Ця стаття має кілька недоліків. Будь ласка, допоможіть удосконалити її або обговоріть ці проблеми на .
|
Макроскопічна енергетика (англ. macroscopic power або англ. macroscopic power engineering) — складова частина електроенергетики, наука та галузь, яка вивчає і використовує макроскопічні елементи робочого тіла, наприклад, потоки пари, води чи повітря, взаємодію цих макроскопічних елементів між собою, з електричними та магнітними полями, та їх дію на інші тіла з метою вироблення, накопичення, розподілу та використання електричної енергії.
Ключовими поняттями та предметом дослідження макроскопічної енергетики є робоче тіло, потік, макроскопічні способи (технології) та технічні засоби (системи) виробництва, накопичення, розподілу та використання електричної енергії.
Макроскопічні технології та системами енергетики
Поділ світу на макросвіт із його макрооб'єктами та мікросвіт із його мініатюрними об'єктами обумовив і відповідний поляризаційний розвиток енергетики, науки та галузі, яка вивчає та використовує енергетичні ресурси з метою вироблення, передачі, накопичення та розподілу енергії. Існуючі об'єкти електроенергетики, зокрема, теплові електростанції на викопному паливі (ТЕС), атомні електростанції (АЕС), електростанції, що використовують природні відновлювані енергетичні ресурси (сонячне випромінювання, вітер, атмосферні опади, припливні хвилі, теплоту Землі тощо), можна назвати макроскопічними системами енергетики, а технології (сукупність способів та технологічних процесів), які в них застосовуються для виробництва електричної енергії — макроскопічними технологіями енергетики (англ. bulk technologies). Вони засновані на маніпуляціях макроскопічними елементами робочого тіла, наприклад, потоками пари, води чи повітря, на взаємодії цих макроскопічних елементів між собою та їх дії на інші тіла.
У розрахунках параметрів та характеристик макроскопічних енергетичних споруд та обладнання використовується положення гідромеханіки та термодинаміки. Гідромеханіка — наука про поведінку рідинних та газоподібних середовищ (флюїдів). Властивості флюїдів у стані рівноваги досліджуються в рамках гідростатики, при дії сил — у рамках гідродинаміки. Термодинаміка — розділ фізики про співвідношення теплоти, температури, роботи та енергії. Предметом досліджень термодинаміки є процеси перенесення та перетворення енергії. Теплота розглядається як одна із форм енергії, що спроможна виконати відповідну механічну роботу. У рамках гідродинаміки немає необхідності заглиблюватись у будову робочого тіла. Фундаментальним поняттям гідродинаміки є потік. У фізиці поняття потоку асоціюється зі спрямованим рухом великого числа пов'язаних між собою частинок. Це неперервний рух матерії чи поля, що характеризується напрямками у кожній своїй точці, наприклад, потік рідини, повітря, плазми, електромагнітного випромінювання, тепла тощо. В енергетиці макроскопічні елементи робочого тіла, будь воно у рідкому чи газоподібному стані, є величезними множинами окремих молекул та атомів, поєднаних у групи, що здійснюють колективні впливи, що у сукупності діють як одне ціле. Активним тілом у загальному випадку є пластична речовина (флюїд, англ. fluid), яка легко деформується (плине) під напруженням зсуву. В теплових електростанціях активним тілом служить потік водяної пари, в гідроелектростанціях — плинна вода, у вітрових електростанціях — потік повітря.
У гідродинаміці вивчають рух не окремої молекули, а цілого елемента об'єму, що складається з великої кількості молекул, і цей елемент розглядається як частинка флюїду або точка.
Для повного опису стану рідини, газу чи плазми необхідно і достатньо задати п'ять величин: три компоненти швидкості v = v(x, y, z, t), тиск р = р(x, y, z, t) та густину ρ = ρ(x, y, z, t) флюїду. Змінні параметри x, y, z, t цих функцій характеризують координати та час певної точки простору, заповненого флюїдом. Лінія, дотична до якої дає напрямок швидкості частинки в даний момент часу, зветься лінією течії. Літерами позначені точки в просторі флюїду; через які проходять лінії течії SL1, SL2. Користуючись лініями течії графічно зображають поле швидкостей — функцію розподілу швидкостей флюїду v = v(x, y, z, t) у кожній точці простору при фіксованому часі ,
v1 = v(x1, y1, z1, t1);
v2 = v(x2, y2, z2, t2);
v3 = v(x3, y3, z3, t3).
Густина ліній течії пропорційна швидкості в даному місці. Частина рідини, газу чи плазми, яка обмежена з усіх боків лініями течії, зветься трубкою течії. На трубки течії STB1, STB2 можна розділити весь простір, що займає потік. Якщо рух нестисливого флюїду певної густини задано векторним полем швидкостей, тоді маса флюїду, що протече за одиницю часу через поверхню А, буде дорівнювати потоку векторного поля v через поверхню А. Фізична інтерпретація потоку — повна енергія, яка переноситься потоком флюїду за одиницю часу через дану поверхню. Рух потоку флюїду можна описати рівняннями Нав'є-Стокса, складеними на основі законів збереження маси, моменту та енергії при застосуванні 2-го закону Ньютона до руху в'язкого флюїду
У класичній термодинаміці питома вага (густина) ρFL [кг/м3], тиск p [Па] і температура T [К] рідини зв'язані між собою рівнянням
f(ρFL, p, T) = 0.
Флюїд рухається під дією зовнішніх сил і взаємодіє з твердими тілами SB, які находяться на його шляху. Взаємодіючи з рухомими елементами (роторами), потік флюїду може здійснити енергетичні перетворення.
Склад та принцип роботи макроскопічної системи енергетики
У макроскопічній системі енергетики застосовується, зазвичай, технологія покрокового виробництва електричної енергії.
На першому етапі механічна кінетична енергія флюїду KNFL за допомогою динамічного перетворювача DN (турбіни) обертається в кінетичну енергію KNR масивного ротора TBR.
На другому етапі кінетична обертальна енергія ротора турбіни KNR у електродинамічному перетворювачі ED трансформується в електричну енергію ЕE. Функцію електродинамічного перетворювача виконує електрогенератор EG, що складається, з рухомої частини EGR (наприклад, магніту або електромагніту N-S) та нерухомої частини (статора), наприклад, провідникової обмотки WG. Згідно закону електромагнітної індукції Майкла Фарадея у провіднику, який перебуває у змінному магнітному полі, виникає струм І. Його напрям є перпендикулярним векторам магнітної індукції В та швидкості руху магнітного поля v відносно провідникової обмотки WG. Параметри електричного струму ЕС доводяться в електричному адаптері ЕА до стандартних значень, і струм спрямовується в електричну мережу EG.
Макроскопічна природа елементів робочого тіла (потоків пари, води чи повітря), особливості взаємодії макроскопічних елементів між собою та їх дії на інші тіла ускладнюють схеми систем енергетики, у тому числі, відновлюваної. Про це свідчить велика кількість публікацій, зокрема, фундаментальна оцінка ринку відновлюваної енергетики, виконана Кутлером Клівлендом та Крістофером Моррісом і викладена у енциклопедичних виданнях, словниках та довідниках. Глибокий аналіз сучасного стану розвитку технологій відновлюваної енергетики, теоретичне обґрунтування та методологію інтеграції систем можна знайти в роботах Генріка Лунда.
Обмеження існуючих технологій та систем енергетики
Досвід експлуатації висвітлив переваги, проте, засвідчив і суттєві вади існуючих систем енергетики. Так як енергетичні перетворення у системах відбуваються за допомогою масивних рухомих елементів (роторів), це обумовлює їх високу інерційність та необхідність періодичного обслуговування протягом всього строку експлуатації.
З іншої сторони, існуючі енергетичні об'єкти, зазвичай, є системами непрямої дії. Вони потребують подвійного і, навіть, потрійного проміжного перетворення енергії. Наприклад, у гідроелектростанціях та вітрових електростанціях механічна кінетична енергія водяного або повітряного потоку спочатку обертається у кінетичну енергію роторів гідро- та вітротурбін. Внаслідок перехідних енергетичних трансформацій схеми електростанцій ускладнюються, і знижується їх виробнича ефективність (коефіцієнт корисної дії).
На додаток, велетенські енергетичні об'єкти породжують суттєві екологічні проблеми, зокрема, викиди парникових газів і забруднення довкілля у разі використання викопного органічного палива, запаси якого, до речі, на Землі швидко скорочуються. Значні капіталовкладення у фундаментальні та прикладні дослідження дозволили кількісно накопичити нові знання, втім, до цього часу не забезпечили якісного прориву у створенні енергоефективних та доступних систем відновлюваної енергії. І в подальшому можливості підвищення енергоефективності макроскопічних систем будуть звужуватись через невідповідність якості конструктивних матеріалів умовам їх використання.
Розрахунки свідчать, навіть прогрес у створенні енергетичних перетворювачів, окремі удосконалення як то безгреблеві гідроелектростанції на основі напівзанурених та занурених гідротурбін; вітротурбінні гідроакумулювальні електростанції, вітротурбінні системи виробництва й постачання тепла населеним пунктам, промисловим та агропромисловим об'єктам кількісне їх нарощування не в змозі кардинально вирішити назрілі проблеми макроскопічної енергетики в рамках класичних положень гідромеханіки та термодинаміки.
Гідравлічні та вітрові ресурси, які живлять роботу гідроелектростанцій та вітрових електростанцій, є також обмеженими і часто географічно віддаленими від місць споживання. Регулярні гідрометричні спостереження засвідчують рекордно низький приплив вод на річках та обміління водосховищ у різних частинах світу. Все частіше виникають проблеми водозабезпечення посушливих регіонів. Більшість кліматичних моделей вказують на зменшення у найближчі три десятиліття водності річок Центральної Європи, басейну Середземного моря, Центральної Америки та Бразилії. Зміни водного режиму річок уже сьогодні негативно відбиваються на стані пов'язаних галузей економіки. У повідомленні Національної енергетичної компанії «Укренерго» йдеться про низьку водність річки Дніпро. Через низький приплив вод на річках дніпровського басейну порушується стан екосистеми, а коефіцієнт використання встановленої потужності ГЕС складає всього 30-40 %. Наявні макроенергетичні технології не забезпечують високого рівня використання гідрологічних ресурсів, нерідко звужують технічно доступний та економічно доцільний гідрологічний потенціал. Для об'єднаної енергосистеми України виникає загроза втрати регулюючих та маневрових потужностей гідроелектростанцій. Під великим питанням залишається побудова в Україні нових потужностей, оскільки запаси вільних гідроресурсів катастрофічно вичерпуються, як не стало їх задовго до цього і в країнах Європейського Союзу.
Великі надії сьогодні пов'язані зі зростанням світової вітроенергетики, що перевершує найоптимістичніші прогнози. Будуються нові й оновлюються старі вітропарки. Віджилі вітрові турбіни замінюються сучасними, більш потужними. Загальна встановлена потужність вітрових електростанцій в країнах Європейського Союзу на кінець 2017 року становила 169 ГВт, а виробляють вони сьогодні 11,6 % всієї електроенергії. Електроенергія, що виробляється вітровими електростанціями, по вартості нині зрівнялася з електроенергією, виробленою тепловими електростанціями. Експерти завбачують чергове падіння вартості вітрової електроенергії на 24-30 % до кінця 2030 року і на 35-41 % — до кінця 2050 року. Попри те що 18-68 ТВт вітрових ресурсів є технічно досяжними та економічно доцільними для використання, світова частка освоєного потенціалу на кінець 2018 року становила всього 597 ГВт..
Вочевидь, наявні макроскопічні технології енергетики, у тому числі, відновлюваної, не милують око різноманіттям і технічними рішеннями. У частини споживачів може скластися враження: виробляти енергію означає спалювати органічне паливо та рухати провідникову рамку біля магніту. Такі думки мають під собою певний ґрунт: старі технології, які характерні для енергетики вчорашнього дня, на жаль, збереглися до наших днів. Нові часи потребують і нових технологій. Те ж спалювання, надаючи енергію, має шкідливий зворотний ефект і повертається нам численними бідами у вигляді хвороб, кліматичних змін і погодних катаклізмів. Енергії як і Всесвіту, що її породив, властиві всі ознаки нескінченності, але енергетичні ресурси, на жаль чи на щастя, завжди вичерпні — і ми це побачили на прикладі викопного органічного палива. Спочатку його поклади здавалися нам безмежними, сьогодні ж за доступ до цих енергетичних ресурсів ведуться справжні війни. Водні та вітрові ресурси і, навіть, технологічно досяжні та економічно доцільні ресурси сонячного випромінювання, які ми уловлюємо за допомогою існуючих технологій, при уважному розгляді також виявилися не такими безкрайніми, як спершу здалося. Клімат на Землі, як і вся природа. перероджується. Ріки змінюють своє русло, міліють або ж і повністю пересихають. Уловлювати вітер завжди було складно, а тепер ми чекаємо його кожного подиху інколи тижнями і місяцями.
Наші можливості визначаються доступною нам енергією, вони ж нею і обмежені, потреби в енергії зростає і зростатимуть надалі. Для того щоб задовольнити потреби суспільства в електричній енергії, існуючих ресурсів, вочевидь, недостатньо. Не відповідають вони повною мірою і вимогам сталого розвитку. Магістральним шляхом подолання проблем розвитку галузі є удосконалення існуючих та створення принципово нових технологій виробництва кінцевої електричної енергії із застосуванням глибинних енергетичних перетворень, які б дозволили використовувати новітні джерела відновлюваної енергії а також раніше технічно недоступний та економічно недоцільний енергетичний потенціал.
Звичайно, розробляти макроскопічні системи і надалі корисно — вони того варті. Інша справа — змінити методологічні підходи, до цього нас спонукають досягнення в галузях нанотехнологій, біотехнологій, комп'ютерного моделювання. Існуюча методологія буде використовуватися доти, поки задовольнятиме всіх і не входитиме в протиріччя з фактами.
Альтернативою макроскопічній енергетиці може стати молекулярна енергетика.
Примітки
- Сидоров, В. І. (2918). Від макроскопічних до молекулярних технологій відновлюваної енергії. Промислова електроенергетика та електротехніка. – № 3. – С. 34-42 (Укр.) .
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Сидоров, В. І. (2020). Молекулярна енергетика. Теорія та технічні рішення (Укр.) . Черкаси: Вертикаль, видавець Кандич С.Г. с. 486. ISBN .
- Cleveland, C. J., Morris, C. (2013). Handbook of Energy, Volume II: Chronologies, Top Ten Lists, and Word Clouds (Англ.) . Amsterdam: Elsevier. с. 968. ISBN .
- Cleveland, C. J., Morris, C. (2013). Handbook of Energy, Volume I: Diagrams, Charts, and Tables (Англ.) . Amsterdam: Elsevier. с. 1034. ISBN .
- Lund, H. (2014). Renewable energy systems: a smart energy systems approach to the choice and modeling of 100 % renewable solutions (Англ.) . МА: Academic Press. с. 257. ISBN .
- Сидоров, В. І. (2016). Технології гідро– та вітроенергетики (Укр.) . Черкаси: Вертикаль, видавець Кандич С.Г. с. 166. ISBN .
- Сидоров, В. І. (2017). Безгреблеві гідроелектростанції на основі занурених та напівзанурених гідротурбін. Промислова електроенергетика та електротехніка. – № 3 (105). – С. 18-26. (Укр.) .
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Сидоров, В. І. (2018). Вітрові теплоелектростанції. Промислова електроенергетика та електротехніка. – № 1. – С. 28-36 (Укр.) .
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Сидоров, В. І. (2016). Вітротурбінні технології гідроакумулювання. Промислова електроенергетика та електротехніка. – № 6. – С. 14-24. (Укр.) .
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Arnell, N. W., Gosling, S. N. (2013). The impacts of climate change on river flow regimes at the global scale. Journal of Hydrology. – Vol. 486. – Р. 351-364. (Англ.) .
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Маловоддя річок може залишити гідроелектростанції взимку без резерву потужностей. УНІАН. – 21 вересня 2015. ЕНЕРГЕТИКА. 839. (Укр.) . 2015.
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Global Wind Report: Annual Market Update 2015. Global Wind Energy Council, 2016. (Англ.) . 2016.
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
() - Wiser R. та ін. (2016). Expert elicitation survey on future wind energy costs. Nature Energy. – Vol. 135, Article № 16135. – Р. 1-7. (Англ.) .
{{}}
:|access-date=
вимагає|url=
(); Явне використання «та ін.» у:|last=
()
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cya stattya maye kilka nedolikiv Bud laska dopomozhit udoskonaliti yiyi abo obgovorit ci problemi na Cya stattya ne maye interviki posilan Vi mozhete dopomogti proyektu znajshovshi ta dodavshi yih do vidpovidnogo elementu Vikidanih cherven 2020 Osoba abo osobi yaki aktivno redaguyut cyu stattyu za vsima oznakami mayut bezposerednij stosunok do yiyi predmeta Mozhlivo stattya potrebuye polipshennya dlya vidpovidnosti pravilam Vikipediyi shodo zmistu statej zokrema pravilu pro nejtralnu tochku zoru Podrobici mozhna znajti na cherven 2020 Tema ciyeyi statti mozhe ne vidpovidati zagalnim kriteriyam znachushosti Vikipediyi Bud laska dopomozhit pidtverditi znachushist dodavshi posilannya na nadijni vtorinni dzherela yaki ye nezalezhnimi dlya ciyeyi temi Yaksho znachushist zalishitsya nepidtverdzhenoyu stattya mozhe buti ob yednana z inshoyu statteyu perenapravlena na inshu stattyu abo viluchena cherven 2020 Cyu stattyu treba vikifikuvati dlya vidpovidnosti standartam yakosti Vikipediyi Bud laska dopomozhit dodavannyam dorechnih vnutrishnih posilan abo vdoskonalennyam rozmitki statti cherven 2020 Cya stattya mistit perelik posilan ale pohodzhennya tverdzhen u nij zalishayetsya nezrozumilim cherez praktichno povnu vidsutnist vnutrishnotekstovih dzherel vinosok Bud laska dopomozhit polipshiti cyu stattyu peretvorivshi dzherela z pereliku posilan na dzherela vinoski u samomu teksti statti cherven 2020 Makroskopichna energetika angl macroscopic power abo angl macroscopic power engineering skladova chastina elektroenergetiki nauka ta galuz yaka vivchaye i vikoristovuye makroskopichni elementi robochogo tila napriklad potoki pari vodi chi povitrya vzayemodiyu cih makroskopichnih elementiv mizh soboyu z elektrichnimi ta magnitnimi polyami ta yih diyu na inshi tila z metoyu viroblennya nakopichennya rozpodilu ta vikoristannya elektrichnoyi energiyi Funkcionalno konstruktivna shema Klyuchovimi ponyattyami ta predmetom doslidzhennya makroskopichnoyi energetiki ye roboche tilo potik makroskopichni sposobi tehnologiyi ta tehnichni zasobi sistemi virobnictva nakopichennya rozpodilu ta vikoristannya elektrichnoyi energiyi Makroskopichni tehnologiyi ta sistemami energetikiPodil svitu na makrosvit iz jogo makroob yektami ta mikrosvit iz jogo miniatyurnimi ob yektami obumoviv i vidpovidnij polyarizacijnij rozvitok energetiki nauki ta galuzi yaka vivchaye ta vikoristovuye energetichni resursi z metoyu viroblennya peredachi nakopichennya ta rozpodilu energiyi Isnuyuchi ob yekti elektroenergetiki zokrema teplovi elektrostanciyi na vikopnomu palivi TES atomni elektrostanciyi AES elektrostanciyi sho vikoristovuyut prirodni vidnovlyuvani energetichni resursi sonyachne viprominyuvannya viter atmosferni opadi priplivni hvili teplotu Zemli tosho mozhna nazvati makroskopichnimi sistemami energetiki a tehnologiyi sukupnist sposobiv ta tehnologichnih procesiv yaki v nih zastosovuyutsya dlya virobnictva elektrichnoyi energiyi makroskopichnimi tehnologiyami energetiki angl bulk technologies Voni zasnovani na manipulyaciyah makroskopichnimi elementami robochogo tila napriklad potokami pari vodi chi povitrya na vzayemodiyi cih makroskopichnih elementiv mizh soboyu ta yih diyi na inshi tila U rozrahunkah parametriv ta harakteristik makroskopichnih energetichnih sporud ta obladnannya vikoristovuyetsya polozhennya gidromehaniki ta termodinamiki Gidromehanika nauka pro povedinku ridinnih ta gazopodibnih seredovish flyuyidiv Vlastivosti flyuyidiv u stani rivnovagi doslidzhuyutsya v ramkah gidrostatiki pri diyi sil u ramkah gidrodinamiki Termodinamika rozdil fiziki pro spivvidnoshennya teploti temperaturi roboti ta energiyi Predmetom doslidzhen termodinamiki ye procesi perenesennya ta peretvorennya energiyi Teplota rozglyadayetsya yak odna iz form energiyi sho spromozhna vikonati vidpovidnu mehanichnu robotu U ramkah gidrodinamiki nemaye neobhidnosti zagliblyuvatis u budovu robochogo tila Fundamentalnim ponyattyam gidrodinamiki ye potik U fizici ponyattya potoku asociyuyetsya zi spryamovanim ruhom velikogo chisla pov yazanih mizh soboyu chastinok Ce neperervnij ruh materiyi chi polya sho harakterizuyetsya napryamkami u kozhnij svoyij tochci napriklad potik ridini povitrya plazmi elektromagnitnogo viprominyuvannya tepla tosho V energetici makroskopichni elementi robochogo tila bud vono u ridkomu chi gazopodibnomu stani ye velicheznimi mnozhinami okremih molekul ta atomiv poyednanih u grupi sho zdijsnyuyut kolektivni vplivi sho u sukupnosti diyut yak odne cile Aktivnim tilom u zagalnomu vipadku ye plastichna rechovina flyuyid angl fluid yaka legko deformuyetsya pline pid napruzhennyam zsuvu V teplovih elektrostanciyah aktivnim tilom sluzhit potik vodyanoyi pari v gidroelektrostanciyah plinna voda u vitrovih elektrostanciyah potik povitrya U gidrodinamici vivchayut ruh ne okremoyi molekuli a cilogo elementa ob yemu sho skladayetsya z velikoyi kilkosti molekul i cej element rozglyadayetsya yak chastinka flyuyidu abo tochka Liniyi techiyi Dlya povnogo opisu stanu ridini gazu chi plazmi neobhidno i dostatno zadati p yat velichin tri komponenti shvidkosti v v x y z t tisk r r x y z t ta gustinu r r x y z t flyuyidu Zminni parametri x y z t cih funkcij harakterizuyut koordinati ta chas pevnoyi tochki prostoru zapovnenogo flyuyidom Liniya dotichna do yakoyi daye napryamok shvidkosti chastinki v danij moment chasu zvetsya liniyeyu techiyi Literami A1 B1 C1 A2 B2 C2 displaystyle A 1 B 1 C 1 A 2 B 2 C 2 poznacheni tochki v prostori flyuyidu cherez yaki prohodyat liniyi techiyi SL1 SL2 Koristuyuchis liniyami techiyi grafichno zobrazhayut pole shvidkostej funkciyu rozpodilu shvidkostej flyuyidu v v x y z t u kozhnij tochci prostoru pri fiksovanomu chasi t t0 c displaystyle t t 0 c Trubki techiyi v1 v x1 y1 z1 t1 v2 v x2 y2 z2 t2 v3 v x3 y3 z3 t3 Gustina linij techiyi proporcijna shvidkosti v danomu misci Chastina ridini gazu chi plazmi yaka obmezhena z usih bokiv liniyami techiyi zvetsya trubkoyu techiyi Na trubki techiyi STB1 STB2 mozhna rozdiliti ves prostir sho zajmaye potik Yaksho ruh nestislivogo flyuyidu pevnoyi gustini zadano vektornim polem shvidkostej todi masa flyuyidu sho proteche za odinicyu chasu cherez poverhnyu A bude dorivnyuvati potoku vektornogo polya v cherez poverhnyu A Fizichna interpretaciya potoku povna energiya yaka perenositsya potokom flyuyidu za odinicyu chasu cherez danu poverhnyu Ruh potoku flyuyidu mozhna opisati rivnyannyami Nav ye Stoksa skladenimi na osnovi zakoniv zberezhennya masi momentu ta energiyi pri zastosuvanni 2 go zakonu Nyutona do ruhu v yazkogo flyuyidu U klasichnij termodinamici pitoma vaga gustina rFL kg m3 tisk p Pa i temperatura T K ridini zv yazani mizh soboyu rivnyannyam f rFL p T 0 Vzayemodiya potoku z tverdim tilom Flyuyid ruhayetsya pid diyeyu zovnishnih sil i vzayemodiye z tverdimi tilami SB yaki nahodyatsya na jogo shlyahu Vzayemodiyuchi z ruhomimi elementami rotorami potik flyuyidu mozhe zdijsniti energetichni peretvorennya Sklad ta princip roboti makroskopichnoyi sistemi energetikiU makroskopichnij sistemi energetiki zastosovuyetsya zazvichaj tehnologiya pokrokovogo virobnictva elektrichnoyi energiyi Strukturna shema makroskopichnoyi energetichnoyi sistemi Na pershomu etapi mehanichna kinetichna energiya flyuyidu KNFL za dopomogoyu dinamichnogo peretvoryuvacha DN turbini obertayetsya v kinetichnu energiyu KNR masivnogo rotora TBR Na drugomu etapi kinetichna obertalna energiya rotora turbini KNR u elektrodinamichnomu peretvoryuvachi ED transformuyetsya v elektrichnu energiyu EE Funkciyu elektrodinamichnogo peretvoryuvacha vikonuye elektrogenerator EG sho skladayetsya z ruhomoyi chastini EGR napriklad magnitu abo elektromagnitu N S ta neruhomoyi chastini statora napriklad providnikovoyi obmotki WG Zgidno zakonu elektromagnitnoyi indukciyi Majkla Faradeya u providniku yakij perebuvaye u zminnomu magnitnomu poli vinikaye strum I Jogo napryam ye perpendikulyarnim vektoram magnitnoyi indukciyi V ta shvidkosti ruhu magnitnogo polya v vidnosno providnikovoyi obmotki WG Parametri elektrichnogo strumu ES dovodyatsya v elektrichnomu adapteri EA do standartnih znachen i strum spryamovuyetsya v elektrichnu merezhu EG Makroskopichna priroda elementiv robochogo tila potokiv pari vodi chi povitrya osoblivosti vzayemodiyi makroskopichnih elementiv mizh soboyu ta yih diyi na inshi tila uskladnyuyut shemi sistem energetiki u tomu chisli vidnovlyuvanoyi Pro ce svidchit velika kilkist publikacij zokrema fundamentalna ocinka rinku vidnovlyuvanoyi energetiki vikonana Kutlerom Klivlendom ta Kristoferom Morrisom i vikladena u enciklopedichnih vidannyah slovnikah ta dovidnikah Glibokij analiz suchasnogo stanu rozvitku tehnologij vidnovlyuvanoyi energetiki teoretichne obgruntuvannya ta metodologiyu integraciyi sistem mozhna znajti v robotah Genrika Lunda Obmezhennya isnuyuchih tehnologij ta sistem energetiki Dosvid ekspluataciyi visvitliv perevagi prote zasvidchiv i suttyevi vadi isnuyuchih sistem energetiki Tak yak energetichni peretvorennya u sistemah vidbuvayutsya za dopomogoyu masivnih ruhomih elementiv rotoriv ce obumovlyuye yih visoku inercijnist ta neobhidnist periodichnogo obslugovuvannya protyagom vsogo stroku ekspluataciyi Z inshoyi storoni isnuyuchi energetichni ob yekti zazvichaj ye sistemami nepryamoyi diyi Voni potrebuyut podvijnogo i navit potrijnogo promizhnogo peretvorennya energiyi Napriklad u gidroelektrostanciyah ta vitrovih elektrostanciyah mehanichna kinetichna energiya vodyanogo abo povitryanogo potoku spochatku obertayetsya u kinetichnu energiyu rotoriv gidro ta vitroturbin Vnaslidok perehidnih energetichnih transformacij shemi elektrostancij uskladnyuyutsya i znizhuyetsya yih virobnicha efektivnist koeficiyent korisnoyi diyi Na dodatok veletenski energetichni ob yekti porodzhuyut suttyevi ekologichni problemi zokrema vikidi parnikovih gaziv i zabrudnennya dovkillya u razi vikoristannya vikopnogo organichnogo paliva zapasi yakogo do rechi na Zemli shvidko skorochuyutsya Znachni kapitalovkladennya u fundamentalni ta prikladni doslidzhennya dozvolili kilkisno nakopichiti novi znannya vtim do cogo chasu ne zabezpechili yakisnogo prorivu u stvorenni energoefektivnih ta dostupnih sistem vidnovlyuvanoyi energiyi I v podalshomu mozhlivosti pidvishennya energoefektivnosti makroskopichnih sistem budut zvuzhuvatis cherez nevidpovidnist yakosti konstruktivnih materialiv umovam yih vikoristannya Rozrahunki svidchat navit progres u stvorenni energetichnih peretvoryuvachiv okremi udoskonalennya yak to bezgreblevi gidroelektrostanciyi na osnovi napivzanurenih ta zanurenih gidroturbin vitroturbinni gidroakumulyuvalni elektrostanciyi vitroturbinni sistemi virobnictva j postachannya tepla naselenim punktam promislovim ta agropromislovim ob yektam kilkisne yih naroshuvannya ne v zmozi kardinalno virishiti nazrili problemi makroskopichnoyi energetiki v ramkah klasichnih polozhen gidromehaniki ta termodinamiki Gidravlichni ta vitrovi resursi yaki zhivlyat robotu gidroelektrostancij ta vitrovih elektrostancij ye takozh obmezhenimi i chasto geografichno viddalenimi vid misc spozhivannya Regulyarni gidrometrichni sposterezhennya zasvidchuyut rekordno nizkij pripliv vod na richkah ta obmilinnya vodoshovish u riznih chastinah svitu Vse chastishe vinikayut problemi vodozabezpechennya posushlivih regioniv Bilshist klimatichnih modelej vkazuyut na zmenshennya u najblizhchi tri desyatilittya vodnosti richok Centralnoyi Yevropi basejnu Seredzemnogo morya Centralnoyi Ameriki ta Braziliyi Zmini vodnogo rezhimu richok uzhe sogodni negativno vidbivayutsya na stani pov yazanih galuzej ekonomiki U povidomlenni Nacionalnoyi energetichnoyi kompaniyi Ukrenergo jdetsya pro nizku vodnist richki Dnipro Cherez nizkij pripliv vod na richkah dniprovskogo basejnu porushuyetsya stan ekosistemi a koeficiyent vikoristannya vstanovlenoyi potuzhnosti GES skladaye vsogo 30 40 Nayavni makroenergetichni tehnologiyi ne zabezpechuyut visokogo rivnya vikoristannya gidrologichnih resursiv neridko zvuzhuyut tehnichno dostupnij ta ekonomichno docilnij gidrologichnij potencial Dlya ob yednanoyi energosistemi Ukrayini vinikaye zagroza vtrati regulyuyuchih ta manevrovih potuzhnostej gidroelektrostancij Pid velikim pitannyam zalishayetsya pobudova v Ukrayini novih potuzhnostej oskilki zapasi vilnih gidroresursiv katastrofichno vicherpuyutsya yak ne stalo yih zadovgo do cogo i v krayinah Yevropejskogo Soyuzu Veliki nadiyi sogodni pov yazani zi zrostannyam svitovoyi vitroenergetiki sho perevershuye najoptimistichnishi prognozi Buduyutsya novi j onovlyuyutsya stari vitroparki Vidzhili vitrovi turbini zaminyuyutsya suchasnimi bilsh potuzhnimi Zagalna vstanovlena potuzhnist vitrovih elektrostancij v krayinah Yevropejskogo Soyuzu na kinec 2017 roku stanovila 169 GVt a viroblyayut voni sogodni 11 6 vsiyeyi elektroenergiyi Elektroenergiya sho viroblyayetsya vitrovimi elektrostanciyami po vartosti nini zrivnyalasya z elektroenergiyeyu viroblenoyu teplovimi elektrostanciyami Eksperti zavbachuyut chergove padinnya vartosti vitrovoyi elektroenergiyi na 24 30 do kincya 2030 roku i na 35 41 do kincya 2050 roku Popri te sho 18 68 TVt vitrovih resursiv ye tehnichno dosyazhnimi ta ekonomichno docilnimi dlya vikoristannya svitova chastka osvoyenogo potencialu na kinec 2018 roku stanovila vsogo 597 GVt Vochevid nayavni makroskopichni tehnologiyi energetiki u tomu chisli vidnovlyuvanoyi ne miluyut oko riznomanittyam i tehnichnimi rishennyami U chastini spozhivachiv mozhe sklastisya vrazhennya viroblyati energiyu oznachaye spalyuvati organichne palivo ta ruhati providnikovu ramku bilya magnitu Taki dumki mayut pid soboyu pevnij grunt stari tehnologiyi yaki harakterni dlya energetiki vchorashnogo dnya na zhal zbereglisya do nashih dniv Novi chasi potrebuyut i novih tehnologij Te zh spalyuvannya nadayuchi energiyu maye shkidlivij zvorotnij efekt i povertayetsya nam chislennimi bidami u viglyadi hvorob klimatichnih zmin i pogodnih kataklizmiv Energiyi yak i Vsesvitu sho yiyi porodiv vlastivi vsi oznaki neskinchennosti ale energetichni resursi na zhal chi na shastya zavzhdi vicherpni i mi ce pobachili na prikladi vikopnogo organichnogo paliva Spochatku jogo pokladi zdavalisya nam bezmezhnimi sogodni zh za dostup do cih energetichnih resursiv vedutsya spravzhni vijni Vodni ta vitrovi resursi i navit tehnologichno dosyazhni ta ekonomichno docilni resursi sonyachnogo viprominyuvannya yaki mi ulovlyuyemo za dopomogoyu isnuyuchih tehnologij pri uvazhnomu rozglyadi takozh viyavilisya ne takimi bezkrajnimi yak spershu zdalosya Klimat na Zemli yak i vsya priroda pererodzhuyetsya Riki zminyuyut svoye ruslo miliyut abo zh i povnistyu peresihayut Ulovlyuvati viter zavzhdi bulo skladno a teper mi chekayemo jogo kozhnogo podihu inkoli tizhnyami i misyacyami Nashi mozhlivosti viznachayutsya dostupnoyu nam energiyeyu voni zh neyu i obmezheni potrebi v energiyi zrostaye i zrostatimut nadali Dlya togo shob zadovolniti potrebi suspilstva v elektrichnij energiyi isnuyuchih resursiv vochevid nedostatno Ne vidpovidayut voni povnoyu miroyu i vimogam stalogo rozvitku Magistralnim shlyahom podolannya problem rozvitku galuzi ye udoskonalennya isnuyuchih ta stvorennya principovo novih tehnologij virobnictva kincevoyi elektrichnoyi energiyi iz zastosuvannyam glibinnih energetichnih peretvoren yaki b dozvolili vikoristovuvati novitni dzherela vidnovlyuvanoyi energiyi a takozh ranishe tehnichno nedostupnij ta ekonomichno nedocilnij energetichnij potencial Zvichajno rozroblyati makroskopichni sistemi i nadali korisno voni togo varti Insha sprava zminiti metodologichni pidhodi do cogo nas sponukayut dosyagnennya v galuzyah nanotehnologij biotehnologij komp yuternogo modelyuvannya Isnuyucha metodologiya bude vikoristovuvatisya doti poki zadovolnyatime vsih i ne vhoditime v protirichchya z faktami Alternativoyu makroskopichnij energetici mozhe stati molekulyarna energetika PrimitkiSidorov V I 2918 Vid makroskopichnih do molekulyarnih tehnologij vidnovlyuvanoyi energiyi Promislova elektroenergetika ta elektrotehnika 3 S 34 42 Ukr a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Sidorov V I 2020 Molekulyarna energetika Teoriya ta tehnichni rishennya Ukr Cherkasi Vertikal vidavec Kandich S G s 486 ISBN 978 617 7475 79 7 Cleveland C J Morris C 2013 Handbook of Energy Volume II Chronologies Top Ten Lists and Word Clouds Angl Amsterdam Elsevier s 968 ISBN 9780124170131 Cleveland C J Morris C 2013 Handbook of Energy Volume I Diagrams Charts and Tables Angl Amsterdam Elsevier s 1034 ISBN 9780080464053 Lund H 2014 Renewable energy systems a smart energy systems approach to the choice and modeling of 100 renewable solutions Angl MA Academic Press s 257 ISBN 9780124104235 Sidorov V I 2016 Tehnologiyi gidro ta vitroenergetiki Ukr Cherkasi Vertikal vidavec Kandich S G s 166 ISBN 978 966 2783 88 9 Sidorov V I 2017 Bezgreblevi gidroelektrostanciyi na osnovi zanurenih ta napivzanurenih gidroturbin Promislova elektroenergetika ta elektrotehnika 3 105 S 18 26 Ukr a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Sidorov V I 2018 Vitrovi teploelektrostanciyi Promislova elektroenergetika ta elektrotehnika 1 S 28 36 Ukr a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Sidorov V I 2016 Vitroturbinni tehnologiyi gidroakumulyuvannya Promislova elektroenergetika ta elektrotehnika 6 S 14 24 Ukr a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Arnell N W Gosling S N 2013 The impacts of climate change on river flow regimes at the global scale Journal of Hydrology Vol 486 R 351 364 Angl a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Malovoddya richok mozhe zalishiti gidroelektrostanciyi vzimku bez rezervu potuzhnostej UNIAN 21 veresnya 2015 ENERGETIKA 839 Ukr 2015 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Global Wind Report Annual Market Update 2015 Global Wind Energy Council 2016 Angl 2016 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Wiser R ta in 2016 Expert elicitation survey on future wind energy costs Nature Energy Vol 135 Article 16135 R 1 7 Angl a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a access date vimagaye url dovidka Yavne vikoristannya ta in u last dovidka