeho. Matla a nchafatsoang ha e le hantle ke ts'ebetso ea ho sebelisa matla a hlahang ka tlhaho le ho a fetola matla a motlakase kapa a mocheso a thusang. Ts'ebetsong ena ea phetoho, mohopolo oa matla o bohlokoa. Matla a hlalosoa e le sekhahla sa phetoho ea matla ha nako e ntse e ea:
P = E / t
Ho sa le jwalo, bokgoni ke sesupo sa katleho ya sistimi ho fetoleng matla:
η = (Matla a bohlokoa a tlhahiso / Matla a kenyang) × 100%
Ntlafatsong ea theknoloji ea matla a nchafatsoang, katleho ea sistimi, botsitso ba phepelo le polokelo ea matla ke lintho tse ka sehloohong tse shebaneng le tsona.
Mefuta ea Matla a Nchafalitsoeng le Melao-motheo ea 'Mele ea Tsosoloso
1. Matla a Letsatsi
Matla a letsatsi a sebelisa mahlaseli a motlakase a tsoang Letsatsing. Ho na le mekhoa e 'meli e meholo: photovoltaic (PV) le solar thermal.
a. Liphanele tsa Letsatsi (Photovoltaics)
Lisele tsa letsatsi li sebetsa ho latela phello ea photoelectric le litšobotsi tsa li-semiconductor. Ha li-photon tse tsoang letsatsing li otla thepa ea semiconductor (joalo ka silicon), matla a photon a ka lokolla li-electron 'me a etsa lipara tsa li-electron-lesoba. Tšimo ea motlakase ea ka hare kopanong ea p-n e qobella litefiso ho tsamaea, e leng se etsang motlakase. Bongata ba matla a photon bo itšetlehile ka makhetlo a khanya:
E = hf
Bokgoni ba phanele ya letsatsi bo angwa ke mocheso, matla a lesedi, sekhutlo sa ketsahalo, le boleng ba thepa. Diphanele tsa letsatsi tsa sejwalejwale hangata di na le bokgoni ba hoo e ka bang 15-23% bakeng sa tshebediso ya kgwebo, leha mahlale a matjha a ka ba hodimo tlasa maemo a itseng.
b. Mocheso oa Letsatsi
Mekhoa ea mocheso oa letsatsi e sebelisa mocheso oa letsatsi ho futhumatsa mokelikeli (metsi kapa oli ea mocheso), e sebelisoang ka kotloloho kapa ho hlahisa mouoane o fetolang turbine. Melao-motheo ea thermodynamics le phetisetso ea mocheso (conduction, convection, le mahlaseli) li hlahella mona.
2. Matla a Moya
Matla a moea a tsoa ho matla a kinetic a phallo ea moea a bakoang ke liphapang tsa khatello le ho futhumatsoa ha bokaholimo ba Lefatše ke letsatsi. Li-turbine tsa moea li fetola matla a kinetic a moea hore e be matla a mechine a potolohang, ao lijenereithara li a fetolelang hore e be matla a motlakase ka ho sebelisa motlakase o kenang ka motlakase (Molao oa Faraday).
Matla a khopolo-taba a moea o fetang sebakeng se tšekaletseng sa A a ka hakanngoa ka:
P = ½ ρ A v³
moo ρ e leng bongata ba moea 'me v e le lebelo la moea. Foromo ena e bontša hore matla a ameha haholo lebelong la moea (joalo ka ts'ebetso ea cube ea lebelo la moea), e leng se etsang hore sebaka sa ho kenngoa ha turbine e be ntlha ea bohlokoa.
Leha ho le jwalo, ha se matla ohle a moya a ka kotulwang. Ho na le moedi wa sebele o tsejwang e le Betz Limit, o bolelang hore bokgoni bo boholo ba turbine e ntle ya moya ke hoo e ka bang 59,3%.
3. Matla a Metsi (Motlakase oa Hydroelectric)
Difeme tsa motlakase wa metsi (PLTA) di sebedisa matla a kgoheli a metsi a phahameng. Ha metsi a ntse a theoha, matla a kgonehang a fetoha matla a kinetic, a fetola diturbine le dijenereithara ho hlahisa motlakase.
Matla a hlahisoang a ka baloa ka ho sebelisa:
P = ρ gh Q η
moo g e leng ho potlaka ho bakwang ke matla a khoheli, h ke hlooho, Q ke ho ntsha metsi, mme η ke bokgoni ba tsamaiso. Ditsha tsa motlakase wa metsi di na le bokgoni bo phahameng (hangata bo fetang 80–90%), e leng se etsang hore e be e nngwe ya mehlodi ya eneji e ntjhafatswang e sebetsang ka ho fetisisa. Leha ho le jwalo, diporojeke tse kgolo tsa matamo di ka ama dibaka tsa dinoka le bophelo ba setjhaba ba metse e potileng.
4. Matla a Mocheso oa Lefatše
Matla a geothermal a tswa mochesong o ka hare wa Lefatshe, o hlahiswang ke ho bola ha mahlaseli a kotsi le mocheso o setseng o tswang ho thehweng ha polanete. Ditsha tsa motlakase tsa geothermal di sebedisa mouoane o chesang kapa metsi a chesang a tswang matamong a ka tlasa lefatshe ho fetola diturbine.
Ho latela thermodynamics, litsamaiso tsa geothermal li sebetsa joalo ka lifeme tse ling tsa motlakase tse futhumatsang: mocheso o fetola metsi mouoane, o fetolang turbine, ebe mouoane o hoama hape. Liphephetso tse kholo ke mafome, bongata ba diminerale, le libaka tse fokolang tse loketseng. Molemo ke hore matla a geothermal a ka fana ka phepelo e tsitsitseng (baseload) ea motlakase, ho sa tsotelehe maemo a leholimo a letsatsi le letsatsi.
5. Biomass
Biomass e kenyelletsa lintho tsa tlhaho tse kang patsi, litšila tsa temo, le litšila tsa tlhaho tse ka chesoang kapa tsa sebetsoa hore e be biofuel. Matla a biomass ha e le hantle ke matla a lik'hemik'hale a bolokiloeng ka photosynthesis. Ha a chesoa kapa a belisoa, matla a lik'hemik'hale a lokolloa e le mocheso kapa a fetoloa mafura.
Ho ya ka pono ya tikoloho, biomass hangata e nkuwa e le e ntjhafatswang, empa e lokela ho laolwa ka hloko ho qoba ho rengwa ha meru kapa mesi e mengata e tswang mobung. Bokgoni ba phetoho le boleng ba ho tuka ha meru le tsona di laola boholo ba tshilafatso.
Melemo le Meeli ea Matla a Nchafalitsoeng
Matla a ntjhafatswang a na le melemo ya bohlokwa, ho kenyeletswa le ho fokotsa kgase e tswang ka khabone, mehlodi e mengata, le bokgoni ba ho kgothaletsa boikemelo ba matla. Mabapi le fisiks le boenjiniere, theknoloji ya matla a ntjhafatswang e ntse e tswela pele ho ntlafala, e leng se fellang ka bokgoni bo eketsehileng ha nako e ntse e ya.
Leha ho le jwalo, ho na le mefokolo e hlokang ho rarolloa. Sa pele, mehlodi e meng e na le nako le nako, jwalo ka letsatsi le moya, e hlokang ditsamaiso tsa polokelo ya eneji (dibetri, hydro e pompetsweng, haeterojene) kapa gridi e bohlale. Sa bobedi, eneji e ntjhafatswang ka kakaretso e na le matla a tlase ho feta mafura a fosili, e hlokang dibaka tse kgolo tsa ho kenya. Sa boraro, mahlale a itseng, a kang motlakase wa metsi le geothermal, a itshetlehile ka sebaka.
Liphephetso le Litaelo tsa Nts'etsopele
Ntlafatso ea eneji e nchafatsoang ha se taba ea theknoloji feela, empa hape ke taba ea moruo, leano le meralo ea motheo. Ho ea ka pono ea fisiks e sebelisitsoeng, liphephetso tse kholo li kenyelletsa ho ntlafatsa ts'ebetso ea thepa (mohlala, lisele tsa letsatsi tsa moloko o mocha), ho ntlafatsa liturbine tsa moea, ho fokotsa tahlehelo ea phetisetso, le ho qapa polokelo ea eneji e bolokehileng le e theko e tlase. Mekhoa ea libeteri tsa lithium-ion e sebelisoa haholo hajoale, empa lipatlisiso li ntse li tsoela pele ho atoloha ho ea libetering tsa sodium-ion, libetering tsa boemo bo tiileng, le polokelo e thehiloeng ho haeterojene.
Ho feta moo, kopanyo ya eneji e ntjhafatswang e hloka ho etsa mohlala le taolo ya sistimi ya modumo. Ho fetofetoha ha matla a letsatsi le a moya ho lokela ho leka-lekana le tlhokeho ka ho bolela esale pele boemo ba lehodimo, taolo ya mojaro, le theknoloji ya sejwalejwale ya gridi.
Qetello
Matla a ntjhafatswang ke tharollo ya bohlokwa bakeng sa ho fihlela ditlhoko tsa matla a tsitsitseng nakong e tlang. Ka melaomotheo ya fisiks—ho tloha phellong ya photoelectric le mechanics ya mokelikeli ho ya ho thermodynamics—mefuta e fapaneng ya matla a tlhaho e ka fetolwa ho ba motlakase le mocheso o thusang. Mofuta o mong le o mong wa matla a ntjhafatswang o na le melemo le mefokolo ya wona, empa ka kakaretso a na le tshusumetso e nyane ya tikoloho ho feta mafura a kgale. Ka bokgoni bo eketsehileng, boqapi polokelong ya matla, le tshehetso ya leano le meralo ya motheo, matla a ntjhafatswang a na le bokgoni ba ho ba mokokotlo wa sistimi ya matla a lefatshe e hlwekileng le e tsitsitseng haholoanyane.
Haeba o batla, nka eketsa lenane la dibuka, ho qapa mathata, maikemisetso le mokhoa wa ho ngola bakeng sa pampiri e le hore sebopeho se tsamaellane le maemo a pampiri ya sekolo/kholetjhe.
