פיזיק פאפיר איבער רינואַבאַל ענערגיע

פיזיק פאפיר איבער רינואַבאַל ענערגיע

הקדמה
ענערגיע איז א יסודות'דיגע פיזישע קוואַנטיטעט אין מענטשלעכן לעבן. כמעט אלע מאדערנע אקטיוויטעטן—פון לייטינג און טראנספארט ביז אינדוסטריע און קאמוניקאציע—האבן אפ פון דער פארהאן-זיין פון ענערגיע אין א נוצבארער פארעם. פאר מער ווי א יארהונדערט, זענען גלאבאלע ענערגיע באדערפענישן געווארן באפרידיקט הויפטזעכליך דורך פאסילע ברענשטאף ווי אויל, קוילן און נאטירלעכער גאז. אבער, די נוצונג פון פאסילע ברענשטאף ברענגט ארויף צוויי הויפט פראבלעמען: באגרענעצטע רעזערוון און אומגעבונגס-איינפלוסן, ספעציעל גרין-הויז גאז עמיסיעס וואס פארשנעלערן גלאבאלע אנווארימונג. דעריבער, איז די אנטוויקלונג פון באנייבארע ענערגיע א סטראטעגישע לייזונג צו אויפהאלטן א נאכhalטיגע ענערגיע צושטעל און רעדוצירן אומגעבונגס-שאדן.

אין דעם קאנטעקסט פון פיזיק, איז רינואַבאַל ענערגיע אינטערעסאנט צו דיסקוטירן ווייל עס נעמט אריין פארשידענע פונדאַמענטאַלע פּרינציפּן, ווי ענערגיע קאָנווערסיע, עפעקטיווקייט, עלעקטראָמאַגנעטישע כוואַליעס, פליסיק מעכאַניק, טערמאָדִינאַמיק, און דעם באַגריף פון מאַכט. די דאָזיקע אַרבעט דיסקוטירט דעם באַגריף פון רינואַבאַל ענערגיע פֿון אַ פיזיק פּערספּעקטיוו, אירע טיפּן, די אַרבעט פּרינציפּן פון שליסל טעכנאָלאָגיעס, אירע מעלות און לימיטאַציעס, און ימפּלעמענטאַציע טשאַלאַנדזשיז.

דער באַגריף פון רינואַבאַל ענערגיע אין פיזיק
רינויעבל ענערגיע איז ענערגיע וואס שטאמט פון נאטירלעכע קוועלער וואס קענען ווערן נאטירלעך באנייט אויף א מענטשלעכער צייט-וואָג, ווי זונשייַן, ווינט, וואַסער-פלוס, געאָטערמישע ענערגיע, און ביאָמאַסע. נישט ווי פאַסילע ברענשטאָפֿן, וואָס ווערן געשאַפֿן איבער מיליאָנען יאָרן, איז רינויעבל ענערגיע קאָנטינויערלעך פֿאַראַן אָדער קען שנעל ווערן צוריקגעשטעלט.

פיזיש, קען ענערגיע נישט באשאפן אדער פארניכטעט ווערן (דער געזעץ פון קאנסערוואציע פון ​​ענערגיע), אבער עס קען טוישן פארעם. באנייבארע ענערגיע איז אין עיקר דער פראצעס פון אויסניצן נאטירלעכע ענערגיע און פארוואנדלען עס אין נוצלעכע עלעקטרישע אדער טערמישע ענערגיע. אין דעם פארוואנדלונג פראצעס, איז דער באגריף פון מאכט קריטיש. מאכט ווערט דעפינירט אלס די ראטע פון ​​ענדערונג פון ענערגיע איבער צייט:

פּ = E / ה

דערווייל, עפעקטיווקייט איז אן אינדיקאטאר פון א סיסטעם'ס ערפאלג אין קאנווערטירן ענערגיע:

η = (ניצלעכע ארויסגאַנג ענערגיע / אריינגאַנג ענערגיע) × 100%

אין דער אַנטוויקלונג פון רינואַבאַל ענערגיע טעכנאָלאָגיע, סיסטעם עפעקטיווקייט, צושטעל סטאַביליטעט, און ענערגיע סטאָרידזש זענען די הויפּט פאָקוסן.

טיפן פון רינואַבאַל ענערגיע און זייערע פיזישע פּרינציפּן

1. זונ ענערגיע
זונ - ענערגיע נוצט עלעקטראָמאַגנעטישע ראַדיאַציע פון ​​דער זון. עס זענען דאָ צוויי הויפּט צוגאַנגען: פאָטאָוואָלטאַיק (PV) און זונ - טערמיש.

א. זונ פּאַנעלן (פאָטאָוואָלטאַיק)
זונ - צעלן ארבעטן באזירט אויף דעם פאטאעלעקטרישן עפעקט און די אייגנשאפטן פון האַלב-קאַנדוקטאָרן. ווען פאָטאָנען פון זונשייַן שלאָגן אַ האַלב-קאַנדוקטאָר מאַטעריאַל (אַזאַ ווי סיליקאָן), קען די פאָטאָן'ס ענערגיע באַפרייען עלעקטראָנען און שאַפֿן עלעקטראָן-לאָך פּאָרן. די אינעווייניקסטע עלעקטרישע פעלד ביי דער פּ-ן קנופּ צווינגט די טשאַרדזשעס צו רירן זיך, שאַפֿנדיק אַן עלעקטרישן קראַנט. די סומע פון ​​פאָטאָן ענערגיע דעפּענדס אויף דער אָפטקייט פון ליכט:

E = hf

זונ פּאַנעל עפעקטיווקייט ווערט באַאיינפלוסט דורך טעמפּעראַטור, ליכט אינטענסיטעט, אינצידענט ווינקל, און מאַטעריאַל קוואַליטעט. מאָדערנע זונ פּאַנעלן האָבן טיפּיש אַן עפעקטיווקייט פון אַרום 15-23% פֿאַר קאמערציעלע נוצן, כאָטש נייַערע טעקנאַלאַדזשיז קענען זיין העכער אונטער געוויסע באדינגונגען.

ב. זונ - טערמאַל
זונ - טערמישע סיסטעמען ניצן די זון'ס היץ צו הייצן א פליסיקייט (וואסער אדער טערמישער אויל), וואס ווערט דערנאך גענוצט גלייך אדער צו שאפן פארע וואס דרייט א טורבינע. די פרינציפן פון טערמאדינאמיק און היץ טראנספער (קאנדוקציע, קאנוועקציע, און ראדיאציע) זענען דא דאמינאנט.

2. ווינט ענערגיע
ווינט ענערגיע קומט פון דער קינעטיקער ענערגיע פון ​​לופט שטראָם געפֿירט דורך דרוק אונטערשיידן און די היץ פון דער ערד'ס ייבערפלאַך דורך דער זון. ווינט טורבינען קאָנווערטירן די ווינט'ס קינעטישע ענערגיע אין ראָטאַציאָנעלע מעכאַנישע ענערגיע, וואָס דזשענעראַטאָרן קאָנווערטירן דאַן אין עלעקטרישע ענערגיע דורך עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע (פאַראַדיי'ס געזעץ).

די טעאָרעטישע קראַפט פון ווינט וואָס גייט דורך אַ קראָס-סעקשאַנאַל שטח A קען ווערן געשאַצט דורך:

פּ = ½ ρ A v³

וואו ρ איז די לופט געדיכטקייט און v איז די ווינט גיכקייט. די פאָרמולע ווייזט אַז מאַכט איז זייער סענסיטיוו צו ווינט גיכקייט (אַלס אַ פֿונקציע פון ​​די קוב פון די ווינט גיכקייט), מאַכנדיג די אָרט פון די טורבין ינסטאַלירונג אַ קריטיש פאַקטאָר.

אבער, נישט אלע ווינט ענערגיע קען ווערן אויסגענוצט. עס איז דא א פיזישע גרענעץ באקאנט אלס דער בעץ גרענעץ, וואס זאגט אז די מאקסימום עפעקטיווקייט פון אן אידעאלער ווינט טורבינע איז בערך 59,3%.

3. וואַסער ענערגיע (הידראָעלעקטריש)
הידראָעלעקטרישע קראַפטווערק (PLTA) נוצן די גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע פון ​​וואַסער אין הויכע הייכן. ווען דאָס וואַסער פליסט אַראָפּ, ווערט די פּאָטענציעלע ענערגיע פאַרוואַנדלט אין קינעטישע ענערגיע, וואָס דרייט טורבינען און דזשענעראַטאָרן צו פּראָדוצירן עלעקטריע.

די גענערירטע מאַכט קען ווערן קאַלקולירט מיט:

פּ = ρ gh Q η

וואו g איז די אַקסעלעראַציע רעכט צו גראַוויטאַציע, h איז די קאָפּ, Q איז די וואַסער אויסגאַנג, און η איז די סיסטעם עפעקטיווקייט. הידראָעלעקטרישע קראַפטווערק האָבן הויך עפעקטיווקייט (אָפט העכער 80-90%), מאכן זיי איינער פון די מערסט עפעקטיוו רינואַבאַל ענערגיע קוואלן. אָבער, גרויסע דאַם פּראַדזשעקס קענען השפּעה טייך עקאָסיסטעמען און די סאציאל לעבן פון ארומיקע קהילות.

4. געאָטערמישע ענערגיע
געאָטערמישע ענערגיע קומט פון דער ערד'ס אינערלעכער היץ, וואָס ווערט גענערירט דורך ראַדיאָאַקטיוון פאַרפויל און די רעשט היץ פון דער פּלאַנעט'ס פאָרמאַציע. געאָטערמישע קראַפטווערק נוצן הייסן דאַמף אָדער הייס וואַסער פון אונטערערדישע רעזערוואַרן צו דרייען טורבינען.

טערמאדינאמיש, ארבעטן געאטערמאלע סיסטעמען ווי אנדערע טערמאלע קראפטווערק: היץ פארוואנדלט וואסער אין פארע, וואס דרייט א טורבין, און דער פארע ווערט דאן ווידער קאנדענסירט. די הויפט שוועריקייטן זענען קאראזיע, מינעראל אינהאלט, און באגרענעצטע פאסיגע לאקאציעס. דער פארטייל איז אז געאטערמאלע קראפט קען צושטעלן א סטאבילן (באזע-לאסט) צושטעל פון עלעקטריע, אומאפהענגיק פון טעגליכע וועטער באדינגונגען.

5. ביאָמאַסע
ביאָמאַסע נעמט אַרײַן אָרגאַנישע מאַטעריאַלן ווי האָלץ, לאַנדווירטשאַפטלעכע אָפּפאַל, און אָרגאַנישע אָפּפאַל וואָס קען פֿאַרברענט אָדער פֿאַראַרבעט ווערן אין ביאָפֿיועל. ביאָמאַסע ענערגיע איז אין עיקר כעמישע ענערגיע וואָס ווערט געהאַלטן דורך פֿאָטאָסינטעז. ווען פֿאַרברענט אָדער פֿערמענטירט, ווערט די כעמישע ענערגיע באַפֿרײַט ווי היץ אָדער פֿאַרוואַנדלט אין ברענשטאָף.

פֿון אַן ענווייראָמענטאַלער פּערספּעקטיוו, ווערט ביאָמאַסע אָפֿט באַטראַכט ווי רינואַבאַל, אָבער מען מוז עס פֿאָרזיכטיק פֿאַרוואַלדן כּדי צו פֿאַרמייַדן אָפּוואַלדונג אָדער הויכע נעץ-עמיסיעס. קאָנווערסיע-עפֿעקטיווקייט און פֿאַרברענונג-קוואַליטעט באַשטימען אויך דעם מאָס פֿון פֿאַרפּעסטיקונג.

מעלות און לימיטאציעס פון רינואַבאַל ענערגיע
רינואַבאַל ענערגיע האט שליסל מעלות, אַרייַנגערעכנט נידעריקערע טשאַד ימישאַנז, שעפעדיק רעסורסן, און די פּאָטענציעל צו העכערן ענערגיע זעלבשטענדיקייט. אין טערמינען פון פיזיק און אינזשעניריע, רינואַבאַל ענערגיע טעכנאָלאָגיע פאָרזעצט צו אַנטוויקלען, ריזאַלטינג אין געוואקסן עפעקטיווקייַט איבער צייַט.

אבער, עס זענען דא באגרענעצונגען וואס דארפן אדרעסירט ווערן. ערשטנס, געוויסע קוועלער זענען אומגעריכט, ווי למשל זונ - און ווינט-ענערגיע, וואס פארלאנגען ענערגיע-אויפבעווארעניש סיסטעמען (באַטעריעס, געפאמפט הידראָ, וואַסערשטאָף) אדער א קלוגע גריד. צווייטנס, האט רינואַבאַל ענערגיע בכלל א נידעריגערע מאַכט-געדיכטקייט ווי פאַסילע ברענשטאפן, וואס פארלאנגען גרעסערע אינסטאַלאַציע-שטחים. דריטנס, געוויסע טעכנאָלאָגיעס, ווי הידראָ-ענערגיע און געאָטערמיש, זענען אָרט-אָפּהענגיק.

טשאַלאַנדזשיז און ריכטונגען פון אַנטוויקלונג
רינואַבאַל ענערגיע אַנטוויקלונג איז נישט בלויז אַ טעקנאַלאַדזשיקאַל אַרויסגעבן, אָבער אויך אַ ענין פון עקאָנאָמיק, פּאָליטיק און אינפראַסטרוקטור. פֿון אַן אַפּליייד פיזיק פּערספּעקטיוו, הויפּט טשאַלאַנדזשיז אַרייַננעמען פֿאַרבעסערן מאַטעריאַל עפעקטיווקייַט (למשל, נייַ-דור זונ - סעלז), אָפּטימיזירן ווינט טורבינז, רעדוצירן טראַנסמיסיע לאָססעס, און ינאָווייטינג זיכער און אַפאָרדאַבאַל ענערגיע סטאָרידזש. ליטהיום-יאָן באַטאַרייע סיסטעמען זענען דערווייַל וויידלי געניצט, אָבער פאָרשונג פאָרזעצט צו יקספּאַנד אין סאָדיום-יאָן באַטאַרייעס, האַרט-שטאַט באַטאַרייעס, און הידראָגען-באזירט סטאָרידזש.

דערצו, די אינטעגראציע פון ​​רינואַבאַל ענערגיע פארלאנגט א גוטע סיסטעם מאדעלירן און קאנטראל. פלוקטואציעס אין זונ - און ווינט ענערגיע מוזן ווערן באלאנסירט מיט די נאכפראגע דורך וועטער פאראויסזאגונג, לאסט מענעדזשמענט, און מאדערנע גריד טעכנאלאגיע.

קעסימפּולאַן
רינויעבל ענערגיע איז א קריטישע לייזונג צו טרעפן צוקונפטיגע נאכhalטיגע ענערגיע באדערפענישן. דורך די פרינציפן פון פיזיק - פון די פאטאעלעקטרישע ווירקונג און פליסיק מעכאניק ביז טערמאדינאמיק - קענען פארשידענע פארמען פון נאטירלעכער ענערגיע ווערן פארוואנדלט אין נוצלעכע עלעקטריע און היץ. יעדער טיפ רינויעבל ענערגיע האט זיינע אייגענע מעלות און באגרענעצונגען, אבער זיי האבן בכלל א קלענערע ענווייראמענטאלע ווירקונג ווי פאסילע ברענשטאף. מיט פארגרעסערטע עפעקטיווקייט, כידעשים אין ענערגיע סטאָרידזש, און פאליסי און אינפראסטרוקטור שטיצע, האט רינויעבל ענערגיע דעם פאטענציאל צו ווערן די רוקן-ביין פון א ריינערע און מער סטאבילע גלאבאלע ענערגיע סיסטעם.

אויב איר ווילט, קען איך צולייגן א ביבליאגראַפֿיע, פּראָבלעם פֿאָרמולירונג, צילן, און שרייב־מעטאָד פֿאַר דער אַרבעט, כּדי דער פֿאָרמאַט זאָל זײַן מער אין לײַן מיט די שול/קאָלעדזש אַרבעט סטאַנדאַרדן.