Энергия понятие: Понятие энергии — Студопедия

Понятие энергии — Студопедия

Понятие энергии настолько вошло в наш обыденный лексикон, что мы, не задумываясь, применяем этот термин по поводу и без повода. Нам кажется, что это существует в реальности как отдельная вещь или субстанция, как например, воздух или вода. В обыденной жизни часто жалуемся на то, что не хватает энергии, чтобы поднять что-либо или копать землю в саду, или если в доме нет света, говорим, что нет электрической энергии. Наши машины используют силу давления сгорающей углеводородной смеси в двигателях внутреннего сгорания или напора струи высокоскоростного истечения газа в реактивных двигателях. Для кипячения воды на газовой плите применяем тепловую энергию, выделяющуюся при химических реакциях горения. Также часто используем термины атомная энергия, ветровая энергия, энергия падающей воды и др. В различных областях науки в зависимости от области исследования применяются термины: гравитационная энергия, внутренняя энергия, химическая энергия, биоэнергия и т.д.

Энергия (от греч. energeia – действие, деятельность) – общая количественная мера движения и мера перехода движения материи из одних форм в другие (взаимодействия всех видов материи).

Не следует понимать движение примитивно. Движение – это изменение во времени состояния того, о движении чего идет речь: увядание цветка, капание капли и изменение всего остального во Вселенной.

Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой интеграл движения (то есть сохраняющуюся при движении величину), связанный, согласно теореме Нетер, с однородностью времени. Таким образом, введение понятия энергии как физической величины целесообразно только в том случае, если рассматриваемая физическая система однородна во времени.

Сам термин «энергия» появился лишь в начале XIX века и был введен в механику английским физиком Т.Юнгом, под которой он понимал величину пропорциональную механической работе. Чуть позже его соотечественник Д.Джоуль установил первую эквивалентность, измерив механическую работу, которую необходимо затратить, чтобы поднять температуру данного количества воды на один градус. Также Джоуль обнаружил, что связи, между выделением или поглощением тепла, в электрических и магнитных явлениях, в химических реакциях, а также биологическими объектами, носят характер «превращения». Он же определил общий эквивалент для физико-химических превращений, что позволило измерить сохраняющуюся величину. Впоследствии эта величина стала известна как «энергия». А немецкий ученый Г.Гельмгольц сформулировал это как закона сохранения энергии. В этом также большую роль сыграли работы его соотечественника Ю.Майера.

Энергия первоначально была в физике абстрактной идеей, и стала популярной благодаря закону сохранения энергии, согласно которому она не возникает из ничего и не уничтожается. Это понятие сильно упрощает описание широкого круга физических процессов и охватывает огромное количество экспериментальных фактов, и не будь понятия энергии, пришлось бы рассматривать эти факты каждый по отдельности.

Различают следующие виды энергии:

• потенциальная энергия (или, в более общем случае, энергия взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями)
• кинетическая энергия (энергия движения)
• энергия диссипации

Энергия диссипации (лат. dissipatio, рассеяние) – переход части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии электрического тока и т.п.) в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счете – в теплоту. Системы, в которых энергия упорядоченного движения с течением времени убывает за счет диссипации, переходя в другие виды энергии, например в теплоту или излучение, называются диссипативными. Для учета процессов диссипации энергии в таких системах при определенных условиях может быть введена диссипативная функция. Если диссипация энергии происходит в замкнутой системе, то энтропия системы возрастает. Диссипация энергии в открытых системах, обусловленная процессами уноса энергии из системы, например в виде излучения, может приводить к уменьшению энтропии рассматриваемой системы при увеличении полной энергии системы и окружающей среды. Это, в частности, обеспечивает важную роль процессов диссипации энергии в уменьшении удельной энтропии вещества на стадиях образования галактик и звезд в модели горячей Вселенной.

Отметим также, что энергия диссипации связана не просто с энергетическим противодействием, а с качественным изменением энергии. К слову, применяемый иногда термин «диссипативные потери энергии» некорректен, ибо энергия теряться не может. Точнее было бы сказать о диссипативных потерях энергии упорядоченных форм движения. Вместо термина «энергия диссипации» (в переводе на русский язык – энергия рассеяния) в некоторых научных работах применяют термин «энергия деградации» (в переводе на русский язык – энергия вырождения). Но и это не точно, вырождается не энергия, а способность системы производить механическую работу.

К числу противодействий системы внешнему энергетическому воздействию следует добавить возможное противодействие физического поля, связанное с перемещением системы в этом поле или с ее возможным поворотом относительно силовых линий поля. Это противодействие является удельным изменением еще одного вида энергии, называемого в физике потенциальной энергией в физическом поле или сокращенно потенциальной энергией положения.

Поскольку определяющее уравнение для расчета потенциальной энергии положения иное, чем для расчета потенциальной энергии, связанной с противодействием жесткости, то речь идет о двух разных видах энергии. Поэтому вид энергии, связанный с противодействием жесткости, будем называть потенциальной энергией деформации. Этот вид потенциальной энергии, в отличие от предыдущего, связан с внутренним силовым полем (полем упругих сил).

Полная энергия системы является суммой внешней и внутренней энергии системы. Внешняя энергия системы состоит из кинетической и потенциальной энергий системы как целого. Внутренняя энергия системы – это энергия системы, зависящая только от ее внутреннего состояния и не включающая в себя виды энергии системы как целого.

В соответствии с различными формами движения материи, следует рассматривать и различные формы энергии:

• механическую
• гидравлическую
• тепловую
• электромагнитную
• ядерную и т.д.

Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии), гравитационную и ядерную энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

В химии рассматриваются такие величины как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесенной к количеству вещества (химический потенциал).

Механическая энергия характеризует способность тела совершать работу, характеризует движение и взаимодействие тел, является физической величиной определяемая состоянием системы тел – взаимным расположением и их скоростями. Находясь в том или ином механическом состоянии, система тел обладает определенной энергией, вследствие взаимодействия тел с другими телами и взаимодействием их частей, либо своего движения. Изменение энергии при переходе из одного состояния в другое равна работе внешних сил. Полная механическая энергия системы равна сумме кинетической и потенциальной энергий.

Кинетической энергией называют энергию, которой тело обладает вследствие своего движения. Она равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

Кинетической энергией обладают все движущиеся тела. Например, текущая вода, ветер, вращающееся колесо, движущийся электрон и т.д.

Физический смысл кинетической энергии заключается в том, что эта энергия равна работе, которую надо совершить.

Потенциальной энергией называют энергию, которая определяет взаимным расположением тел или частей одного тела. Потенциальная энергия — энергия взаимодействия тел. Такой энергией обладают, например, поднятый камень на какую-нибудь высоту над Землей, сжатая или растянутая пружина и др.

Взаимодействующие тела могут обладать одновременно и кинетической и потенциальной энергией, то есть полной энергией.

Летящий мяч, например, обладает и кинетической и потенциальной энергией, так как кроме движения вперед он взаимодействует с Землей силой всемирного тяготения. В момент удара о Землю механическая энергия мяча частично переходит во внутреннюю энергию и т.д.

Если от механики перейти к термодинамике, то здесь рассматривается, в основном, внутренняя энергия системы.

Отдел физической науки – термодинамика – рассматривает все явления с точки зрения взаимообмена и преобразования энергии. Совокупность физических тел, которые взаимодействуют между собой и внешней средой, обмениваясь с ними энергией и веществом, является термодинамической системой. Правда, термодинамика, для облегчения изучения, рассматривает изолированные системы, которые не взаимодействуют с окружающей средой. То есть извне не поступает ни энергии, ни вещества, также энергия и вещества самой системы не передаются наружу.

Но в отличие от такой идеализированной системы, реальные системы, в той или иной мере, обмениваются с окружающей средой и энергией и веществом, и поэтому можно сказать, что в природе не существуют совершенно закрытых систем. Тем не менее, некоторые закономерности идеализированной системы вполне применимы и к реальным системам. Одна из таких закономерностей — это тепловое равновесие. Если долгое время внешние условия остаются неизменными, то любая термодинамическая система рано или поздно самопроизвольно переходит в состояние теплового равновесия.

При тепловом равновесии все макроскопические параметры системы могут оставаться сколь угодно долго неизменными. В таком состоянии не происходит теплообмен с окружающей средой, не изменяется объем, и давление газа, отсутствуют взаимное превращение жидкостей, газов и твердых тел и т.д. При этом микроскопические процессы внутри тела (движение и взаимодействия частиц) не прекращаются. Между частицами тела (системы) происходит обмен энергией: частицы с большой энергией передают энергию частицам с меньшей энергией. Идет внутреннее выравнивание температур.

Стоит только измениться внешним условиям, так сразу нарушается равновесие системы, и начинается движение, пока система опять не адаптируется к новым условиям. Поэтому можно сказать, что у системы может быть множество состояний теплового равновесия, каждому из которых соответствует определенная температура. Например, вода при температуре выше 100оС находится в виде пара, если постепенно понижать температуру, скажем, до 15оС, она превратится в жидкость, и при этом будут изменяться многие ее свойства. Если поддержать некоторое время эту температуру, то наступит тепловое равновесие. Это ее относительно равновесное состояние в этих конкретных условиях.

Если дальше изменить температуру, скажем, до –10оС, то вода превратится в лед, и опять изменятся почти все физические параметры и свойства: объем, плотность, электрические и магнитные свойства и др. Таким образом, получается, что любая система может обладать множеством подвижных равновесных состояний в зависимости от внутренних и, в особенности, от внешних условий.

В химической науке хорошо известен принцип Ле Шателье, принцип подвижного равновесия, который гласит: если на равновесную систему производить внешнее воздействие, то положение равновесия смещается в направлении ослабления эффекта этого воздействия.

Это проявляется, например, так: при повышении внешней температуры динамическое равновесие химической системы смещается в сторону эндотермических ( поглощение теплоты) процессов. Если нагреть алюминий до температуры 700оС, то вследствие поглощения тепловой энергии, у него увеличится внутренняя энергия, и он перейдет в жидкое состояние.

При понижении температуры равновесие процессов смещается в сторону экзотермических реакции (выделение тепловой энергии). Согласно этому, если жидкий алюминий поместить в условия низкой температуры (или дать охладится ниже 600оС), то он будет отдавать тепло окружающей среде, внутренняя энергия уменьшится, и он перейдет в твердое состояние.

Увеличение давления смещает химическое равновесие в направлении процессов в сторону уменьшения объемов получаемых продуктов, а уменьшение давления, наоборот, в сторону образования веществ с большими объемами выходных продуктов.

Таким образом, само равновесие оказывается весьма подвижным и зависит от многих условий: как от внешних, так и внутренних. Но опыт показывает, что все-таки зависимость от внешних условий больше. Система постоянно подлаживается, в первую очередь, к изменениям внешней среды. И это, соответственно, требует от системы внутренней «перестройки»: то превратиться в пар, то в жидкость, то перейти в твердую фазу. При этом обычно энергия либо выделяется, либо поглощается.

Выделение энергий, поглощение энергий, энергообмен во всяких его проявлениях изучается термодинамикой. Здесь наиболее известны два закона. Первый из них гласит: изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, сообщенного системе, и работы внешних сил, совершенной над системой.

Второй закон постулирует невозможность передачи тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах. Если перевести на реальный, действительный мир, это указывает на необратимости процессов в природе. Или по-другому, используя понятие, введенное в термодинамику для определения меры необратимости рассеяния энергии, второй закон еще называют законом возрастания энтропии.

Если сейчас перейти к электродинамике, добавляются электрические и магнитные энергии. Электрические и магнитные поля характеризуются энергетическими и силовыми характеристиками. Если разность потенциалов в различных точках поля определяют энергетическую характеристику поля, то сила, действующая на пробный заряд, помещенный в это поле, определяет силовую характеристику, которая именуется напряжением поля. В большей части все зависит от разности потенциалов: чем больше разность потенциалов, тем больше энергии и силы, действующие на тела, находящиеся в этом поле. Также чем больше разность потенциалов на концах проводника, тем выше сила тока.

Виды энергии могут переходить друг в друга, при этом оставаясь принадлежащими одной и той же форме энергии. Переход разных видов энергии друг в друга является следствием перераспределения значений этих видов энергии внутри одной и той же формы движения. При этом не исключается перенос любого вида энергии данной формы движения в любой вид энергии другой формы движения.

Самые общие зависимости образуют самую общую, единую теорию. Так как вещество (твердое, жидкое, газообразное, плазменное), по сути – это разные формы энергии, то получаем единую теорию всех полей (векторов, определяющих направленность воздействия данного вида энергии), существующих в природе. Однако общие зависимости пока еще не выявлены. Поэтому единой теории поля еще нет.

Итак, единой мерой различных форм движения служит физическая величина, называемая энергией. Движение является неотъемлемым свойством материи. Поэтому всякое, тело обладает энергией или, как часто говорят, запасом энергии, являющейся мерой его движения.

Различных форм движения много, но все они характеризуются некоей общей способностью воздействовать на окружающее с некоторой силой, пропорциональной величине их энергии. На то окружающее, на которое способна воздействовать энергия, соответствующая данной форме движения. При этом величина первоначальной энергии понижается, зато появляется новое движение, обладающее уже своей энергией. Так механическая энергия преобразуется в тепловую, тепловая – в химическую и электромагнитную (тепловое излучение), электромагнитная может опять стать механической (давление света). Гравитационная энергия заставляет тело падать и при ударе эта энергия переходит в тепловую и электромагнитную. То есть гравитационная, электромагнитная, механическая, тепловая, химическая энергии могут переходить друг в друга в виде изменения движения, позволяя количественно и качественно записать зависимости этих превращений.

Ясно, что просто понятие «энергия» не говорит ничего: смысл появляется только когда речь идет об определенной форме движения и соответствующей ей величине энергии.

Надо сказать, что понятие энергии, как основы всего, что существует во Вселенной, довольно не просто и требует понимания всех ее видов, от квантово-волновой, до форм, представленных в виде вещества: частиц, атомов, молекул, в контексте механизмов перехода ее из одних форм в другие. Без отнесения к определенной форме движения энергия полностью лишена смысла и, никто не способен придать ей какой-либо смысл.

Энергия, энергетика — Студопедия

Табл.

+ — взаимопревращение возможно и: представляет практический интерес, может представлять практический интерес, практически используется частично или широко;

— — взаимопревращение невозможно.

Из приведенной таблицы видно, что аннигиляционная и ядерная энергии универсальны и могут быть преобразованы в любой другой вид.

Приведём общепринятые формулировки энергии и её видов/ /.

ЭНЕРГИЯ – универсальная скалярная мера движения материи как единой общепринятой, также универсальной, физической субстанции.

РАБОТА – результат необратимого перехода энергии из одного состояния в другое. Необратимость – утрата, диссипация, деградация и т.д. части энергии в процессе её полезного использования в реальных процессах.

АННИГИЛЯЦИОННАЯ энергия – это полная, предельно возможная (обоснованная теоретически) энергия парного взаимодействия: «вещество-антивещество», возникающая при столкновении частиц и античастиц: например, электрона — позитрона с превращением энергии их покоя в кванты электромагнитного поля или энергию движущихся со скоростью света фотонов; нуклона – антинуклона(протона – антипротона, нейтрона — антинейтрона) с превращением энергии их взаимодействия в энергию квантов ядерного поля, π-мезоны и т.д.

ЯДЕРНАЯ энергия – потенциальная энергия связи нуклонов в атомном ядре, которая освобождается при делении тяжёлых ядер. Энергия, которая выделяется при делении лёгких ядер, называется «термоядерной».

ХИМИЧЕСКАЯ энергия – энергия, освобождающаяся в результате перестройки электронных оболочек атомов и молекул в процессе химического взаимодействия двух и более реагентов.

ГРАВИСТАТИЧЕСКАЯ энергия – потенциальнаяэнергия сверхслабого взаимодействия всех тел, пропорциональная массам этих тел и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ энергия – энергия электрического тока.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ энергия – потенциальная энергия взаимодействия электрических зарядов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ энергия — энергия излучений, переносимая фотонами электромагнитного поля.

МАГНИТОСТАТИЧЕСКАЯ энергия – потенциальная энергия взаимодействия «магнитных зарядов».

УПРУГОСТНАЯ энергия – потенциальная энергия механически упруго изменённых тел(твёрдых, жидких, газообразных).

ТЕПЛОВАЯ энергия – часть энергии теплового движения частиц тел – теплоты(тепла), которая освобождается при наличии разности температур между телом и окружающей средой.

МЕХАНИЧЕСКАЯ энергия – кинетическаяэнергия движущихся макро- и микротел.

Основой современной энергетики являются следующие виды энергии: естественная, поставляемая Природой, солнечная и искусственно получаемые: механическая, тепловая, электрическая, химическая, ядерная, которые имеют свои особенности в практическом применении.

Солнечная энергия(СЭ), излучаемая Солнцем с мощностью 3.9•10²⁶Вт и представляющая собой поток фотонов (электромагнитное излучение), достигает Земли при мощности только примерно 1.8•10¹⁷Вт, что составляет не более 4.5 •10^-8 % от общей мощности солнечного излучения.

При этом если бы СЭ поступала на поверхность Земли площадью 20 тыс. км² стабильно, даже при такой мощности можно было бы полностью обеспечить потребность всего населения Земли. Так как плотность СЭ по достижении поверхности Земли не превышает 2.35 •10⁶Дж, то практические возможности применения этой энергии пока весьма ограничены.

В незначительном пока количестве СЭ преобразуется и поставляется потребителям с помощью специальных преобразователей в основном в теплоту и электричество. Принципиально в перспективе можно использовать солнечный парус как преобразователь солнечной энергии в механическую.

Механическая энергия(МЭ).Это исторически наиболее известный и используемый вид традиционной энергии. МЭ обычно является конечным результатом преобразований различных других видов энергии, в том числе и в транспорте. На практике использование МЭ связано с понятиями силы и работы, точнее энергия выражается через работу, которая определяется, в свою очередь через векторное произведение действующей на предмет силы, как потенциала энергии, и через перемещение этого предмета в направлении действия силы, как координаты. Математическая формула работы(энергии) в дифференциальном виде записывается как скалярное произведение векторов действующей силы P и элементарного перемещения dr:

dL = P • dr = P cosαds,

где r — радиус-вектор; α –угол между векторами Р и dr.

Работа, совершаемая силой на участке пути, определяется интегралом:

L =Pcosαds, Дж

Работа, совершаемая при вращательном движении, определяется интегралом произведения момента М силы Р как потенциала и углом поворота dкак координаты:

L =Мd, Н•м,

где М = Ph; P – действующая сила; h – плечо действия силы.

Как уже было отмечено, по форме энергия подразделяется на энергию полную Е_п и включаемые в неё кинетическую Е_к, потенциальную Е_п и внутреннюю Е_в. При получении, преобразовании механической энергии полная энергия, в соответствии с законом сохранения механической энергии, равна сумме кинетической и потенциальной энергий: Е_п = Е_к + Е_п = const.

Кинетическая энергия, как энергия движения, при поступательном движении(cosα = 1) определяется как интеграл:

Е_к = dL = Pds = mads = (madv/dt)vdt = mvdv = mv² /2,

где m – масса; v – линейная скорость; a – линейное ускорение движущегося тела.

При вращательном движении кинетическая энергия вращающегося тела определяется, в отличие от поступательно движущегося тела, не через работу перемещающейся массы, а через работу момента инерции вращающегося тела I, играющего в этом случае роль массы, и не через линейную скорость перемещения тела, а через угловую скорость вращения тела u, т.е. Е_к = Iu²/2.

Если тело участвует одновременно в поступательном и вращательном движениях, то его кинетическая энергия определяется как сумма

Е_к = mv² /2 + Iu²/2

Потенциальная(или взаимная) энергия(ПЭ) Е_п – это энергия, которая определяется только взаимным расположением взаимодействующих между собой материальных тел, точек. В механике ПЭ определяется взаимным расположением тел относительно друг друга и упругой деформацией. При определении ПЭ отдельного тела или группы взаимодействующих тел точка(начало) отсчёта выбирается произвольно, так как в любом действии измерить абсолютную величину ПЭ невозможно, измеряется только величина изменения ПЭ. Поэтому работа ПЭ должна определяться в каждом конкретном случае механического движения или взаимодействия, например, движение под действием силы тяжести, силы упругости, ядерных сил и т.д. ПЭ не зависит от траектории движении, взаимодействия тел.

Так работа материального тела при действии силы тяжести равна разности конечной потенциальной энергии Е_п2 и начальной потенциальной энергии Е_п1. Полученная при этом работа определяется в соответствии с теоремой о потенциальной энергии как

dL = — dE или L = -( Е_п2 — Е_п1 )

Тепловая энергия(ТЭ),не смотря на то, чтоиспользуется человечеством тысячелетиями, не может считаться достаточно изученной, судя по тем проблемам, которые возникают в процессе интенсификации эксплуатации современной тепловой техники, расширения объёмов производимой тепловой энергии и связанных с ней технологических процессов, машин, получения других видов энергии и т.д. Результаты и прогнозные оценки использования этого вида энергии в настоящее время показывают, что традиционная глобальная ориентация на ТЭ как основу мировой энергетики уже становится опасной, а в некоторых случаях и недопустимой. Поэтому более глубокое теоретическое изучение и опытная реализация принципиально новых решений в области ТЭ в настоящее время является одной из наиболее актуальных прежде всего научно-технических задач.

Понятие о мощности N —это работа, произведенная в единицу времени, определяется как N = dL/dt = Pv при поступательном движении и N = Mu при вращательном движении, следовательно, одну и ту же мощность можно получить, варьируя силой P и линейной скоростью v или моментом инерции M и угловой скоростью единица измерения мощности – Вт.

Теоретической основой ТЭ является теплотехника, включающая в качестве подразделов термодинамику, теорию тепломассообмена, теоретические основы современных преобразователей теплоты.

Термодинамика, базирующаяся на своих трёх началах, рассматривает теоретически в упрощённом виде основные тепловые процессы и обратимые термодинамические циклы, описываемые этими процессами в различных машинах. Однако существует и термодинамика необратимых(реальных) процессов(циклов), позволяющая более точно анализировать и разрабатывать уточнённые математические модели реальных процессов(циклов) преобразования теплоты в работу, т.е. создавать инструмент для корректных расчётов и конструирования двигателей, теплоэнергетических установок, теплотехнического оборудования и др.

В нашем случае рассматривается только элементарная термодинамика обратимых процессов, базирующаяся, как было сказано, на следующих основных законах и положениях.

Основным уравнением, характеризующим условия протекания термодинамических процессов, является уравнение состояния идеального газа Менделеева- Клапейрона:

рV = mRT,

устанавливающее связь между давлением р, температурой Т, объёмом V газов и позволяющее описать поведение газа при изменениях p, T, V газа.

Основными законами термодинамики являются:

Первое начало термодинамики, представляющее всеобщий закон сохранения энергии применительно к тепловым процессам и системам, которое имеет вид:

?U = Q + L,

когда работа внешних сил совершается над системой, то изменение внутренней энергии ?U тела равно сумме количества теплоты Q, сообщённого телу, и работы этих внешних L, приложенных к телу.

Если же само тело совершает работу над внешними силами, например двигатель, то первое начало записывается как:

Q = ?U + L’,

т.е. для того, чтобы совершить работу, телу необходимо вначале сообщить энергию Q, которая и будет израсходована в процессе совершения работы на изменение внутренней энергии ?U этого тела и работу L’ над оказывающей воздействие на тело внешней средой.

Таким образом, Q – количество теплоты; ?U – изменение или приращение внутренней энергии; L – работа внешних сил над системой; L’ – работа самой системы над внешними воздействиями. При этом L = — L’ = — р ?V.

U – внутренняя энергия тела, характеризующаяся суммарной кинетической и потенциальной энергией составляющих это тело элементарных частиц. Так как в термодинамике нас интересуют в основном пар, газы, парогазы, которые являются рабочими телами практически всех современных энергетических установок, то U – это единая энергия всех взаимодействующих и находящихся в соответствующем молекулярно-атомарном энергетическом состоянии частиц этого рабочего тела.

В рамках первого начала термодинамики рассматриваются 5 базовых процесса, непосредственно определяющие отношение между указанными энергетическими характеристиками Q, ?U, L'(L).

Адиабатический процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой. В этом случае: Q = О; тогда ?U = L'(L).

Изотермический процесс(закон Бойля-Мариотта), протекающий при постоянной температуре Т = const. Изменения внутренней энергии не будет, т.е. ?U = О; тогда Q = L.

Изохорический процесс(закон Шарля), протекающий при постоянном объёме ?V = const. Здесь механическая работа не может совершаться, так как нет изменения объёма, т.е. L’ = О. Следовательно, количество подведенной теплоты идёт только на повышение внутренней энергии тела, т.е. Q = ?U.

Изобарическийпроцесс(закон Гей-Люссака), протекающий при постоянном давлении р = const. При этом процессе рабочее тело одновременно нагревается, если Q > О, т.е. когда теплота подводится к рабочему телу, и совершает работу расширения

L’ = р ?V. Следовательно для изобарического процесса, совершающего работу над внешней средой, Q = ?U + L’.

Политропическийпроцесс как обобщённый процесс, из которого могут быть математически получены как частные все 4 указанные выше процесса. Именно этот процесс прежде всего используется при изучении реальных рабочих процессов и циклов.

Второе начало термодинамики.

Так как первое начало термодинамики не позволяет определить направление протекания тепловых процессов и, следовательно, исключить возможность создания вечного двигателя, то Р.Клаузиусом было сформулировано второе начало термодинамики, из которого вытекает, что невозможны процессы, единственным результатом которых будет:

· превращение всего количества тепла, полученного от горячего источника, в эквивалентное количество работы и

· передача тепла от холодного источника к горячему без затраты на это работы.

Второе начало термодинамики оперирует уже понятием необратимости физических процессов, введя принципиальные отличия в формах передачи энергии тепловым и механическим путём. ТЭ, как форма неупорядоченного движения, не может без остатка переходить в упорядоченное движение, например, механическое. Это значит, что все тепловые процессы необратимы по своей природе, т.е. в них изначально заложено несовершенство с позиций эффективного использования энергии.

Механическая же энергия, как представляющая собой упорядоченное движение тел, частиц, может полностью переходить в работу и в неупорядоченную форму движения – теплоту.

Введя в обращение понятие необратимости процессов, Р.Клаузиус ввёл в термодинамику функцию состояния системы в виде отношения количества теплоты, сообщаемого системе к температуре, при которой осуществляется подвод этой теплоты, дав этой функции название ЭНТРОПИЯ, или S = Q/T. В элементарных процессах энтропия представляет собой полный дифференциал dS. В зависимости от знака dS > О или dS < О определяется соответственно характер протекающего теплового процесса – соответственно подвод или отвод теплоты.

Энтропия характеризует также степень совершенства реализуемых термодинамических процессов. S = О соответствует обратимым процессам, т.е. без потерь. При S > О протекают необратимые процессы, при которых утрачивается часть подводимой теплоты, которую можно было бы использовать для получения работы.

Третье начало термодинамикисформулирован как принцип Нернста: при любом изотермическом процессе, протекающем при абсолютном нуле, изменение энтропии системы равно нулю, т.е. в этом случае изотермический процесс одновременно является и изоэнтропийным, адиабатическим.

На основании третьего начала сформулирован также принцип недостижимости абсолютного нуля температуры Т = О^оК.

Принцип Нернста, развитый и сформулированный Планком как предположение(гипотеза) при Т = О^оК энтропия S_o = О, позволяет определять абсолютное значение энтропии системы в произвольном равновесном состоянии.

Получение, транспортировка, передача, использование теплоты невозможны без понимания процессов, протекающих в рабочих телах, являющихся одновременно теплоносителями, имеющими определённую массу, процессов взаимодействия рабочего тела с тепловоспринимающими, теплоотдающими поверхностями, т.е. процессов теплоотдачи, теплопередачи. Эти процессы систематизированы и теоретически описаны в виде упрощённых линейных зависимостей в теории тепломассообмена.

В термодинамике на основании указанных законов констатируются условия преобразования, значения преобразуемой(преобразованной) энергии. Теория тепломассообмена позволяет описывать процессы энерготепломассо-переноса различными материальными энергоносителями. Процессы тепломассообмена являются основой для описания реальных рабочих процессов, на основании которых могут быть осуществлены, следовательно, расчёт и проектирование систем преобразования энергии. Фактически теория тепломассообмена и термодинамика необратимых процессов и являются теоретической основой при оптимизации рабочих процессов энергетического оборудования.

Количественной характеристикой процессов энерготепломассопереноса является обобщённая, справедливая для любых физических процессов зависимость

dL = ПdK,

где П – потенциал, а К – обобщённая координата протекающего процесса.

В частности, для интересующих нас тепловых процессов указанная зависимость представляется как известное соотношение второго начала термодинамики dQ = TdS, где Q и T соответственно потенциал и координата.

Основными процессами в теории тепломассообмена являются процессы: теплопроводность, конвективный тепломассообмен, теплообмен излучением.

Химическая энергия(ХЭ).В современной энергетике это в основном энергия сгорания различных горючих в воздухе(кислороде воздуха), чистом кислороде как окислителях и получения соответствующего количества теплоты.

Для химических реакций характерны низкоэффективные по энергии выхода молекулярно-атомарные необратимые эндотермические и экзотермические реакции поглощения или выделения теплоты соответственно. В энергетике имеют место оба типа указанных реакций. Однако преобладающими являются экзотермические реакции, так как именно эти реакции позволяют получать энергию для работы двигателей, энергетических систем и установок, теплоту для промышленности, бытовых нужд и т.д.

Значение слова ЭНЕРГЕТИКА. Что такое ЭНЕРГЕТИКА?

энерге́тика

1. отрасль техники и народного хозяйства, связанная с получением, преобразованием и передачей энергии ◆ ЕС будет главенствовать в таких сферах, как здравоохранение, социальная политика, транспорт, судебная система, сельское хозяйство, рыболовство, энергетика, экономическое и социальное объединение, охрана окружающей среды, внутренняя и внешняя торговля, защита прав потребителей. «Европейские хроники», 2003.02.15 г. // «Спецназ России» (цитата из НКРЯ)

2. научная дисциплина, изучающая процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии ◆ Об энергетике во мне сидит такое понятие: если мы учение об энергии будем рассматривать и прилагать к делу как следствие механических принципов, то придем к весьма полезным обобщениям и избежим в некоторых вопросах ненужных частностей; если же пожелаем на основании учения об энергии выводить новые механические принципы и преобразовывать механику, то придем только к ряду явных и скрытых логических противоречий. Н. Н. Шиллер, «Письма», 1895 г. (цитата из НКРЯ)

3. совокупность технического оборудования, используемого для производства, преобразования, передачи, распределения и потребления энергии ◆ Это очень серьезно, потому что любой объект жилищно-коммунальной структуры является локальной монополией: водоканал, жилищная энергетика, теплосети. «ДЕЗы от Чубайса», 2003 г. // «Газета» (цитата из НКРЯ)

4. перен. характер свойственной человеку жизненной энергии ◆ Добрые мысли порождают плюсовую энергетику, которая привлекает к нам окружающих, делает нас здоровыми и бодрыми; отрицательные мысли образуют отрицательную энергетику, которая отталкивает, делает нас неприятными для других людей, мешает успехам и счастью, понижая иммунный порог и самочувствие в целом. Алексей Яшкин, «Программа индульгирования. Оздоровление организма, развитие силы воли, силы духа, храбрости и смелости каратиста», 2003.12.08 г. // «Боевое искусство планеты» (цитата из НКРЯ)

5. перен. способность вызывать у человека активный отклик, чувства (обычно положительные) или желание деятельности ◆ С Галиной Анатольевной трудно не согласиться: даже в нынешнем виде фонд обладает удивительной энергетикой ― несмотря на причудливый сплав полумузея и полухранилища, он не производит впечатления казенной холодности. Владимир Палагутин, «У птицы есть гнездо, у зверя есть нора…», 2003.06.10 г. // «Восточно-Сибирская правда» (цитата из НКРЯ) ◆ Артистическая натура Фадеева чутко воспринимала энергетику зала и подзаряжалась в ответ. Григорий Фукс, «Двое в барабане», 2003 г. // «Звезда» (цитата из НКРЯ)

6. совокупность процессов преобразования энергии в каком-либо объекте ◆ Затем обратная связь замыкается: северные течения влияют на энергетику Гольфстрима. Леонид Булыгин, «Климат третьего тысячелетия», 1974 г. // «Техника — молодежи» (цитата из НКРЯ) ◆ Например, в ходе саморегуляции энергетики нейрона непрерывно перераспределяется активность митохондрий. Александр Коган, «Сюрпризы нейрокибернетики», 1974 г. // «Техника — молодежи» (цитата из НКРЯ) ◆ Основой энергетики живого служит энергия химических превращений, а характернейшей чертой этой энергетики мы должны назвать унификацию основных звеньев потока энергии. В. Энгельгардт, «Проблема жизни в современном естествознании», 1970 г. // «Химия и жизнь» (цитата из НКРЯ)

Что такое энергия и как она преобразовывается

Ученым трудно объяснить, что такое энергия. Это не является веществом или объектом, к которому  можно  прикоснуться или удерживать. Но вещества и объекты обладают энергией.

Полезное определение заключается в том, что энергия – это то, что необходимо для того, чтобы все произошло. Она может заставить вещи двигаться или меняться и делает что-то!

Различные формы

Существует и различаются основные виды энергии. Некоторые виды включают в себя создание материи,  в то время как другие сохраняются.

Многие объекты имеют энергию, хранящуюся в них из-за их положения (автомобиль на вершине холма) или из-за их природы (взрывчатые вещества).

Потенциальная энергия  представляет накопленную, она готова и ждет, чтобы все произошло.

Связанную с чем-то движущимся или изменяющимся каким-то образом, можно назвать активной энергией (светом, связанным с взрывающимися фейерверками).

Активные формы:

• Световая распространяется из источника и движется со скоростью света (300 000 км/с). Существует много различных видов световой.
• Звуковая производится путем вибрирования предметов. Эти вибрации перемещаются через воздух далеко от предмета. Звуковые волны перемещают со скоростью около 340 м/с.
• Кинетической обладают все движущиеся объекты. Количество кинетической зависит от того, насколько предмет тяжелый и как быстро он движется.
• Тепловая (тепло) влияет на движение частиц (атомов и молекул), составляющих вещество.
• Электрическая – это поток заряженных частиц вдоль проводника, такого как медный провод. Электрическую нельзя увидеть, но её последствия огромны.

Потенциальные формы энергии:

• Гравитационной потенциальной энергией обладают объекты, находящиеся над уровнем земли. По мере того как предмет поднят, он приобретает её. Она преобразуется в кинетическую, когда предмет падает.
• Упругой потенциальной обладают объекты, которые были растянуты или придавлены, но могут вернуться к своей первоначальной форме при освобождении.
• Ядерная потенциальная хранится внутри ядра атомов. Когда атомные ядра расщепляются или соединяются вместе, выделяется огромное количество в виде тепла, света и излучения.
• Химическая потенциальная, хранящаяся в связях, которые удерживают атомы вместе.
• Магнитная потенциальная может храниться в определенных металлических объектах, удерживаемых в магнитном поле.

Энергия в повседневной жизни

Все вокруг нас зависит от энергии. Автомобили зависят  от хранившейся в используемом ими топливе. Используется в домах, офисах и индустрии для того чтобы заставить работать  все виды машин. Она используется для освещения и нагревания наших домов,  для того чтобы варить и хранить нашу еду.

Очевидно, трудно сказать, что такое энергия, но она важна для нас. Легче сказать, на что способна.

Энергия – это способность выполнять работу.

Все, что работает, должно иметь запас энергии. Мотоцикл не будет продолжать работать, если он не снабжен бензином. Бензин обеспечивает ресурсами, которые двигатель использует для работы.

Когда человек нажимает педали велосипеда, сила приходит от мышц в вашем теле. Ваши мышцы получают энергию от пищи, которую вы едите. Если необходимо больше чем есть у человека, то экстренная энергия хранится в теле как жир. С другой стороны, неадекватная энергетическая диета приведет к худому и действительно нездоровому организму!

Все, что мы делаем, требует энергии даже для сна! В таблице ниже показано количество необходимое для различных видов деятельности.

Энергия, вовлеченная в повседневную деятельность:

Сохранение энергии

Хотя энергия может изменить свою форму, она не может просто исчезнуть. Если проследить источник то обнаружится, что она просто не появляется из ниоткуда.

Эти открытия привели ученых к утверждению закона об энергии.

Первая часть гласит, что энергия должна откуда-то поступать. Она никогда не создается из ничего, но может изменяться из одной формы в другую, но общее количество остается неизменным. Энергетические цепи обычно начинаются с некоторой формы потенциальной энергии. Если проследить множество энергетических цепочек, то можно обнаружить, что она исходит от ядерных реакций внутри Солнца, которые преобразуют энергию, хранящуюся в атомных ядрах  в тепловую и лучистую.

• Согласно Закону сохранения: вход = выходу
• Это уравнение может быть изменено на: потребление = полезное + отходы

Конструкторы обеспокоены тем, чтобы сделать приборы, которые производят максимальный коэффициент полезного действия.

• Это измеряется энергоэффективностью: энергоэффективность % = полезная энергия x 100/потребляемая

Человеческий организм не очень эффективен в преобразовании энергии. Спортсмен использует до 40000 джоулей химической (пищевой) при спринте на 100 м. Только 8000 из этого преобразуется в кинетическую энергию бега. Остальное тратится как тепло!

Количество энергии, преобразуемой машиной каждую секунду, называется мощностью машины. Мощность измеряется в ваттах (1 ватт равен 1 джоулю энергии, преобразуемой в каждую секунду).

Преобразование энергии

Энергия может передаваться от одного объекта к другому. Если вы касаетесь горячего объекта, тепло передается на ваши пальцы. Передача не влечет за собой изменения в типе энергии.

Преобразования или изменения происходят вокруг нас все время. При преобразовании энергия изменяется от одного типа к другому или на несколько различных типов. Электрическая лампочка преобразует электрическую  в световую и инфракрасную.

Происходит преобразование энергии:

• внутри вашего тела-движущаяся мышца
• внутри электроприборов
• в физических процессах – молния

В трансформации важно определить затраты и выход. Иногда передачи и преобразования энергии происходят один за другим. Это называется энергетической цепью.

Например, преобразование энергии в фонарике:

• Батареи преобразовывают химическую потенциальную в электрическую. Лампочка изменяет электрическую энергию в тепловую и световую.
• Энергетическая цепь записывается как:  химическая потенциальная – – – – > электрическая – – – – > тепловая и световая

Уравнения преобразования энергии

Во время преобразования энергия обычно преобразуется в более чем одну форму. Слово уравнение может быть использовано, чтобы показать изменения энергии, которые происходят.

Например, преобразование энергии в тостере:

•  Тостер изменяет электрическую энергию в энергию тепла и света.
• Ввод – электрическая, вывод -тепловая и световая энергия.

Уравнение преобразования энергии тостера:

• Электрическая – – – – – > тепловая + световая

Устройство, преобразующее энергию из одной формы в другую, называется машиной или преобразователем энергии.

Измерение энергии

Джоуль

Научной единицей энергии является джоуль. Это названо в честь британского ученого по имени Джеймс Джоуль. Один джоуль – это очень небольшое количество, поэтому ученые используют килоджоули (кДж).

Если поднять объект на 1 метр весом 1 кг, то объект получит 1 джоуль гравитационной энергии.

Если нагреть 1 мл воды на 1 градус С, то вода получит 4,2 джоулей тепловой энергии.

Энергия в пище

Все, что вы делаете каждый день, даже сон, требует энергии. Различные виды деятельности требуют разного количества.

Сколько энергии нужно вашему организму каждый день:

Мужчина или женщина, молодые или старые, активные или нет, люди получают ресурсы, в которых они нуждаются каждый день от еды, которую они едят. Эта пища является формой химической потенциальной энергии. Когда еда расходуется  в клетках тела во время дыхания, химическая потенциальная энергия выпускается. Различные продукты выделяют разное количество ресурсов.

Ежедневные энергетические потребности женщин и мужчин в(килоджоулей)

Держать себя  здоровым без  избыточного веса  – – – – > сбалансировать потребление с расходом

Некоторые виды пищи обеспечивают больше энергии, чем другие. Жиры дают вдвое больше, чем углеводы. В виду того что жир  дает больше чем другие типы еды, можно  подумать что еда всегда хороша для нас.  ЭТО НЕ ТАК! Организм не может использовать так много еды одновременно. Все что необходимо он использует, а лишнее  хранит как жир. Это может привести к ожирению и другим проблемам со здоровьем.

Когда вы активны, организм  сжигает много энергии. Когда вы смотрите телевизор или играете на компьютере, организм сжигает гораздо меньше.

Большее количество энергии, которую наши тела получают от пищи, преобразуется в тепловую в результате дыхания. Это использовано для того чтобы держать наши тела на определенной температуре постоянно (37 градусах C). Это важно, если химические реакции, которые происходят в клетках должны работать эффективно.

Чтобы узнать, сколько энергии хранится в пище, вы можете превратить ее в тепло и измерить, что может сделать это тепло.

Альтернативные источники

Солнечная энергия  поступает на Землю от Солнца в виде света. Когда большинство людей думают о свете, они думают о солнечной энергии. Но солнечная – не единственная форма, которая исходит от Солнца. Ветер также является формой, которую солнце помогает сделать. Миллионы лет назад  Энергия Солнца помогала производить ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ. Теперь эти ископаемые виды топлива обеспечивают работающие автомобили, отопление домов и питание компьютеров.

Большая часть энергии в мире используется в виде ископаемого топлива. Эти виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, поступают от Солнца. Солнечная энергия хранится в растениях и животных, которые вымерли миллионы лет назад.

Сжигание ископаемых видов топлива является единственным способом высвобождения накопленных  в них ресурсов. Проблема с ископаемыми видами топлива заключается в том, что они загрязняют окружающую среду, и они занимают очень много времени. Это невозобновляемые источники энергии. После того, как ископаемые виды топлива были использованы, они ушли навсегда.

Возобновляемые источники энергии заканчиваются. Люди во всем мире ищут альтернативные источники, которые являются экологически чистыми, безопасными и возобновляемыми. Некоторые были использованы в течение многих лет. Некоторые все еще находятся на экспериментальной стадии. Большинство из них используются для производства электрической энергии, но некоторые используются в их первоначальном виде.

Альтернативные (возобновляемые) источники энергии включают:

Солнечная

Солнечная энергия поступает от солнца в виде электромагнитных волн. Количество Земли получает в год более чем достаточно, чтобы обеспечить все мировые потребности на этот год.

Ветра

Движение воздуха (ветер) является результатом неравномерного нагрева земной поверхности солнцем. Ветряные турбины превращаются в ветер и вырабатывают электричество.

Гидроэлектрическая

Когда вода, накопленная высоко за плотиной, стекает по трубам в электростанцию, ее гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, которая превращает турбины, генерирующие электричество.

Биомасса

Это органический материал, который преобразуется в том числе и жидкое биотопливо. Древесина – это форма биомассы. Сжигание древесной щепы производит газ, который сжигается, чтобы высвободить ресурсы, которые могут быть использованы для обеспечения отопления или использоваться для производства электроэнергии.

Приливная

Приливы вызваны притяжением Луны. Плотина через лиман может удерживать воду, а затем использовать ее для выработки электроэнергии.

Биогаз

Разлагаемые животные, отходы и нечистоты производят лэндфилл-газ. Когда лэндфилл-газ совмещается  с углекислым газом  производится метан. Процесс происходит в закрытом контейнере, называемом метантенка. В Индии и Китае этот способ используют для получения топлива для приготовления пищи.

Волновая

Волны вызваны ветром, дующим через море. Большие поплавки которые двигают вверх и вниз с волнами теперь используются для генерации электричества.

Водород

Водород используется в топливных элементах. Его можно совместить с кислородом для того чтобы произвести электрический ток. Он горит легко выпуская большое количество тепловой энергии.

Что такое свободная энергия и её понятие

Для многих людей понятие что такое свободная энергия – это “модное слово”, которое не имеет четкого смысла.

Как таковое, оно относится к множеству изобретений, которые делают то, что не понято и поэтому является тайной. Для других это означает “вечный двигатель” и поэтому отклоняется без должного рассмотрения.  Эта статья посвящена выяснению понятия, что такое свободная энергия, как она работает и как она может быть применена в вашей повседневной жизни….для света, тепла или движения.

Понятие концепции

Начнем с того, что “свободная энергия” относится к идее системы, которая может генерировать энергию, беря её из безграничного источника.

Если она генерируется без ограничения из нефти, солнца и ветра, и на самом деле может продолжать производиться в течение двадцати четырех часов, семь дней в неделю, в течение бесконечного количества времени, не беспокоясь что когда-либо иссякнет.

“Свободная”, в этом смысле, не относится к свободной генерации энергии, монетарно говоря, несмотря на то, что человеческая раса имеет более чем достаточный потенциал и технологии, чтобы это произошло.

В самом простом смысле, что такое свободная энергия – любая, которая предоставляется миром природы.

Это могут быть источники энергии, с которыми знакомы, такие как солнечные батареи или ветряные генераторы, но также можно включать удивительные технологии как автомобиль работает на воде, бензин из воздуха,  зарядное устройство с питанием от магнитов или магнитный хранитель, система отопления работающая от тепла Земли, жидкое биотопливо. Самые лучшие системы свободной энергии поставляют её без какой-либо цены потребителю, без вредных воздействий к окружающей среде, и на весьма низких ценах при обслуживании и деятельности оборудования.

На этом сайте не представлены футуристические технологии или невозможные изобретения, нарушающие законы физики. Здесь говорится о технологиях, которые используют природные источники энергии в окружающей среде и преобразуют их в полезные формы для тепла, света и движущейся силы.

На самом деле, существует термодинамика открытых систем Гельмгольца и Гиббса – отличное место, чтобы начать понимать эту чисто фундаментальную науку.

Поиск свободных источников

Хорошим примером является способ обогрева дома от Земли. В умеренном климате Земля является резервуаром постоянной температуры. Эта температура составляет около 13º C. Зимой к этому резервуару тепла можно получить доступ и сконцентрироваться с помощью геотермальной тепловой насосной системы и использовать для отопления дома примерно на 1/3 стоимости работы электрической или газовой печи. В дополнение к этому, если дом утеплен, стоимость отопления дома может быть дополнительно снижена еще на 60%. Только с помощью этих двух простых технологий, доступных сегодня, стоимость отопления дома зимой может быть снижена на 87%. То есть всего 13% от стоимости отопления того же дома с печью на невозобновляемых источниках энергии. Летом, цены кондиционирования воздуха подобно низки, используя такой же тепловой насос в обратном направлении. Такие новые источники энергии уже применяются.

Преимущество энергии 87% из года в год. Вот что такое свободная энергия, которую можно получить прямо сейчас! За счет сохранения тепла с лучшей изоляцией, как  подземный дом, и с помощью первичной природной энергии, включая тепло, уже присутствующее в земле, то можно резко снизить спрос на ресурсы для отопления и не оставлять свой “углеродный след”. Это лишь один из примеров. Есть десятки других способов экономии.

Таким образом, свободная энергия – это любая, которую мы можем использовать бесплатно (без учета фундаментальных теорий  Гельмгольца и Гиббса)

Если мы научимся “сначала экономить и использовать природную энергию”, то небольшое количество, которое все еще требуется для наших нужд, будет легче вырабатываться возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер, солнце, гидро и биотопливо. Даже если мы по-прежнему используем углеродное топливо для снабжения оставшейся части, наши затраты значительно снизятся и наш углеродный след значительно уменьшится.

Если бы все страны мира имели доступ к неограниченному производству энергии, последствия были бы грандиозными. Возьмем, к примеру нищету: многие регионы мира страдают от нехватки электроэнергии. Свободная энергия трансформировала бы все аспекты человечества, включая всю мировую экономику, значительная часть которой в настоящее время зависит от нефти.

Итак, есть ли такая машина? Ответ неоднозначный: есть несколько примеров использования различных типов технологий и научного понимания.

Должна быть изобретена машина которая производит больше силы чем берет в свою систему.

Использование технологий

Сейчас обсуждается широкий спектр технологий прошлого, которые до сих пор не интегрированы в рыночную экономику и не доступны для повседневного использования. Существуют технологии в настоящем, которые доступны прямо сейчас, которые могут значительно снизить наши затраты.  И, наконец, есть технологии, которые могут стать доступными в будущем и которые могут радикально изменить наш мир к лучшему. Интересна философия использования и экономика использования свободной энергии везде, где это возможно. Довольно часто использование природных энергетических систем стоит больше вначале, но гораздо меньше с течением времени. Мы должны начать думать об общих затратах на использование системы, включая затраты на срок службы продукта. Когда общая экономика системы понята, системы свободной энергии являются наиболее экономически эффективными.

Важны вопросы, связанные с балансированием личной свободы с социальной ответственностью. Общество не может обеспечить индивиду права и свободы, если индивид не желает взамен обеспечить обществу ответственное поведение. Поступление неограниченного количества дешевой, чистой энергии может крайне дестабилизировать нецивилизованное общество. Эти изменения открывают беспрецедентные возможности как для экономических потрясений, так и для быстрых инноваций.

Если обсуждаются простые технологии, которые уже находятся в общественном достоянии и наглядно демонстрируют какой автомобиль экономичный и  выгоден прямо сейчас. Общественность должна потребовать немедленного предоставления таких транспортных средств.

Этот мир нуждается в более справедливом распределении ресурсов среди развивающихся стран и в способности обеспечивать более чистые при меньших затратах. В дополнение к этому, мы все должны научиться лучше управлять окружающей средой. Но это также означает более эффективное использование наших энергетических ресурсов и использование большего количества свободной энергии, вырабатываемой на местном уровне, что, конечно же, способствует использованию возобновляемых источников.

Проблема в том, что, когда огромные изменения в технологии происходят быстро, они могут быть очень разрушительными для общества. Необходимо ценить стабильность и порядок в мире, и поэтому если начнет применяться свободная энергия повсеместно необходимо будет сгладить этот переход.

Энергия кинетическая и потенциальная или что такое энергия в физике

Энергия — что это в физике, как понять на какую энергию задача, что такое закон сохранения энергии, кинетическая энергия, мощность, потенциальная энергия и формула мощности, формула работы все это мы с вами сейчас изучим. Это базовые понятия физики, которые разберем подробно.

Что такое энергия в физике

Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

В механике есть два вида энергии: кинетическая энергия и потенциальная энергия. Их сумма называется полной механической энергией.

Энергия и работа

Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах (джоулях, [Дж]).

Механическая работа численно равна изменению механической энергии. Эту связь работы и энергии мы легко можем почувствовать на себе: например, если провести день очень активно, то к вечеру никаких сил и энергии не останется.

В механике принято считать, что работу по перемещению тела из одного положения в другое совершает сила. Работу силы можно вычислить по формуле:

A=F∙s∙cosα,

где F — сила, совершающая работу, [H];

S — перемещение тела, [м];

α — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Если угол α острый, то работа силы положительна, если прямой, то работа равна нулю, если тупой, то работа отрицательна.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия движения тела. Кинетическая энергия зависит только от скорости и от массы тела, и определяется формулой:

.

где m — масса тела, [кг],

v — скорость тела, [м/с].

Если тело покоится, его кинетическая энергия равна нулю.

Движущееся тело обладает способностью совершить работу. Например, шар для боулинга способен сбить все 10 кеглей.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия тел или частей тела между собой или с внешними полями. Основной физический смысл имеет не само потенциальной энергии, а её изменение. Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией.

Корректное определение потенциальной энергии может быть дано только в поле сил, работа которых зависит только от начального и конечного положения тела, но не от траектории его. Такие силы называются консервативными (потенциальными).

Например, работа силы тяжести не зависит от траектории перемещения тела и равна mgh.

Закон сохранения энергии

Энергия замкнутой физической системы сохраняется. Замкнутой называется система, в которой действуют только консервативные силы.

Закон сохранения механической энергии

Общая сумма потенциальной и кинетической энергии тела остается неизменной, если действуют только силы упругости и тяготения, а сила трения отсутствует.

E_кин+E_пот=const

Потенциальная энергия в поле силы тяжести выражается формулой:

E_пот=mgh

где m — масса тела, [кг],

g — ускорение свободного падения, [Н/кг] или [м/c2].

h — высота положения тела над поверхностью, [м].

За нулевое положение тела может быть принято любое удобное нам положение в зависимости от условий, проводимых опыта и измерений. Это может быть поверхность пола, стола, Земли и так далее.

Закон сохранения энергии для математического маятника

Закон сохранения энергии в поле силы тяжести хорошо иллюстрируется движением математического маятника.

В положении 1 и 3 шарик находится в состоянии покоя на высоте h, его кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная равна mgh. При переходе из положения 1 в положение 2 высота и потенциальная энергия уменьшаются, но зато скорость и кинетическая энергия увеличиваются, и в положении 2 кинетическая энергия максимальна и равна mv2/2, а потенциальная энергия минимальна и равна нулю.

Таким образом,

Поднятый над землей груз работы не совершает, но может совершить, если начнет падать вниз. Например, потенциальная энергия падающей воды может превратиться в механическую энергию жернова.

Потенциальная энергия пружины

Потенциальная энергия  характеризует взаимодействие между собой частей тела и приближённо выражается формулой:

где k — жёсткость деформированного тела, [Н/м],

Δx — смещение от положения равновесия.

Потенциальная энергия пружины равна нулю, когда пружина не растянута.

Сжатая пружина, распрямляясь, может совершить работу, например, поднять вверх небольшой груз.

Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекул. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую.

Глава 1 — Основные концепции энергии *

Глава 1 — Основные концепции энергии *

* Автор: W.S. Университет Хульшера Твенте, Нидерланды,

1. Введение
2. Формы энергии
3. Преобразование энергии
4. Энергия и мощность
5. Источники энергии
6. Некоторые примечания по энергии
терминология
7. Поток энергии
8. Единицы измерения энергии
9. Потери энергии и КПД
10.Эквивалентность
и замена энергетических форм
11. Энергетический баланс
12.
Потребности в энергии процесса и валовые потребности в энергии
13. Примеры
расчетов преобразования энергии

Энергия участвует во всех жизненных циклах, и она необходима в сельском хозяйстве так же, как и во всех других видах производственной деятельности. Элементарная пищевая цепочка уже показывает потребность в энергии: культурам нужна энергия. Для выращивания урожая от солнечного излучения требуется энергия человеческого тела, а для приготовления пищи нужна энергия из биомассы в огне.Пища, в свою очередь, снабжает организм энергией.

Интенсификация производства продуктов питания для повышения урожайности с гектара и любые другие достижения в сельскохозяйственном производстве подразумевают дополнительные операции, все из которых требуют энергии. Например: подготовка и обработка земли, внесение удобрений, орошение, транспортировка и обработка сельскохозяйственных культур. Для поддержки этих операций используются инструменты и оборудование, для производства которых также требуется энергия (на лесопильных заводах, в металлургических процессах, в мастерских и на заводах и т. Д.).

Основные изменения в сельском хозяйстве, такие как механизация и так называемая «зеленая революция», подразумевают серьезные изменения в отношении энергетики. Механизация означает изменение источников энергии и часто чистое увеличение использования энергии. Зеленая революция дала нам высокоурожайные сорта. Но их также можно назвать сортами с низким содержанием остатков (т. Е. На единицу урожая). И именно остатки имеют значение как источник энергии для больших групп сельского населения.

Энергия также требуется для других секторов сельской жизни.Примерами являются обеспечение жильем, отопление помещений, подъем воды, строительство дорог, школ и больниц. Более того, общественная жизнь нуждается в энергии для освещения, развлечений, общения и т. Д. Мы наблюдаем, что развитие часто подразумевает дополнительную энергию, а также различные формы энергии, например электричество.

Энергия — дефицитный ресурс, по крайней мере, для некоторых групп людей в некоторых местах и, возможно, для мира в целом. Поэтому рациональное использование энергии необходимо по экономическим и экологическим причинам.Это относится к сельскому хозяйству в такой же степени, как и к любому другому сектору экономики. Ключом к рациональному использованию энергии является понимание роли энергии. Следующие разделы призваны помочь понять использование энергии в сельском хозяйстве и развитии сельских районов. Это должно способствовать общению между планировщиками сельского хозяйства и специалистами в области энергетики. Любой, кто знаком с концепциями энергетики, должен пропустить эту главу и сразу же прочитать главу 2.

Энергия может существовать в различных формах. Примеры:

— Излучение энергия: излучение солнца содержит энергию, а также излучение света или огня.Больше солнечной энергии доступно, когда излучение более интенсивное и когда оно собирается на большей площади. Свет — это видимая часть излучения;

— Химическая промышленность энергия: древесина и нефть содержат энергию в химической форме. То же самое и со всеми остальными материалами, которые могут гореть. Содержание химической энергии тем больше, чем больше теплотворная способность (теплотворная способность) материала и, конечно же, чем больше у нас материала. Также живая энергия (доставляемая телами людей и животных), по сути, является химической энергией.Кроме того, батареи содержат химическую энергию;

— Потенциальная энергия : это, например, энергия водоема на определенной высоте. Вода может упасть и, следовательно, содержит определенное количество энергии. Больше потенциальной энергии доступно, когда воды больше и когда она находится на большей высоте;

— Кинетическая энергия : это энергия движения, как при ветре или в потоке воды. Чем быстрее течет ручей и чем больше в нем воды, тем больше энергии он может доставить.Точно так же больше энергии ветра доступно при более высоких скоростях ветра, и больше ее может потребляться более крупными роторами ветряных мельниц;

— Тепловая энергия или тепло: это указывается температурой. Чем выше температура, тем больше энергии присутствует в виде тепла. Кроме того, более крупное тело содержит больше тепла;

— Механическая энергия или энергия вращения, также называемая мощностью на валу : это энергия вращающегося вала . Количество доступной энергии зависит от маховика вала, т.е.э.:. от силы, которая заставляет вал вращаться;

— Электроэнергия Энергия: динамо-машина или генератор и аккумулятор могут поставлять электрическую энергию. Чем выше напряжение и ток, тем больше электроэнергии доступно.

Обратите внимание, что иногда под «формой энергии» подразумевается источник энергии (см. Раздел 5) или даже конкретное топливо (например, нефть или уголь).

«Использование» энергии всегда означает преобразование энергии из одной формы в другую.Например, при отоплении помещений мы используем энергию, то есть преобразуем химическую энергию древесины в тепло. Или, при лифтовом орошении, дизельный двигатель преобразует химическую энергию нефти в механическую энергию для приведения в действие вала насоса, который, в свою очередь, преобразует мощность вала в потенциальную энергию воды (т. Е. Поднимает воду на большую высоту).

«Производство» энергии также означает преобразование энергии из одной формы в другую. Можно сказать, что дизельный двигатель вырабатывает энергию, что означает, что двигатель преобразует химическую энергию масла в механическую.Кроме того, ветряная турбина вырабатывает энергию, что означает, что она преобразует кинетическую энергию ветра в механическую. А солнечный фотоэлемент генерирует энергию, преобразовывая энергию излучения в электричество.

Производство энергии, по сути, связано с источником энергии, тогда как использование энергии служит конечному использованию энергии. Между ними энергия может проходить через несколько этапов преобразования. Слова «генерация» и «использование» немного сбивают с толку, потому что на самом деле никакая энергия не может быть создана или уничтожена.Все, что мы можем сделать, это преобразовать энергию из одной формы в другую. При производстве энергии мы делаем энергию доступной из источника, преобразовывая ее в другую форму. Используя энергию, мы также преобразуем энергию, часто из промежуточной формы в полезную форму. Во всех преобразованиях мы обнаруживаем, что часть энергии теряется. Это не означает, что он разрушен, а, скорее, он потерян для наших целей из-за рассеивания в виде тепла или иным образом (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Преобразование энергии

Преобразование энергии может происходить из любой формы энергии практически в любую другую форму энергии. (Некоторые преобразования не имеют практического значения.) Какое преобразование требуется, зависит от наших целей. Например, при производстве электроэнергии мы преобразуем потенциальную энергию гидроресурсов в механическую энергию, тогда как при перекачивании воды для лифтового орошения мы делаем обратное. И с фотоэлементами мы преобразуем энергию излучения в электричество, тогда как с лампочками мы делаем наоборот.

В таблице 5 раздела 9 приведены примеры преобразований и некоторые типичные значения КПД преобразователей энергии.

В разделе 13 показаны некоторые расчеты преобразования энергии.

Энергия и мощность взаимосвязаны, но совершенно разные понятия. Бак с бензином содержит определенное количество энергии. Мы можем сжечь этот бензин за определенный период времени, то есть преобразовать энергию бензина в механическую энергию, возможно, для питания автомобиля. Мощность — это энергия, произведенная за единицу времени.Процесс горения может быть быстрым или медленным. В случае более быстрого сгорания вырабатывается больше мощности. Очевидно, что в случае выработки большой мощности резервуар опустеет раньше, чем в случае выработки низкой мощности. Если мощность — это энергия в единицу времени, тогда энергия — это мощность, умноженная на период времени. Например, если бык дает определенное количество энергии, то по истечении определенного периода времени он будет доставить определенное количество энергии, то есть мощность, умноженную на период времени.

Тот же принцип применяется ко всем другим видам преобразования энергии, будь то для производства или использования энергии.Это означает, что мы характеризуем энергетические ресурсы в единицах энергии (количество энергии, которое они содержат), а устройства преобразования энергии в единицах мощности (количество энергии, которое они могут производить или потреблять).

Более пристальный взгляд на список форм энергии в разделе 2 показывает, что некоторые из них были фактически описаны в терминах мощности (излучение, кинетическая, механическая и электрическая энергия). Они становятся величинами энергии, когда мы указываем период времени, в течение которого предоставляется мощность, и умножаем мощность на этот период времени.Также в разделе 2 количества химической, потенциальной и тепловой энергии становятся величинами мощности, когда мы делим их на период времени, в течение которого количество энергии преобразуется.

Источники энергии частично соответствуют формам энергии из раздела 2, но не полностью. Следующие источники энергии могут быть актуальны для сельской местности.

— Биомасса. Мы различаем древесную биомассу (стебли, ветви, кустарники, живые изгороди, ветки) и недревесную биомассу (стебли, листья, трава и т. Д.)) и пожнивные остатки (жом, шелуха, стебли, скорлупа, початки и т. д.). Энергия преобразуется посредством сжигания (сжигания), газификации (превращения в газ) или анаэробного сбраживания (производство биогаза). В идеале для сжигания и газификации требуется сухая биомасса, тогда как для анаэробного сбраживания вполне может использоваться влажная биомасса. Приготовление топлива может включать измельчение, смешивание, сушку, карбонизацию (т.е. изготовление древесного угля) и брикетирование (т.е. уплотнение остатков сельскохозяйственных культур и другой биомассы).

— Навоз животных и человеческих экскрементов.Энергия преобразуется путем прямого сжигания или анаэробного сбраживания.

— Анимация энергии. Это энергия, которую люди и животные могут доставить при выполнении работы.

— Солнечная радиация, т.е. энергия солнца. Мы различаем прямолинейное излучение и диффузное (отраженное) излучение. Прямое излучение собирается только тогда, когда коллектор обращен к солнцу. Рассеянное излучение менее интенсивно, но исходит со всех сторон, а также присутствует в пасмурный день.Солнечная энергия может быть преобразована с помощью тепловых солнечных устройств (генерирующих тепло) или фотоэлектрических элементов (генерирующих электричество). Для солнечных устройств с прямым лучом (тепловых или фотоэлектрических) потребуется механизм слежения, чтобы устройство было постоянно обращено к солнцу.

— Гидроресурсы, т.е. энергия из водоемов и ручьев. Мы различаем: озера с водохранилищами, естественные истоки (водопады), плотины и русловые системы. Гидроэнергия может быть преобразована с помощью водяных колес или гидротурбин.

— Энергия ветра, т.е. энергия ветра. Ветряные машины могут быть предназначены как для производства электроэнергии, так и для подъема воды (для орошения и питьевой воды).

— Ископаемое топливо, как уголь, нефть и природный газ. В отличие от предыдущих источников энергии, ископаемые источники энергии не возобновляемые.

— Геотермальная энергия, то есть энергия, содержащаяся в форме тепла в земле. Различают тектонические плиты (в вулканических областях) и геопрессованные резервуары (могут быть где угодно).Геотермальная энергия, строго говоря, невозобновляемая, но количество тепла на Земле настолько велико, что по практическим соображениям геотермальная энергия обычно считается возобновляемой. Геотермальная энергия может быть использована только в местах, где высокие температуры земли приближаются к поверхности земли.

Этот список содержит только первичных источников энергии. Это источники энергии, которые присутствуют в нашей природной среде. Вторичные источники энергии, такие как батареи, сюда не входят.

Мы видим, что первичные источники энергии не являются конечными источниками энергии. Например, живая энергия исходит из биомассы, тогда как энергия биомассы в конечном итоге исходит от солнца. Помимо геотермальной и ядерной энергии, все наши так называемые первичные источники энергии в конечном итоге получают энергию от солнца!

В разделе 10 обсуждаются методы сравнения энергоемкости источников энергии.

Источники энергии иногда классифицируют по следующим характеристикам: возобновляемые, традиционные, коммерческие и т. Д.Терминология довольно неоднозначна, так как значение слов часто зависит от контекста. Некоторые коннотации приведены ниже.

Возобновляемая энергия обычно противопоставляется ископаемым. Возобновляемые источники энергии: биомасса, живая энергия, солнечная энергия, энергия воды и ветра, а также геотермальная энергия. Ископаемая энергия содержится в угле, нефти и природном газе.

Традиционная энергия часто противопоставляется нетрадиционной энергии , а также новой энергии.Однако то, что считается традиционным, зависит от того, к чему вы привыкли. В индустриальных обществах, которые используют ископаемое топливо, возобновляемые источники энергии, такие как биомасса и живая энергия, часто называют традиционными. В то же время инженеры, работающие над «новыми» видами энергии, такими как энергия ветра или солнца, часто считают ископаемое топливо традиционным. Видимо, традиционными люди называют те формы, к которым они на самом деле , а не .

Новые и возобновляемые источники энергии часто объединяются.Они исключают ископаемую и ядерную энергию.

Коммерческая энергия контрастирует с некоммерческой энергией , а иногда и с традиционной энергией . Коммерческая энергия, безусловно, включает энергию от ископаемого топлива, которое было монетизировано, а также некоторые формы новых и возобновляемых источников энергии, которые являются частью денежной экономики. Биомасса и некоторые другие источники возобновляемой энергии (тепловая солнечная энергия) иногда считаются некоммерческими, поскольку они считаются свободными.Однако во многих сферах за топливо из биомассы приходится платить!

Как мы видели, производство и использование энергии означает преобразование энергии из одной формы в другую. Часто подразумеваются промежуточные шаги. Энергия проходит через множество форм, а также через этапы преобразования между источником и конечным пользователем. Соответственно увеличиваются и затраты. Мы различаем первичную, вторичную, конечную и полезную энергию.

Примером является поток энергии, связанный с древесным углем.Здесь первичной формой энергии является древесина. Древесина превращается в древесный уголь в угольной печи. Древесный уголь — это вторичный вид энергии, и он доставляется потребителю. Потребитель покупает на рынке древесный уголь, и это называется конечной энергией. В конечном итоге потребитель превращает древесный уголь в тепло для приготовления пищи. Тепло — это полезная энергия.

Другой пример потока энергии: первичная энергия в виде гидроресурсов, вторичная энергия в виде электроэнергии на гидроэлектростанции, конечная энергия в виде электричества на лесопилке и полезная энергия в форма вала мощности для пиления.

Поток энергии представлен на диаграмме на рисунке 2.Это относится к следующей терминологии.

Первичная энергия — это энергия, доступная в естественной среде, то есть первичный источник энергии.

Вторичная энергия — энергия, готовая к транспортировке или передаче.

Конечная энергия — это энергия, которую потребитель покупает или получает.

Полезная энергия — это энергия, которая вводится в приложение конечного использования.

Обратите внимание, что полезная энергия почти всегда бывает либо в виде тепла, либо в виде мощности на валу.Для некоторых конечных пользователей (например, для оборудования связи) электричество является формой полезной энергии.

Обратите внимание, что в некоторых случаях первичная энергия одновременно является вторичной и даже конечной энергией (например, древесина, собранная для приготовления пищи, или оживленная сила для тяги).

Разбивка первичной энергии на полезную имеет значение, потому что на каждом этапе преобразования теряется некоторая энергия. Чтобы снизить затраты и избежать ненужных потерь, мы всегда стремимся исключить ненужные шаги в потоке энергии.

Кроме того, разбивка потоков энергии важна для обследований и статистики. Мы не можем просто добавить первичную энергию, скажем, к конечной энергии! (см. раздел 10.)

До сих пор мы обсуждали энергетику с качественной точки зрения. Чтобы продолжить, мы должны обсудить энергию количественно. Это означает, что нам нужны единицы измерения количества энергии и связанных понятий. Мы используем международную систему единиц (единицы СИ), которая основана на размерах и основных единицах, приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Основные единицы СИ

Единицей измерения энергии в этой системе единиц является джоуль (Дж), а единицей измерения мощности — ватт (Вт).Эти и многие другие единицы могут быть производными от основных единиц СИ. Взаимосвязь между некоторыми производными единицами СИ и основными единицами СИ представлена ​​в таблице 2.

Таблица 2. Производные единицы СИ

(*) Сила, действующая на массу в 1 кг, равна ок. 10 Н.
(**) Энергия, необходимая для подъема 1 кг на 1 метр. Обратите внимание, что = W.s.

В некоторых странах или в конкретном контексте также используются единицы, отличные от единиц СИ. Их можно преобразовать в единицы СИ, более удобные для расчетов. Преобразование некоторых единиц, не относящихся к системе СИ, в единицы СИ приведено в таблице 3 для энергии и мощности.

Таблица 3. Преобразование внесистемных единиц

Степень десяти часто сокращается путем записи префиксов перед единицей. Например, символ G означает гига, что означает 10 в степени 9, т.е.е. миллиард. Тогда один миллиард Вт записывается как 1 ГВт (один гигаватт). Общие префиксы приведены в таблице 4.

Таблица 4. Префиксы SI

Величины форм энергии

Теперь, когда у нас есть единицы измерения энергии, мы можем проводить количественные сравнения и расчеты.Следующие результаты дают нам некоторое представление о величинах энергии, представленных в различных формах энергии.

Все примеры эквивалентны примерно 100 кДж;

— излучение солнца на крыше дома (около 40 м²) за 2,5 с

— энергия, выделяемая при сжигании 3,5 г угля или 2,9 г бензина; или энергия, хранящаяся в 1/4 ломтика хлеба

— крупный объект (1000 кг) на высоте 10 м

— энергия, вырабатываемая ветряком диаметром 3 м при скорости ветра 5 м / с (ветерок) в течение 20 минут; или энергия, запасенная в массе автомобиля (1000 кг), движущегося со скоростью 50 км / ч, тепло, выделяемое при охлаждении трех чашек кофе (0.4 кг) от 80 ° С до 20 ° С; или энергия, необходимая для растопления 0,3 кг льда

— железный маховик диаметром 0,6 м и толщиной 70 мм, вращающийся со скоростью 1500 оборотов в секунду

— энергия, потребляемая электрической лампочкой мощностью 100 Вт за 17 минут

Раздел 13 иллюстрирует использование единиц энергии в некоторых расчетах преобразования энергии.

Как было сказано в разделе 3, преобразование энергии всегда подразумевает потери энергии. Это приводит нас к следующему понятию эффективности.Некоторое количество энергии в определенной форме помещается в машину или устройство для преобразования в другую форму энергии. Выходная энергия в желаемой форме — это только часть входящей энергии. Баланс — это потеря энергии (обычно в виде рассеянного тепла). Это означает, что преобразователь имеет КПД менее 100%.

Эффективность преобразователя энергии теперь определяется как количество энергии в желаемой форме (выходная энергия), деленное на количество энергии, затраченной на преобразование (входная энергия).КПД обычно выражают греческой буквой h .

Отсюда:

В таблице 5 приведены некоторые типичные значения КПД преобразователей энергии.

Таблица 5. Некоторые типичные значения КПД преобразователей энергии

В некоторых из этих преобразователей промежуточные формы энергии встречаются между формой входной энергии и формой выходной энергии.Например, в дизельных двигателях промежуточной формой является тепловая энергия.

Когда тепловая энергия используется в качестве входной или промежуточной формы, эффективность обычно низкая.

Преобразователем энергии может быть устройство, процесс или целая система. Пример эффективности системы преобразования энергии приведен в таблице 6. Общая эффективность равна произведению эффективности различных компонентов системы. Мы видим, что она действительно может быть очень низкой.

Таблица 6

КПД системы преобразования энергии:
Пример

Там, где энергия является дефицитным ресурсом, мы хотим, чтобы эффективность преобразования была высокой, чтобы сэкономить энергию.Но более высокая эффективность часто подразумевает более высокие затраты на лучшее оборудование. Оптимизация, с одной стороны, затрат на энергию и, с другой стороны, затрат на оборудование, является основной задачей энергетического планирования. Проблема оптимизации отличается, когда источники энергии являются бесплатными (например, с ветровыми, солнечными и некоторыми гидроисточниками). Таким образом, энергоэффективность имеет ограниченное значение, и при выборе технологии следует руководствоваться экономической эффективностью оборудования.

Очень высокая эффективность системы может быть получена, когда тепловые потери от одного преобразователя используются в качестве энергозатрат в другом.Мы называем это использованием отработанного тепла. Это применимо, например, в переработке сельскохозяйственной продукции, где тепло от промышленных преобразователей используется для сушки продуктов. Другим примером является когенерация, то есть использование «отходящего» тепла от производства электроэнергии для целей технологического тепла в промышленности.

В принципе, энергоемкость топлива известна, когда топливо указано в спецификации. Для химической энергии содержание энергии дается как теплотворная способность или теплотворная способность топлива.Единицей измерения может быть МДж / кг. Таким образом, мы можем сравнивать разные виды топлива с разным содержанием энергии. Мы можем вычислить, сколько одного топлива эквивалентно количеству другого топлива. Для количественной оценки энергоресурсов мы иногда используем уголь в качестве эталона, и единица измерения для сравнения — эквивалент в тонне угля (тройник). Тогда определенное количество энергоресурса характеризуется своим тройником. То есть ресурс имеет энергоемкость, эквивалентную многим тройникам.

В качестве альтернативы, мы можем выразить энергетический эквивалент ресурса в единицах тонны нефтяного эквивалента (тнэ) или в баррелях нефтяного эквивалента (бнэ).В таблице 7 приведены эквивалентные значения некоторых видов топлива.

Таблица 7. Значения энергетического эквивалента некоторых видов топлива

(*) Обратите внимание, что ГДж / тонна совпадает с МДж / кг.

(**) Обратите внимание, что энергетический эквивалент древесины может изменяться в 3 раза в зависимости от влажности древесины.

Однако то, чего мы можем достичь с помощью количества энергии, во многом зависит от того, как используется энергия, то есть от эффективности применяемых преобразователей энергии. Как мы видели в разделе 9, КПД может сильно различаться для разных преобразователей. Таким образом, эквивалент энергии имеет для нас ограниченное применение. На практике, сравнивая источники энергии, нас больше интересует замещающая стоимость формы энергии. Последний указывает, сколько этой формы энергии требуется для выполнения той же работы (т.е.е. служат для того же использования) в качестве другой формы энергии или топлива. Опять же, в качестве ссылки иногда используется уголь. Замещающая стоимость формы энергии, опять же, выражается в тройнике. Однако это значение будет отличаться от эквивалентного значения этой формы энергии.

Простой способ сравнения значений замены различных форм энергии — это указать, сколько единиц формы энергии (или топлива) может заменить один кг угля. Мы называем это коэффициентом замещения топлива. Коэффициенты замещения некоторых видов энергии в домах по сравнению с углем приведены в таблице 8, взятой из конкретного обследования.(В качестве альтернативы, аналогичная таблица может быть составлена ​​с использованием масла в качестве справочного материала.) Следует отметить, что цифры служат только в качестве примера, поскольку они зависят от фактической эффективности применяемых методов преобразования.

Таблица 8. Коэффициент замещения некоторых видов энергии на уголь

(Коэффициент замещения угля — это количество кг угля, которое требуется для эффективной замены 1 единицы энергии или топлива при определенных допущениях.)

Хорошие примеры замены угля — керосиновая лампа и керосиновая печь. Угольный эквивалент керосина составлял 1,47, что означает, что теплотворная способность 1 кг керосина равна теплоте сгорания 1,47 кг угля. Однако коэффициент замещения угля для керосиновой лампы составляет 2,10, а это означает, что для получения такого же количества света, как из 1 кг керосина, потребуется 2,10 кг угля. А коэффициент замещения угля в керосиновой печи составляет около 6, что означает, что для получения такого же количества тепла в котле требуется 6 кг угля, чем от 1 кг керосина.

В Разделе 7 было упомянуто, что разбивка потоков энергии актуальна для обследований и статистики. Это иллюстрируется предыдущим обсуждением эквивалентности энергии и замены энергии. Мы можем добавить первичные энергоресурсы конкретного региона, сложив энергетические эквиваленты всех различных доступных первичных энергетических ресурсов. Это даст нам довольно теоретическую цифру, так как не говорит, что можно сделать с таким количеством энергии. Мы также можем добавить, скажем, потребление конечной энергии для конкретного сектора в регионе и рассчитать это в восстановительной стоимости угля.Или мы можем рассмотреть, скажем, количество полезной энергии для конкретных конечных пользователей и выразить это в восстановительной стоимости нефти (или угля). Для определения значений замены мы должны знать методы преобразования и их эффективность, которые используются в потоке энергии.

Энергетический баланс региона (или страны) — это совокупность отношений, в которых учитывается вся энергия, которая производится, преобразовывается и потребляется за определенный период. Это основное уравнение баланса энергии:

источник + импорт = экспорт + изменение запасов + использование + потери

Рассмотрим баланс первичной энергии.

Источники — это местные (или национальные) первичные источники энергии, такие как уголь, гидроэнергетика, биомасса, животные и т. Д.

Импорт — это источники энергии, поступающие из-за пределов региона (или страны).

Экспорт идет в другие регионы (или страны).

Изменения запасов — это сокращение запасов (например, леса, угля и т. Д.) И складирования.

Использование может быть определено по секторам, по форме энергии, по конечному использованию и т. Д., как требуется.

Убытки — технические и административные потери:

· технические потери связаны с переоборудованием и транспортировкой или передачей
· административные потери связаны с незарегистрированным потреблением.

Энергетический баланс обычно относится к году и может быть составлен за несколько лет подряд, чтобы показать изменения во времени.

Энергетические балансы могут быть агрегированными или очень подробными, в зависимости от их функций.Они также могут быть детально проработаны, показывая всевозможные структурные отношения между производством и потреблением энергии и определяя различные промежуточные формы энергии.

Энергетический баланс также может быть установлен для деревни, домашнего хозяйства, фермы или сельскохозяйственной единицы. Он покажет затраты энергии в различных формах, энергию конечного использования и потери. Специфическим для энергетических балансов сельскохозяйственных систем является тот факт, что части выходов системы являются, в то же время, входами энергии в систему (сельскохозяйственные остатки, навоз).

Энергетические балансы должны быть построены на основе обзоров того, что на самом деле происходит. Это требует обследований энергоресурсов и потребления энергии, а также дополнительных технических энергетических аудитов. Раздел 12 посвящен некоторым аспектам энергоаудита.

Энергетические балансы содержат обзоры, которые служат инструментами для анализа текущих и прогнозируемых энергетических позиций. Обзоры могут быть полезны для целей управления ресурсами или для указания вариантов энергосбережения, или для политики перераспределения энергии и т. Д.Однако следует проявлять осторожность, чтобы не отделять энергию от других экономических благ. Это означает, что энергетический баланс не должен рассматриваться как окончательное руководство к действию. Данные по энергетике должны быть переведены в экономические термины для дальнейшего анализа вариантов действий. И, конечно, не менее важны социально-культурные и экологические аспекты.

Использование энергии в сельском хозяйстве или в любой другой производственной системе можно анализировать на различных уровнях.

1. Учитываются прямые затраты энергии в производственный процесс и связанные с этим транспортные требования.

2. То же, что и 1., но, кроме того, учитывается энергия, заключенная в материалах (например, удобрениях) для производственного процесса и связанной с ним транспортировки.

3. То же, что и 2., но дополнительно учитывается энергия, необходимая машинам для производства этих материалов ».

4. То же, что и 3., но дополнительно учитывается энергия, необходимая для охлаждения машины. И т.д ….

Какой уровень анализа актуален для кого?

Прежде всего выделим:

GER = Общая потребность в энергии — это общее количество энергии, необходимое для продукта.

например GER молока составляет 5,2 МДж / пинта в Великобритании.

Это включает производство удобрений Energy Co, выращивание травы, кормление коров, переработку молока на молочных фермах и энергию для транспорта.

PER = Требования к энергии процесса — это энергия, необходимая для обработки продукта.

например PER молока составляет 0,38 МДж / пинта в Великобритании.

Это энергия, необходимая для обработки молока на самом молочном заводе.

Обычно, когда PER может быть понижен, в результате GER также будет понижен.Однако так будет не всегда, а может быть и наоборот. Например, энергетическая экономия за счет масштаба иногда может быть достигнута на уровне фермы за счет энергии, требующей инвестиций в инфраструктуру или транспортные средства.

Ответ на вопрос, какой уровень анализа является релевантным, очевидно, зависит от того, какая политика или уровень управления задействованы.

Например, для управления на уровне фермы значение PER имеет значение, поэтому первый уровень анализа является релевантным.

Однако для региональных политиков уровень 2 актуален, когда задействованы региональные материалы и ресурсы. Кроме того, будут вызывать озабоченность связи между сельскохозяйственным сектором и другими секторами. Например, крупномасштабные биогазовые варочные котлы могут быть энергоэффективным вариантом для предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции, но они могут конкурировать с альтернативным использованием исходных материалов (например, навоз в качестве топлива для домашних хозяйств бедняков).

Для национальных политиков может быть актуален уровень 2 или 3.Например, создание заводов по производству энергоемких товаров может быть привлекательным при наличии дешевой энергии (например, производство удобрений).

Анализ PER и GER предоставляет данные для энергетических балансов. Однако эти данные не дают информации о формах энергии или временных изменениях (сезонности) потоков энергии и т. Д. Такая информация должна добавляться по мере необходимости.

PER и GER являются частью того, что часто называют энергоаудитом. Это мониторинг использования энергии в производственных системах.Аналогом в системах потребления является анализ конечного потребления энергии. В натуральном сельском хозяйстве системы производства и потребления взаимосвязаны, и при проведении энергетических обследований необходимо сочетать два подхода.

Следующие ниже примеры предназначены для иллюстрации методов вычислений, а не для получения точных чисел. Для удобства расчеты производятся в круглых цифрах. В любом случае более точные цифры будут зависеть от точности исходных данных.

13,1 Сколько тепла производит человеческое тело?

Человеку, не выполняющему физическую работу или выполняющему ее очень мало, требуется около 2 000 ккал (или меньше) энергии в его ежедневной пище.Организм почти полностью преобразует эту энергию в тепло.

1 день = 24 x 60 x 60 с = 86 400 с 1 кал = 4,2 Дж

Следовательно

Мы видим, что человеческое тело, не выполняющее работу, эквивалентно источнику тепла мощностью около 100 Вт — эквиваленту хорошей лампочки.

13,2 Сила масла

Было сказано, что две чайные ложки дизельного топлива эквивалентны работе, выполняемой человеком за день. Это может быть правильно?

Предположим, что мощность, которую может отдать человек за день, составляет 60 Вт (ср.пример 13.3), и что он может делать это по 4 часа в день. Итак, за сутки он доставляет:

60 Вт x 4 часа = 240 Вт · ч = 240 x 3600 Вт = 860 кВт = 860 кДж (1)

Примечание: мощность ок. 60 Вт, выделяемое при выполнении работы, сверх 100 Вт, выделяемых телом в виде тепла (см. Пример 13.1). Дополнительная мощность требует дополнительных ккал в пище!

По нашим оценкам, две чайные ложки равны 1/50 литра.

Дизельное топливо имеет энергосодержание 42 МДж / кг.

Для простоты предположим, что 1 литр масла весит 1 кг.

Тогда 1 литр масла содержит 42 МДж, а 2 чайные ложки содержат:

1/50 x 42 МДж = 840 кДж (2)

Примечание : мощность, передаваемую человеком, можно сравнить с мощностью, которую может дать вол, а именно:

от 0,3 до 1,3 л.с. = от 220 до 960 Вт.

Видно, что цифры (1) и (2) примерно одинаковы. Итак — сравнение было правильным!

13.3 Как мы можем проверить, что человеческое тело может выдавать 60 Вт в течение нескольких часов в день?

Фактическое значение можно измерить, и оно может сильно варьироваться в зависимости от многих факторов. Один из способов проверить порядок величины следующий.

Альпинисты знают, что человек может подниматься со скоростью около 300 метров в час. Предположим, что его вес 75 кг. Гравитационная сила, которой он противодействует, тогда:

75 x 9,8 Ньютон = 750 Н Энергия, отданная человеком за час, равна:

300 м x 750 Н = 225 кНм = 225 кДж.

Выдаваемая мощность:

13,4 Как мы можем сравнить энергию быков с энергией древесины?

Мы не можем сравнивать мощность и энергию. Мы можем провести сравнение, только если мы укажем период времени, чтобы связать мощность с энергией. Например, период времени, в течение которого работают волы.

Обычно бык может выдавать 0,8 л.с. Из таблицы 3 по преобразованию единиц, не относящихся к системе СИ, мы видим, что это равно примерно 740 x 0.8 = 600 Вт. Количество энергии, отдаваемой этим волом за год, можно подсчитать, если мы знаем, сколько часов волы работают в году. Предположим, это 4 часа в день в течение 300 дней, т.е. 1200 часов в год. Один час — 3600 с.

Следовательно, энергия одного быка в год составляет:

600 x 1200 x 3600 Вт = 2,600 000 000 = 2,6 ГДж

Таким образом, 4 вола дадут около 10 Дж за год. Из Таблицы 3 видно, что это примерно равно количеству энергии в одной тонне (влажной) древесины.

13,5 Действительно ли нам нужно больше энергии под горшком, чем в горшке?

Мы видели, что человеку требуется в пище ок. 2000 ккал в день (см. Пример 13.1). Это 8,4 МДж / день на одного человека. Мы предполагаем, что пища в основном состоит из продуктов растениеводства, то есть биомассы.

Сухая биомасса, съедобная или нет, обычно имеет энергетическое содержание 18 МДж / кг.

Таким образом, дневная энергия 8,4 МДж может быть доставлена:

Ежегодно биомасса для производства продуктов питания на человека составляет:

365 дней x 0.5 кг / день = 180 кг / год

Мы можем сравнить это количество с количеством биомассы, необходимой домохозяйству в качестве топлива. Из обследований мы знаем, что типичная потребность домохозяйства в топливе для приготовления пищи составляет 500 кг / год сухой биомассы на человека. Следовательно

Это означает, что под горшком требуется примерно в 3 раза больше энергии, чем в горшке!

13,6 О цене на сельскую электроэнергию

С потребителя в центре города взимается 0 рупий.75 за кВтч за электроэнергию из национальной сети. В сельской местности у потребителя есть лампа, подключенная к местной микрогидроагрегате, по цене 1 рупий в день. Какой потребитель платит за электроэнергию больше?

Предположим, что лампа в деревне потребляет мощность 40 Вт и чата включена в среднем на 4 часа в день. Это подразумевает потребление энергии:

4 ч x 40 Вт ⁼ 160 Втч = 0,16 кВтч для 1Rs.

Потребитель в городе платит за это количество энергии:

0.16 x 0,75 рупий = 0,12 рупий

Мы видим, что сельский житель платит за электроэнергию примерно в 8 раз больше, чем потребитель в городе.

Ссылки

Примеры и данные в основных концепциях энергетики взяты из Международных курсов по планированию энергетики в сельских районах Университета Твенте.

обучающих концепций с энергетическими функциями

Мы разработали основанную на энергии модель, которая может быстро научиться определять и генерировать экземпляры концепций, таких как рядом, выше, между, ближайший и самый дальний, выраженные в виде наборов 2-х точек.Наша модель изучает эти концепции всего после пяти демонстраций. Мы также показываем междоменный перенос: мы используем концепции, полученные в среде двумерных частиц, для решения задач на трехмерном роботе, основанном на физике.

Читать видео о PaperView

Многие признаки человеческого интеллекта, такие как обобщение на основе ограниченного опыта, абстрактные рассуждения и планирование, рассуждения по аналогии, творческое решение проблем и способность к языку, требуют способности консолидировать опыт в концепциях , которые действуют как базовые строительные блоки понимания и рассуждения.Наша методика позволяет агентам изучать и извлекать концепции из задач, а затем использовать эти концепции для решения других задач в различных областях. Например, наша модель может использовать концепции, полученные в среде с двумерными частицами, чтобы позволить ей выполнять ту же задачу в трехмерной роботизированной среде, основанной на физике — без переобучения в новой среде.

Ваш браузер не поддерживает видео

Смоделированный робот, обученный с помощью энергетической модели, перемещает свою руку между двумя точками, используя концепцию, изученную в другой 2D-области.

В этой работе используются энергетические функции, позволяющие нашим агентам научиться классифицировать и генерировать простых концепций, которые они могут использовать для решения таких задач, как навигация между двумя точками в разных средах. Примеры концепций включают визуальные («красный» или «квадратный»), пространственные («внутри», «поверх»), временные («медленные», «после»), социальные («агрессивные», «полезные») среди другие. Эти концепции, однажды усвоенные, действуют как базовые строительные блоки для понимания и рассуждений агента, как показано в других исследованиях DeepMind и Vicarious.

Энергетические функции позволяют нам создавать системы, которые могут генерировать (слева), а также определять (справа) базовые концепции, такие как понятие квадрата.

Энергетические функции работают путем кодирования предпочтения по состояниям мира, что позволяет агенту с различными доступными действиями (изменение крутящего момента или прямое изменение положения) изучать политику, которая работает в разных контекстах — это примерно означает разработку концептуальное понимание простых вещей.

Как это работает

Чтобы создать функцию энергии, мы математически представляем концепции как модели энергии. Идея энергетических моделей уходит корнями в физику, с интуицией, что наблюдаемые события и состояния представляют собой низкоэнергетические конфигурации.

Мы определяем функцию энергии E (x, a, w) для каждого понятия в терминах:

• Состояние мира, которое наблюдает модель (x)
• Маска внимания (а) над объектами в этом состоянии.
• Вектор (w) с непрерывными значениями, используемый в качестве кондиционера, который определяет концепцию, для которой вычисляется энергия

Состояния мира состоят из наборов сущностей, их свойств и положений (например, точек ниже, которые имеют как позиционные, так и цветные свойства).Маски внимания, используемые для «идентификации», представляют собой сосредоточение модели на некотором наборе сущностей. Энергетическая модель выводит одно положительное число, указывающее, удовлетворяется ли концепция (когда энергия равна нулю) или нет (когда энергия высока). Концепция считается удовлетворенной, когда маска внимания сфокусирована на наборе сущностей, представляющих концепцию, что требует как того, чтобы сущности находились в правильных положениях (модификация x или генерация), так и чтобы на них фокусировались правильные сущности (модификация а, или идентификация).

Мы строим энергетическую функцию как нейронную сеть на основе реляционной сетевой архитектуры, которая позволяет ей принимать произвольное количество объектов в качестве входных данных. Параметры этой энергетической функции оптимизируются нашей тренировочной процедурой; другие функции неявно выводятся из функции энергии.

Этот подход позволяет нам использовать энергетические функции для изучения единой сети, которая может выполнять как генерацию, так и распознавание . Это позволяет нам перекрестно использовать концепции, полученные от поколения к идентификации, и наоборот.(Примечание: этот эффект уже наблюдается у животных через зеркальные нейроны.)

Обучение в одной сети

Наши обучающие данные состоят из траекторий (маски внимания, состояния), которые мы заранее генерируем для конкретных концепций, которые мы хотим, чтобы наша модель усвоила. Мы обучаем нашу модель, давая ей набор демонстраций (обычно 5) для данного набора концепций, а затем даем ей новую среду (X0) и просим ее предсказать следующее состояние (X1) и следующую маску внимания (a). Мы оптимизируем функцию энергии таким образом, чтобы следующему состоянию и следующей маске внимания, найденным в обучающих данных, присваивались низкие значения энергии.Подобно генеративным моделям, таким как вариационные автоэнкодеры, модель стимулирует изучение значений, которые эффективно сжимают аспекты задачи. Мы обучили нашу модель, используя различные концепции, включая визуальные, пространственные, проксимальные и временные отношения, а также количественную оценку в среде двумерных частиц.

Ваш браузер не поддерживает видео

Концепции пространственной области: для демонстрации двухмерных точек (слева) выводится функция энергии относительно размещения точки (в центре), затем используется стохастический градиентный спуск по энергии для генерации новых точек (справа)

Ключевые результаты

Мы оценили наш подход по набору задач, направленных на то, чтобы увидеть, насколько хорошо наша единая система может научиться определять и генерировать вещи, объединенные одной и той же концепцией; наша система может научиться классифицировать и генерировать определенные наборы пространственных отношений, или может определенным образом перемещаться по объектам в сцене, или может выработать правильные суждения о таких понятиях, как количество (один, два, три или более трех) или близость.

Ваш браузер не поддерживает видео

Количественное понятие: демонстрационное внимание уделяется одному, двум, трем или более чем трем объектам. Логический вывод используется для создания масок внимания аналогичного количества

Модели работают лучше, когда они могут обмениваться опытом между обучением генерировать концепции (перемещая объекты в векторе состояния x) и идентифицировать их (путем изменения маски внимания по фиксированному вектору состояния): когда мы оценивали модели, обученные на , оба из эти операции, они выполнили на лучше на каждой отдельной операции, чем модели, обученные только на этой единственной операции.Мы также обнаружили признаки передачи обучения — энергетическая функция, обученная только в контексте распознавания, хорошо работает при генерации, даже без явного обучения этому.

Концепции близости: демонстрационные мероприятия привлекают внимание к объекту, ближайшему или наиболее удаленному от маркера, или позволяют приблизить маркер к объекту определенного цвета или дальше всего (слева). Логический вывод используется для создания масок внимания для ближайшего или дальнейшего объекта (распознавание) или для размещения маркера как наиболее близкого или самого дальнего от объекта (поколения) (справа)

Следующие шаги

В будущем мы рады изучить более широкий спектр концепций, полученных в более богатой трехмерной среде, интегрировать концепции с политиками принятия решений нашими агентами (до сих пор мы рассматривали концепции только как вещи, извлеченные из пассивного опыта. ) и исследуйте связи между концепциями и пониманием языка.Если вас интересует это направление исследований, подумайте о работе в OpenAI!

energy concept — это … Что такое energy concept?

КОНЦЕПЦИЯ ЭНЕРГИИ | Rejestr.io

Organizacje
Бране
Премиум
API

Organizacje
Бране
Премиум
API

1. Организация
2. КРС 0000638947

Датчанин

Бране

Powiązania

Инновационные энергетические концепции — 2G

Разумно комбинируйте и экономьте еще больше энергии.

Вентиляция офисов, производство горячего пара для пищевой промышленности и решающий фактор, когда речь идет о стабильном децентрализованном энергоснабжении будущего. Все это делает комбинированное производство тепла и электроэнергии. И особенно высокоэффективная система питания от 2G. Особенно, если задействованы инновационные концепции энергетики. В сочетании с абсорбционными чиллерами, парогенераторами и тепловыми аккумуляторами. Или интегрированы в виртуальные электростанции для стабилизации электросети

Накопление тепла.

За счет интеграции теплового аккумулятора производство тепла можно изолировать от производства электроэнергии, что позволяет гибко использовать энергосистему 2G.

Охлаждение с помощью тепла.

При использовании абсорбционного чиллера тепло, вырабатываемое при комбинированном производстве тепла и электроэнергии, преобразуется и используется, например, для экологически чистой вентиляции помещения.

Повышение температуры.

Энергетические системы 2G, интегрированные в пар, горячую воду и термомасла, могут предоставить индивидуальные решения, например, для пищевой промышленности.

Доочистка выхлопных газов.

За счет интеграции катализаторной технологии в систему питания 2G удаляются вредные вещества, небольшие количества которых все еще содержатся в выхлопных газах, что обеспечивает соблюдение правил TA Luft.

Газ технологический.

После процесса естественной ферментации биогаз часто все еще содержит остатки таких веществ, как сера. Биогаз перерабатывается с использованием фильтров с активированным углем и газового охлаждения.

Замена сетки.

Подключиться к стабильной электросети не всегда возможно или практично. Системы питания 2G подходят для автономной работы и могут обеспечивать резервное питание в чрезвычайных ситуациях.

Бесступенчатое управление.

В отличие от основных энергосистем, системы когенерации могут регулировать мощность за очень короткое время. Системы электропитания 2G имеют плавную регулировку от 50 до 100 процентов выходного диапазона и адаптируются к реальным потребностям в энергии с использованием современных технологий управления.

Виртуальная электростанция.

Энергосистемы

2G оснащены специальным интерфейсом, позволяющим легко подключаться к виртуальным электростанциям и, таким образом, участвовать в рынке балансировки электроэнергии.

Видение устойчивого энергетического будущего: мультиэнергетическая концепция интеллектуальных энергетических систем Конгресс студентов и молодых специалистов Центральной Европы

Ветроэнергетика и централизованное отопление

1 Энергия ветра и централизованное теплоснабжение Новые возможности для бизнеса для систем когенерации: продажа услуг по балансировке Резюме — Как энергия ветра, так и комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) могут снизить потребление на

Подробнее

Дорожная карта SMARTGRID 1.

Дорожная карта SMARTGRID 1. Введение в Дорожную карту Smart Grid для 25 Ирландия сталкивается с теми же долгосрочными энергетическими проблемами, что и весь остальной мир: необходимость перехода к конкурентоспособным ценам и экологически безопасным

Подробнее

Отчет об энергоэффективности Швеции

Швеция Отчет об энергоэффективности Цели: o Экономия энергии конечным потребителем на 41 ТВт-ч на 216 o 2 снижение общей энергоемкости на 22 человека. Обзор — (% / год) Первичная интенсивность (ЕС = 1) ¹ 124 — -1.8% + интенсивность CO 2

Подробнее

Обзор результатов SEA

1-й семинар по СЭО пересмотренного ПРП VII Обзор результатов СЭО проекта N a t i o n a l P o w e r D e v e l o p m e n t P l a n p e r i o d 2 0 11-2 0 2 0, v i s i o n 2 0 3 0 (P D P V I I) P r e

Подробнее

De energievoorziening в 2040 году;

De energievoorziening в 2040 году; децентрализованный, duurzaam en интеллектуальный! Проф.Д-р Ад ван Вийк 25-6-2012 20-06-2012 Делфтский технологический университет Бросьте вызов будущему Энергетического кризиса нет Энергоэффективность

Подробнее

Исследования и разработки в Ваттенфаль Йохан Сёдербом

НИОКР в Ваттенфаль Йохан Сёдербом Повестка дня 1 2 3 Кратко о Ваттенфалле Портфель НИОКР Умные сети Кратко о Ваттенфоле Чистый объем продаж 2011: 181 млрд шведских крон (20 млрд) Производство электроэнергии: 166,7 ТВтч 7,8 млн

Подробнее

От транспортного средства к электросети

Семинар «От транспортного средства к электросети» на конференции IEEE Plug-In Hybrids: Accelerating Progress Вашингтон, округ Колумбия, 19 сентября 2007 г. Колледж морских и земных исследований Виллетта Кемптона Делавэрский университет Четыре

Подробнее

.