Acasă » Sarcina » Furnizarea celulelor cu energie. Surse de energie

Furnizarea celulelor cu energie. Surse de energie

Acest material se bazează pe articolul „Prezentare generală asupra tipurilor de dispozitive de stocare a energiei”, publicat anterior la http://khd2.narod.ru/gratis/accumul.htm, cu adăugarea mai multor paragrafe din alte surse, de exemplu, http ://battery-info.ro/alternative.

Una dintre principalele probleme ale energiei alternative este furnizarea neuniformă din surse regenerabile. Soarele strălucește doar în timpul zilei și pe vreme fără nori, vântul fie bate, fie se potolește. Da, iar nevoia de electricitate nu este constantă, de exemplu, este nevoie de mai puțin pentru iluminat în timpul zilei și mai mult seara. Și oamenilor le place când orașele și satele sunt inundate de lumini noaptea. Ei bine, sau cel puțin doar străzile sunt luminate. Așa că apare sarcina - să economisiți energia primită pentru o perioadă de timp pentru a o utiliza atunci când nevoia este maximă, iar fluxul nu este suficient.

HPP TaumSauk în SUA. În ciuda puterii sale reduse, este cunoscut în întreaga lume datorită piscinei superioare în formă de inimă.

Există, de asemenea, acumulatori hidraulici la scară mai mică de energie gravitațională. În primul rând, pompăm 10 tone de apă dintr-un rezervor subteran (puț) într-un container de pe un turn. Apoi apa din rezervor sub acțiunea gravitației curge înapoi în rezervor, rotind o turbină cu un generator electric. Durata de viață a unei astfel de unități poate fi de 20 de ani sau mai mult. Avantaje: la utilizarea unei turbine eoliene, aceasta din urma poate actiona direct o pompa de apa, apa dintr-un rezervor de pe un turn poate fi folosita pentru alte nevoi.

Din păcate, sistemele hidraulice sunt mai dificil de menținut în stare tehnică corespunzătoare decât cele cu stare solidă - în primul rând, aceasta se referă la etanșeitatea rezervoarelor și a conductelor și la funcționarea echipamentelor de oprire și pompare. Și încă o condiție importantă - în momentele de acumulare și utilizare a energiei, fluidul de lucru (cel puțin o parte destul de mare din acesta) trebuie să fie într-o stare lichidă de agregare și să nu fie sub formă de gheață sau abur. Dar, uneori, în astfel de acumulatori este posibil să se obțină energie suplimentară gratuită, de exemplu, la completarea rezervorului superior cu apă topită sau de ploaie.

Stocarea mecanică a energiei

Energia mecanică se manifestă prin interacțiune, mișcare corpuri individuale sau particulele lor. Include energia cinetică de mișcare sau rotație a corpului, energia de deformare în timpul îndoirii, întinderii, răsucirii, compresiei corpuri elastice(izvoare).

Stocarea de energie giroscopică

Acumulatorul giroscopic al lui Ufimtsev.

În acumulatoarele giroscopice, energia este stocată sub forma energiei cinetice a unui volant care se rotește rapid. Energia specifică stocată pentru fiecare kilogram de greutate a volantului este mult mai mare decât ceea ce poate fi stocat într-un kilogram de greutate statică, chiar ridicându-l până la inaltime mare, iar cele mai recente evoluții high-tech promit o densitate de energie stocată comparabilă cu rezerva energie chimica cel mai mult în unitate de masă tipuri eficiente combustibil chimic. Un alt plus uriaș al volantului este capacitatea de a reveni rapid sau de a primi o putere foarte mare, limitată doar de rezistența la tracțiune a materialelor în cazul unei transmisii mecanice sau de „capacitatea” transmisiilor electrice, pneumatice sau hidraulice.

Din păcate, volantele sunt sensibile la șocurile și rotațiile în alte planuri decât planul de rotație, deoarece acest lucru creează sarcini giroscopice uriașe care tind să îndoaie axa. În plus, timpul de stocare a energiei acumulate de volant este relativ scurt, iar pentru modelele convenționale acesta variază de obicei de la câteva secunde la câteva ore. În plus, pierderile de energie din cauza frecării devin prea vizibile ... Cu toate acestea, tehnologiile moderne fac posibilă creșterea dramatică a timpului de depozitare - până la câteva luni.

În sfârșit, încă unul moment prost- energia stocată de volant depinde direct de viteza de rotație a acestuia, prin urmare, pe măsură ce se acumulează sau se eliberează energie, viteza de rotație se modifică tot timpul. În același timp, sarcina necesită foarte des o viteză de rotație stabilă, care să nu depășească câteva mii de rotații pe minut. Din acest motiv, sistemele pur mecanice pentru transferul puterii către și de la volantă pot fi prea complexe pentru a fi fabricate. Uneori situatia poate fi simplificata printr-o transmisie electromecanica folosind un motor-generator situat pe acelasi arbore cu volanta sau conectat la acesta printr-o cutie de viteze rigida. Dar atunci sunt inevitabile pierderile de energie pentru încălzirea firelor și înfășurărilor, care pot fi mult mai mari decât pierderile prin frecare și alunecare la variatoarele bune.

Deosebit de promițătoare sunt așa-numitele super volante, constând din bobine de bandă de oțel, sârmă sau fibră sintetică de înaltă rezistență. Înfășurarea poate fi densă sau poate avea un spațiu liber special lăsat. În acest din urmă caz, pe măsură ce volantul se desfășoară, bobinele benzii se deplasează din centrul său spre periferia de rotație, schimbând momentul de inerție al volantului, iar dacă banda este arc, atunci stochează o parte din energie în energie. de deformare elastică a arcului. Drept urmare, în astfel de volante, viteza de rotație nu este atât de direct legată de energia acumulată și este mult mai stabilă decât în cele mai simple structuri dintr-o singură bucată, iar consumul lor de energie este vizibil mai mare. Pe lângă o intensitate mai mare a energiei, acestea sunt mai sigure în cazul diverselor accidente, deoarece, spre deosebire de fragmentele unui volant monolitic mare, comparabile ca energie și putere distructivă cu ghiulele, fragmentele unui arc au mult mai puțină „putere dăunătoare” și, de obicei, destul de eficient. încetiniți o explozie a volantului din cauza frecării împotriva pereților carcasei. Din același motiv, volantele solide moderne, proiectate să funcționeze în moduri apropiate de redistribuirea rezistenței materialului, sunt adesea realizate nu monolitice, ci țesute din cabluri sau fibre impregnate cu un liant.

Design-urile moderne cu o cameră de rotație cu vid și o suspensie magnetică a unui super-volant din fibră Kevlar asigură o densitate de energie stocată de peste 5 MJ/kg și pot stoca energie cinetică timp de săptămâni și luni. Potrivit estimărilor optimiste, utilizarea fibrei de „supercarbon” de mare rezistență pentru înfășurare va crește viteza de rotație și densitatea specifică a energiei stocate de multe ori mai mult - până la 2-3 GJ / kg (ei promit că o rotație de un astfel de volant care cântărește 100-150 kg va fi suficient pentru o alergare de un milion de kilometri sau mai mult, adică pentru aproape întreaga viață a mașinii!). Cu toate acestea, costul acestei fibre este încă de multe ori mai mare decât costul aurului, așa că nici șeicii arabi nu își pot permite încă astfel de mașini... Mai multe detalii despre transmisiile cu volante găsiți în cartea lui Nurbey Gulia.

Stocarea de energie prin girorezonanță

Aceste unități sunt același volant, dar dintr-un material elastic (de exemplu, cauciuc). Drept urmare, are proprietăți fundamental noi. Pe măsură ce viteza crește, „excrescențele” - „petale” încep să se formeze pe un astfel de volant - mai întâi se transformă într-o elipsă, apoi într-o „floare” cu trei, patru sau mai multe „petale” ... Mai mult, după formare de „petale” începe, viteza de rotație a volantului este deja practic nu se schimbă, iar energia este stocată în valul rezonant de deformare elastică a materialului volantului, care formează aceste „petale”.

La sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980, N.Z. Garmash a fost angajat în astfel de construcții în Donețk. Rezultatele sale sunt impresionante - conform estimărilor sale, cu o viteză de funcționare a volantului de doar 7-8 mii rpm, energia stocată a fost suficientă pentru ca mașina să parcurgă 1.500 km față de 30 km cu un volant convențional de aceeași dimensiune. Din păcate, informații mai recente despre acest tip de unitate nu sunt cunoscute.

Acumulatoare mecanice care utilizează forțe elastice

Această clasă de dispozitive are o capacitate specifică foarte mare de energie stocată. Dacă este necesar să se respecte dimensiunile mici (câțiva centimetri), intensitatea sa energetică este cea mai mare dintre dispozitivele mecanice de stocare. Dacă cerințele pentru caracteristicile de greutate și dimensiune nu sunt atât de stricte, atunci volantele mari de viteză ultra mare o depășesc în ceea ce privește intensitatea energetică, dar sunt mult mai sensibile la factorii externi și au mult mai puțin timp de stocare a energiei.

Acumulatoare mecanice cu arc

Comprimarea și extinderea arcului poate asigura un debit foarte mare și o furnizare de energie pe unitatea de timp - poate cea mai mare putere mecanică dintre toate tipurile de dispozitive de stocare a energiei. Ca și în cazul volantelor, este limitat doar de rezistența la tracțiune a materialelor, dar arcurile implementează de obicei direct mișcarea de translație de lucru, iar la volante nu se poate face fără o transmisie destul de complexă (nu este o coincidență că armele pneumatice folosesc fie arcuri mecanice, fie canistre de gaz, care, în esență, sunt arcuri pneumatice preîncărcate; înainte de apariția armelor de foc, armele cu arc erau folosite și pentru luptă la distanță - arcuri și arbalete, care au înlocuit complet praștia cu acumularea sa de energie cinetică în profesioniști. trupe cu mult înaintea noii ere).

Durata de stocare a energiei acumulate într-un arc comprimat poate fi de mulți ani. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că, sub influența deformării constante, orice material acumulează oboseală în timp, iar rețeaua cristalină a metalului arcului se schimbă încet și cu cât tensiunile interne sunt mai mari și cu cât temperatura mediului ambiant este mai mare, cu atât mai repede și într-o măsură mai mare se va întâmpla acest lucru. Prin urmare, după câteva decenii, un arc comprimat, fără a se schimba în exterior, se poate dovedi a fi „descărcat” complet sau parțial. Cu toate acestea, arcurile din oțel de înaltă calitate, dacă nu sunt supuse supraîncălzirii sau hipotermiei, sunt capabile să funcționeze timp de secole fără pierderi vizibile de capacitate. De exemplu, zidul vechi ceasuri mecanice mai durează două săptămâni de la o fabrică plină - la fel ca acum mai bine de jumătate de secol, când au fost fabricate.

Dacă este necesară „încărcarea” și „descărcarea” treptat a arcului, mecanismul care asigură acest lucru poate fi foarte complex și capricios (uitați-vă la același ceas mecanic - de fapt, o mulțime de viteze și alte piese servesc tocmai acestui scop ). O transmisie electromecanică poate simplifica situația, dar de obicei impune restricții semnificative asupra puterii instantanee a unui astfel de dispozitiv, iar atunci când se lucrează cu puteri mici (câteva sute de wați sau mai puțin), eficiența acestuia este prea scăzută. O sarcină separată este acumularea de energie maximă într-un volum minim, deoarece în acest caz apar solicitări mecanice apropiate de rezistența maximă a materialelor utilizate, ceea ce necesită calcule deosebit de atente și o manoperă impecabilă.

Vorbind despre arcuri aici, trebuie să aveți în vedere nu numai metalul, ci și alte elemente solide elastice. Cele mai comune dintre ele sunt benzile de cauciuc. Apropo, în ceea ce privește energia stocată pe unitatea de masă, cauciucul depășește oțelul de zece ori, dar servește aproximativ aceeași cantitate mai puțin și, spre deosebire de oțel, își pierde proprietățile după câțiva ani chiar și fără utilizare activă și în condiții externe ideale. conditii - datorita imbatranirii chimice relativ rapide si degradarii materialului.

Depozitare mecanică pe gaz

În această clasă de dispozitive, energia este stocată datorită elasticității gazului comprimat. Cu un exces de energie, compresorul pompează gaz în butelie. Atunci când este necesară utilizarea energiei stocate, gazul comprimat este furnizat turbinei, care realizează direct lucrările mecanice necesare sau rotește generatorul electric. În loc de turbină, poți folosi un motor cu piston, care este mai eficient la putere mică (apropo, există și compresoare-motor cu piston reversibile).

Aproape fiecare compresor industrial modern este echipat cu o baterie similară - receptor. Adevărat, presiunea acolo depășește rar 10 atm și, prin urmare, rezerva de energie într-un astfel de receptor nu este foarte mare, dar chiar și aceasta permite de obicei de mai multe ori creșterea resursei instalației și economisirea energiei.

Un gaz comprimat la o presiune de zeci și sute de atmosfere poate furniza o densitate specifică suficient de mare a energiei stocate pentru un timp aproape nelimitat (luni, ani și la calitate superioară receptor și supape - de zeci de ani - nu degeaba au devenit atât de răspândite armele pneumatice care folosesc canistre de gaz comprimat). Totuși, compresorul cu turbină sau motor alternativ inclus în instalație sunt dispozitive destul de complexe, capricioase și au o resursă foarte limitată.

O tehnologie promițătoare pentru crearea rezervelor de energie este comprimarea aerului în detrimentul energiei disponibile într-un moment în care nu este nevoie directă de aceasta din urmă. Aerul comprimat este răcit și depozitat la o presiune de 60-70 atmosfere. Dacă este necesară utilizarea energiei stocate, aerul este extras din acumulator, încălzit și apoi intră într-o turbină cu gaz specială, unde energia aerului comprimat și încălzit rotește treptele turbinei, al cărei arbore este conectat la generator electric furnizarea de energie electrică a rețelei.

Pentru stocarea aerului comprimat, se propune, de exemplu, utilizarea unor lucrări miniere adecvate sau rezervoare subterane special create în roci sărate. Conceptul nu este nou, depozitarea aerului comprimat într-o peșteră subterană a fost brevetată încă din 1948, iar prima centrală de stocare a energiei cu aer comprimat (CAES) cu o capacitate de 290 MW funcționează la centrala electrică Huntorf din Germania din 1978. . În timpul etapei de compresie a aerului, se pierde o cantitate mare de energie sub formă de căldură. Această energie pierdută trebuie compensată prin aer comprimat înainte de etapa de expansiune din turbina cu gaz, pentru care se folosește combustibil hidrocarburi, cu ajutorul căruia se mărește temperatura aerului. Aceasta înseamnă că instalațiile sunt departe de a fi 100% eficiente.

Există direcție promițătoare pentru a îmbunătăți eficacitatea CAES. Constă în reținerea și conservarea căldurii generate în timpul funcționării compresorului în stadiul de comprimare și răcire a aerului, cu reutilizare la reîncălzirea aerului rece (așa-numita recuperare). Cu toate acestea, această versiune a CAES are dificultăți tehnice semnificative, mai ales în direcția creării unui sistem de stocare a căldurii pe termen lung. Dacă aceste probleme vor fi rezolvate, AA-CAES (Advanced Adiabatic-CAES) ar putea deschide calea unor sisteme de stocare a energiei la scară largă, problemă care a fost ridicată de cercetătorii din întreaga lume.

Membrii startup-ului canadian Hydrostor altele soluție neobișnuită- pompa energie în bule subacvatice.

Stocarea energiei termice

În condițiile noastre climatice, o parte foarte semnificativă (adesea cea mai mare parte) din energia consumată este cheltuită pentru încălzire. Prin urmare, ar fi foarte convenabil să acumulați căldură direct în depozit și apoi să o primiți înapoi. Din păcate, în majoritatea cazurilor, densitatea de energie stocată este foarte scăzută, iar timpul de conservare a acesteia este foarte limitat.

Există acumulatori termici cu material de stocare a căldurii solid sau consumabil; lichid; aburi; termochimic; cu element de incalzire electric. Acumulatoarele de căldură pot fi conectate la un sistem cu un cazan pe combustibil solid, un sistem solar sau un sistem combinat.

Stocarea energiei datorita capacitatii termice

În acumulatorii de acest tip, căldura se acumulează datorită capacității termice a substanței care servește drept fluid de lucru. Un exemplu clasic de acumulator de căldură este aragazul rusesc. Era încălzită o dată pe zi și apoi încălzea casa în timpul zilei. În zilele noastre, un acumulator de căldură înseamnă cel mai adesea recipiente pentru stocarea apei calde, căptușite cu un material cu proprietăți de izolare termică ridicate.

Există, de asemenea, acumulatori de căldură bazați pe purtători de căldură solizi, de exemplu, în cărămizi ceramice.

Substanțe diferite au capacități termice diferite. Pentru majoritatea, este în intervalul de la 0,1 la 2 kJ/(kg K). Apa are o capacitate termică anormal de mare - capacitatea sa de căldură în fază lichidă este de aproximativ 4,2 kJ/(kg K). Doar litiul foarte exotic are o capacitate termică mai mare - 4,4 kJ/(kg·K).

Cu toate acestea, în afară de căldura specifică(după greutate) trebuie luate în considerare și capacitatea termică volumetrică, care vă permite să determinați câtă căldură este necesară pentru a modifica temperatura aceluiași volum a diferitelor substanțe cu aceeași cantitate. Se calculează din capacitatea termică specifică (masă) obișnuită prin înmulțirea acesteia cu densitatea specifică a substanței corespunzătoare. Capacitatea termică volumetrică trebuie orientată atunci când volumul acumulatorului de căldură este mai important decât greutatea acestuia. De exemplu, capacitatea termică specifică a oțelului este de numai 0,46 kJ / (kg K), dar densitatea este de 7800 kg / m3 și, să zicem, pentru polipropilenă - 1,9 kJ / (kg K) - de peste 4 ori mai mult, dar densitatea sa este de numai 900 kg/mc. Prin urmare, cu același volum oțelul va putea stoca de 2,1 ori mai multă căldură decât polipropilena, deși va fi de aproape 9 ori mai greu. Totuși, datorită capacității termice anormal de mare a apei, niciun material nu o poate depăși în ceea ce privește capacitatea termică volumetrică. Cu toate acestea, capacitatea termică volumetrică a fierului și a aliajelor sale (oțel, fontă) diferă de apă cu mai puțin de 20% - într-un metru cub pot stoca mai mult de 3,5 MJ de căldură pentru fiecare grad de schimbare a temperaturii, capacitatea de căldură volumetrică. de cupru este puțin mai mică - 3,48 MJ /(cub. m K). Capacitatea termică a aerului în interior conditii normale este de aproximativ 1 kJ / kg, sau 1,3 kJ / m3, prin urmare, pentru a încălzi un metru cub de aer cu 1 °, este suficient să răciți puțin mai puțin de 1/3 litru de apă în același grad (desigur , mai fierbinte decât aerul).

Datorită simplității dispozitivului (ce poate fi mai simplu decât o piesă solidă staționară sau un rezervor închis cu un purtător de căldură lichid?), astfel de dispozitive de stocare a energiei au un număr aproape nelimitat de cicluri de stocare-retur de energie și o durată de viață foarte lungă. - pentru purtători de căldură lichid până când lichidul se usucă sau până când rezervorul este deteriorat din cauza coroziunii sau din alte cauze, pentru stare solidă nu există astfel de restricții. Dar timpul de depozitare este foarte limitat și, de regulă, variază de la câteva ore până la câteva zile - pentru o perioadă mai lungă, izolația termică convențională nu mai este capabilă să rețină căldura, iar densitatea specifică a energiei stocate este scăzută.

În cele din urmă, trebuie subliniată încă o circumstanță - pentru o funcționare eficientă, nu numai capacitatea de căldură este importantă, ci și conductivitatea termică a substanței acumulatorului de căldură. Cu o conductivitate termică ridicată, chiar și la schimbări destul de rapide ale condițiilor externe, acumulatorul de căldură va răspunde cu întreaga sa masă și, prin urmare, cu toată energia stocată - adică cât mai eficient posibil. În cazul conductibilității termice slabe, doar partea de suprafață a acumulatorului de căldură va avea timp să reacționeze, iar schimbările pe termen scurt ale condițiilor externe pur și simplu nu vor avea timp să ajungă la straturile adânci și o parte semnificativă a substanței unui astfel de un acumulator de căldură va fi efectiv exclus de la lucru. Polipropilena, menționată în exemplul discutat mai sus, are o conductivitate termică de aproape 200 de ori mai mică decât oțelul și, prin urmare, în ciuda capacității de căldură specifică destul de mare, nu poate fi un acumulator de căldură eficient. Cu toate acestea, din punct de vedere tehnic, problema este ușor de rezolvat prin organizarea de canale speciale pentru circulația lichidului de răcire în interiorul acumulatorului de căldură, dar este evident că o astfel de soluție complică semnificativ proiectarea, îi reduce fiabilitatea și consumul de energie și, cu siguranță, va necesita întreținere periodică. , care este cu greu necesar pentru o bucată de materie monolitică.

Oricât de ciudat ar părea, uneori este necesar să acumulați și să stocați nu căldură, ci rece. Companiile din SUA oferă „acumulatoare” pe bază de gheață pentru instalarea în aparatele de aer condiționat de mai bine de un deceniu. Noaptea, când electricitatea este din abundență și se vinde la prețuri reduse, aparatul de aer condiționat îngheață apa, adică intră în regim de frigider. În timpul zilei, consumă de câteva ori mai puțină energie, funcționând ca un ventilator. Compresorul consumator de energie este oprit pentru această perioadă. Citeşte mai mult.

Acumularea de energie în timpul unei schimbări în starea de fază a materiei

Dacă te uiți cu atenție la parametrii termici ai diferitelor substanțe, poți observa că atunci când starea de agregare se schimbă (topire-întărire, evaporare-condens), are loc o absorbție sau eliberare semnificativă de energie. Pentru majoritatea substanțelor, energia termică a unor astfel de transformări este suficientă pentru a modifica temperatura aceleiași cantități din aceeași substanță cu multe zeci sau chiar sute de grade în acele intervale de temperatură în care starea sa de agregare nu se modifică. Dar, după cum știți, până când starea de agregare a întregului volum al unei substanțe devine aceeași, temperatura acesteia este aproape constantă! Prin urmare, ar fi foarte tentant să acumulați energie prin schimbarea stării de agregare - se acumulează multă energie, iar temperatura se schimbă puțin, astfel încât, ca urmare, nu ar fi necesară rezolvarea problemelor asociate cu încălzirea până la temperaturi mariși, în același timp, puteți obține o capacitate bună a unui astfel de acumulator de căldură.

Topire și cristalizare

Din păcate, în prezent, practic nu există substanțe ieftine, sigure și rezistente la descompunere cu o energie mare de tranziție de fază, al căror punct de topire ar fi în intervalul cel mai relevant - aproximativ de la +20°С la +50°С (maximum +70°С - aceasta este încă o temperatură relativ sigură și ușor de atins). De regulă, compușii organici complecși se topesc în acest interval de temperatură, care nu sunt deloc benefici pentru sănătate și adesea se oxidează rapid în aer.

Poate că cele mai potrivite substanțe sunt parafinele, punctul de topire al celor mai multe dintre ele, în funcție de varietate, se situează în intervalul 40..65 ° C (deși există și parafine „licide” cu un punct de topire de 27 ° C sau mai putin, precum si ozocherita naturala legata de parafine, al caror punct de topire este in intervalul 58..100°C). Atât parafinele, cât și ozokeritul sunt destul de sigure și sunt, de asemenea, folosite în scopuri medicale pentru încălzirea directă a punctelor dureroase de pe corp. Cu toate acestea, cu o capacitate termică bună, conductivitatea lor termică este foarte mică - atât de mică încât parafina sau ozocherita aplicată pe corp, încălzită la 50-60 ° C, se simte doar plăcut caldă, dar fără opărire, așa cum ar fi cu apa încălzită la aceeași temperatură, - pentru medicamente, acest lucru este bun, dar pentru un acumulator de căldură, acesta este un minus absolut. În plus, aceste substanțe nu sunt atât de ieftine, să zicem, prețul cu ridicata pentru ozocerit în septembrie 2009 a fost de aproximativ 200 de ruble pe kilogram, iar un kilogram de parafină a costat de la 25 de ruble (tehnice) la 50 și mai mult (alimente foarte purificate, adică adecvate). pentru utilizare la ambalarea alimentelor). Acestea sunt prețuri cu ridicata pentru loturi de câteva tone, prețurile cu amănuntul sunt de cel puțin o dată și jumătate mai scumpe.

Drept urmare, eficiența economică a unui acumulator de căldură cu parafină se dovedește a fi o mare întrebare, deoarece un kilogram sau două de parafină sau ozocerit este potrivit doar pentru încălzirea medicală a spatelui rupt pentru câteva zeci de minute și pentru a asigura o temperatură stabilă a unei locuințe mai mult sau mai puțin spațioase pentru cel puțin o zi, masa unui acumulator de căldură cu parafină trebuie măsurată în tone, astfel încât valoarea acestuia să se apropie imediat de valoarea de autoturism(Adevărat, segmentul de preț mai mic)! Da, iar temperatura tranziției de fază, în mod ideal, ar trebui să corespundă exact intervalului confortabil (20..25 ° C) - în caz contrar, mai trebuie să organizați un fel de sistem de control al schimbului de căldură. Cu toate acestea, temperatura de topire în regiunea de 50..54°C, tipică pentru parafinele înalt purificate, în combinație cu o căldură ridicată de tranziție de fază (puțin mai mult de 200 kJ/kg) este foarte potrivită pentru un acumulator de căldură proiectat pentru asigura alimentarea cu apa calda si incalzirea apei, singura problema este conductivitatea termica scazuta si pretul ridicat al parafinei. Dar în caz de forță majoră, parafina în sine poate fi folosită ca combustibil cu putere calorică bună (deși nu este atât de ușor să faci asta - spre deosebire de benzină sau kerosen, parafina lichidă și cu atât mai mult solidă nu arde în aer, un fitil sau alt dispozitiv este necesar pentru a alimenta zona de ardere nu a parafinei în sine, ci numai a vaporilor acesteia)!

Un exemplu de dispozitiv de stocare a energiei termice bazat pe efectul topirii și cristalizării este sistemul de stocare a energiei termice pe bază de siliciu TESS, care a fost dezvoltat de compania australiană Latent Heat Storage.

Evaporare și condensare

Căldura de evaporare-condensare, de regulă, este de câteva ori mai mare decât căldura de topire-cristalizare. Și se pare că nu sunt atât de puține substanțe care se evaporă în intervalul potrivit de temperatură. Pe lângă disulfura de carbon, acetonă, eterul etilic etc., care este otrăvitor, există și alcool etilic (siguranța sa relativă este dovedită zilnic pe exemplu personal milioane de alcoolici din întreaga lume!). În condiții normale, alcoolul fierbe la 78°С, iar căldura sa de vaporizare este de 2,5 ori mai mare decât căldura de fuziune a apei (gheață) și echivalează cu încălzirea aceleiași cantități de apă lichidă cu 200°. Totuși, spre deosebire de topire, când modificările de volum ale unei substanțe rareori depășesc câteva procente, în timpul evaporării, vaporii ocupă întregul volum furnizat acesteia. Iar dacă acest volum este nelimitat, atunci aburul se va evapora, luând cu sine irevocabil toată energia acumulată. Într-un volum închis, presiunea va începe imediat să crească, prevenind evaporarea unor noi porțiuni ale fluidului de lucru, așa cum este cazul în cea mai obișnuită oală sub presiune, astfel încât doar un mic procent din substanța de lucru suferă o schimbare a stării de agregare, în timp ce restul continuă să se încălzească, fiind în fază lichidă. Acest lucru deschide un domeniu larg de activitate pentru inventatori - crearea unui acumulator de căldură eficient bazat pe evaporare și condensare cu un volum de lucru ermetic variabil.

Tranziții de fază de al doilea fel

Pe lângă tranzițiile de fază asociate cu o schimbare a stării de agregare, unele substanțe pot avea mai multe stări de fază diferite în cadrul aceleiași stări de agregare. O modificare a unor astfel de stări de fază, de regulă, este, de asemenea, însoțită de o eliberare sau absorbție notabilă de energie, deși de obicei mult mai puțin semnificativă decât cu o schimbare a stării de agregare a unei substanțe. În plus, în multe cazuri, cu astfel de modificări, spre deosebire de o schimbare a stării de agregare, există o histerezis de temperatură - temperaturile tranzițiilor de fază directă și inversă pot diferi semnificativ, uneori cu zeci sau chiar sute de grade.

Stocarea energiei electrice

Electricitatea este cea mai convenabilă și versatilă formă de energie din lume astăzi. Nu este surprinzător faptul că dispozitivele de stocare a energiei electrice se dezvoltă cel mai rapid. Din păcate, în cele mai multe cazuri, capacitatea specifică a dispozitivelor ieftine este mică, iar dispozitivele cu o capacitate specifică mare sunt încă prea scumpe pentru a stoca cantități mari de energie pentru utilizare în masă și sunt foarte scurte.

Condensatoare

Cele mai masive dispozitive de stocare a energiei „electrice” sunt condensatoarele radio convenționale. Au o rată uriașă de acumulare și eliberare a energiei - de regulă, de la câteva mii la multe miliarde de cicluri complete pe secundă și sunt capabile să funcționeze în acest fel într-un interval larg de temperatură timp de mulți ani sau chiar decenii. Prin combinarea mai multor condensatoare în paralel, puteți crește cu ușurință capacitatea lor totală la valoarea dorită.

Condensatorii pot fi împărțiți în două clase mari - nepolare (de obicei „uscate”, adică care nu conțin electrolit lichid) și polare (de obicei electrolitice). Utilizarea unui electrolit lichid oferă o capacitate specifică semnificativ mai mare, dar aproape întotdeauna necesită respectarea polarității la conectare. În plus, condensatoarele electrolitice sunt adesea mai sensibile la condițiile externe, în primul rând la temperatură, și au o durată de viață mai scurtă (în timp, electrolitul se evaporă și se usucă).

Cu toate acestea, condensatorii au două dezavantaje majore. În primul rând, aceasta este o densitate specifică foarte scăzută a energiei stocate și, prin urmare, o capacitate mică (față de alte tipuri de dispozitive de stocare). În al doilea rând, acesta este un timp scurt de stocare, care este de obicei calculat în minute și secunde și rareori depășește câteva ore, iar în unele cazuri este doar mici fracțiuni de secundă. Drept urmare, domeniul de aplicare al condensatorilor este limitat la diferite circuite electronice și acumulare pe termen scurt suficientă pentru rectificarea, corectarea și filtrarea curentului în inginerie electrică de putere - încă nu sunt suficiente pentru mai mult.

Denumite uneori „supercondensatori”, poate fi văzută ca un fel de legătură intermediară între condensatorii electrolitici și bateriile electrochimice. Din prima, au moștenit un număr aproape nelimitat de cicluri de încărcare-descărcare, iar de la cele din urmă, curenți de încărcare și descărcare relativ mici (un ciclu complet de încărcare-descărcare poate dura o secundă, sau chiar mult mai mult). Capacitatea lor este, de asemenea, în intervalul dintre cei mai capaci condensatori și bateriile mici - de obicei, rezerva de energie este de la câteva până la câteva sute de jouli.

În plus, trebuie remarcată sensibilitatea destul de mare a ionistorilor la temperatură și timpul limitat de stocare al încărcării - de la câteva ore până la maximum câteva săptămâni.

Baterii electrochimice

Bateriile electrochimice au fost inventate în zorii dezvoltării ingineriei electrice, iar acum pot fi găsite peste tot - de la un telefon mobil la avioane și nave. În general, ele funcționează pe baza unor reacții chimice și, prin urmare, ar putea fi atribuite următoarei secțiuni a articolului nostru - „Depozitarea energiei chimice”. Dar, deoarece acest punct nu este de obicei subliniat, dar se acordă atenție faptului că bateriile acumulează energie electrică, le vom lua în considerare aici.

De regulă, dacă este necesar să stocați o energie suficient de mare - de la câteva sute de kilojuli sau mai mult - se folosesc baterii cu plumb-acid (un exemplu este orice mașină). Cu toate acestea, au dimensiuni considerabile și, cel mai important, greutate. Dacă este necesară greutatea ușoară și mobilitatea dispozitivului, atunci se folosesc tipuri mai moderne de baterii - nichel-cadmiu, metal-hidrură, litiu-ion, polimer-ion etc. Au o capacitate specifică mult mai mare, totuși, specificul costul de stocare a energiei în ele semnificativ mai mare, astfel încât utilizarea lor este de obicei limitată la dispozitive relativ mici și economice, cum ar fi Celulare, camere foto și video, laptopuri etc.

Recent, bateriile puternice litiu-ion au început să fie folosite în mașinile hibride și vehiculele electrice. Pe lângă greutatea mai ușoară și capacitatea specifică mai mare, spre deosebire de plumb-acid, acestea permit utilizarea aproape completă a capacității lor nominale, sunt considerate mai fiabile și au o durată de viață mai lungă, iar eficiența lor energetică într-un ciclu complet depășește 90%, în timp ce eficiența energetică a bateriilor cu plumb la încărcarea ultimelor 20% din capacitate poate scădea la 50%.

În funcție de modul de utilizare, bateriile electrochimice (în primul rând cele puternice) sunt, de asemenea, împărțite în două clase mari - așa-numitele de tracțiune și cele de pornire. De obicei, o baterie de pornire poate funcționa destul de cu succes ca baterie de tracțiune (principalul este să controlezi gradul de descărcare și să nu o aduci la o astfel de adâncime acceptabilă pentru bateriile de tracțiune), dar atunci când este folosită invers, curent de sarcină prea mare poate dezactiva foarte rapid bateria de tracțiune.

Dezavantajele bateriilor electrochimice includ un număr foarte limitat de cicluri de încărcare-descărcare (în majoritatea cazurilor de la 250 la 2000, iar dacă nu sunt respectate recomandările producătorilor, cu atât mai puțin), și chiar și în absența funcționării active, majoritatea tipurilor de baterii se degradează după câțiva ani, pierzându-și proprietățile consumatorului. În același timp, durata de viață a multor tipuri de baterii nu merge de la începutul funcționării lor, ci din momentul fabricării. În plus, bateriile electrochimice se caracterizează prin sensibilitate la temperatură, perioadă lungă de timpîncărcare, uneori de zeci de ori mai lungă decât timpul de descărcare, și necesitatea respectării metodei de utilizare (prevenirea descărcării profunde pentru bateriile cu plumb și, dimpotrivă, respectarea ciclului complet de încărcare-descărcare pentru hidrură metalică și multe alte tipuri de baterii). Timpul de stocare a încărcării este, de asemenea, destul de limitat - de obicei de la o săptămână la un an. Cu bateriile vechi, nu numai capacitatea scade, ci și timpul de stocare, iar ambele pot fi reduse de multe ori.

Stocarea energiei chimice

energie chimica- aceasta este energia „înmagazinată” în atomii substanțelor, care este eliberată sau absorbită în timpul reacțiilor chimice dintre substanțe. Energia chimică fie este eliberată sub formă de energie termică în timpul reacțiilor exoterme (de exemplu, arderea combustibilului), fie este convertită în energie electrică în celulele galvanice și baterii. Aceste surse de energie se caracterizează prin randament ridicat (până la 98%), dar capacitate redusă.

Dispozitivele de stocare a energiei chimice vă permit să primiți energie atât în forma din care a fost stocată, cât și în orice alta. Există soiuri „combustibil” și „non-combustibil”. Spre deosebire de dispozitivele de stocare termochimică la temperatură joasă (despre ele puțin mai târziu), care pot stoca energie pur și simplu fiind plasate într-un loc destul de cald, nu se poate face fără tehnologii specialeși echipamente de înaltă tehnologie, uneori destul de greoaie. În special, în timp ce în cazul reacțiilor termochimice la temperatură joasă, amestecul de reactanți nu este de obicei separat și este întotdeauna în același recipient, reactanții pentru reacțiile la temperatură înaltă sunt stocați separat unul de celălalt și sunt combinați numai atunci când energia este Necesar.

Acumularea de energie prin folosirea combustibilului

În etapa de stocare a energiei are loc o reacție chimică, în urma căreia combustibilul este redus, de exemplu, hidrogenul este eliberat din apă - prin electroliză directă, în celule electrochimice folosind un catalizator sau prin descompunere termică, de exemplu, prin un arc electric sau foarte concentrat lumina soarelui. Oxidantul „eliberat” poate fi colectat separat (pentru oxigen, acest lucru este necesar într-un obiect izolat închis - sub apă sau în spațiu) sau „aruncat” ca fiind inutil, deoarece în momentul utilizării combustibilului, acest oxidant va fi suficient în mediul înconjurător și nu este nevoie să risipești spațiu și fonduri pentru depozitarea sa organizată.

În etapa de extracție a energiei, combustibilul produs este oxidat cu eliberarea de energie direct în forma dorită, indiferent de modul în care a fost obținut acest combustibil. De exemplu, hidrogenul poate da imediat căldură (când este ars într-un arzător), energie mecanică(atunci când este furnizat ca combustibil unui motor cu ardere internă sau turbină) sau electricitate (când este oxidat într-o celulă de combustie). De regulă, astfel de reacții de oxidare necesită inițiere suplimentară (aprindere), ceea ce este foarte convenabil pentru controlul procesului de extracție a energiei.

Stocarea energiei prin reacții termochimice

De multă vreme este cunoscut pe scară largă un grup mare de reacții chimice, care, într-un vas închis, atunci când sunt încălzite, merg într-o direcție cu absorbția energiei, iar când sunt răcite, în direcția opusă cu eliberarea energiei. Astfel de reacții sunt adesea numite termochimic. Eficiența energetică a unor astfel de reacții, de regulă, este mai mică decât atunci când starea de agregare a unei substanțe se modifică, dar este și foarte vizibilă.

Astfel de reacții termochimice pot fi considerate ca un fel de schimbare a stării de fază a unui amestec de reactivi, iar problemele aici sunt aproximativ aceleași - este dificil să găsești un amestec ieftin, sigur și eficient de substanțe care să funcționeze cu succes în acest mod. în intervalul de temperatură de la +20°C la +70°C. Cu toate acestea, o compoziție similară este cunoscută de mult timp - aceasta este sarea lui Glauber.

Mirabilite (alias sarea lui Glauber, alias sulfat de sodiu Na 2 SO 4 10H 2 O decahidrat) este obținută ca rezultat al reacțiilor chimice elementare (de exemplu, când clorură de sodiu este adăugată la acidul sulfuric) sau extrasă într-o „formă finită” ca un mineral.

Din punctul de vedere al acumulării de căldură, cea mai interesantă caracteristică a mirabilitei este că atunci când temperatura crește peste 32 ° C, apa legată începe să fie eliberată, iar în exterior arată ca o „topire” a cristalelor care se dizolvă în apa eliberată. de la ei. Când temperatura scade la 32°C, apa liberă este din nou legată de structura hidratului cristalin - are loc „cristalizarea”. Dar, cel mai important, căldura acestei reacții de hidratare-deshidratare este foarte mare și se ridică la 251 kJ/kg, ceea ce este vizibil mai mare decât căldura de topire-cristalizare „cinstă” a parafinelor, deși cu o treime mai mică decât căldura de topire a gheții. (apă).

Astfel, un acumulator de căldură bazat pe o soluție saturată de mirabilite (saturată doar la temperaturi peste 32°C) poate menține eficient temperatura la 32°C cu o resursă lungă de acumulare sau retur de energie. Desigur, această temperatură este prea scăzută pentru o sursă de apă caldă cu drepturi depline (un duș cu o astfel de temperatură este perceput în cel mai bun caz ca „foarte rece”), dar această temperatură poate fi suficientă pentru a încălzi aerul.

Puteți citi mai multe despre acumulatorul de căldură pe bază de mirabilite pe site-ul DelaySam.ru.

Stocarea energiei chimice fără combustibil

Cutie de cafea încălzită prin stingerea varului.

ÎN acest cazîn etapa de „încărcare”, unele substanțe chimice formează altele, iar în timpul acestui proces energia este stocată în noile legături chimice formate (de exemplu, varul stins este transferat în stare de var nestins prin încălzire).

Când este „descărcat”, are loc o reacție inversă, însoțită de eliberarea energiei stocate anterior (de obicei sub formă de căldură, uneori suplimentar sub formă de gaz care poate fi alimentat în turbină) - în special, asta este exact ceea ce se întâmplă când varul este „stins” cu apă. Spre deosebire de metodele cu combustibil, pentru a începe o reacție, este de obicei suficient să conectați pur și simplu reactanții unul la altul - nu este necesară inițierea suplimentară a procesului (aprindere).

De fapt, acesta este un fel de reacție termochimică, însă, spre deosebire de reacțiile la temperatură joasă descrise atunci când se iau în considerare dispozitivele de stocare a energiei termice și care nu necesită condiții speciale, aici vorbim de temperaturi de multe sute sau chiar mii de grade. Ca urmare, cantitatea de energie stocată în fiecare kilogram de substanță de lucru crește semnificativ, dar echipamentul este și de multe ori mai complex, mai voluminos și mai scump decât sticlele de plastic goale sau un simplu rezervor de reactiv.

Necesitatea de a consuma o substanță suplimentară - să zicem, apă pentru a stinge varul - nu este un dezavantaj semnificativ (dacă este necesar, puteți colecta apa eliberată atunci când varul intră în stare de var neted). Dar condițiile speciale de depozitare a acestui var foarte neted, a cărui încălcare este plină nu numai de arsuri chimice, ci și de o explozie, transferă aceasta și metode similare în categoria celor care este puțin probabil să iasă în viață.

Alte tipuri de stocare a energiei

Pe lângă cele descrise mai sus, există și alte tipuri de dispozitive de stocare a energiei. Cu toate acestea, în prezent, acestea sunt foarte limitate în ceea ce privește densitatea energiei stocate și timpul de stocare a acesteia la un cost specific ridicat. Prin urmare, în timp ce acestea sunt mai folosite pentru divertisment, iar funcționarea lor în scopuri serioase nu este luată în considerare. Un exemplu sunt vopselele fosforescente, care stochează energie dintr-o sursă de lumină puternică și apoi strălucesc câteva secunde sau chiar minute lungi. Modificările lor moderne nu conțin fosfor otrăvitor pentru o lungă perioadă de timp și sunt destul de sigure chiar și pentru utilizarea în jucăriile pentru copii.

Depozitele supraconductoare de energie magnetică o stochează în câmpul unei bobine magnetice mari cu curent continuu. Poate fi convertit într-o variabilă electricitate după cum este necesar. Rezervoarele de stocare la temperatură joasă sunt răcite cu heliu lichid și sunt disponibile pentru instalațiile industriale. Rezervoarele de stocare răcite cu hidrogen lichid la temperatură înaltă sunt încă în curs de dezvoltare și pot deveni disponibile în viitor.

Dispozitivele supraconductoare de stocare a energiei magnetice sunt de dimensiuni considerabile și sunt utilizate de obicei pentru perioade scurte de timp, cum ar fi în timpul comutărilor.

Cel mai probabil, nu toate sunt reflectate în acest articol. moduri posibile acumularea si conservarea energiei. Puteți raporta alte opțiuni fie în comentarii, fie prin e-mail către kos at alternergiya dot ru.

Din alimentele pe care le consumăm, se produce energie, care este necesară pentru implementarea oricăror funcții ale corpului nostru - de la mers și capacitatea de a vorbi până la digestie și respirație. Dar de ce ne plângem adesea de lipsa de energie, iritabilitate sau letargie? Răspunsul constă în ce alimente compun dieta noastră zilnică.

Generarea de energie electrică

Pe lângă apă și aer, corpul nostru are nevoie în mod constant de un aflux regulat de alimente, care asigură rezervele de energie necesare mișcării, respirației, termoreglarii, funcției inimii, circulației sângelui și activității creierului. În mod surprinzător, chiar și în repaus, creierul nostru consumă aproximativ 50% din energia stocată din alimentele ingerate, iar consumul de energie crește dramatic în timpul activității intense a creierului, de exemplu, în timpul examenelor. Cum se transformă alimentele în energie?

Procesul de digestie, descris mai detaliat în secțiunea corespunzătoare (-79), descompune alimentele în molecule individuale de glucoză, care apoi intră în fluxul sanguin prin peretele intestinal. Odată cu fluxul sanguin, glucoza este transferată în ficat, unde este filtrată și stocată în rezervă. Glanda pituitară (o glandă endocrină situată în creier) semnalează pancreasului și glandelor tiroide să elibereze hormoni care determină ficatul să elibereze glucoza acumulată în fluxul sanguin, după care sângele o livrează acelor organe și mușchi care au nevoie de ea.

După ce au ajuns la organul dorit, moleculele de glucoză pătrund în celule, unde sunt transformate într-o sursă de energie care este disponibilă pentru utilizare de către celule. Astfel, procesul de alimentare constantă cu energie a organelor depinde de nivelul de glucoză din sânge.

Pentru a crește rezervele de energie ale organismului, trebuie să consumăm anumite tipuri de alimente, în special cele care pot crește nivelul metabolismului și pot menține nivelul cerut energie. Pentru a înțelege cum se întâmplă toate acestea, luați în considerare următoarele întrebări:

Cum se transformă alimentele în energie?

Fiecare celulă din corpul nostru conține mitocondrii. Aici, componentele care alcătuiesc produsele alimentare suferă o serie de transformări chimice, având ca rezultat formarea energiei. Fiecare celulă în acest caz este o centrală electrică în miniatură. În mod curios, numărul de mitocondrii din fiecare celulă depinde de nevoile energetice. Cu exerciții fizice regulate, crește pentru a oferi mai multă producție de energie necesară. În schimb, un stil de viață sedentar duce la o scădere a producției de energie și, în consecință, la o scădere a numărului de mitocondrii. Sunt necesari diferiți nutrienți pentru a se transforma în energie, fiecare dintre acestea contribuind la diferiți pași în procesul de producere a energiei (vezi Alimente energetice). Prin urmare, alimentele consumate nu trebuie doar să fie satisfăcătoare, ci și să conțină toate tipurile de nutrienți necesari producerii de energie: carbohidrați, proteine și grăsimi.

ESTE FOARTE IMPORTANT SĂ LIMITEȚI ALIMENTELE ÎN DIETA DVS. CARE IAU ENERGIE SAU OBSTRUCȚI FORMAREA EI. TOATE ASTFEL DE PRODUSE STIMULAZĂ ELIBERAREA HORMONULUI ADRENALINA.

Este important ca organismul să funcționeze corect pentru a menține un nivel constant de glucoză în sânge (vezi Menținerea normală a zahărului din sânge, - 46). În acest scop, este de dorit să se acorde preferință alimentelor cu un indice glicemic scăzut. Adăugând proteine și fibre la fiecare masă sau gustare, contribuiți la acumularea unei cantități suficiente de energie de care aveți nevoie.

Carbohidrați și glucoză

Energia pe care o obținem din alimente provine mai mult din carbohidrați decât din proteine sau grăsimi. Carbohidrații sunt mai ușor transformați în glucoză și, prin urmare, sunt cea mai convenabilă sursă de energie pentru organism.

Glucoza poate fi folosită imediat pentru nevoile energetice sau stocată în rezervă în ficat și mușchi. Este stocat sub formă de glicogen, care, dacă este necesar, este ușor transformat din nou în el. În sindromul de luptă sau de zbor (vezi), glicogenul este eliberat în fluxul sanguin pentru a furniza organismului energie suplimentară. Glicogenul este stocat sub formă solubilă.

Proteinele trebuie echilibrate cu carbohidrații

Deși toată lumea are nevoie de carbohidrați și proteine, proporțiile acestora pot varia în funcție de nevoile și obiceiurile individuale. Raport optim selectat individual prin încercare și eroare, dar vă puteți ghida după datele prezentate în tabelul de la pagina 43.

Atenție la proteine. Adăugați întotdeauna carbohidrați complecși de înaltă calitate, cum ar fi legumele dense sau cerealele. Predominanța alimentelor proteice duce la acidificarea mediului intern al organismului, în timp ce acesta ar trebui să fie ușor alcalin. Sistemul intern de autoreglare permite organismului să revină la o stare alcalinizată prin eliberarea calciului din oase. În cele din urmă, acest lucru poate perturba structura oaselor, ducând la osteoporoză, în care apar adesea fracturi.

Băuturile sănătoase și gustările care conțin glucoză oferă un impuls rapid de energie, dar efectul este de scurtă durată. Mai mult, este însoțită de epuizarea rezervelor de energie acumulate de organism. În timpul sportului, cheltuiți multă energie, astfel încât să vă puteți „alimenta” înaintea lor cu caș de soia cu fructe de pădure proaspete.

Mâncare bună, bună dispoziție

Încercați să creșteți ușor aportul de proteine în timp ce reduceți carbohidrații sau invers, până când găsiți nivelul optim de energie.

Cerințe energetice pe tot parcursul vieții

Nevoie în energie suplimentară apare în diferite etape ale vieții noastre. În copilărie, de exemplu, este nevoie de energie pentru creștere și învățare, adolescent- sa asigure modificari hormonale si fizice in perioada pubertatii. În timpul sarcinii, nevoia de energie crește atât la mamă, cât și la făt, iar în timpul stresului, excesul de energie este cheltuit de-a lungul vieții. În plus, persoana care conduce imagine activă viața necesită mai multă energie decât oamenii obișnuiți.

Hotii de energie

Este foarte important să se limiteze conținutul din alimentație de produse care iau energie sau împiedică formarea acesteia. Aceste alimente includ alcool, ceai, cafea și băuturi gazoase, precum și prăjituri, biscuiți și dulciuri. Toate aceste produse stimulează eliberarea hormonului adrenalină, care se formează în glandele suprarenale. Adrenalina se produce cel mai repede în așa-numitul sindrom „luptă sau fugi”, atunci când ceva ne amenință. Eliberarea de adrenalină mobilizează organismul pentru acțiune. Inima începe să bată mai repede, plămânii absorb mai mult aer, ficatul eliberează mai multă glucoză în sânge, iar sângele se grăbește acolo unde este cel mai necesar - de exemplu, la picioare. Producția crescută de adrenalină, în special cu o alimentație adecvată, poate duce la o senzație persistentă de oboseală.

Stresul este, de asemenea, considerat unul dintre cei care irosesc energie, deoarece stresul eliberează glucoza stocată din ficat și mușchi, rezultând o explozie de energie pe termen scurt, urmată de o stare de oboseală pe termen lung.

Energie și emoții

În sindromul luptă sau fugi, glicogenul (carbohidrații stocați) trece din ficat în fluxul sanguin, ceea ce duce la creșterea nivelului de zahăr din sânge. Având în vedere acest lucru, o stare de stres pe termen lung poate afecta grav nivelul zahărului din sânge. Cofeina și nicotina au un efect similar; acestea din urmă favorizează secreția a doi hormoni, cortizonul și adrenalina, care interferează cu digestia și determină ficatul să elibereze glicogenul stocat.

Alimente bogate în energie

Cele mai bogate din punct de vedere energetic sunt alimentele care contin un complex de vitamine B: B1, B2, B3, B5, B6, B12, B9 (acid folic) si biotina. Toate se găsesc din abundență în mei, hrișcă, secară, quinoa (o cereală din America de Sud foarte populară în Occident), porumb și orz. La boabele germinate, valoarea energetică crește de multe ori - valoarea nutritivă a mugurilor este mărită de enzimele care favorizează creșterea. O mulțime de vitamine B se găsesc și în ierburile proaspete.

Pentru energia organismului este importantă și vitamina C, care este prezentă în fructe (de exemplu, portocale) și legume (cartofi, ardei); magneziu, care este abundent în verdețuri, nuci și semințe; zinc (gălbenuș de ou, pește, semințe de floarea soarelui); fier (cereale, semințe de dovleac, linte); cupru (coaja de nucă de Brazilia, ovăz, somon, ciuperci), precum și coenzima Q10, care este prezentă în carnea de vită, sardine, spanac și alune.

Menținerea nivelului normal de zahăr din sânge

Cât de des ați fost nevoit să vă treziți dimineața într-o dispoziție proastă, simțindu-vă letargic, copleșit și aveți nevoie urgentă de a dormi încă o oră sau două? Și viața pare să nu fie o bucurie. Sau poate că după ce ai languit până la prânz, te întrebi dacă vei ajunge la prânz. Și mai rău, când oboseala te învinge după prânz, spre sfârșitul zilei de lucru, și habar nu ai cum să ajungi acasă. Și apoi trebuie să gătești cina. Și apoi - mănâncă. Și nu vă întrebați: „Doamne, unde s-au dus ultimele puteri?”

Oboseala constantă și lipsa de energie pot fi cauzate din diverse motive, dar de cele mai multe ori sunt rezultatul unei alimentații proaste și/sau al meselor neregulate, precum și al abuzului de stimulente care ajută la „rezist”.

Depresia, iritabilitatea și schimbările de dispoziție, împreună cu sindromul premenstrual, crizele de furie, anxietatea și nervozitatea, pot rezulta din dezechilibre în producția de energie, malnutriție și diete frecvente la modă.

După ce ne-am făcut o idee despre cum și din ce energie este generată în corpul nostru, putem timp scurt crește-ți energia, ceea ce nu numai că îți va permite să menții eficiența și buna dispoziție pe tot parcursul zilei, ci și să ofere un somn profund și sănătos noaptea.

Fiecare organism are nevoie de energie pentru a funcționa corect. O persoană îl primește prin metabolism, ceea ce este posibil cu condiția ca cantitatea necesară de proteine, grăsimi și carbohidrați să fie furnizată din exterior. Acest proces are loc tot timpul. Dacă echilibrul dintre energia primită și cea cheltuită nu este perturbat, atunci metabolismul este în regulă. Eșecul său poate duce la o sănătate precară - de la schimbări de dispoziție până la un pat de spital.

De ce metabolismul este perturbat

Există multe motive pentru un metabolism slab. Pentru a-l afla pe cel principal, trebuie să-ți analizezi stilul de viață:

alimentația trebuie să fie regulată și echilibrată;
somn - puternic și plin;
mișcare - regulată și activă;
aerul este proaspăt și curat;
starea de spirit - bună;
set complet de vitamine și microelemente.

Persoanele care fac sport cunosc importanța dietei și beneficiile aerului proaspăt. Acesta este modul lor de viață. Dieta are, de asemenea, dreptul de a exista. Dar calitatea produselor consumate de multe ori nu corespunde standardelor. Și volumul nu poate fi întotdeauna calculat cu precizie. Dar alimentația este principala sursă de elemente utile necesare pentru funcționarea normală a organelor umane. Din cauza alimentației insuficiente, intempestive și dezechilibrate, apar eșecuri în procesul metabolic.

Pentru ce sunt vitaminele și mineralele?

Din păcate, organismul uman nu este capabil să producă vitamine. Funcția lor principală este de a regla metabolismul, furnizând debit normal diverse procese. Hematopoieza, sistemul cardiovascular, nervos si digestiv, formarea enzimelor, rezistenta la efecte nocive mediu - toate acestea sunt asigurate de nivelul normal de vitamine din organism. Fiecare dintre ei este responsabil pentru zona sa.

La fel ca și vitaminele, oligoelementele (substanțele chimice) sunt necesare organismului în cantități mici, dar deficiența lor afectează foarte mult funcționarea tuturor sistemelor vitale. Ele sunt în mod constant excretate din organism, deci este necesară reumplerea lor regulată.

Cum să reumpleți rezervele de vitamine și oligoelemente

În viața unei persoane există perioade speciale cerere crescută pentru material util. Dacă excludem beriberi sezonier, atunci acesta este momentul creșterii și al efortului fizic mare (adică toate cele bune pentru copii și sportivi). Nu este întotdeauna posibilă completarea stocului prin utilizarea naturală a produselor de înaltă calitate. Preparatele special dezvoltate de companii farmaceutice de top vin în ajutor. Deci, de mai bine de cincizeci de ani, o companie americană de familie le produce. ACUM Alimente: Natural, organic, sănătos, adică natural, organic, sănătos.

Dacă există probleme cu nervos sau sistemele cardiovasculare când imunitatea este redusă și munca este întreruptă Sistemul endocrin, merită să acordați atenție medicamentului în tablete Vitamina B6.

Orice suplimente nu sunt medicamente, ci doar ajută la prevenirea bolilor sau accelerează procesul de vindecare. Prin urmare, nu așteptați boala. Dacă simțiți că o cantitate insuficientă de vitamine este furnizată cu produse, atunci puteți bea un curs profilactic.

Care sunt beneficiile vitaminelor B

Importanța acestor elemente pentru funcționarea deplină a organismului este greu de supraestimat.

Tiamina (B1) afectează în mod favorabil absorbția alimentelor, normalizează activitatea tuturor sistemelor.

Riboflavină (B2) ajuta in toate procesele metabolice un excelent antioxidant.

Niacina (B3) afectează în primul rând vasele de sânge.

Cianocobalamina (B12) capabil de a fi sintetizat în intestine, reglează metabolismul grăsimilor și carbohidraților. Este unul dintre cei mai importanți factori pentru creșterea normală, servește la prevenire tulburări nervoase, este responsabil pentru abilitățile de reproducere la bărbați.

Vitamina B6 (piridoxina)- una dintre cele mai populare din acest grup, deoarece:

participă activ la metabolismul și absorbția proteinelor, ajutând la creșterea masei musculare;
reduce nivelul de colesterol și lipide din sânge;
îmbunătățește activitatea mușchiului inimii;
are un efect benefic asupra sistemului nervos, deoarece participă la producerea de serotonină;
normalizează ficatul;
actioneaza ca un antioxidant, incetinind procesul de imbatranire;
reduce crampele și spasmele musculare.

Cu efort fizic intens, norma de vitamina B6 ar trebui dublată. În acest caz, stocurile sunt cel mai ușor de completat artificial. Este inclus și în preparatele complexe.

De exemplu, Now Foods produce complexul de vitamine ZMA, care, pe lângă B6, conține magneziu și zinc, care au un efect benefic asupra tuturor sistemelor umane. Acest supliment alimentar este special conceput pentru a umple deficitul de elemente din corpul sportivilor. Magneziul ajută la creșterea forței musculare prin modificarea nivelului de testosteron. Din păcate, nu o cantitate suficientă din această substanță provine din alimente. Iar deficiența acestuia inhibă formarea proteinelor, încetinește procesele creierului și provoacă tulburări în muncă. sistem nervos. Ca urmare:

apar crampe și spasme ale mușchilor gambei;
presiunea crește;
ritmul cardiac este perturbat;
apar oboseala si depresia.

O modificare a volumului de magneziu duce la o scădere a cantității de zinc, care este implicat în formarea de aminoacizi în mușchi, producția de testosteron și hormon de creștere. Din cantitatea sa insuficientă are de suferit sistemul imunitar și sinteza hormonilor sexuali. Crește nivelul de descompunere a grăsimilor, prevenind problemele hepatice.

Toate componentele suplimentelor alimentare interacționează perfect, contribuind la un efect mai eficient asupra corpului uman. complex ZMA - instrument excelent pentru a construi masa musculara.

Cum să menții un echilibru de vitamine și minerale

Uneori, încărcăturile uriașe de sportivi duc la o slăbire a corpului. Motivul pentru aceasta poate fi malnutriția, stresul și alți factori care perturbă echilibrul de substanțe necesare pentru funcționarea normală a tuturor sistemelor umane. Prin urmare, puțini oameni refuză medicamentele compensatorii, deoarece complexele de vitamine sunt arătate unei persoane din copilărie, iar utilizarea lor corectă dă numai rezultate pozitive. Nu credeți că administrarea de doze mai mari va ajuta la obținerea unui efect mai bun. Un exces de vitamine și minerale poate duce la consecințe negative prin urmare, producătorul efectuează cercetări amănunțite și calculează dozele optime.

Suplimentele alimentare oferite de magazinul online NOW Foods nu sunt medicamente. Nu merită să se bazeze pe vindecarea formelor neglijate de tulburări în activitatea corpului. Biologic complexe active este o modalitate excelentă de a accelera procesul de recuperare sau de a preveni boala. Toate sunt create având în vedere îngrijirea sănătății.

Ți-a plăcut? - Spune-le prietenilor tai!

Ecologia consumului Știință și tehnologie: Una dintre principalele probleme ale energiei alternative este furnizarea neuniformă din surse regenerabile. Să luăm în considerare modul în care tipurile de energie pot fi stocate (deși pentru utilizare practică va trebui să transformăm energia stocată fie în electricitate, fie în căldură).

Există 6 tipuri principale de energie: gravitațională, mecanică, termică, chimică, electromagnetică și nucleară. Până acum, omenirea a învățat cum să creeze baterii artificiale pentru energia primelor cinci tipuri (ei bine, cu excepția faptului că stocurile disponibile de combustibil nuclear au origine artificială). Aici vom lua în considerare modul în care fiecare dintre aceste tipuri de energie poate fi stocată și stocată (deși pentru utilizare practică va trebui să transformăm energia acumulată fie în energie electrică, fie în căldură).

Acumulatoare de energie gravitațională

În acumulatorii de acest tip, în stadiul de acumulare a energiei, sarcina se ridică, acumulând energie potențială, iar la momentul potrivit cade înapoi, returnând această energie cu beneficii. Aplicație ca marfă solide sau lichide aduce propriile caracteristici designului fiecărui tip. O poziție intermediară între ele este ocupată de utilizarea materialelor în vrac (nisip, plumb, bile mici de oțel etc.).

Stocarea energiei gravitaționale în stare solidă

Esența dispozitivelor de stocare mecanică gravitațională este că o anumită sarcină se ridică la o înălțime și este eliberată la momentul potrivit, forțând axa generatorului să se rotească pe parcurs. Un exemplu de implementare a unei astfel de metode de stocare a energiei este dispozitivul propus de compania californiană Advanced Rail Energy Storage (ARES). Ideea este simplă: când panouri solare iar morile de vânt produc multă energie, vagoane grele speciale sunt conduse în sus cu ajutorul motoarelor electrice. Noaptea și seara, când nu sunt suficiente surse de energie pentru a asigura consumatorii, mașinile se prăbușesc, iar motoarele, care funcționează ca generatoare, returnează energia acumulată înapoi în rețea.

Aproape toate dispozitivele mecanice de stocare din această clasă au un design foarte simplu și, prin urmare, fiabilitate ridicată și durată lungă de viață. Timpul de stocare a energiei odată stocate este practic nelimitat, cu excepția cazului în care sarcina și elementele structurale se prăbușesc în timp din cauza bătrâneții sau a coroziunii.

Energia stocată în ridicarea corpurilor solide poate fi eliberată într-o foarte mare măsură un timp scurt. Limitarea puterii primite de la astfel de dispozitive este impusă numai de accelerația căderii libere, care determină rata maximă de creștere a vitezei sarcinii în cădere.

Din păcate, consumul specific de energie al unor astfel de dispozitive este scăzut și este determinat de formula clasică E = m · g · h. Astfel, pentru a stoca energie pentru încălzirea a 1 litru de apă de la 20°C la 100°C, este necesar să ridicați o tonă de marfă cel puțin la o înălțime de 35 de metri (sau 10 tone pe 3,5 metri). Prin urmare, atunci când este nevoie de a stoca mai multă energie, aceasta duce imediat la nevoia de a crea structuri voluminoase și, ca o consecință inevitabilă, costisitoare.

Dezavantajul unor astfel de sisteme este, de asemenea, că calea pe care se deplasează sarcina trebuie să fie liberă și destul de dreaptă și este, de asemenea, necesar să se excludă posibilitatea intrării accidentale a lucrurilor, oamenilor și animalelor în această zonă.

Depozitarea fluidelor gravitaționale

Spre deosebire de mărfurile în stare solidă, atunci când se utilizează lichide, nu este nevoie să se creeze arbori drepti cu secțiune transversală mare pentru întreaga înălțime a ascensorului - lichidul se mișcă perfect de-a lungul țevilor curbate, a căror secțiune transversală ar trebui să fie suficientă doar pentru trece fluxul maxim de proiectare prin ele. Prin urmare, rezervoarele superioare și inferioare nu trebuie să fie plasate unul sub celălalt, ci pot fi distanțate la o distanță suficient de mare.

Această clasă include centralele electrice cu acumulare prin pompare (PSPP).

Stocarea mecanică a energiei

Energia mecanică se manifestă în interacțiunea, mișcarea corpurilor individuale sau a particulelor acestora. Include energia cinetică de mișcare sau rotație a corpului, energia de deformare la îndoire, întindere, răsucire, comprimare a corpurilor elastice (arcuri).