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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA A melhor das divisões de energia solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa O artigo tenta avaliar o potencial atual das energias renováveis e as perspectivas de seu uso. Ao longo do caminho, são investigados os motivos da baixa intensidade do uso de energia renovável no estágio atual. Muita atenção é dada a recomendações práticas e ideias para o uso de biomassa verde hoje e no futuro. “Absolutamente impossível, obviamente inútil e, em todo caso, não lucrativo”, foi exatamente o que escreveram na revista “Filho da Pátria” sobre a ferrovia (como se descobriu mais tarde, o mais lucrativo dos modos de transporte terrestre) [ 1]. Algo semelhante é dito hoje sobre a energia solar. Mas de todas as variedades de energia renovável, a energia solar é a de maior interesse. Outras variedades têm muito pouco potencial. Todos os anos a superfície da Terra absorve 5,2x1024 energia solar J. Todos os sistemas de energia produzidos pelo homem no mundo produzem uma parte insignificante dessa energia. A superioridade na assimilação e acúmulo de energia solar pertence legitimamente às plantas. Como parte da biomassa terrestre, as plantas representam 2400 bilhões de toneladas, enquanto a massa total de todos os animais e microorganismos é de 23 bilhões de toneladas [2]. Ainda em processo de acumulação (na “raiz”), a biomassa verde traz grandes benefícios. As plantas normalizam a composição química do ar, regulam o movimento da umidade atmosférica e do solo, contribuem para o enriquecimento do solo e evitam sua erosão. Uma relação direta entre a quantidade de precipitação nas regiões e o número de plantas, especialmente árvores, foi descoberta há muito tempo. Sobre terrenos desprovidos de áreas verdes, a chuva quase não cai. Por outro lado, a maior quantidade de precipitação ocorre sobre grandes florestas, especialmente se essas florestas estiverem localizadas nas montanhas. Pode-se dizer com segurança: quem economiza no plantio de florestas gasta na irrigação dos campos e perde a maior parte da safra. Moradores do sul e leste da Ucrânia há muito soam o alarme sobre o aumento da área de estepes desertas e o surgimento de desertos devido à erosão eólica. Em 1946-1970. em todos os países da Europa Oriental (excluindo a URSS), foram criados 1 milhão de hectares de novas florestas e 3 milhões de hectares de florestas foram restaurados em áreas derrubadas. Mas os primeiros lugares no cultivo e uso de plantações florestais são ocupados pelos EUA (primeiro lugar no mundo na produção de compensado, papelão, breu e terebintina), Canadá, Finlândia, Suécia, Japão e Alemanha. Na Ucrânia, apenas 13% do território do país é coberto por florestas (o penúltimo lugar na Europa Oriental), enquanto a média da CEI é de 33,4%, para todo o mundo - 30%. Para comparação, na Alemanha - mais de 30%, na Suécia - mais de 50%, no Japão - 66%. Costumávamos pensar na Espanha como um país árido desértico e, no entanto, graças à política de reflorestamento, mais de 50% do território da Espanha está sob a floresta. Na Ucrânia colonial, o desmatamento total ocorre há séculos. Durante o período do final do século XVII a 1914, a cobertura florestal nas províncias de Kharkov e Poltava diminuiu de 18,4 para 6,8%, em Chernigov e Kiev de 37,3 para 15,3% [3]. Hoje, a área de terras aráveis e pastagens continua aumentando devido ao desmatamento e ao desenraizamento. A nossa agricultura não dispõe de terras aráveis suficientes, que já ocuparam mais de 60% do território do país, enquanto na Europa Ocidental 30% do território é utilizado para terras aráveis. A que conduz a primazia dos interesses comerciais sobre os interesses econômicos, sabemos bem pela história: "... Povos que na Mesopotâmia, na Grécia, na Ásia Menor arrancaram as florestas para obter terras aráveis, e não sonharam que iniciaram a atual desolação dessas países, privando-os, juntamente com as florestas, de centros de acumulação e conservação de umidade" [4]. Achamos que para aumentar a área e a qualidade das plantações florestais, elas deveriam ser mais utilizadas, inclusive para energia. Afinal, a quantidade e a qualidade da seleção do trigo aumentaram depois que as pessoas aprenderam a usá-lo. O mesmo acontecerá com as florestas. É necessário apenas que esse assunto sério seja tratado pelos verdadeiros donos de suas terras, e não por comerciantes ansiosos para enriquecer rapidamente. Antes de serem transformadas em combustível, as plantas funcionam excelentemente como materiais. Ainda é difícil prescindir deles na construção, produção de bens e serviços. Os materiais das plantas são perfeitamente utilizados. O único resíduo da queima desses materiais são as cinzas - um valioso fertilizante mineral extraído do solo pelas próprias plantas. Podemos dizer que a biomassa verde tem 4 vidas: antes da separação da terra, como material, como combustível e como fertilizante. Além disso, estaremos mais interessados no uso de plantas como combustível para geração de calor e eletricidade. Tecnologias conhecidas e amplamente utilizadas para processar madeira em gás combustível, combustível líquido de alta octanagem (sintogasolina) e carvão. A madeira era usada como carvão para processos metalúrgicos muito antes do coque de carvão. Todo silício quimicamente puro para dispositivos semicondutores é obtido usando carvão vegetal. Um metal muito durável é fundido no carvão, que, além disso, não enferruja [5]. A gasolina é produzida a partir da madeira pelo processamento dos gases liberados durante a pirólise (aquecimento sem acesso de ar) dos resíduos carbonosos. Essa gasolina já é usada em motores de combustão interna, mas um verdadeiro boom no uso da sintogasolina começará com a retomada do uso no transporte (tratores, colheitadeiras) de motores de combustão externa. Embora os motores a vapor não sejam comercialmente viáveis, eles usam melhor o combustível, não emitem CO e têm um recurso operacional de meio século! Enquanto os fabricantes e comerciantes boicotam a produção de motores a vapor que não são lucrativos para eles, os artesãos podem usar motores pneumáticos e hidráulicos modificados, amplificadores de rotação, compressores de carretel, bombas, etc. Com base nesses motores improvisados e caldeiras de alta pressão, é possível fabricar um mini-CHP, um carro a vapor, um navio a vapor. Hoje, o vapor é usado em todas as usinas térmicas e nucleares, em grandes navios, como motor de foguetes espaciais. As caldeiras de pirólise são usadas hoje para aquecer casas, aquecer água e gerar eletricidade. Nessas caldeiras, a combustão da biomassa ocorre em 3 estágios e em 3 zonas separadas da caldeira. Na 1ª etapa, o combustível é seco e transformado em gás, a 2ª etapa é a combustão do gás em bicos com fornecimento de ar secundário aquecido, a 3ª etapa é a pós-combustão dos produtos da combustão em câmara termicamente isolada. Geradores de biomassa para aquecimento direto de ambientes já estão sendo vendidos na Ucrânia [6]. Uma versão simplificada de tal dispositivo pode ser feita por você [7]. Equipamentos mais produtivos [8] nosso comprador médio, infelizmente, não pode pagar. Acreditamos que a produção de geradores de calor Free Flow inventados por inventores canadenses em empresas nacionais tem um grande futuro. Um gerador de calor com potência de 6 kW consome 8 m12 de lenha por 0,01 ... 3 horas de operação contínua e com potência de 55 kW - 0,07 m3! Para efeito de comparação, digamos que uma lareira alardeada nesse período pode queimar um metro cúbico inteiro de lenha e, em vez de liberar calor, tirar o ar frio da rua para dentro de casa. Curiosamente, a madeira absolutamente seca de todas as espécies tem quase a mesma composição química: 49,5% de carbono, 6,3% de hidrogênio, 44,1% de oxigênio, 0,1% de nitrogênio. A densidade da matéria lenhosa em todas as espécies é a mesma, mas a presença de cavidades leva a diferenças nas espécies de madeira e amostras de madeira (casca, galhos, folhas, tronco). Geralmente é aconselhável usar espécies de plantas de crescimento rápido (bambu, salgueiro, choupo), mas secar e transportar essa biomassa é uma perda. No entanto, já existe uma experiência positiva de uso de galhos de salgueiro como combustível [9]. No folclore oral, o salgueiro é elogiado como o pior combustível. Mas observe os dados da tabela sobre o custo de um kWh de eletricidade produzida a partir de diferentes tipos de combustível.
E, no entanto, não recomendamos plantar uma videira. É melhor cultivar madeira pesada - carpa e, melhor ainda, faia. Afinal, a faia pode ser usada como material antes da queima. A propósito, eles fazem isso na Europa. Crescimento anual da fitomassa em florestas de faias Zap. A Europa é 130...200 c/ha. Avelã (avelã), bétula e culturas hortícolas fornecem boa biomassa. Mas as coníferas são ineficientes como combustível: há muita umidade e baixo poder calorífico volumétrico. As florestas de coníferas são caracterizadas por baixo crescimento de biomassa e aumento do risco de incêndio. O gás de madeira tem sido usado há muito tempo para fazer plásticos. Também pode ser queimado em minicentrais ou centrais elétricas, em convectores (para aquecimento de estufas). O excesso de gás pode ser bombeado para gasodutos. Uma ideia interessante é usar gás de madeira diretamente para a iluminação. Um dia, o inventor alemão Auer von Welsbach levou as empresas elétricas à beira da falência ao melhorar um queimador de gás convencional. Ele o forneceu com uma tampa de gaze embebida em sais de metal. No momento da ignição, a gaze queima e os sais formam um núcleo sólido. Este núcleo não queima mais, mas brilha branco com gás e brilha intensamente. Assim, a intensidade da luz dos queimadores a gás aumentou várias vezes e eles consumiram 6 vezes menos gás do que antes. Essa iluminação a gás era incendiada com um botão, regulado e muito mais barato que a iluminação elétrica. Em seguida, as companhias elétricas foram salvas do "queimador de Auer" pelo próprio ... Auer, que propôs substituir o filamento de carbono da lâmpada elétrica por um de metal feito de ósmio (o tungstênio foi sugerido por A. Lodygin). Como você pode ver, no setor de energia depende muito de pessoas engenhosas e, se você tentar, a "energia verde" substituirá completamente a "fóssil". Ao mesmo tempo, o número de empregos aumentará e os lucros dos oligarcas voltarão ao normal. A floresta é um fenômeno natural único que desempenha funções de regulação do clima, proteção do solo, proteção e regulação da água, melhoria da saúde, energia e estética. Nenhum painel solar e coletor solar pode substituir a floresta. Por isso, consideramos o cultivo e uso de florestas como a melhor forma de energia solar. O maior uso de biomassa vegetal é esperado onde há mão de obra mais barata e nenhum combustível fóssil. Infelizmente (ou felizmente), a Ucrânia é um desses países e temos a oportunidade de nos tornar um país de energia "verde" - o uso abrangente e completo da biomassa. Literatura:
Autores: V. Ivaniv, Yu. Borodaty
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