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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Il meglio delle divisioni dell'energia solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative L'articolo tenta di valutare l'effettivo potenziale delle energie rinnovabili e le prospettive di utilizzo. Lungo il percorso, vengono indagate le ragioni della bassa intensità dell'uso di energia rinnovabile nella fase attuale. Molta attenzione è rivolta alle raccomandazioni pratiche e alle idee per l'uso della biomassa verde oggi e in futuro. "Assolutamente impossibile, ovviamente inutile e, comunque, non redditizio", questo è esattamente ciò che hanno scritto sulla rivista "Son of the Fatherland" sulla ferrovia (come si è scoperto in seguito, la più redditizia delle modalità di trasporto terrestre) [ 1]. Qualcosa di simile si dice oggi sull'energia solare. Ma di tutte le varietà di energia rinnovabile, l'energia solare è quella di maggiore interesse. Altre varietà hanno un potenziale troppo scarso. Ogni anno la superficie terrestre assorbe 5,2x1024 J energia solare. Tutti i sistemi energetici artificiali nel mondo producono una parte trascurabile di questa energia. La superiorità nell'assimilazione e nell'accumulo di energia solare spetta giustamente alle piante. Come parte della biomassa terrestre, le piante costituiscono 2400 miliardi di tonnellate, mentre la massa totale di tutti gli animali e microrganismi è di 23 miliardi di tonnellate [2]. Mentre è ancora in fase di accumulo (nella "radice"), la biomassa verde porta grandi benefici. Le piante normalizzano la composizione chimica dell'aria, regolano il movimento dell'umidità atmosferica e del suolo, contribuiscono all'arricchimento del suolo e ne prevengono l'erosione. Da tempo è stata scoperta una relazione diretta tra la quantità di precipitazioni nelle regioni e il numero di piante, in particolare alberi. Su priva di aree verdi di terra, la pioggia quasi non cade. Al contrario, la maggior quantità di precipitazioni si verifica su grandi foreste, soprattutto se queste foreste si trovano in montagna. Si può dire con sicurezza: chi risparmia piantando foreste spende per irrigare i campi e perde gran parte del raccolto. I residenti del sud e dell'est dell'Ucraina lanciano da tempo l'allarme per l'aumento dell'area delle steppe deserte e l'emergere di deserti a causa dell'erosione eolica. Torna nel 1946-1970. in tutti i paesi dell'Europa orientale (esclusa l'URSS) sono stati creati 1 milione di ettari di nuove foreste e ripristinati 3 milioni di ettari di foreste su aree abbattute. Ma i primi posti nella coltivazione e nell'uso delle piantagioni forestali sono occupati dagli USA (il primo posto al mondo nella produzione di compensato, fibra di legno, colofonia e trementina), Canada, Finlandia, Svezia, Giappone e Germania. In Ucraina, solo il 13% del territorio del paese è ricoperto da foreste (il penultimo posto nell'Europa orientale), mentre la media per la CSI è del 33,4%, per il mondo intero - 30%. Per fare un confronto, in Germania - oltre il 30%, in Svezia - oltre il 50%, in Giappone - 66%. Pensavamo alla Spagna come a un paese arido e desertico, eppure, grazie alla politica di rimboschimento, più del 50% del territorio spagnolo è sotto la foresta. Nell'Ucraina coloniale, la deforestazione totale va avanti da secoli. Nel periodo compreso tra la fine del XVII secolo e il 1914, la copertura forestale nelle province di Kharkov e Poltava è diminuita dal 18,4 al 6,8%, a Chernigov e Kiev dal 37,3 al 15,3% [3]. Oggi la superficie dei seminativi e dei pascoli continua ad aumentare a causa del disboscamento e dello sradicamento. La nostra agricoltura non ha abbastanza terra coltivabile, che ha già occupato oltre il 60% del territorio del Paese, mentre nell'Europa occidentale il 30% del territorio è utilizzato per seminativi. A cosa porti la priorità degli interessi commerciali sugli interessi economici, lo sappiamo bene dalla storia: "... Gente che in Mesopotamia, Grecia, Asia Minore sradicava le foreste per ottenere terre coltivabili, e non si sognava di dare inizio all'attuale desolazione di questi paesi, privandoli, insieme alle foreste, di centri di accumulo e di conservazione dell'umidità” [4]. Pensiamo che per aumentare l'area e la qualità delle piantagioni forestali, dovrebbero essere utilizzate di più, anche per l'energia. Dopotutto, la quantità e la qualità della selezione del grano sono aumentate dopo che le persone hanno imparato a usarlo. Lo stesso accadrà con le foreste. È solo necessario che questa grave questione venga affrontata dai veri proprietari della loro terra, e non da mercanti desiderosi di arricchirsi rapidamente. Prima di essere trasformate in combustibile, le piante funzionano egregiamente come materiali. È ancora difficile farne a meno nell'edilizia, nella produzione di beni e servizi. I materiali delle piante sono perfettamente utilizzati. L'unico rifiuto derivante dalla combustione di tali materiali è la cenere, un prezioso fertilizzante minerale estratto dal terreno dalle piante stesse. Possiamo dire che la biomassa verde ha 4 vite: prima della separazione dalla terra, come materiale, come combustibile e come fertilizzante. Inoltre, saremo più interessati all'uso delle piante come combustibile per ottenere energia termica ed elettrica. Tecnologie note e ampiamente utilizzate per la trasformazione del legno in gas combustibile, combustibile liquido ad alto numero di ottano (syntogasoline) e carbone. Il legno veniva utilizzato come carbone per i processi metallurgici molto prima del coke di carbone. Tutto il silicio chimicamente puro per dispositivi a semiconduttore è ottenuto utilizzando carbone di legna. Un metallo molto resistente viene fuso sul carbone, che, inoltre, non arrugginisce [5]. La benzina è ricavata dal legno elaborando i gas rilasciati durante la pirolisi (riscaldamento senza accesso all'aria) di rifiuti carboniosi. Tale benzina è già utilizzata nei motori a combustione interna, ma un vero boom nell'uso della syntobenzina inizierà con la ripresa dell'uso nei trasporti (trattori, mietitrebbie) dei motori a combustione esterna. Sebbene i motori a vapore non siano commercialmente fattibili, usano meglio il carburante, non emettono CO e hanno una risorsa operativa di mezzo secolo! Mentre produttori e commercianti boicottano la produzione di motori a vapore per loro non redditizi, gli artigiani possono utilizzare motori pneumatici e idraulici modificati, amplificatori di rotazione, compressori a bobina, pompe, ecc. Sulla base di tali motori improvvisati e caldaie ad alta pressione, è possibile fabbricare un mini-CHP, un'auto a vapore, una nave a vapore. Oggi il vapore viene utilizzato in tutte le centrali termiche e nucleari, sulle grandi navi, come motore per i razzi spaziali. Le caldaie a pirolisi sono utilizzate oggi per riscaldare le case, riscaldare l'acqua e generare elettricità. In tali caldaie la combustione della biomassa avviene in 3 stadi e in 3 zone separate della caldaia. Al 1° stadio il combustibile viene essiccato e trasformato in gas, il 2° stadio è la combustione del gas negli ugelli con l'apporto di aria secondaria riscaldata, il 3° stadio è la postcombustione dei prodotti della combustione in una camera termoisolante. I generatori di biomassa per il riscaldamento diretto degli ambienti vengono già venduti in Ucraina [6]. Una versione semplificata di tale dispositivo può essere realizzata da solo [7]. Attrezzature più produttive [8] il nostro acquirente medio, purtroppo, non può permettersi. Pensiamo che la produzione di generatori di calore Free Flow inventati da inventori canadesi presso imprese nazionali abbia un grande futuro. Un generatore di calore con una potenza di 6 kW consuma 8 m12 di legna da ardere per 0,01 ... 3 ore di funzionamento continuo e con una potenza di 55 kW - 0,07 m3! Per confronto, diciamo che un decantato caminetto in questo periodo può bruciare un intero metro cubo di legna da ardere e, invece di rilasciare calore, aspirare aria fredda dalla strada in casa. È interessante notare che il legno assolutamente secco di tutte le specie ha quasi la stessa composizione chimica: 49,5% di carbonio, 6,3% di idrogeno, 44,1% di ossigeno, 0,1% di azoto. La densità della materia legnosa in tutte le specie è la stessa, ma la presenza di cavità comporta differenze nelle specie legnose e nei campioni di legno (corteccia, rami, foglie, tronco). Di solito si consiglia di utilizzare specie vegetali a crescita rapida (bambù, salice, pioppo), ma essiccare e trasportare tale biomassa è una perdita. Tuttavia, esiste già un'esperienza positiva nell'utilizzo di ramoscelli di salice come combustibile [9]. Nel folklore orale, il salice è elogiato come il peggior combustibile. Ma guarda i dati della tabella sul costo di un kWh di elettricità prodotta da diversi tipi di combustibile.
Eppure non raccomanderemmo di piantare una vite. È meglio coltivare legno pesante - carpino e, ancora meglio, faggio. Dopotutto, il faggio può essere utilizzato come materiale prima della combustione. A proposito, lo fanno in Europa. Crescita annuale della fitomassa nelle faggete Zap. L'Europa è di 130...200 c/ha. Il nocciolo (nocciola), la betulla e le colture orticole forniscono una buona biomassa. Ma i legni teneri sono inefficienti come combustibile: c'è troppa umidità e basso potere calorifico volumetrico. Le foreste di conifere sono caratterizzate da una bassa crescita di biomassa e da un maggiore rischio di incendio. Il gas di legna è stato a lungo utilizzato per produrre plastica. Può anche essere bruciato in minicentrali o centrali elettriche, in convettori (per il riscaldamento di serre). Il gas in eccesso può essere pompato nei gasdotti. Un'idea interessante è quella di utilizzare il gas di legna direttamente per l'illuminazione. Un giorno, l'inventore tedesco Auer von Welsbach portò le aziende elettriche sull'orlo del fallimento migliorando un bruciatore a gas convenzionale. Lo ha fornito con un cappuccio di garza a rete imbevuto di sali metallici. Al momento dell'accensione, la garza si brucia ei sali formano un nucleo solido. Questo nucleo non brucia più, ma si illumina di bianco con il gas e si illumina intensamente. Pertanto, l'intensità della luce dei bruciatori a gas è aumentata più volte e hanno consumato 6 volte meno gas rispetto a prima. Tale illuminazione a gas veniva incendiata con un pulsante, regolata e molto più economica dell'illuminazione elettrica. Poi le compagnie elettriche furono salvate dal "bruciatore di Auer" da ... Auer stesso, che propose di sostituire il filamento di carbonio nella lampada elettrica con uno metallico di osmio (il tungsteno fu suggerito da A. Lodygin). Come puoi vedere, nel settore energetico molto dipende dalle persone intraprendenti e, se ci provi, allora "l'energia verde" sostituirà completamente quella "fossile". Allo stesso tempo, il numero di posti di lavoro aumenterà e i profitti degli oligarchi torneranno alla normalità. La foresta è un fenomeno naturale unico che svolge funzioni di regolazione del clima, protezione del suolo, protezione dell'acqua e regolazione dell'acqua, miglioramento della salute, energia ed estetica. Nessun pannello solare e collettore solare può sostituire la foresta. Pertanto, consideriamo la coltivazione e l'utilizzo delle foreste la migliore forma di energia solare. Il massimo utilizzo della biomassa vegetale è prevedibile dove c'è la manodopera più economica e nessun combustibile fossile. Sfortunatamente (o fortunatamente), l'Ucraina è uno di questi paesi e abbiamo l'opportunità di diventare un paese di energia "verde": l'uso completo e completo della biomassa. letteratura:
Autori: V. Ivaniv, Yu. Borodaty
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