Kraftproduksjon fra solstråling


Problemet med kommersiell utnyttelse for produksjon av kraften til solenergiens energi, vinden og andre intermitterende naturlige kilder, er • en dobbel. Kildenes energi må først endres for å være tilgjengelig i form; Det må neste lagres for å være tilgjengelig i tide. Når det gjelder den andre av disse to punktene, er en av de hjelpemidler som kanskje naturlig tyder på, nemlig bruk av batterier, kommersielt ganske ut av spørsmålet på grunn av høye kostnader. Metoden som f

Problemet med kommersiell utnyttelse for produksjon av kraften til solenergiens energi, vinden og andre intermitterende naturlige kilder, er • en dobbel. Kildenes energi må først endres for å være tilgjengelig i form; Det må neste lagres for å være tilgjengelig i tide. Når det gjelder den andre av disse to punktene, er en av de hjelpemidler som kanskje naturlig tyder på, nemlig bruk av batterier, kommersielt ganske ut av spørsmålet på grunn av høye kostnader. Metoden som faktisk brukes er lagring av tyngdekraften. To reservoarer er konstruert, en på et betydelig høyere nivå enn det andre, og vannet pumpes først opp, og får deretter falle som ønsket, og å aktivere en turbin. En kubikkmeter vann som faller gjennom en tusen meter er i stand til å gi ut energi som tilsvarer en hestekrafttid. Hvis vi vurderer de mulige planene for å gjennomføre dette prosjektet, er arrangementet som kanskje først skjer for oss, å bygge en tank øverst på et tårn. Men dette er umulig, for enten volumet av vann som kreves er overdrevet, ellers blir høyden på tårnet uoverkommelig. Problemet antas mer lovende form dersom den øvre tanken er bygget på jordens nivå og den nedre tanken på bunnen av en dyp aksel. Estimater ble oppnådd fra tre forskjellige firmaer av gruveingeniører i Philadelphia, som viste at en aksel en tusen meter dyp kunne bli gravd, riktig bindingsverk, og de nødvendige kamrene ble uthult i bunnen og fargekonstruert for å motstå vanntrykket, til en pris som ikke overstiger to dollar per kubikkgård. Forutsatt at to uker er lagret og en effektivitet på 75 prosent, vil hovedkostnaden per hestekrefter bli 37, 50 dollar. Forutsatt renter på fire prosent, og avskrivninger på to prosent, vil den årlige kostnaden for vannlagringsanlegg, eksklusive pumper og turbiner, derfor være ca $ 2, 25 per hestekraft. Anbud for pumper og Pelton turbinhjul til en 3000 hestekraftverk viser at kostnaden for disse er ca $ 12, 50 per hestekraft. Ved å gi fire prosent rente og fire prosent avskrivninger, gir dette en total årlig kostnad for pumper og turbiner på en dollar per hestekraft. Den totale årlige kostnaden ved å lagre en hestekraft av den negative gravitasjonsmetoden er derfor $ 1, 00 + $ 2, 25 = $ 3, 25. Med hensyn til effektivitet har vannlagring fordelen over elakkumulatoren. Energieffektiviteten til et lagringsbatteri er generelt gitt som om lag 65 prosent, dvs. ca. 80 prosent på ladning og 80 prosent ved utladning. Med vannlagring er det trygt å anta en energieffektivitet på 89 prosent - både på ladning og utslipp, noe som gir en nettoeffektivitet på 80 prosent. Vi har ved siden av å vurdere metoden for å skaffe seg energien fra kildene. Det finnes to hovedkilder, solstråling og vind. For å få en ide om hvor mye strøm som solstråling representerer under normale arbeidsforhold, er det en langvarig. serie av målinger var * Forkortet fra et papir som ble lest før den britiske sammenslutningen for fremskritt for vitenskap. laget av prof. meget, som fant at mengden solenergi mottatt per år på jordens overflate på et område et hundre meter firkant på de angitte stedene er i gjennomsnitt som følger: Kilowatt timer. Sentral-Europa ............ 4.000.000 til 6.000.000 Nord-United States ...... 5.000.000 til 7.500.000 sørvestlige USA .. 10.000.000 til 15.000.000 Med hensyn til mengden strøm som skal utledes fra vind, tester gjort i løpet av en periode på ett år på et ståltårn på 420 meter høyt ved Brant Rock, Mass., viste et gjennomsnitt på 800 hestekrefter ved akselen uf en vindmølle med 300 meter ekvivalent diameter: Disse tallene er ca 30 per sent høyere enn de ob. holdt av danske eksperimenter; Forskjellen er sannsynligvis tilskrives det faktum at de danske forsøkene ble gjort nær overflaten av bakken. For å utnytte solstråling foreslås det å bruke en soltank som inneholder vann oppvarmet til ca. 100 grader. C. *. Dampen som genereres ved atmosfærisk trykk, er å drive en lavtrykkstampturbin, som driver pumpen. Lavtrykksarbeid er tatt i betraktning, for med dette arrangementet kan den gjennomsiktige toppen av kammeret som inneholder arbeidsfluidet bli gjort meget tynn og må tåle praktisk talt ikke noe trykk. Det gjennomsiktige taket er laget av dobbel tykkelse, og inneholder netting innebygd i glasset som beskyttelse mot hagl. Arbeidslivet fiows i en tynn strøm over bunnen av solvarmetanken, og strømmenes tykkelse varierer automatisk med mengden mottatt stråling. Arbeidsfluidet inneholder en liten mengde kaliumdikromat. Glasset som danner det gjennomsiktige dekket inneholder en liten mengde sulfat av jern, - tilstrekkelig til å gi den en uttalt grønn tinge. Det har blitt funnet at glasset kan gjøres helt refiecting for bølgelengder tilsvarende omtrent dem. utsendes av vannet, mens de forblir ganske gjennomsiktige for strålingen fra solen. Den termodynamiske effektiviteten til systemet er omtrent femten prosent, og det forventes at om lag ti prosent vil kunne oppnås på dampturbinens skaft. Fra anbudene er kostnadene per hestekraft funnet omtrent som følger: Soltank ............................... .. $ 10 Lavtrykk dampturbin og kondensator .. $ 25 Dynamo .................................... $ 15 Ved å legge til prisen på pumper og vannturbinen, får vi totalt 62, 50 kroner for den første kostnaden .per hestekrefter til maskiner, eksklusive reservoarene. Ved å gi renter på fire prosent, og avskrivninger på fire prosent og to prosent for arbeidskraft, får vi en verdi på $ 6, 25 per år per hestekrefter som kostnaden, eksklusive reservoarene. Når vi legger til reservoarene, finner vi $ 8, 50 som den faktiske kostnaden per hestekraft. Det vil sees at disse tallene sammenligner seg gunstig med dagens kostnader for å produsere kraft fra kull. Dessuten er disse estimatene overdrevne, på grunn av at det foreslås å drive en vindmøllefabrikk sammen med hver solstrålingsanlegg. Lasten vil således bli jevnt jevnt og en mye bedre hele dagen og hele året effektivitet oppnådd, fordi vinden er som regel mer effektiv i overskyet vær og om natten, dvs. når solenergi stråling er redusert eller fraværende. Lagringsreservoarene som er ansatt i forbindelse med dette solanlegget, er selvsagt tilgjengelig uten ekstra kostnad for vindkraftanlegget. Forutsatt en soltank på 200 meter firkant, kan vi forvente å motta en total stråling på ca 20 millioner kilowatt timer per år. Forutsatt en effektivitet på ti prosent, bør vi få to millioner kilowatt timer på dampturbinakselen. På basis av en syv-timers dag ville solstrålingsanlegget gi et gjennomsnitt på 800 hestekrefter. Ved å legge til den energien som er hentet fra vindmøllen, får vi totalt ca 1500 hestekrefter. Tallene som er gitt ovenfor er for gjennomsnittlige forhold. Plasseringen av den første anlegget er i det hele tatt mye gunstigere. Den befinner seg på en kobbergruve hvor den vertikale akselen allerede er tilgjengelig, og hvor utvendige sidekamre brukes til det nedre reservoaret. En del av pumpemaskinen er også tilveiebragt ved gruven, og dermed reduserer kostnadene ved installasjon ytterligere. Følgende er et komparativt estimat av kostnadene ved å produsere en hestekraft i ett år med damp, gassmotor, vannkraft ved Niagara Falls og den nåværende metoden. Anslagene er basert på et anlegg med en kapasitet på 100.000 hestekrefter, som opererer under gjennomsnittlige forhold: Kostnad per hestekraft Metode for generering av kraft. per år. Steam ... .................................... $ 15.00 Gassmotor ....... ........................... 10, 00 Vannkraft ved Niagara Falls ................ 3.75 Fra periodiske naturlige kilder ............ 4.50 Vannkraft under svært gunstige forhold ........................... ....... 2.50 Det vil sees at mens denne metoden for å produsere kraft er mye billigere enn en damp- eller gassmotor, er den omtrent på nivå med vannkraft under forholdsvis gunstige forhold, som for eksempel i Niagara Falls . Dette skyldes at ved dagens metode og med vannkraft er hovedkostnaden først og fremst avgjørende faktor. Hovedstaden første kostnad per hestekraft ved den nåværende metoden ved hjelp av en soltank er omtrent. $ 62.50; og bruk av vindmøller i forbindelse. med soltanken, ca $ 45. Hovedstadens første pris ved Niagara Falls er ca $ 40. Den nye metoden er viktigere enn den høyere høsten og fra den billigere og mer effektive vannmotor, også fra det faktum at bare en syvende så mye vann må håndteres, og at det ikke er noen dammer å bygge eller bygge store bygninger. Det går tapt fra det faktum at en pumpe må leveres, også en dampturbin og soltank eller vindmølle. Metoden kan derfor ikke være så mye verdi på steder som er gunstig plassert for å oppnå vannkraft. Lokaliteter som er så favoriserte er imidlertid forholdsvis få i antall. Argonprosessen I et papir som presenteres for Academie des Sciences, viser M. Georges Claude at det er lett å få argon i laboratoriet ved å bruke oksygen som er innredet av flytende flyt av luft til å begynne med. I praksis er oksygen over 95 prosent rent, og den viktigste urenheten, i det minste med oksygenet som Claude-prosessen anskaffer, er argon, hvis volatilitet er mellomliggende mellom oksygen og nitrogen. Bare mangel på tetthet i oksygenkompresjonsapparatet vil gi en overvekt av nitrogen. Oksygen på 96 prosent, for. forekomsten inneholder normalt mer enn 3 prosent argon, og det er derfor et råmateriale som er tre ganger så rik som luft for argonprosessen. Dessuten absorberes oksygen mye lettere enn nitrogen. I metoden som brukes av forfatteren, absorberer han oksygenet ved hjelp av kobber og nitrogen med magnesium. Vi kan gjenvinne kobber i metallisk tilstand, og utgiften for magnesium er liten på grunn av den lave prosentandelen nitrogen. Syresystemet tas fra stålflasken ved hjelp av en egnet ekspansjonsventil. Det sendes inn i et kobberrør fylt med redusert kobber og oppvarmet til lav rødhet. Resten går gjennom et mindre jernrør fullt av pulverisert magnesium oppvarmet til rødhet, og deretter et oksid av kobberrør utformet for å absorbere hydrogenet 4utl til enhver innledende fuktighet av kobber eller oksygen. Opptaket av oksygen ved kobber finner sted veldig raskt og vil forårsake sammensmelting av oksydet dersom tilførsel av gass var for høy, men vi bør unngå slike fusjoner for å holde opp - massens porøsitet, dette tillater en Enkel gjenvinning av metallet ved en hydrogenbehandling, slik at vi i praksis bruker det samme røret kontinuerlig. For eksempel bruker han et kobberrør på 60 cm og en diameter på 6 cm, som er oppvarmet over hele lengden fra starten av operasjonen ved flammen av fire Bunsen-brennere av butterfiy-typen. Røret, belastes med 2, 5 kg (5, 5 pounds) redusert kobber blandet med noen fine svingninger for å øke permeabiliteten til. massen. Et jernrør fylles med magnesium, røret er 40 cm og 15 cm. 3 centimeter i diameter, oppvarmet til rødhet på et gitter. Kobberoksydet plasseres i et kiselrør 30 med 2 centimeter (11, 8 ved 0, 788 tommer) holdt ved lav rødhet. Dette apparatet gjør det mulig å behandle 3 liter (85 kubikkfot) oksygen per minutt og dermed oppnår vi. 4 til 6 liter (113, 2 til 170 kubikkfot) argon per time i løpet av 2 timer, eller 8 til 12 liter (226 til 339, 7 kubikkfot) før du slipper ut kobberet. Den beste metoden for å følge operasjonen er å ta i betraktning tetthetene til gassene samlet inntil vi oppnår tetthet på grunn av argon. - Det må ikke gjøres noen nye observasjoner før den siste halvtime, for operasjonen er svært vanlig og absorpsjonen ganske komplett. Rekreasjonen av kobberet med hydrogen under de samme betingelser for oppvarming som ovenfor, kan fullføres på mindre enn 1% timer. Pennsylvania Railway Company kunngjør at den har innført en ny plan for å trene menn til å opprettholde og drive. signaler .. Det har utnevnt fire signal lærlinger som er høyskole kandidater. De ulike delene av linjene øst for Pittsburg har startet signalskoler, hvor erfarne menn gir instruksjon til divisjonssignalansatte. Betydningen av dette trinnet er indisert ved at i 1902 var det men 7.891 sammenkoblingsfunksjoner i drift på linjene øst for Pittsburg, i 1908 var dette nummer 20.725. Disse funksjonene drives av 8.792 spak. Totalt er 12 408 signaler i bruk, som dekker 3 385 miles av vei, eller over 70 prosent av kjørelengde. Signal lærlinger vil tjene et tre års kurs, og vil da være kvalifisert for stillingen som assisterende signalinspektør på signalingeniørens kontor. Etter at de har oppnådd dette, vil de bli vurdert for avtale til følgende stillinger: Assistent veileder av signaler, signalansvarlig, inspektør, assisterende signalingeniør og signalingeniør.

Denne artikkelen ble opprinnelig utgitt med tittelen "Power Production from Solar Radiation" i s, 39 (august 2013)