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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Le meilleur des divisions de l'énergie solaire. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives L'article tente d'évaluer le potentiel réel des énergies renouvelables et les perspectives de leur utilisation. En cours de route, les raisons de la faible intensité de l'utilisation des énergies renouvelables au stade actuel sont étudiées. Une grande attention est accordée aux recommandations pratiques et aux idées pour l'utilisation de la biomasse verte aujourd'hui et à l'avenir. "Absolument impossible, évidemment inutile et, en tout cas, non rentable", c'est exactement ce qu'ils ont écrit dans le magazine "Fils de la Patrie" à propos du chemin de fer (il s'est avéré plus tard, le plus rentable des modes de transport terrestre) [ 1]. On dit quelque chose de similaire aujourd'hui à propos de l'énergie solaire. Mais de toutes les variétés d'énergies renouvelables, l'énergie solaire est celle qui nous intéresse le plus. D'autres variétés ont trop peu de potentiel. Chaque année, la surface terrestre absorbe 5,2x1024 J énergie solaire. Tous les systèmes énergétiques artificiels dans le monde produisent une part négligeable de cette énergie. La supériorité dans l'assimilation et l'accumulation de l'énergie solaire appartient de plein droit aux plantes. Dans le cadre de la biomasse terrestre, les plantes représentent 2400 milliards de tonnes, tandis que la masse totale de tous les animaux et micro-organismes est de 23 milliards de tonnes [2]. Alors qu'elle est encore en voie d'accumulation (dans la "racine"), la biomasse verte apporte de grands bénéfices. Les plantes normalisent la composition chimique de l'air, régulent le mouvement de l'humidité atmosphérique et du sol, contribuent à l'enrichissement du sol et empêchent son érosion. Une relation directe entre la quantité de précipitations dans les régions et le nombre de plantes, en particulier d'arbres, a été découverte depuis longtemps. Sur des terres dépourvues de zones vertes, la pluie ne tombe presque pas. À l'inverse, la plus grande quantité de précipitations se produit sur les grandes forêts, surtout si ces forêts sont situées dans les montagnes. On peut dire avec confiance : celui qui économise sur la plantation de forêts dépense sur l'irrigation des champs et perd la majeure partie de la récolte. Les habitants du sud et de l'est de l'Ukraine tirent depuis longtemps la sonnette d'alarme sur l'augmentation de la superficie des steppes désertes et l'émergence de déserts dus à l'érosion éolienne. Retour en 1946-1970. dans tous les pays d'Europe de l'Est (hors URSS), 1 million d'hectares de forêts nouvelles ont été créés et 3 millions d'hectares de forêts ont été restaurés sur des surfaces abattues. Mais les premières places dans la culture et l'utilisation des plantations forestières sont occupées par les États-Unis (la première place au monde dans la production de contreplaqué, de panneaux de fibres, de colophane et de térébenthine), le Canada, la Finlande, la Suède, le Japon et l'Allemagne. En Ukraine, seulement 13% du territoire du pays est sous forêt (l'avant-dernière place en Europe de l'Est), alors que le chiffre moyen pour la CEI est de 33,4%, pour le monde entier - 30%. A titre de comparaison, en Allemagne - plus de 30%, en Suède - plus de 50%, au Japon - 66%. On pensait autrefois que l'Espagne était un pays désertique et aride, et pourtant, grâce à la politique de reboisement, plus de 50% du territoire espagnol est sous la forêt. Dans l'Ukraine coloniale, la déforestation totale dure depuis des siècles. Au cours de la période allant de la fin du XVIIe siècle à 1914, le couvert forestier dans les provinces de Kharkov et de Poltava est passé de 18,4 à 6,8 %, à Tchernigov et à Kiev de 37,3 à 15,3 % [3]. Aujourd'hui, la superficie des terres arables et des pâturages ne cesse d'augmenter en raison de la déforestation et du déracinement. Notre agriculture ne dispose pas de suffisamment de terres arables, qui occupent déjà plus de 60% du territoire du pays, alors qu'en Europe occidentale 30% du territoire est utilisé pour les terres arables. Ce à quoi aboutit la priorité des intérêts commerciaux sur les intérêts économiques, nous le savons bien par l'histoire : "... Des gens qui en Mésopotamie, en Grèce, en Asie Mineure ont déraciné des forêts pour obtenir des terres arables, et n'ont pas rêvé qu'ils ont initié la désolation actuelle de ces pays, les privant, avec les forêts, de centres d'accumulation et de conservation de l'humidité" [4]. Nous pensons que pour augmenter la superficie et la qualité des plantations forestières, il faut les utiliser davantage, y compris pour l'énergie. Après tout, la quantité et la qualité de sélection du blé ont augmenté après que les gens ont appris à l'utiliser. Il en sera de même avec les forêts. Il faut seulement que cette grave affaire soit traitée par les véritables propriétaires de leurs terres, et non par des marchands désireux de s'enrichir rapidement. Avant d'être transformées en carburant, les plantes fonctionnent parfaitement comme matériaux. Il est encore difficile de s'en passer dans la construction, la production de biens et de services. Les matières végétales sont parfaitement exploitées. Le seul déchet de la combustion de ces matériaux est la cendre - un engrais minéral précieux extrait du sol par les plantes elles-mêmes. On peut dire que la biomasse verte a 4 vies : avant la séparation de la terre, comme matériau, comme combustible et comme engrais. De plus, nous nous intéresserons davantage à l'utilisation des plantes comme combustible pour obtenir de l'énergie thermique et électrique. Technologies connues et largement utilisées pour transformer le bois en gaz combustible, en carburant liquide à indice d'octane élevé (syntoessence) et en charbon. Le bois était utilisé comme charbon pour les procédés métallurgiques bien avant le coke de charbon. Tout le silicium chimiquement pur pour les dispositifs semi-conducteurs est obtenu à l'aide de charbon de bois. Un métal très résistant est fondu sur du charbon de bois qui, de plus, ne rouille pas [5]. L'essence est fabriquée à partir de bois en traitant les gaz dégagés lors de la pyrolyse (chauffage sans accès à l'air) des déchets carbonés. Une telle essence est déjà utilisée dans les moteurs à combustion interne, mais un véritable boom de l'utilisation de la syntoessence débutera avec la reprise de l'utilisation dans les transports (tracteurs, moissonneuses-batteuses) des moteurs à combustion externe. Bien que les machines à vapeur ne soient pas commercialement viables, elles consomment mieux le carburant, n'émettent pas de CO et ont une ressource opérationnelle d'un demi-siècle ! Alors que les industriels et commerçants boycottent la production de machines à vapeur qui ne leur sont pas rentables, les artisans peuvent utiliser des moteurs pneumatiques et hydrauliques modifiés, des amplificateurs de rotation, des compresseurs à bobine, des pompes, etc. Sur la base de tels moteurs improvisés et chaudières à haute pression, il est possible de fabriquer une mini-cogénération, une voiture à vapeur, un bateau à vapeur. Aujourd'hui, la vapeur est utilisée dans toutes les centrales thermiques et nucléaires, sur les grands navires, comme moteur pour les fusées spatiales. Les chaudières à pyrolyse sont aujourd'hui utilisées pour chauffer les maisons, chauffer l'eau et produire de l'électricité. Dans de telles chaudières, la combustion de la biomasse se déroule en 3 étapes et dans 3 zones distinctes de la chaudière. Au 1er étage, le combustible est séché et transformé en gaz, le 2ème étage est la combustion du gaz dans des buses avec apport d'air secondaire chauffé, le 3ème étage est la postcombustion des produits de combustion dans une chambre calorifugée. Des générateurs de biomasse pour le chauffage direct des locaux sont déjà vendus en Ukraine [6]. Une version simplifiée d'un tel appareil peut être réalisée par vous-même [7]. Un équipement plus productif [8] notre acheteur moyen, hélas, ne peut pas se permettre. Nous pensons que la production de générateurs de chaleur Free Flow inventés par des inventeurs canadiens dans des entreprises nationales a un grand avenir. Un générateur de chaleur d'une puissance de 6 kW consomme 8 m12 de bois de chauffage pendant 0,01 ... 3 heures de fonctionnement continu, et d'une puissance de 55 kW - 0,07 m3 ! À titre de comparaison, disons qu'une cheminée tant vantée pendant cette période peut brûler tout un mètre cube de bois de chauffage et, au lieu de dégager de la chaleur, aspirer l'air froid de la rue dans la maison. Fait intéressant, le bois absolument sec de toutes les essences a presque la même composition chimique : 49,5 % de carbone, 6,3 % d'hydrogène, 44,1 % d'oxygène, 0,1 % d'azote. La densité de matière ligneuse dans toutes les essences est la même, mais la présence de cavités entraîne des différences d'essences de bois et d'échantillons de bois (écorce, branches, feuilles, tronc). Il est généralement conseillé d'utiliser des espèces végétales à croissance rapide (bambou, saule, peuplier), mais sécher et transporter cette biomasse est une perte. Néanmoins, il existe déjà une expérience positive d'utilisation des brindilles de saule comme combustible [9]. Dans le folklore oral, le saule est considéré comme le pire combustible. Mais regardez les données du tableau sur le coût d'un kWh d'électricité produite à partir de différents types de combustibles.
Et pourtant, nous ne recommanderions pas de planter une vigne. Il est préférable de faire pousser du bois lourd - le charme, et mieux encore - le hêtre. Après tout, le hêtre peut être utilisé comme matériau avant de brûler. Au fait, ils le font en Europe. Croissance annuelle de la phytomasse dans les hêtraies Zap. L'Europe est de 130...200 c/ha. Le noisetier (noisette), le bouleau et les cultures horticoles fournissent une bonne biomasse. Mais les conifères sont inefficaces comme combustible : il y a trop d'humidité et un faible pouvoir calorifique volumétrique. Les forêts de conifères se caractérisent par une faible croissance de la biomasse et un risque accru d'incendie. Le gaz de bois a longtemps été utilisé pour fabriquer des plastiques. Il peut également être brûlé dans des mini-centrales ou des centrales électriques, dans des convecteurs (pour le chauffage des serres). Le surplus de gaz peut être pompé dans les gazoducs. Une idée intéressante est d'utiliser le gaz de bois directement pour l'éclairage. Il était une fois l'inventeur allemand Auer von Welsbach qui a amené les entreprises électriques au bord de la faillite en améliorant un brûleur à gaz conventionnel. Il le munit d'un bonnet de gaze en filet imbibé de sels métalliques. Au moment de l'allumage, la gaze brûle et les sels forment un noyau solide. Ce noyau ne brûle plus, mais brille en blanc avec du gaz et brille brillamment. Ainsi, l'intensité lumineuse des brûleurs à gaz a augmenté plusieurs fois et ils ont consommé 6 fois moins de gaz qu'auparavant. Un tel éclairage au gaz était incendié avec un bouton, régulé et beaucoup moins cher que l'éclairage électrique. Ensuite, les compagnies d'électricité ont été sauvées du "brûleur d'Auer" par ... Auer lui-même, qui a proposé de remplacer le filament de carbone de la lampe électrique par un filament métallique en osmium (le tungstène a été suggéré par A. Lodygin). Comme vous pouvez le voir, dans le secteur de l'énergie, beaucoup dépend des personnes ingénieuses, et si vous essayez, alors "l'énergie verte" remplacera complètement celle "fossile". Dans le même temps, le nombre d'emplois augmentera et les profits des oligarques reviendront à la normale. La forêt est un phénomène naturel unique qui remplit des fonctions de régulation du climat, de protection des sols, de protection et de régulation de l'eau, d'amélioration de la santé, d'énergie et d'esthétique. Aucun panneau solaire ni capteur solaire ne peut remplacer la forêt. Par conséquent, nous considérons que la culture et l'utilisation des forêts sont la meilleure forme d'énergie solaire. La plus grande utilisation de la biomasse végétale est à prévoir là où il y a la main-d'œuvre la moins chère et pas de combustibles fossiles. Malheureusement (ou heureusement), l'Ukraine est l'un de ces pays, et nous avons la possibilité de devenir un pays d'énergie "verte" - l'utilisation complète et complète de la biomasse. Littérature
Auteurs : V. Ivaniv, Yu. Borodaty
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