Мұхит ағыстарының энергиясы

Мұхит зерттеушілер тобы Флорида жағалары жанындағы Гольфстрим ағысы 5 миля/сағ екенін байқады. Бұл жылы су ағынын пайдалану идеясы өте қызықтырарлық болды.

Толқын энергияларын түрлендіру негіздері

Теңіз толқындарынан үлкен мөлшерде энергия алуға болады. Терең судағы толқындармен тасымалданатын қуат, олардың амплитудасы мен периодының квадратына пропорционалды. Сондықтан үлкен қызығушылықты толқын бетінің бірлігінен орташа есеппен 50-ден 70 кВт/м бере алатын үлкен амплитудасы бар ұзын периодтты толқындар тудырады. Толқындық энергетикалық құрылғылардың көп мөлшері терең судағы толқындардан энергия алу үшін жасалынады. Ол теңіздің орташа тереңдігі D, толқын ұзындығының жартысынан көп болатын шартында болатын толқынның ең жалпы түрі [1,11,25,48].

Терең судағы толқындарда сұйықтықтың ілгерлемелі қозғалысы жоқ. Сұйықтықтың жоғарғы беткі қабатында оның бөлшектері а орбитасымен радиусы толқын амплитудасына (16.1-сурет) тең айналмалы қозғалыс жасайды.

16.1- сурет. Толқынның кейпі

Терең судағы беттік толқын үшін жиілік пен ұзындық арасында тәуелдік орнататын қатынас

(16.1)

Толқын қозғалысының периоды:

(16.2)

Толқын шебіндегі сұйықтық бөлшегінің жылдамдығы:

. (16.3)

Толқын бетінің х бағытымен орын ауыстыру жылдамдығы:

. (16.4)

с-жылдамдығын сұйық бетінде пайда болатын толқын таралуының фазалық жылдамдығы деп атайды. Бұл шама толқын амплитудаларына тәуелді емес және белгісіз себептермен толқындағы сұйықтық бөлшектерінің қозғалыс жылдамдығымен байланысты.

Толқын таралу бағытындағы ұзындық бірлігіне сәйкес келетін толық кинетикалық энергия

. (16.5)

Толқынның нормалдық потенциалдық энергиясы дәл сондай шамаға тең

. (16.6)

Толық аудандық бет бірлігінің толық энергиясы кинетикалық және әлеуетік энергиялардың қосындысына тең

. (16.7)

Толқын кебетін бақылай қозғалатын түрлендіргіштер

Эдинбург университетінің профессоры Стефана Солтераның жасаған қондырғысы «Солтер үйрегі» деп атады. Көрсетілген формадағы қондырғы максималды қуатты қамтамасыз етеді (16.2 - сурет).

16.2-сурет. «Солтер үйрегі» а) толқын энергиясын түрлендірудің сұлбасы, б) түрлендіргіш қондырғының құрылымы: 1-қалқымалы платформа, 2-цилиндірлік тірек, электр жетек-генератор, 3- қалқыма

Сол жақтағы толқын үйректі тербетуге мәжбүр етеді. Цилиндрлі формаға қарама-қарсы таяздық толқынның оң жақтағы тербетілген үйректің айналысын қамтамасыз етеді. Мұндай тербелмелі жағдайда қуаты остен түсуі мүмкін, минималды энергияның сәулеленуін қамтамасыз етеді. Сәулеленумен және жібермелі толқын энергияның біраз ғана бөлігін (5% шамасын), бұл құрылымда көбірек тиімділігі ұзын жилікті диапозонында тербелмелі қозғалады.

Солтеромның бастамасында жеткілікті жилік құрылым макеті құрылған. Толқындық бассейінде 90% шамасында энергия түседі. Алғашқы рет теңізге жақынырақ орында тексеріс жүргізілді, бұл 1977 ж мамырда Лох – Несс өзенінде өткізілді. 50 м, 20 метрлік (үйрекпен) барлық массасы 16 тонна суға түсірілген, Зерттеу жұмысы 4 айда әртүрлі толқын арасында болуы шарт. Бірінші ағылшын толқындық электр станциясының ПӘК да шамамен 50%. Кемшіліктері: жетек генераторына жай қозғалмалы толқын берілуі қажет, өндірілген қуатты алу үшін тереңде орналасқан қондырғы қажет, қондырғының жүйесінің толқынға сезімталдығы және құрастыру және жөндеу жүйесін жетілдіру қажет [33,41].

Толқын энергиясын түрлендіретін басқа да қонырғылардың түрлері кездеседі оларға: Әткеншекті Коккерелла плоты (16.3-сурет) және Су доңғалағы тәріздес жасалған қондырғылар жатады (16.4-сурет).

16.3-сурет. Әткеншекті тәріздес Коккерелла плоты

1- тербелмелі бөлік, 2-түрлендіргіш, 3-тартқыш ,4-айналмалы иін.

Биомаңыз энергиясының табиғаты

Жаңғыртылатын энергия көздерінің бірі биомасса энергиясы болып табылады.

Биоөнімдерінен газ тәріздес отын алу ертедегі Қытай елінде пайдаланған.

Биомаңыз терминнің ұғымына өсімдіктердің барлық түрі, ауыл шаруашылық өнімдерінің қалдықтары, ағаш өңдеу өнеркәсіптеріндегі энергетикалық құндылығы бар қалдықтар жатады және олар отын есебінде пайдаланады [10,11,13,25].

Биомаңызды екі топқа бөлуге болады:

Бірінші топқа жататындар: өсімдіктер, микроорганизмдер, жануарлар т.б.

Екінші топқа жататындар: биомаңыздың алғашқы өнімін өңдегеннен қалған қалдықтар және адам мен жануарлардың іс-тіршілігінен қалған өнімдер.

Бірінші және екінші топтағы биомаңыздағы қорланған энергияны техникалық тиімді отынға әртүрлі жолдармен түрлендіруге болады.

Бұқтыру және ашыту тәсілдермен (ауыл шарашылығындағы жануарлардың және өсімдіктердің қалдық өнімдерінен) биомаңыздан биогаз және қосымша өнімдерді (витаминдер және тыңайтқыштар) алуға болады.

Биомаңыздың экологиялық жағы өте тиімді, өсімдіктер өсу барысында күн энергиясын жұтады, ал су, көмір қышқыл газдарын бөліп шығарады және фотосинтез үдерісі кезінде көміртегін түзеді, бірақ жану үдерісі жүрген кезде керісінше оттегін жұтады, жылу, су және көмір қышқыл газдарын бөліп шығарады.

Атмосферадағы С₂О және жердегі су фотосинтез үдерісі кезінде көмір сутегін түзеді ал бұдан биомаңыз алынады. Яғни Күн энергиясы фотосинтез үдерісі кезінде пайдаланатын өзінің химиялық күйін биомаңыз күйінде сақтайды.

Егер біз биомаңызды тиімді жағатын болсақ (химиялық энергияны босатсақ), атмосферадағы оттегі, өсімдікттердегі көміртектері реакцияға түсіп С₂О және су түзеді. Бұл үдеріс тоқтаусыз қайталанып отырады, С₂О қайта жаңа биомаңыз өндіруге жарамды [16,17,20].

Биомаңыздың органикалық отындарға қарағандағы ерекшелігі оның қоршаған ортамен әрекеттесуі. Өсімдіктердін химиялық құрамының ыдырауынан бөлінген заттар атмосфераға таралады. Органикалық отында ол керісінше жабық түрде жер астында қалады, оны жаққанша ол атмосфераға әсер етпейді.

17.1-сурет. Табиғатта биомаңыздың пайда болуы

Биомаңыз энергиясы болашақтың жаңғыртылатын энергия көзі деп аталады. Бүгінгі таңда ол бірінші ретте пайдаланатын энергияның 14% қамтамасыз етеді.

Бұл биомаңыз энергиясы дамыған едерде тұратын халықтың үштен төрт бөліген қамтамасыз ететін энергия көзі болып табылады.

Халық санының өсуі, органикалық отындардың азаюы дамыған елдер үшін биомаңыз энергиясына деген сұранысты өсіріп отырады. Дамыған елдер үшін биомаңыз энергиясы бірінші реттегі энергияның 38% қамтамасыз етеді, ал кейбір елдерде ол 90% құрайды [16,17,20].

1м³ құрғақ ағаш отында 10 ГДж (он миллион кДж), энергия бар. 1 литр суды 1 градусқа қыздыру үшін 4,2 кДж жылу энергиясы қажет. Ал суды қайнату үшін 400 кДж бұл 40 куб. сантиметр ағашты қажет. Бірақ ашық ортада жану кезінде 50 есе көп жұмсалады. Оның түрлендіру тиімділігі 2% аспайды.