Enerji Akışlarının Dengesi – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları
Enerji Akışlarının Dengesi
Üç ana yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş, jeotermal ısı ve gezegensel çekim ve hareketten gelen enerji, dünyada çok farklı biçimlerde (örneğin ısı, fosil enerji taşıyıcıları veya biyokütle) oluşur veya çok farklı etkilere (örneğin dalgalar, buharlaşma ve yağış) neden olur.
Bu formları ve etkileri karşılık gelen enerji kaynaklarına tahsis eden bir akış diyagramını gösterir. Ek olarak, yenilenemeyen enerjilerin veya enerji taşıyıcılarının da durum hakkında eksiksiz bir izlenim verdiği gösterilmiştir. Ancak bu diyagramda sadece ana güzergâhlar ve bağdaşımlar gösterilmektedir, çünkü kesin bir tahsis yapmak her zaman mümkün değildir.
Örneğin rüzgar enerjisi, güneş radyasyonunun neden olduğu ve dünyanın dönüşünden etkilenen atmosferdeki hava hareketlerinin bir sonucudur. İnsanoğlunun ulaşabileceği yerkabuğundaki ısı, güneş enerjisi ve jeotermal ısıdan oluşmaktadır.
Buna göre, güneşten, jeotermal ısıdan ve gezegensel çekim ve hareketten gelen yenilenebilir enerji akışlarının yanı sıra, yenilenemeyen ek birincil enerji kaynakları atom çekirdeğidir. Nükleer füzyon veya nükleer fisyon yoluyla ısı üretmek için kullanılabilirler.
Güneş enerjisi akışı, çok sayıda ek enerji tezahürüne ve etkisine neden olur. Geçtiğimiz milyonlarca yılda, diğerlerinin yanı sıra, kömür, ham petrol ve doğal gaz gibi fosil biyojen enerji taşıyıcıları güneş radyasyonu yoluyla üretildi. Atom çekirdeğinden gelen enerjiyle (yani fosil mineral enerji taşıyıcıları) birlikte yenilenemeyen enerjiler veya insanlar için mevcut olan enerji taşıyıcılarıdır.
Diğer tüm formlar yenilenebilir enerjiler veya enerji taşıyıcılarıdır. Güneşten şu anda yeryüzüne gelen enerjinin bir kısmı atmosferde dönüşerek buharlaşma ve yağış, rüzgar ve dalga gibi etkilere neden olur.
Dünya yüzeyindeki küresel radyasyon olayı, denizin ve karanın yüzeyini ısıtır. Bu ısınma, diğerleri arasında okyanus akıntılarından ve bitki büyümesinden sorumludur. Bu tezahürlerle birlikte, jeotermal ısı ve gezegensel çekim ve hareketin neden olduğu gelgit enerjisi de yenilenebilir enerjiler arasında sayılmaktadır.
Dünya neredeyse bir enerji dengesi içinde olduğundan, eklenen enerjinin karşılık gelen bir geri çekilme ile dengelenmesi gerekir. Dünyanın bu enerji dengesi gösterilmiştir.
Her yıl dünyada dönüştürülen enerjinin en büyük kısmı böylece güneşten kaynaklanmaktadır (% 99,9’un üzerinde). Jeotermal enerjinin yanı sıra gezegensel çekim ve hareket, ek olarak enerji dengesinin yaklaşık %0,022’sini oluşturur. Fosil biyojen ve fosil mineral enerji rezervlerinden ve kaynaklarından elde edilen birincil enerjinin küresel kullanımı, her yıl %0,006 veya yaklaşık 413 EJ daha ekler.
Isı enerjisi formülü
Enerji denkliği formülü
Kinetik enerji formülü
Güç enerji Formülü
Potansiyel enerji formülü
Kütle enerji denkliği örnekleri
İç enerji formülü
Enerji denkliği örnekleri
Dünya’ya her yıl gelen güneş radyasyonu yaklaşık 5,6 1024 J’dir. Bu radyasyonun yaklaşık %31’i atmosfer çemberinin yüzeyinde doğrudan uzaya geri yansıtılır. Geri kalan %69 atmosfere girer. Büyük bir kısmı yeryüzüne ulaşırken, daha küçük bir kısmı atmosfer tarafından emilir.
Dünya yüzeyine ulaşan radyasyonun küçük bir kısmı (ortalama yaklaşık %4,2) hemen atmosfere geri yansır. Dünya yüzeyine ulaşan radyasyonun büyük bir kısmı buharlaşma, konveksiyon ve radyasyon için kullanılabilir. Bu amaçla uzun dalgalı ısı radyasyonuna dönüştürülür ve bu şekilde uzaya geri gönderilir. Dünya yüzeyine ulaşan radyasyonun küçük bir kısmı fotosentez yoluyla organik maddeye dönüştürülür.
Böylece dünya yüzeyinde enerji girişi ve çıkışı arasında neredeyse dengeli bir durum vardır. Ancak, enerjinin bir kısmı biyokütle olarak depolandığından, çekilenden çok daha fazla miktarda enerji eklenir.
Bu organik madde insanlar tarafından organik olarak ayrıştırılmaz, yakılmaz veya başka bir şekilde dönüştürülmezse, jeolojik devirler içerisinde fosil biyojen enerji taşıyıcılarına dönüştürülebilir.
Bu, esas olarak, kısmen deniz dibine batan, denizde büyüyen planktonla ilgilidir. Öte yandan, kısa vadede fosil biyojen ve fosil mineral enerji taşıyıcıları kullanılarak, açıklanan yenilenebilir enerji akışlarının dünyaya kattığından daha fazla enerji açığa çıkarılabilir.
Güneş Radyasyonu
Güneşten Dünya’ya gelen enerjinin bir kısmı doğrudan Dünya yüzeyinde radyasyon olarak alınabilir ve farklı kullanılabilir enerji biçimlerine dönüştürülebilir. Bu nedenle, güneş radyasyonunun temel ilkeleri ve temel özellikleri aşağıda tartışılacaktır.
Prensipler
Optik pencereler. Atmosfer büyük ölçüde güneş radyasyonu için geçirimsizdir. Yalnızca optik spektral aralıkta (0,3 ila 5,0 μm; pencere I) ve düşük frekans aralığında (10-2 ila 102 m, pencere II) radyasyon atmosferden geçebilir.
Enerjik sebeplerden dolayı sadece Pencere I, güneş enerjisinin teknik kullanımı ile ilgilidir. Optik pencere I’in en önemli kısmı, 0,38 ile 0,78 μm arasındaki görünür ışık aralığını kapsar.
Radyasyonun Zayıflaması
Atmosfer içinde radyasyon zayıflar; bu sürece yok olma denir. Çeşitli mekanizmalar devreye girer.
– Difüzyon. Difüzyon, radyasyonun enerji transferi olmadan ve dolayısıyla enerji kaybı olmadan orijinal radyasyon açısından saptırılmasıdır. Bu difüzyon, yani hava moleküllerinde, su damlalarında, buz kristallerinde ve aerosol partiküllerinde gerçekleşir.
Rayleigh ve Mie difüzyonu ayırt edilir. Rayleigh difüzyonu, yarıçapı gelen ışığın dalga boyundan önemli ölçüde daha küçük olan parçacıklarda (örneğin hava molekülleri) difüzyondur.
Mie difüzyonu, gelen ışığın dalga boyu içinde ve daha büyük yarıçapa sahip parçacıklarda (örneğin aerosol parçacıkları) gerçekleşir. Güneş ışığının dağıldığı parçacıklar ne kadar büyükse, ileri yönde o kadar fazla yayılırlar. Mie difüzyonu daha sonra kırınıma dönüşür.
– Emilim. Absorpsiyon, güneş radyasyonunun diğer enerji formlarına dönüştürülmesidir. Genel olarak, güneş radyasyonu bu işlem sırasında ısıya dönüştürülür. Bu absorpsiyon aerosol, bulut ve çökelti partiküllerinde gerçekleşebilir.
Ek olarak, seçici bir absorpsiyon mümkündür; burada güneş radyasyonunun seçilmiş spektral ve dalga boyu aralıkları, atmosferde bulunan bazı gazlar tarafından emilir. Bu özellikle ozon (O3) ve su buharı (H2O) için geçerlidir. Örneğin ozon, 0,22 ve 0,31 μm arasındaki spektral aralığı neredeyse tamamen emer. Karşılaştırıldığında, karbondioksit (CO2) güneş ışınımını çok az soğurur.
Bu zayıflama sözde iletim faktörü τG ile tanımlanır; atmosferden geçen dış atmosferik tabaka üzerine gelen küresel güneş radyasyonunu etkileyen tüm zayıflatma etkilerini kapsar. Gg küresel radyasyon ve ESC güneş sabitidir.
Enerji denkliği formülü Enerji denkliği örnekleri Güç enerji Formülü İç enerji formülü Isı enerjisi formülü Kinetik enerji formülü Kütle enerji denkliği örnekleri Potansiyel enerji formülü