Екологічно чистий технологічний процес біоконверсії з енергопостачанням на основі перетворення енергії сонячного спектру

Використання сонячної енергії, як альтернативного джерела енергії, на сьогодні йде по двом основним напрямкам: безпосереднім перетворенням в тепло і в електроенергію. Перший шлях, термодинамічний, як правило використовується  для безпосереднього отримання теплової енергії невисокого температурного потенціалу (опалення будівель, гаряча вода, охолодження повітря тощо).
Другий шлях (фотоелектричний) – виробництво електроенергії можливе тільки завдяки використанню фотоелектричних перетворювачів. Нами пропонується третій шлях – пряме перетворення енергії світлового діапазону в інфрачервоний (тепловий) з безпосереднім використанням теплоти для потреб людства (наприклад, для живлення системи енергозабезпечення і термостабілізації системи біоконверсії), яка дозволить вирішити три актуальних проблеми сучасності: екологічну – попередити забруднення навколишнього середовища органічними відходами, енергетичну – отримувати  ефективний енергоносій (біогаз) і агроекономічну – отримувати високоякісні органічні добрива, готові до внесення в ґрунт. Одною з основних проблем, які обмежують широке розповсюдження систем біоконверсії (СБК), є необхідність використання значної частини отриманого біогазу для забезпечення тепловою енергією технологічного процесу СБК. Частина біогазу, як правило, спалюється у водогрійних котлах для отримання теплоносія, завдяки якому здійснюється енергозабезпечення та термостабілізація біореактора. При такому використанні біогазу вже існують викиди, які містяться в димових газах водогрійного котла і тому СБК вже не можна вважати повністю екологічно чистою. Запропонований варіант являє собою принципово новий метод підтримання теплової та енергетичної стабільності процесу біоконверсії. В якості джерела енергії для термостабілізації процесу ферментації буде використаний перетворювач енергії світлової (видимої) частини спектру сонячного випромінювання в інфрачервону. Сучасний рівень науки і техніки дозволить врегулювати технологічні проблеми, які можуть виникнути при реалізації цієї програми і побудувати ефективні термодинамічні схеми для реалізації інформаційно-енергетичного перетворення світлового спектру сонячної енергії. Найбільша щільність сонячного випромінювання, яка приходить на Землю, складає приблизно 1кВт/м2 (середні значення  0,5кВт/м2) в діапазоні хвиль 0,3-2,5 мкм (їх можна вважати короткохвильовими) і частина якого складає видимий спектр. Для більшості населених районів суходолу в залежності від місця, часу доби і погоди, потоки сонячної енергії, які досягають поверхні землі змінюються від 3 до 30 МДж/м2 за світловий день. Цей енергетичний потік, який характеризується енергією фотонів в максимумі розподілення порядку 2еВ, визначеному по температурі Сонця, близько 6000?К перетворений в теплову енергію, може бути використаний для багатьох технічних потреб, і це було вказано, наприклад для підтримання життєдіяльності металоутворюючих бактерій в системах біоконверсії. Абсолютна більшість потоків випромінювання, яка охоплює біосферу (поверхневий шар Землі з середньою температурою 14,1?С) також має порядок 1кВт/м2, але вже в іншому спектральному діапазоні, від 5-25 мкм з максимумом біля 10мкм і вважається довгохвильовим (інфрачервоним). При надходженні короткохвильового випромінювання в біосферу відбувається комплекс процесів (відбивання, поглинання, розсіювання тощо), а також перетворення спектру сонячного випромінювання процесами фотосинтезу, структуризації води в різних фазових станах і процесами в парникових багатоатомних газах, перетворення короткохвильового випромінювання в довгохвильове, результатом чого є нагрівання поверхні Землі, приповерхневого шару тропосфери і утворення парникового ефекту. Метою даного дослідження є побудова оптичних перетворювачів, які по аналогії з процесами в біосфері Землі перетворювали короткохвильову частину спектру Сонячного випромінювання в довгохвильову – для отримання теплової енергії.
Література
1. Кожем’яко В. П., Зузяк П. Н., Ларюшкін Є. П., Слободяник А. Д. Теоретичні основи перетворення світлового спектру // Оптико-електронні і інформаційно-енергетичні технології. – Вінниця: ВНТУ. – №1 (ІІ). – 2006. – С. 97-101.
 
Екологічно чистий технологічний процес біоконверсії з енергопостачанням на основі перетворення енергії сонячного спектру / Кожем’яко В.П., Ларюшкін Є.П. // І-й Всеукраїнський з’їзд екологів: міжнар. наук.-техн. конф., 4–7 жовтня 2006 р.: тези допов. – Вінниця, 2006. – С. 192.
МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”,  4-7 жовтня, 2006 р.
Вінницький національний технічний університет
Секція 5 “Інженерні шляхи вирішення екологічних проблем України. Альтернативні (відновлювальні) джерела енергії ”.
Скачати в форматі pdf: 
Оцінка: 
0
No votes yet