Энергетическое решение для кипящей планеты

Jul 23, 2023

Эта группа объединяет лучших мыслителей в области энергетики и климата. Присоединяйтесь к нам, чтобы получать умные, содержательные публикации и беседы о том, где находится энергетическая отрасль и куда она движется.

Почта

изобретатель,Метод и устройство для балансировки нагрузки захваченной солнечной энергии. Преобразование тепловой энергии океана. Противоточная система теплопередачи. Метод смягчения последствий глобального потепления. Ядерная помощь...

Глава ООН Антониу Гутерриш объявил в четверг, что рекордные июльские температуры показывают, что Земля перешла из фазы потепления в «эру глобального кипения».

Поглощение тепла океаном является важным показателем климата Земли: 93% тепла глобального потепления уходит в океаны. Где в тропиках океаны термически расслаиваются: более легкая вода у поверхности и более плотная вода на большей глубине.

Такая конфигурация действует как барьер для эффективного смешивания тепла, углерода, кислорода и питательных веществ, жизненно важных для водной жизни.

Эффективное смешивание этих ингредиентов устранило бы все риски изменения климата, производя при этом вдвое больше энергии, чем в настоящее время получается из ископаемого топлива.

Термически стратифицированный океан позволяет преобразовывать часть тепла глобального потепления для работы в соответствии с законами термодинамики и перемещать через тепловые трубы поверхностное тепло в глубокие воды, где оно уже не является каким-либо видом экологическая угроза.

Глобальное потепление – это проблема термодинамики, регулируемая законами термодинамики.

Первый закон представляет собой применение закона сохранения энергии к системе и показывает, как энергия, включая глобальное потепление, может переходить из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена.

Второй закон устанавливает пределы возможного КПД тепловой машины и определяет направление потока энергии, которое всегда происходит из области высокой температуры в область более низкой.

Геоинженерия — это набор новых технологий, предназначенных для управления окружающей средой и компенсации некоторых последствий изменения климата.

Эти технологии обычно делятся на две категории: удаление углекислого газа и управление солнечной радиацией.

Термодинамическая геоинженерия – третий путь. Это преобразование тепла глобального потепления в производительную энергию, как это впервые продемонстрировал грек, герой Александрии, в первом веке нашей эры с помощью своего Эолипила.

В то время как Герой показал, что его Эолипил может поднимать вес, в 1845 году английский физик Джеймс Прескотт Джоуль использовал падающий груз, чтобы раскрутить лопастное колесо в изолированной бочке, чтобы продемонстрировать, как эта механическая энергия повышает температуру воды в бочке.

Его механическим эквивалентом тепла была масса массой 427 килограммов, падающая с высоты 1 метр против гравитационного поля силой 1 Г, что повышало температуру 1 килограмма воды на 1 градус Цельсия.

Эта эквивалентность работы и тепловой энергии привела к формулировке первого закона термодинамики.

Термическая стратификация океана способствует преобразованию части тепла потепления в работу по первому закону.

Процесс преобразования тепла в работу называется преобразованием тепловой энергии океана или OTEC, который является одной из немногих экологически чистых технологий возобновляемой энергетики, способных обеспечивать базовую нагрузку.

Но не все OTEC созданы одинаково.

При использовании обычного OTEC вода подается на поверхность по массивным трубам для конденсации рабочей жидкости после того, как она прошла через турбину, для производства электроэнергии после того, как рабочая жидкость сначала испарилась с использованием поверхностного тепла. Термодинамический КПД этого процесса составляет всего около 3 процентов, а 97 процентов поверхностного тепла, разбавленного холодной водой, рассеивается наружу, к полюсам, которые в случае Арктики нагреваются на 4 градуса в течение 1000 лет. в то же время, когда тропики охлаждаются на такую ​​же величину.

Этот апвеллинговый подход как минимум в два с половиной раза менее эффективен, чем термодинамическая геоинженерия, которая использует как теплую, так и холодную воду, примыкающую к испарителю и конденсатору, не сбрасывает холодную воду у поверхности океана, использует трубы диаметром один порядок. меньше, тем самым снижая всю стоимость системы на треть, перекачивает 1/200 жидкости и снижает паразитные потери при перекачке этих жидкостей на треть.