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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Lo mejor de las divisiones de energía solar. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía El artículo intenta evaluar el potencial real de las energías renovables y las perspectivas de su uso. En el camino, se investigan las razones de la baja intensidad del uso de energías renovables en la etapa actual. Se presta mucha atención a las recomendaciones e ideas prácticas para el uso de la biomasa verde hoy y en el futuro. "Absolutamente imposible, obviamente inútil y, en cualquier caso, no rentable", esto es exactamente lo que escribieron en la revista "Hijo de la Patria" sobre el ferrocarril (como resultó más tarde, el más rentable de los modos de transporte terrestre) [ 1]. Algo similar se dice hoy sobre la energía solar. Pero de todas las variedades de energía renovable, la energía solar es la de mayor interés. Otras variedades tienen muy poco potencial. Cada año la superficie de la tierra absorbe 5,2x1024 J energía solar. Todos los sistemas de energía hechos por el hombre en el mundo producen una parte insignificante de esta energía. La superioridad en la asimilación y acumulación de energía solar pertenece por derecho a las plantas. Como parte de la biomasa terrestre, las plantas constituyen 2400 mil millones de toneladas, mientras que la masa total de todos los animales y microorganismos es de 23 mil millones de toneladas [2]. Mientras aún está en proceso de acumulación (en la "raíz"), la biomasa verde trae grandes beneficios. Las plantas normalizan la composición química del aire, regulan el movimiento de la humedad atmosférica y del suelo, contribuyen al enriquecimiento del suelo y previenen su erosión. Hace tiempo que se descubrió una relación directa entre la cantidad de precipitación en las regiones y el número de plantas, especialmente árboles. Sobre desprovisto de áreas verdes de tierra, la lluvia casi no cae. Por el contrario, la mayor cantidad de precipitación ocurre sobre grandes bosques, especialmente si estos bosques están ubicados en las montañas. Se puede decir con confianza: quien ahorra en plantar bosques gasta en regar los campos y pierde la mayor parte de la cosecha. Los residentes del sur y este de Ucrania han estado haciendo sonar la alarma durante mucho tiempo sobre el aumento del área de estepas desiertas y la aparición de desiertos debido a la erosión eólica. Allá por 1946-1970. en todos los países de Europa del Este (excluida la URSS), se crearon 1 millón de hectáreas de nuevos bosques y se restauraron 3 millones de hectáreas de bosques en áreas taladas. Pero los primeros lugares en el cultivo y uso de plantaciones forestales los ocupan EE. UU. (primer lugar en el mundo en la producción de madera contrachapada, tableros de fibra, colofonia y trementina), Canadá, Finlandia, Suecia, Japón y Alemania. En Ucrania, solo el 13% del territorio del país está cubierto de bosques (el penúltimo lugar en Europa del Este), mientras que la cifra promedio para la CEI es del 33,4%, para todo el mundo: 30%. A modo de comparación, en Alemania, más del 30%, en Suecia, más del 50%, en Japón, el 66%. Solíamos pensar en España como un país árido y desértico, y sin embargo, gracias a la política de forestación, más del 50% del territorio de España está bajo el bosque. En la Ucrania colonial, la deforestación total se ha producido durante siglos. Durante el período comprendido entre finales del siglo XVII y 1914, la cubierta forestal en las provincias de Jarkov y Poltava disminuyó del 18,4 al 6,8 %, en Chernigov y Kiev del 37,3 al 15,3 % [3]. Hoy, la superficie de tierra cultivable y pastos sigue aumentando debido a la deforestación y el desarraigo. Nuestra agricultura no dispone de suficiente tierra cultivable, que ya ocupa más del 60% del territorio del país, mientras que en Europa Occidental el 30% del territorio se dedica a la tierra cultivable. A lo que conduce la primacía de los intereses comerciales sobre los intereses económicos, lo sabemos bien por la historia: "... Pueblos que en Mesopotamia, Grecia, Asia Menor arrancaron bosques para obtener tierras cultivables, y no soñaron que iniciaron la actual desolación de estos países, privándolos, junto con los bosques, de centros de acumulación y conservación de la humedad" [4]. Pensamos que para aumentar el área y la calidad de las plantaciones forestales, deberían usarse más, incluso para energía. Después de todo, la cantidad y la calidad de la selección del trigo aumentaron después de que la gente aprendiera a usarlo. Lo mismo ocurrirá con los bosques. Solo es necesario que este grave asunto sea atendido por los verdaderos dueños de sus tierras, y no por comerciantes ávidos de enriquecerse rápidamente. Antes de convertirse en combustible, las plantas funcionan excelentemente como materiales. Todavía es difícil prescindir de ellos en la construcción, producción de bienes y servicios. Los materiales de las plantas se utilizan perfectamente. El único desperdicio de la quema de tales materiales es la ceniza, un valioso fertilizante mineral extraído del suelo por las propias plantas. Podemos decir que la biomasa verde tiene 4 vidas: antes de separarse de la tierra, como material, como combustible y como fertilizante. Además, nos interesará más el uso de las plantas como combustible para la obtención de energía térmica y eléctrica. Tecnologías conocidas y ampliamente utilizadas para el procesamiento de la madera en gas combustible, combustible líquido de alto octanaje (sintogasolina) y carbón. La madera se utilizó como carbón para procesos metalúrgicos mucho antes que el coque de carbón. Todo el silicio químicamente puro para dispositivos semiconductores se obtiene utilizando carbón vegetal. Se funde un metal muy duradero sobre carbón vegetal que, además, no se oxida [5]. La gasolina se fabrica a partir de la madera procesando los gases liberados durante la pirólisis (calentamiento sin acceso al aire) de los residuos carbonosos. Dicha gasolina ya se usa en motores de combustión interna, pero un verdadero auge en el uso de sintogasolina comenzará con la reanudación del uso en el transporte (tractores, cosechadoras) de motores de combustión externa. Aunque las máquinas de vapor no son comercialmente viables, utilizan mejor el combustible, no emiten CO y tienen un recurso operativo de medio siglo. Mientras que los fabricantes y comerciantes boicotean la producción de máquinas de vapor que no son rentables para ellos, los artesanos pueden utilizar motores neumáticos e hidráulicos modificados, amplificadores de rotación, compresores de carrete, bombas, etc. Sobre la base de tales motores improvisados y calderas de alta presión, es posible fabricar un mini-CHP, un automóvil de vapor, un barco de vapor. Hoy en día, el vapor se utiliza en todas las centrales térmicas y nucleares, en grandes barcos, como motor para cohetes espaciales. Las calderas de pirólisis se utilizan hoy en día para calentar hogares, calentar agua y generar electricidad. En tales calderas, la combustión de biomasa tiene lugar en 3 etapas y en 3 zonas separadas de la caldera. En la primera etapa, el combustible se seca y se convierte en gas, la segunda etapa es la combustión de gas en boquillas con suministro de aire secundario calentado, la tercera etapa es la postcombustión de los productos de combustión en una cámara con aislamiento térmico. Los generadores de biomasa para la calefacción directa de espacios ya se venden en Ucrania [6]. Usted mismo puede hacer una versión simplificada de dicho dispositivo [7]. Un equipo más productivo [8] que nuestro comprador medio, por desgracia, no puede permitirse. Creemos que la producción de generadores de calor de flujo libre inventados por inventores canadienses en empresas nacionales tiene un gran futuro. Un generador de calor con una potencia de 6 kW consume 8 m12 de leña durante 0,01 ... 3 horas de funcionamiento continuo, y con una potencia de 55 kW - ¡0,07 m3! A modo de comparación, digamos que una chimenea alardeada durante este tiempo puede quemar un metro cúbico completo de leña y, en lugar de liberar calor, extraer aire frío de la calle hacia la casa. Curiosamente, la madera absolutamente seca de todas las especies tiene casi la misma composición química: 49,5 % de carbono, 6,3 % de hidrógeno, 44,1 % de oxígeno, 0,1 % de nitrógeno. La densidad de la materia leñosa en todas las especies es la misma, pero la presencia de cavidades conduce a diferencias en las especies de madera y las muestras de madera (corteza, ramas, hojas, tronco). Por lo general, se recomienda utilizar especies de plantas de crecimiento rápido (bambú, sauce, álamo), pero secar y transportar dicha biomasa es una pérdida. Sin embargo, ya existe una experiencia positiva del uso de ramitas de sauce como combustible [9]. En el folclore oral, el sauce es elogiado como el peor combustible. Pero mire los datos de la tabla sobre el costo de un kWh de electricidad producido a partir de diferentes tipos de combustible.
Y, sin embargo, no recomendaríamos plantar una vid. Es mejor cultivar madera pesada, carpe, y aún mejor, haya. Después de todo, la haya se puede usar como material antes de quemarse. Por cierto, lo hacen en Europa. Crecimiento anual de fitomasa en hayedos Zap. Europa es 130...200 c/ha. El avellano (avellana), el abedul y los cultivos hortícolas proporcionan una buena biomasa. Pero las coníferas son ineficientes como combustible: hay demasiada humedad y bajo poder calorífico volumétrico. Los bosques de coníferas se caracterizan por un bajo crecimiento de biomasa y un mayor riesgo de incendio. El gas de madera se ha utilizado durante mucho tiempo para fabricar plásticos. También se puede quemar en mini centrales eléctricas o centrales eléctricas, en convectores (para calentar invernaderos). El exceso de gas se puede bombear a los gasoductos. Una idea interesante es usar gas de madera directamente para la iluminación. Érase una vez, el inventor alemán Auer von Welsbach llevó a las compañías eléctricas al borde de la bancarrota al mejorar un quemador de gas convencional. Le proporcionó un gorro de malla de gasa empapada en sales metálicas. En el momento de la ignición, la gasa se quema y las sales forman un núcleo sólido. Este núcleo ya no arde, sino que brilla de color blanco con gas y brilla intensamente. Por lo tanto, la intensidad de la luz de los quemadores de gas aumentó varias veces y consumieron 6 veces menos gas que antes. Tal iluminación de gas se encendía con un botón, regulada y mucho más barata que la iluminación eléctrica. Luego, las compañías eléctricas se salvaron del "quemador de Auer" por ... el propio Auer, quien propuso reemplazar el filamento de carbono en la lámpara eléctrica por uno metálico hecho de osmio (el tungsteno fue sugerido por A. Lodygin). Como puede ver, en el sector de la energía, mucho depende de las personas ingeniosas, y si lo intenta, la "energía verde" reemplazará por completo a la "energía fósil". Al mismo tiempo, aumentará el número de puestos de trabajo y las ganancias de los oligarcas volverán a la normalidad. El bosque es un fenómeno natural único que cumple funciones de regulación del clima, protección del suelo, protección y regulación del agua, mejora de la salud, energía y estética. No hay paneles solares ni colectores solares que puedan reemplazar al bosque. Por ello, consideramos que el cultivo y aprovechamiento de los bosques es la mejor forma de energía solar. El mayor uso de la biomasa vegetal se espera donde hay mano de obra más barata y no hay combustibles fósiles. Desafortunadamente (o afortunadamente), Ucrania es uno de estos países, y tenemos la oportunidad de convertirnos en un país de energía "verde": el uso integral y completo de la biomasa. Literatura:
Autores: V. Ivaniv, Yu. Borodaty
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