Principiul de functionare al sistemelor de incalzire cu si fara bucla Tichelmann

Probabil o parte dintre voi ati mai auzit acest concept din hidraulica si stiti la ce se refera, unora poate li se pare cunoscut dupa denumire si atat, iar pentru altii poate este ceva cu totul si cu totul nou.

Denumirea vine de la inginerul Albert Tichleman si se refera la configuratia circuitului hidraulic in care se realizeaza o echilibrare automata a acestuia si se aplica la sisteme de incalzire cu radiatoare, ventiloconvectoare, sisteme cu panouri solare, sisteme de climatizare, pompe de caldura sol apa etc.

Sa incepem cu cateva configuratii clasice ale circuitelor de incalzire cu radiatoare:

1. Circuit de incalzire cu o teava in serie, mono-teava serie sau mono-tob serie

Este un sistem folosit mult in trecut, mai ales in sistemele cu circulatie naturala termosifon. Aceste sisteme nu aveau pompa iar diametrul tevilor erau mari, 4-6 toli cu o investitie costisitoare. Circuitele monoteava serie se folosesc si in zilele noastre, impreuna cu pompe de circulatie. La acest sistem agentul termic strabate fiecare radiator si revine in circuitul de incalzire cu o temperatura mai scazuta. Dupa ce a strabatut primul radiator, agentul termic cu temperatura mai mica intra in urmatorul radiator, se raceste si apoi intra si mai rece in urmatorul pana la ultimul radiator legat in serie. Aceasta scarede progresiva a agentului termic de-a lungul circuitului de incalzire este o problema a sistemului mono-teava si trebuie tinut cont de ea la proiectare. Este necesar ca dimensiunile radiatoarelor sa fie marite progresiv in special cele mai indepartate de cazan. De asemenea, datorita inserierii radiatoarelor pierderile hidraulice de sarcina sunt ceva mai mari ducand astfel la o limitare mai stricta a lungimii circuitului.

       2. Circuitul de incalzire cu o teava

Acest circuit este oarecum asemanator cu cel mono-teava dar radiatoarele nu sunt propriu-zis inseriate ci sunt conectate la circuitul monoteava prin intermediul unor teuri speciale numite teuri venturi. Din punct de vedere hidraulic este un sistem superior celui anterior si imbina oarecum avantajele unei investitii mai mici caracteristicile sistemului cu o teava cu cele ale sistemelor cu doua tevi despre care voi vorbi in continuare.

       3. Circuitul de incalzire cu doua tevi

Acest circuit este cel mai utilizat astazi. Avantajul este ca agentul termic este utilizat intr-un singur radiator si apoi revine la cazan pentru a fi reincalzit, astfel toate radiatoarele sunt alimentare cu agent termic de aceeasi temperatura ceea ce nu era posibil la sistemul mono-teava. Fiecare radiator are in acest caz o magistrala de tur si una de retur. Daca sistemul nu este echilibrat, radiatoarele mai apropiate de cazan vor beneficia de un debit mai mare de agent termic pentru ca sunt situate pe circuite mai scurte care au pierderi hidraulice de sarcina mai mici. Echilibrarea se realizeaza din robinetul de retur al fiecarui radiator astfel pentru echilibrare, primul radiator, cel mai apropiat de cazan va avea robinetul de retur mai aproape de pozitia inchis iar celelalte radiatoare vor avea robinetul de retur din ce in ce mai aproape de pozitia maxim deschis pe masura ce ne departam de cazan. Marele avantaj al sistemului cu doua tevi este raspunsul rapid la necesarul de incalzire pentru intregul imobil.

      4. Circuitul de incalzire cu doua tevi in bucla Tichelmann

Sistemele in bucla Thichelmann sunt tot circuite cu doua tevi, deosebirea regasindu-se in modul in care se realizeaza teava de retur. Bucla Tichelmann se mai numeste si retur inversat. La sistemul clasic cu doua tevi discutat anterior, agentul termic dupa ce a parasit radiatorul, se intoarce la cazan pentru a fi reincalzit. In cazul buclei Tichelmann agentul termic dupa ce paraseste radiatorul respectiv merge in continuare pana la ultimul radiator si apoi se intoarce la cazan. Practic, in cazul buclei Tichelmann Teava de retur insoteste teava de tur pana la ultimul radiator apoi se intoarce la cazan. Avantajul buclei Tichelmann este acela ca lungimea de teava tur plus retur este aceeasi pentru toate radiatoarele, prin urmare pierderile hidraulice de sarcina sunt aceleasi deci sistemul este echilibrat hidraulic. Pe de alta parte investitia creste usor datorita lungimii mai mari de teava. Categoric, bucla Tichelman are avantaje clare in hidraulica dar nu reprezinta o solutie universala.

Pentru ca utilizarea buclei Tichelmann, asa numitul retur inversat sa fie justificata trebuie indeplinite cumulativ urmatoarele conditii:

• intregul circuit sa fie deservit de o singura pompa
• toti consumatorii (radiatoare, panouri solare, ventiloconvectoare etc.) sa necesite aceeasi temperatura de tur;
• consumatorii sa fie dispersati in toata cladirea;
• teava sa poata face o bucla completa in interiorul cladirii pornind si terminandu-se in centrala termica.

Exista situatii cand bucla Tichelman este inutila. Luam cazul a trei cazane legate in cascada. Pierderea hidraulica de sarcina in distribuitor este foarte mica comparativ cu cea din fiecare cazan astfel incat folosirea returului inversat la gruparea celor trei cazane nu aduce nici un avantaj.

Criteriile de ghidare in alegerea panourilor solare termice cu tuburi vidate

Pentru a va ghida corect atunci cand doriti sa achizitionati un panou solar termic cu tuburi vidate trebuie sa stiti care sunt nevoile care trebuie sa le satisfaceti. Daca va doriti calitate premium, performanta si longevitate trebuie sa fiti foarte atent la ce achizitionati deoarece exista foarte multe sisteme contrafacute care nu va pot garanta aceste lucruri.

O sa  notez cateva criterii si in unele locuri o sa fac si anumite diferente intre tuburile conventionale pe care le gasiti made in China si cele de calitate medie sau calitate premium. Exista nenumarate firme care produc tuburi vidate in toata lumea insa doar cateva sunt de calitate. In general panourile solare de calitate sunt strans legate de costurile de productie.

De stiut ca…

1. … in fiecare tub trebuie sa existe un martor de vid, o oglinda de bariu care in prezenta aerului se oxideaza devenind alba si ne indica astfel ca tubul nu mai este eficient.
2. … este important ca garantia sa fie acordata de catre producatorul tuburilor nu de catre furnizor care de cele mai multe ori este o firma mica, fara putere financiara si care poate sa nu mai existe pe piata in urmatorii 2 sau 3 ani. De aceea este indicat sa intrebati cine este producatorul si nu de unde sunt importate produsele sau de catre cine. De multe ori sub sintagma „marfuri import Germania” se ascund produse de provenienta asiatica, de slaba calitate, aduse in Romania pe filiera unor depozite situate in Germania si care fac cel mult o rebranduire a marfurilor.
3. … tuburile trebuie sa aiba teste de impact la grindina, cel mai reprezentativ test este testul TUV
4. … tuburile vidate trebuie sa fie garantate minim 10 ani, tuburile de proasta calitate pierd vidul din interior in primii cinci ani de utilizare iar eficienta lor scade sau devin chiar inutilizabile. Atunci cand bugetul nu va permite achizitionarea unor tuburi vidate de calitate, este recomandat sa alegeti instalatii cu panouri plane care desi au o eficienta mai redusa in timpul iernii (subliniez doar pe timpul iernii, deoarece vara eficienta lor este aceeasi ca in cazul tuburilor vidate) au o fiabilitate si durata de viata mult mai mare, ceea ce face ca investitia sa fie recuperata cu succes.
5. … marcile de renume in instalatii sau centrale termice nu sunt neaparat si marci de renume in panouri solare. Domeniul solar este unul aparte si are liderii lui, iar producatorii de centrale termice nu fabrica ele insele panouri solare, ele doar ataseaza produselor lor proprii, instalatii solare achizionate de pe piata OEMurilor astfel incat sa isi creasca vanzarile prin oferirea unui pachet centrala termica + panou solar.

Daca vrei ceva cu adevarat de calitate si vrei sa faci o investitie de viitor iti recomand cu incredere sa incerci tuburi vidate Kingspan Solar, liderul mondial in domeniu.

Pentru a nu pica in plasa comerciantilor habotnici dupa bani si cu nesimtirea la purtator va recomand cu incredere sa va documentati inainte de a face o astfel de achizitie. Va puteti documenta prin simplul fapt ca cereti oferta de pret si detalii tehnice de la o anumita firma care vi se pare de incredere la prima vedere. Daca comerciantul este bine intentionat, acesta iti va furniza toate informatiile pe care le doresti si va incerca sa-ti ofere cele mai bune solutii tehnice.

Topul personal a celor mai mari instalatii si sisteme care folosesc energie regenerabila. VIDEO

Tot vorbeam în ultimele articole despre energia regenerabilă şi făceam referire în special la sistemele solare pentru apa menajeră şi electricitate. Întotdeauna am fost atras de ceea ce numim neconvenţional însă am avut o plajă de oscilaţie pe această temă Pana acum vreo câteva luni m-am axat mult mai mult pe aceste sisteme şi am hotărât să mă documentez pentru a afla „noutatea” şi cel mai important, să mă ţin la curent cu informaţiile din acest domeniu deoarece consider şi sunt destul de sigur că acesta este viitorul. Resursele naturale au un termen de garanţie şi când expira acea garanţie, rămânem fără. Ideea e simplă. Ori ne îndreptam spre ceva care să ne schimbe viitorul, ori copii copiilor noştri vor rămâne fără petrol , gaze naturale, cărbune sau păduri, deşi la cum se taie pădurile în momentul de faţă, mi-e frică de o criză de lemn într-un timp mai scurt. Dacă ştie cineva cum să producă lemn în mod artificial, este invitatul meu să prezinte noutatea la o conferinţă internaţională de inventica unde poate schimba soarta pădurilor…

Topul nu are un număr fix şi încă mă mai gândesc dacă pun la socoteală sau nu anumite sisteme şi instalaţii însă un lucru e cert. Voi vorbi câte puţin despre fiecare instalaţie de amploare creată undeva pe globul acesta mare şi verde pe care unii încearcă să-l distrugă.

Energia regenerabilă ajunge să fie din ce în ce mai mult un subiect de interes mondial, deoarece neglijența omului față de starea mediului înconjurător nu a fost niciodată mai pregnantă. Ne aflăm în punctul în care ne punem în pericol întreaga planetă, prin păstrarea metodelor convenționale de obținere a curentului electric,cum ar fi arderea combustibililor fosili. De aceea salut și încurajez inițiativele de obținere a energiei electrice și termice prin tehnologii și metode curate, care au ca prioritate protecția mediului înconjurător.

Americanii au pus în funcțiune cea mai mare central solară din lume şi anume Ivanpah Solar Electric Generating System. Este amplasată pe granița statelor California și Nevada, reprezintă cel mai mare sistem solar de generare al energiei electrice din lume. Acoperă 8 km pătrați în deșertul Mohave, în Carson City și a fost deschisă pe 6 Februarie anul acesta, după ani de teste, probleme tehnice dar și probleme legale privind protejarea florei și faunei. Acest proiect arată că instalaţia de energie regenerabilă ocolește emisia de gaze de seră și încurajează inovațiile energetice, în timp ce creează noi locuri de muncă. Întregul proiect a necesitat o investiție de 2,2 miliarde de dolari, din partea Google , NRG Energy și BrightSource Energy. Aproximativ 400 megawatti de energie sunt produși în partea termală a centralei, suficientă energie cât să alimenteze 140 000 de locuințe. Oare să fie acesta cel mai mare pas făcut de America spre industria energiei verzi? Rămâne de văzut şi mergem mai departe. (la final aveţi un video despre aceasta centrală solară)

Cea mai productivă instalaţie geotermală Gheizerele din Sonoma şi Lake, California, SUA.  Prima astfel de centrală construită în America , cu scopul furnizării de electricitate către consumatorii publici, a fost construită în 1960 şi producea 11 megawaţi de energie. În ciuda faptului că au scăzut de la nivelul unei producţii de vârf de 2.000 megawaţi, atinsă la mijlocul anilor ’80, la 1.000 megawaţi astăzi, gheizerele americane rămân cel mai productiv câmp geotermal al lumii, furnizând aproape 60% din electricitatea folosită în regiunea de nord a coastei californiene. Declinul a fost cauzat de diminuarea stratului de apă subteran din care centralele îşi extrag aburul; construcţiile mai noi reinjectează însă apa, tocmai pentru a elimina această problemă. Centralele acestea produc individual aproximativ 50 megawaţi, dar sunt eclipsate de cele mai mari centrale geotermale propuse în prezent, care vor fi construite în Sarulla, Sumatra de Nord, Indonezia, de compania tehnologică geotermală Ormat şi partenerii săi, care vor avea o producţie de vârf de 330 megawaţi. Ei bine, ştiaţi că România este pe locul 3 în Europa, în topul ţărilor cu potenţial geotermal ? Viitorul este promiţător!

Cel mai mare câmp de eoliene din lume, Horse Hollow, din districtele Taylor și Nolan, Texas, SUA Stabilimentul a fost finalizat în 2006 și este operat de NextEra Energy, o companie subsidiară a Florida Power & Light, care operează centrale eoliene ce furnizează un total de peste patru gigawaţi de energie pentru SUA. 19.000 de hectare din teritoriul texan acoperit înainte cu cedrii și stejari au fost alocate găzduirii a 421 de turbine eoliene care compun Centrul Energetic Eolian Horse Hollow. Cele 291 turbine de câte 1.5 megawaţi construite de General Electric, împreuna cu cele 130 de 2.3 megawaţi realizate de Siemens furnizează 735 megawaţi energie în punctul maxim de funcționare.

Centrala energetică alimentată cu valuri Ferma de valuri Agucadoura, lângă Povoa de Varzim, Portugalia. În lungime de 150 metri și 3,5 metri în diametru, arată ca un șarpe gigantic, plutind la suprafața valurilor, pe jumătate scufundat în apă. Fiecare unitate este ancorată perpendicular pe plajă și are patru segmente conectate în linie, care găzduiesc centrale hidraulice independente. Tehnologia incorporată se bazeaza pe mișcarea pe verticală a valurilor, centrala pompând un lichid biodegradabil printr-o turbină care produce aproape 0,75 megawatti de electricitate per unitate. Împreună, segmentele produc în prezent un total de 2,25 megawatti . Întregul ansamblu a costat 13 milioade de dolari și se plănuiește a extinde ferma până la o producție de 21 de megawatti.

Turbina SeaGen – Cea mai mare turbină hidroenergetică din lume (amplasată în Strangford Lough, Irlanda). Asemănătoare turbinelor eoliene, dar alimentate de mișcarea apei și nu de cea a vântului,turbinele hidroenergetice transformă curenții din adâncurile oceanelor în electricitate. SeaGen este în prezent singura astfel de turbină la scară comercială din lume, generând 1,2 megawatti. Este formată dintr-o pereche de turbine, fiecare având 20 de metri diametru, operând în mediul subacvatic. Abilitatea palelor eliciilor de a se roti la 180 de grade permite acestora sa urmeze direcția curenților maritimi pentru a se folosi cel mai bine de potențialul acestora. Până în 2015, turbina SeaGen a fost surclasată de o turbină hidroenergetică masivă din Canalul sud-corean Wando Hoenggan, care a fost construit în parteneriat de Lunar Energy și Compania Energetica Coreana pentru 820 milioane dolari. Generând 300 megawatti de electricitate, cele 300 de turbine de cate un megawatt, înalte de 18 metri, sunt ancorate în platoul marin prin propria lor greutate.

Aşa cum v-am promis, la final vă prezint un video despre cum a fost construita pusă în funcţiune Ivanpah Solar Electric Generating System cea mai mare central solară din lume. Enjoy!

Orase verzi – Vis sau realitate?

Cred că toți ne-am gândit la un moment dat la un oraș mai verde, mai curat și care să fie îmbrățișat de Natură. Ei bine, probabil că grija față de mediu, prin utilizarea energiilor regenerabile este pasul cel mai important! Cu tehnologia de care dispunem astăzi, practic nu avem scuză să nu ne facem un plan sănătos pentru un viitor „verde”.

În lume, multe orașe deja au făcut pași mari în direcția asta.

Burlington, din Vermont, nord-estul SUA, cu o populație de 42.000 de locuitori,  este primul oraș din această țară care este alimentat 100% cu energie electrică din surse regenerabile. După mai bine de 10 ani de când autoritățile au ales să renunțe la formele convenționale de energie, orașul și-a construit un mix energetic care ar stârni invidia celor mai dezvoltate aglomerări urbane: biomasă, centrale eoliene, centrale fotovoltaice si centrale hidroelectrice.

Oslo, capitala Norvegiei, este de mult timp în topul celor mai curate orașe din lume, având cel mai mic nivel al emisiei de carbon, raportat la cap de locuitor, în Europa. Planul lor de a scăpa de combustibilii fosili, în 2020, pare din ce în ce mai realizabil, când aflăm că au peste 140 de autobuze ce funcționează cu biocombustibil obținut din gunoi menajer. Totodată numeroase clădiri sunt alimentate cu energie regenerabilă.

În prezent, Copenhaga deține titlul de Capitală Verde Europeană, datorită numărului mare de locuitori ce se deplasează cu bicicleta. 1 din 3 locuitori ai orașului se folosește bicicleta drept mijloc de transport.

În mijlocul deșertului, în Emiratele Arabe Unite, lângă un aeroport din Abu Dhabi, se construiește o comunitate complet independentă energetic. Purtând numele de Masdar, această locație va utiliza doar surse de energie regenerabilă, în mare parte solară.

Lista poate continua, multe alte orașe fiind preocupate de sănătatea locuitorilor și de iminența unei crize energetice, datorată împuținării combustibililor fosili. Crezi că orașul tău merită să trăiască sănătos? Schimbarea depinde de tine și de dorința ta de a trăi ecologic!

Depozitarea energiei cu ajutorul aerului lichid

Transformarea aerului în lichid poate reprezenta o soluţie pentru cea mai mare provocare în inginerie. Institutul de Inginerie Mecanică spune că aerul lichid poate concura cu bateriile şi hidrogenul pentru a depozita excesul de energie generat de surse regenerabile. Astfel, electricitatea generată de fermele eoliene în timpul nopţii poate fi folosită pentrua răci aerul până la o stare criogenică într-o locaţie îndepărtată. Atunci când cererea creşte, aerul poate fi încălzit pentru a porni o turbină.

Inginerii spun că procesul de a produce electricitate “de moment” poate avea o eficienţă de până la 70%. Tehnologia a fost dezvoltată în mod original de către Peter Dearman, un inventator dintr-un garaj din Hertfordshire, pentru a alimenta vehicule.

O nouă firmă, Highview Power Storage, a fost creată pentru a transfera tehnologia domnului Dearman într-un sistem care să poată depozita energie pentru a fi folosită pe reţeaua electrică. Procesul, finanţat parţial de către guvern, a fost testat timp de doi ani în spatele unei staţii de alimentare din Slough, Buckinghamshire.

Rezultatele  au atras admiraţia oficialilor IMechE care au declarat:

“Am zeci de oameni care în fiecare săptămână încearcă să mă convingă că au o invenţie genială”, spune Tim Fox, director în cadrul departamentului de energie. “În acest caz, este o aplicaţie foarte inteligentă care pare o posibilă soluţie la o provocare destul de mare ce ne priveşte pe toţi, din moment ce creştem cantitatea de energie intermitentă de la surse regenerabile”.

Doctorul Fox a cerut guvernului să ofere stimulente pentru firme în viitoarea legislaţie privind electricitatea, pentru a stoca energia pe o scară comercială. IMechE spune că simplitatea şi eleganţa procesului Highview este atrăgătoare, în special din moment ce se adresează nu doar problemei de depozitare, dar şiproblemei separate a căldurii reziduale industriale.

Procesul are un număr de etape:

1. Electricitatea “wrong time” este folosită pentru a absorbi aer, pentru a elimina dioxidul de carbon şi vaporii de apă (acestea ar îngheţa).

2. Aerul rămas, în cea mai mare parte nitrogen, este răcit până la -190 de grade Celsius şi se transformă în lichid (prin schimbarea stării aerului din gaz în lichid se depozitează energia).

3. Aerul lichid este menţinut într-un balon de vid uriaş până când este necesar.

4. Atunci când cererea pentru energie creşte, lichidul este încălzit la temperatura ambientului. În momentul în care se vaporizează, acesta porneşte o turbină pentru a produce electricitate. Nu presupune nici un tip de ardere.

IMechE spune că acest proces este doar 25% eficient, dar este în mare parte îmbunătăţit prin co-amplasarea crio-generatorului lângă o unitate industrială sau lângă o staţie electrică care produce o căldură de nivel redus, ce este ventilată şi apoi eliberată în atmosferă iar căldura poate fi utilizată pentru a stimula expansiunea termală a aerului lichid. Se poate economisi şi mai multă energie dacă se ia aerul rezidual rece atunci când acesta s-a terminat de răcit şi se trece prin trei rezervoare ce conţin pietriş. Rezervorul răcit depozitează răcoarea până când este necesară pentru a reporni procesul de răcire a aerului.

Sursa: Financiarul

Temperatura mai mica decat zero absolut. Certitudine sau utopie?

Atentie!!! Acest articol a fost preluat dintr-un studiu si poate exista posibilitatea ca studiul sa fie gresit. Teoretic, temperatura de zero absolut nu poate fi atinsa asa cum nu exista gaz perfect sau vidul perfect. Enjoy!

Zero absolut este considerată, adeseori, a fi cea mai scăzută temperatură posibilă. Acum, însă, cercetătorii au demonstrat că pot obţine temperaturi şi mai scăzute într-un tărâm bizar, al „temperaturilor negative”. In mod ciudat, o altă metodă de a privi aceste temperaturi negative este de a le considera mai fierbinţi decât infinitul, au adăugat cercetătorii.

Reuşita fără precedent ar putea duce la conceperea unor noi motoare care, teoretic, ar putea prezenta o eficienţă mai mare de 100%, desluşind totodată mistere precum cel al energiei întunecate, substanţa misterioasă care, aparent, destramă universul. Temperatura unui obiect măsoară de fapt viteza de deplasare a atomilor săi – cu cât un obiect este mai rece, cu atât atomii sunt mai înceţi. La temperatura de zero Kelvin, adică minus 273,15 grade Celsius, atomii încetează să se mai deplaseze. Astfel, nimic nu poate fi mai rece decât zero pe scara Kelvin.

Pentru a înţelege temperaturile negative obţinute acum de oamenii de ştiinţă, trebuie să privim scara temperaturii ca fiind o buclă, nu o scară liniară. Temperaturile pozitive formează o parte a buclei, iar cele negative cealaltă parte. Atunci când temperaturile scad sub zero sau se ridică deasupra infinitului în partea pozitivă a scării, ele intră în teritoriul negativ. În cazul temperaturilor pozitive, este mai probabil ca atomii să ocupe stări de energie scăzută decât stări de energie ridicată, tipar cunoscut sub denumirea „distribuţia Boltzmann”. Atunci când un obiect este încălzit, atomii săi pot atinge niveluri mai ridicate de energie.

La zero absolut, atomii ocupă cea mai scăzută stare a energiei. La o temperatură infinită, atomii ocupă toate stările de energie. Temperaturile negative sunt opusul temperaturilor pozitive – astfel că este mai probabil ca atomii să ocupe stări de energie ridicată decât stări de energie scăzută.

„Distribuţia Boltzmann inversată este marca temperaturii absolute negative, iar asta este ceea ce am reuşit noi”, a explicat cercetătorul Ulrich Schneider, fizician la Universitatea din Munchen, Germania. „Cu toate acestea, gazul nu este mai rece decât zero kelvin, ci mai fierbinte. Este chiar mai fierbinte decât oricare temperatură pozitivă – pur şi simplu, scara temperaturii nu se termină la infinit, ci sare la valori negative”, a adăugat cercetătorul.

Aşa cum ne-am putea aştepta, obiectele cu temperaturi negative se comportă ciudat. De exemplu, energia circulă de regulă de la obiectele cu temperaturi pozitive ridicate către cele cu temperaturi pozitive scăzute – cu alte cuvinte, obiectele mai fierbinţi încălzesc obiectele mai reci, iar obiectele mai reci răcesc obiectele mai fierbinţi, până când ajung la o temperatură comună. În schimb, energia va circula întotdeauna de la obiectele cu temperatură negativă spre obiectele cu temperatură pozitivă. În acest sens, obiectele cu temperatură negativă sunt întotdeauna mai fierbinţi decât cele cu temperaturi pozitive.

O altă consecinţă ciudată a temperaturilor negative are legătură cu entropia, care măsoară cât de dezordonat este un sistem. Când obiectele cu temperaturi pozitive eliberează energie, ele cresc entropia lucrurilor din jurul lor, făcându-le să se comporte mai haotic. În schimb, atunci când obiectele cu temperaturi negative eliberează energie, ele absorb entropie.

Temperaturile negative ar fi fost considerate imposibile, deoarece nu există, în mod normal, o limită superioară a cantităţii de energie pe care o pot avea atomii, conform teoriei actuale (există însă o limită a vitezei cu care pot călători, conform teoriei relativităţii postulate de Einstein).

Pentru a genera temperaturi negative, oamenii de ştiinţă au creat un sistem în care atomii au o limită în ceea ce priveşte energia pe care o pot avea. Mai întâi, aceştia au răcit aproximativ 100.000 de atomi la o temperatură pozitivă de câţiva nanokelvin – mai exact, o miliardime dintr-un kelvin. Au răcit aceşti atomi în cadrul unei camere vidate, izolându-i astfel de orice influenţă de mediu care i-ar fi putut încălzi accidental. De asemenea, cercetătorii au folosit o reţea de fascicule laser şi câmpuri magnetice pentru a controla cu precizie modul în care se comportă respectivii atomi, stimulându-i astfel să intre în noul tărâm al temperaturii.

„Temperaturile pe care le-am obţinut sunt nanokelvin negativ”, a explicat Schneider.

Temperatura depinde de cât de mult se deplasează atomii – câtă energie cinetică au. Reţeaua de fascicule laser a creat milioane de puncte luminoase strălucitoare în care atomii se puteau mişca, dar în care energia lor cinetică era limitată.  Temperatura depinde, de asemenea, de câtă energie potenţială au atomii şi de câtă energie se află în interacţiunile dintre atomi. Cercetătorii au folosit „reţeaua optică” pentru a limita energia potenţială a atomilor, iar câmpurile magnetice au fost folosite pentru a controla cu fineţe interacţiunile dintre atomi.

Temperatura prezintă o legătură cu presiunea – cu cât ceva este mai fierbinte, cu atât se extinde mai mult spre exterior, şi cu cât este mai rece, cu atât se contractă. Pentru a se asigura că acest gaz avea o temperatură negativă, cercetătorii erau nevoiţi să-i dea şi o presiune negativă, modificând interacţiunile atomilor până când aceştia se atrăgeau mai mult decât se respingeau.

„Am creat prima stare de temperatură absolut negativă pentru particule în mişcare”,  a declarat cercetătorul Simon Braun de la Universitatea din Munchen.

Temperaturile negative ar putea fi folosite pentru a crea motoare termice – motoare care convertesc energia termică în energie mecanică, la fel ca motoarele de combustie – cu o eficienţă mai mare de 100%, ceva ce pare aparent imposibil. Aceste motoare ar absorbi energie nu doar de la substanţele mai calde, ci şi de la cele mai reci. De aceea, efortul depus de motor ar fi mai mare decât energia obţinută de la substanţa fierbinte.

De asemenea, temperaturile negative ar putea elucida unul din cele mai mari mistere ale ştiinţei. Oamenii de ştiinţă se aşteptau ca atracţia gravitaţională a materiei să încetinească expansiunea Universului după Big Bang, oprind-o la un moment-dat, ca apoi să o inverseze în ceea ce a fost supranumit „Big Crunch”.  Cu toate acestea, expansiunea Universului pare să accelereze, iar cosmologii sugerează că acest lucru se datorează energiei întunecate, o substanţă încă necunoscută care ar putea compune mai bine de 70% din cosmos.

În acelaşi fel, presiunea negativă a gazului creat de cercetători ar trebui să ducă la colapsul acestuia. Totuşi, temperatura negativă previne ca acest lucru să se petreacă. De aceea, temperaturile negative ar putea prezenta câteva paralele interesante cu energia întunecată ce ar putea asista oamenii de ştiinţă să înţeleagă această enigmă. Temperaturile negative ar putea, totodată, să elucideze misterele stărilor exotice ale materiei, ducând la generarea unor sisteme care în mod normal nu ar putea fi stabile. „O mai bună înţelegere a temperaturii ar putea conduce la lucruri noi la care nici nu ne-am gândit până acum. Când studiezi lucrurile de bază foarte amănunţit, nu ştii unde poţi ajunge”, a concluzionat Schneider.

Sursa: Descopera

De ce avem nevoie de resurse regenerabile de energie?

Descoperirea focului in vremurile preistorice a focut posibila, pentru prima data, obtinerea unor cantitati importante de energie pentru omenire. Timp de mii de ani, nevoile energetice ale umanitatii au fost satisfacute doar cu ajutorul soarelui, biomasei, energiei apei si a vantului.  Totul a durat pana la inceputul revolutiei industriale, o revolutie a tehnologiilor energetice bazate pe combustibili fosili (petrol, gaze naturale, carbune) si nucleari care reprezinta surse de energie neregenerabila cunoscute si sub denumirea de surse conventionale.

Cresterea sustinuta a numarului de locuitori si importantele salturi tehnologice din ultimul secol au creat probleme semnificative la nivel global in ceea ce priveste acoperirea nevoilor energetice tot mai ridicate. Astfel, in fiecare an, la nivel mondial se consuma echivalentul a aproximativ 10 miliarde de tone de petrol, din care peste 90% provin din arderea combustibililor fosili. Combusibilii fosili sunt surse egergetite a caror formare a necesitat cateva milioane de ani. Teama ca aceste resurse se vor epuiza sa accentuat in timpul crizei energetice din 1973, cand s-a ridicat serios problema gasirii unor surse alternative de energie. Astfel, conform statisticilor furnizate de British Petroleum, rata de epuizare a combustibililor fosili, luand in considerare consumul actual, este urmatoarea: (Combustibil si rata de epuizare: Petrol – 40-60 ani; gaze naturale – 60-80 ani; carbune – 230-280 ani). Mai mult decat atat, cata vreme vom acoperi nevoile energetice in principal prin arderea combustibililor fosili, impactul asupra mediului va fi considerabil. Acest impas poate fi depasit doar prin utilizarea unor resurse energetice care sa nu se epuizeze si in acelasi timp sa nu aiba efecte negative asupra mediului.

Energie conventionala – energie poluanta

Folosirea surselor de energie conventionala elibereaza in atmosfera cantitati impresionante de gaze cu efect de sera, dintre care cel mai important este dioxidul de carbon. Utilizarea excesiva a resurselor neregenerabile are consecinte negative asupra mediului, cum ar fi accentuarea efectului de sera, ploile aceide si cresterea concentratiei de praf din atmosfera. Incalzirea globala, determinata de amplificarea efectului de sera, este semnul cel mai vizibil al schimbarilor climatice ce au loc la nivelul intregului glob. Cresterea frecventei fenomenelor meteorologice extreme (caldura excesiva, inundatii, furtuni), topirea ghetarilor si cresterea nivelului oceanelor reprezinta amenintari serioase asupra supravietuirii multor specii de plante si animale, precum si asupra sanatatii si bunastarii oamenilor.

La nivel local, cresterea poluarii, in special in marile orase, are consecinte dintre cele mai nefaste, intre care ploile acide ocupa un loc central, producand alterari semnificative ale sanatatii plantelor si animalelor, eroziuni ale solului sau cladirilor, coroziuni ale obiectelor metalice, s.a.m.d. Alterarea calitatii aerului si a apei a condus la deteriorarea satatatii populatiei, inregistrandu-se o intensificare la nivele alarmante ale morbiditatii si mortalitatii la nivel mondial, impreuna cu stresul termic produs de valurile de caldura si cresterea raspandirii bolilor infectioase din zonele tropicale spre alte locatii datorita incalzirii climei.

Reconciliind traditia cu invoatia

Actualmente ne aflam in fata unei mari dileme si trebuie sa construim un sistem care nu numai sa „tina becurile aprinsie”, ci sa le  tina in functiune pentru miliarde de oameni, sa satisfaca nevoile acestora, protejand in acelasi timp mediu. Solutia nu este o alegere intre „traditie” si „inovatie„, ci vorbim „traditia impreuna cu inovatia„. Aceasta alegere presupune o folosire rationala a surselor de energie traditionala, prin reducerea consumurilor casnice si industriale, in paralel cu implementarea surselor de energie regenerabila.

Tehnologiile bazare pe energia regenerabila au marele avantaj ca utilizeaza resurse inepuizabile, foarte putin poluate, cu o contributie nesemnificativa la schimbarile climatice. In plus, utilizarea lor reduce dependenta de resursele conventionale care se vor epuiza intr-un viitor nu foarte indepartat.

Chiar daca in prezent energia curata este mai scumpa datorita cheltuielilor putin mai ridicate, in ultima perioada de timp s-au inregistrat salturi tehnologice importante, care ne dau speranta ca in viitorul apropiat aceasta va reprezenta o alternativa viabila si accesibila tuturor.

Energia curata – Certitudine sau utopie?

Chiar daca din punct de vedere cost-eficienta, tehnolofiile bazate pe utilizarea combustibililor fosili reprezinta cea mai buna alegere, este important sa cautam situatiile speciale in care energia regenerabila poate fi o solutie viabila si competitiva. Multi dintre voi se vor intreba de ce, date fiind avantajele incontestabile ale utilizarii surselor de energie regenerabila, acestea sunt utilizate la scara larga.

Raspunsul are la baza necesitatea unor investitii initiale importante, faptul ca sursele regenerabile nu sunt disponibile in orice locatie, ca de exemplu energia eoliana poate fi utilizata doar in zone cu vand puternic. Inertia factorilor de decizie (utilizarea resurselor regenerabile la scara larga in vederea producerii de energie presupune schimbari in ceea ce priveste tehnologia utilizata, baza legislativa si nu in ultimul rand, schimbarea mentalitatii oamenilor)

In incheiere, convingerea mea este ca la fel cum automobilul a inlocuit calul si pomputerul masina de scris, in timp, si tehnologiile de producere a energiei curate le pot inlocui pe cele traditionale facandu-le sa para primitive, ineficiente si neeconomice.

Ceea ce trebuie inteles din toate aceste cuvinte este faptul ca energiile regenerabile au inceput sa prinda o dezvoltare continua si aprofundata ceea ce le face mai accesibile atat ca pret cat si ca mentenanta de dupa. Este mai bine sa iti folosesti propriul tau sistem solar termic sau fotovoltaic in timp ce ajuti la salvarea resurselor epuizabile decat sa fii dependent de gazele naturale, carbunele si petrolul care deja incepe sa devina din ce in ce mai putin.

Sursa: Fundatia TERRA Mileniul III si ANPM

Importanta panourilor solare fotovoltaice in economia familiei

De ce in economia familiei? Simplu! Vreau sa ma limitez la folosirea acestor panouri doar pentru o familie care indeplineste toate consumurile dintr-o gospodarie. Mi-am pus in plan sa incerc o abordare directa a problemelor legate de neintelegere si lipsa de informatie pe tema energiilor regenerabine si sper sa reusesc sa cresc macar cu 1% rata de informare in acest domeniu. Este o nisa noua pentru cetateni si o mare parte dintre ei nu stiu cu ce se mananca aceste sisteme.

Pentru inceput, sa explic principiul de functionare a unui sistem de panouri solare fotovoltaice. Aceste panouri fotovoltaice realizeaza conversia directa a luminii in energie electrica la nivel atomic. Produce curent electric cu ajutorul soarelui. Este o investitie sigura si eficienta. Panourile fotovoltaice ca despre ele vorbim au cateva avantaje foarte importante precum: sursa este inepuizabila, singurele variatii posibile fiind cele legate de intenistatea luminii solare. Nu exista emisii si noxe. Dupa instalare cele doua sisteme au nevoue de o intretinere minima, cu costuri minime.

Este normal ca un sistem fotovoltaic sa aiba si dezavantaje dar care nu sunt atat de mari si de speriat precum au impresia necunoscatorii. Dezavantajul cel mai mare din punctul meu de vedere este faptul ca nu functioneaza pe timp de noapte. Niciodata nu m-am gandit la costurile unei instalatii deoarece investitia se amortizeaza destul de repede. Deci, pe timp de noapte nu exista productie de electricitate, dar nu te panica. Orice sistem vine cu accesorii care includ si baterii de acumulare care inmagazineaza energie electrica produsa pe timp de zi si o distribiue in sistem pe timp de noapte, iar noaptea sunt sigur ca vei avea un consum de curent mai scazut, iar daca nu ai, sistemul face fata. Am auzit niste guri rele care spuneau ca aceste sisteme nu functioneaza pe timp innorat si vreau sa infirm acest lucru. Ele functioneaza foarte bine chiar daca cerul este acoperit de nori si ploua sau ninge. Este bine de stiut ca pe timp de iarna, randamentul unui asemenea sistem este putin mai scazut dar cu siguranta iti vei acoperi necesarul de energie electrica din gospodarie.

Recomand sa cautati firme care au panouri fotovoltaice de vanzare si sa le adresati mai multe intrebari pe aceasta tema. Sistemele sunt neconventionale in momentul de fata, foarte putina lume stie despre ce este vorba iar tu ca cetatean ai nevoie sa fii informat. Iti spun ca de la un inginer care lucreaza in domeniul acesta si stiu ca cetatenii nu au informatii despre posibilitatea folosirii acestor sisteme care pe termen lung economisesc atat bani din bugetul tau cat si combustibilii fosili care sunt pe terminate.

Sisteme active de incalzire solara

Incepand cu anii ’70 a avut loc o tendinta accentuata pentru adoptarea unor surse de energie regenerabile, datorita epuizarii treptate a petrolului. In zilele noastre, aceasta tendinta are loc din cauza unei preocupari tot mai accentuate pentru protejarea mediul inconjurator.

Energia solara este intru totul ecologica. Aceasta nu consuma sursele epuizabile de energie, nu are nici un impact daunator asupra aerului, apei, nu ridica probleme de sanatate si nu produce deseuri. Un alt avantaj al energiei solare ar fi faptul ca aceasta nu poate fi controlata de nici o natiune si nu se va epuiza dacat atunci cand soarele va inceta sa functioneze.

Una dintre cele mai eficiente metode de a include tehnologia ecologica intr-o locuinta este utilizarea unui sistem solar pentru incalzirea apei.  Un astfel de sistem solar reduce cu pana la doua treimi necesitatea folosirii metodelor tradionale de incalzire a apei. Minimalizeaza costurile pentru electricitate sau pentru combustibilii folositi in incalzirea apei, reducand impactul asupra mediului inconjurator. Aceste sisteme sunt de doua feluri : active si pasive, cele active fiind cele mai utilizate.

Incalzirea solara activa utilizeaza sisteme colectoare care convertesc radiatia solara in caldura necesara incalzirii apei menajere. Colectoarele sunt panouri cu suprafete negre (pentru a absorbi radiatia), vitrate, bine izolate si orientate in asa fel incat sa optimizeze cantitatea de energie absorbita. Pentru a micsora pierderile de caldura si a mari temperaturile de lucru se trateaza special suprafetele vitrate ce pot fi transformate relativ usor in lentile de tip Fresnel (plate) pentru concentrarea radiatiilor incidente.

Un colector solar este plasat pe acoperis sau intr-un loc in care va avea acces la lumina solara directa. In momentul in care colectorul este destul de fierbinte, un termostat porneste o pompa, care recircula un fluid, numit fluid de transfer termic, prin colector. Pe urma, fluidul fierbinte este directionat spre rezervor, incalzind apa.

In functie de zona in care locuiti si cata apa calda foloseste familia, un sistem solar de incalzire a apei se amortizeaza in mai putin de 5 ani. Un sistem bine intretinut poate avea durata de viata pana la 15-20 de ani, mult mai mult decat un boiler conventional.  Costurile pentru incalzirea apei se reduc in functie de anotimp. Astfel, vara, costurile se reduc cu aproape 100%, ajungand ca incalzirea apei menajere sa fie gratuita, iar primavara si toamna acestea se reduc cu cel putin 60%. Acest lucru face in mod sigur ca un panou solar sa-si merite investitia. Panourile solare pot fi folosite si pentru a incalzi apa din piscine, procedeul fiind unul deosebit de simplu si eficient.

Un panou solar cu rezervor destinat incalzirii apei calde menajere incalzeste, zilnic, o cantitate medie echivalenta cu capacitatea rezervorului. Temperatura la care poate fi incalzita apa difera in functie de anotimp, astfel, in lunile de iarna, pentru ca ziua e mult mai scurta, temperatura apei ajunge intre 15-45°C iar vara, in zilele insorite, temperatura poate ajunge la peste 90°C. Cand este innorat sau ploua, tuburile reusesc sa capteze razele solare prin perdeaua de nori, insa cu o eficienta mult mai redusa. In astfel de zile apa va fi incalzita cu ajutorul curentului prin rezistenta electrica a panoului solar sau a boilerului interior. Rezistenta fiind intre 2 si 4 KW nu implica un consum foarte mare de curent.

Sistemul de panouri solare se monteaza in directia sud sau sud-vest intr-un loc in care sa fie iluminat direct cat mai mult timp pe perioada zilei si sa nu fie umbrit de vegetatie sau cladiri. Trebuie sa aveti in vedere faptul ca exista panouri solare care prin constructie sunt destinate sa functioneze doar vara. Sistemul activ de incalzire solara nu necesita nici un fel de intretinere cu conditia ca panoul sa fi fost montat corect.

Panouri solare termice vs panouri fotovoltaice

De curand am intrat in sfera panourilor solare si panourilor fotovoltaice si dezbaterile nu inceteaza sa apara. Aud in jurul meu zeci de pareri argumentate sau aruncate cu prastia despre energiile regenerabile si neconventionale de parca suntem intr-o rapida ascensiune in acest domeniu. Oricum, cei interesati fac prezumtii si arunca banana cu idei nefondate pentru a fi prinsa de maimuta.

Intr-un cerc de prieteni la o discutie relevanta despre sisteme de energie regenerabila si complexitatea lor, unul dintre ei imi spunea ca a vazut un sistem cu tuburi vidate care functioneaza chiar si la temperatura de -35 grdC cand nu este soare. No, eu zic ca banana a fost aruncata destul de bine si maimutele inghit prostiile. Un sistem solar cu tuburi vidate rezista la acea temperatura dar daca nu este soare pe timp de iarna grea, adio randament termic. Sistemele astea cu tuburi vidate pentru incalzirea apei menajere au un randament limitat atata timp cat nu este soare. Ma, daca nu ai soare si temperatura exterioara este de -35 grdC, cum sa crezi ca acel panou are un randament bun? Da, daca exista soare, exista si apa calda, deci randamentul exista, insa pe timp de iarna este limitat. La astfel de temperaturi se recomanda un sistem cu circuit inchis sau cu glicon sau setarea controller-ului pentru a mentine temperatura constanta in boiler si pentru a circula apa calda prin tevi.

Pe de alta parte, pentru fericirea si multumirea celor care vor sa utilizeze sisteme de energie neconventionala si regenerabila se poate utiliza un sistem fotovoltaic. De ce? Pai e simplu. Panourile fotovoltaice transforma energia solara in energie electrica. Ce poti face cu energia electrica? Absolut orice. Costurile acestor instalatii sunt mai mici decat in cazul panourilor solare, dar si randamentul este putin mai mic si cu toate acestea este mai viabil. In schimb se produce energie electrica care poate fi, la randul ei transformata in orice alta forma de energie: temica sau mecanica. Deci avantajul creste considerabil. Panoul fotovoltaic este mai ieftin decat cel solar dar necesita un sistem de transformare a energiei electrice de tip curent continuu cu voltaj redus, in curent alternat de voltaj ridicat, ceea ce poate implica costuri suplimentare. Investitia se amortizeaza insa destul de repede.

Puse fata in fata panouri solare vs panouri fotovoltaice au o suma de avantaje comune. Sursa este inepuizabila, singurele variatii posibile fiind cele legate de intenistatea luminii solare. Nu exista emisii si noxe. Dupa instalare cele doua sisteme au nevoie de o intretinere minima, cu costuri minime.

La capitolul diferente panouri solare vs panouri fotovoltaice un detaliu important este cel al dimensiunilor respectivelor panouri. Pentru un randament maxim suprafata expusa a panaourilor fotovoltaice trebuie sa fie mare, in timp ce in cazul panourile solare, suprafata acestora trebuie sa fie proportionala si raportata la catitatea de caldura/apa calda pe care trebuie sa o produca. Daca primele au nevoie de radiatie solara directa, cele fotovoltaice produc energie electrica si in conditii de cer acopertit. Panourile solare si cele fotovoltaice ofera in egala masura avantaje. Secretul maximizarii randamentului este acela de a alege sistemele cu adevarat necesare casei tale.

Folosind energie solara, se contribuie semnificativ la protejarea mediului inconjurator, prin arderi mai reduse de combustibili fosili. Un panou solar termic folosit in locul unui boiler electric economiseste intr-un an aproximativ 1 tona de titei, reduce emisiile de dioxid de carbon cu aproximativ 700Kg, iar emisiile de dioxid de sulf (responsabile de ploile acide) cu 5Kg.