Suurennuslasi ja aurinkoenergia

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Monet varmaan muistavat, kun pikkupoikina keväällä suurennuslaseilla lämmitettiin filmirullaa ja se syttyi iloisesti palamaan parissa sekunnissa.

Olen miettinyt kysymystä, kuinka korkean lämmön voisi maksimissaan kehittää isolla suurennuslasilla auringonvalosta. Jos esim. olisi 2 metrin läpimitaltaan oleva suurennuslasi, joka olisi rakennettu korkeaan torniin, josta auringonvalo kohdistettaisiin suoraan polttopisteeseen, niin kuinka suuri kuumuus syntyisi polttopisteeseen?

Onko olemassa jotain lainalaisuutta, jolla voidaan laskea suurennuslasin halkaisijan ja polttopisteessä syntyvän lämpötilan välinen suhde?

Olisiko sillä jotain energiataloudellista merkitystä, jos tällainen laite olisi esim. Saharan autiomaassa, jossa aurinko paistaa koko päivän, ja tämä laite kääntyisi niin, että suurennuslasi olisi suoraan polttopisteen ja auringon välissä vaikkapa 10 tuntia päivässä?

Sivut

Kommentit (49)

PeterH
Seuraa 
Viestejä2875
Liittynyt20.9.2005

Laskukaavoista en tiedä (annan muiden vastata tähän) mutta kyllä sellaiset varmasti on olemassa.

Lienet joskus kokeillut esim. piirtoheittimestä pöllityn fresnel-linssin tehoa polttohommissa? Teho on aika hurja, sellaisella saa aika nopeasti reiän jopa autonrenkaaseen.

Hagrid
Olisiko sillä jotain energiataloudellista merkitystä, jos tällainen laite olisi esim. Saharan autiomaassa, jossa aurinko paistaa koko päivän, ja tämä laite kääntyisi niin, että suurennuslasi olisi suoraan polttopisteen ja auringon välissä vaikkapa 10 tuntia päivässä?

Onhan tuollaisia aurinkokeräimiä olemassakin. Suuri määrä kääntyviä peilejä keskittävät auringon energian laajalta alueelta yhteen pisteeseen, jossa lämpö muutetaan energiaksi. Peilien idea on siis käytännössä sama kuin linssin, ja edullisempi toteuttaa (ison laadukkaan linssin hiominen on kallis ja vaikea urakka).

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007

Teoriassa saman lämpötilan kuin auringon pintalämpötila; käytännössä ei.

Hagrid
Monet varmaan muistavat, kun pikkupoikina keväällä suurennuslaseilla lämmitettiin filmirullaa ja se syttyi iloisesti palamaan parissa sekunnissa.

Olen miettinyt kysymystä, kuinka korkean lämmön voisi maksimissaan kehittää isolla suurennuslasilla auringonvalosta. Jos esim. olisi 2 metrin läpimitaltaan oleva suurennuslasi, joka olisi rakennettu korkeaan torniin, josta auringonvalo kohdistettaisiin suoraan polttopisteeseen, niin kuinka suuri kuumuus syntyisi polttopisteeseen?

Onko olemassa jotain lainalaisuutta, jolla voidaan laskea suurennuslasin halkaisijan ja polttopisteessä syntyvän lämpötilan välinen suhde?

Olisiko sillä jotain energiataloudellista merkitystä, jos tällainen laite olisi esim. Saharan autiomaassa, jossa aurinko paistaa koko päivän, ja tämä laite kääntyisi niin, että suurennuslasi olisi suoraan polttopisteen ja auringon välissä vaikkapa 10 tuntia päivässä?

Vierailija

Äkkiseltään ajateltuna auringonvalon hyödyntäminen suurennuslaseilla/peileillä tuntuu järkevämmältä jossain päin maailmankolkkaa kuin tuulen käyttäminen energiantuotannossa.

Miksi sitten ei käytetä enemmänkin?

Pilvisyys - onko kierrettävissä pilvien yläpuolisilla systeemeilä.

Ehkä sittenkin kallista toteuttaa.

Kyse edellemainituista energian tuotannon tavoista herättää itselleni kysymyksen energian varastoinnista. Siitä käsittääkseni on kyse puhuttaessa tuuli, aurinkovoiman käytöstä laajemmassa mittakaavassa.

Ketjun aloittajalta mielenkiintoinen pähkäilyn aihe.

Vierailija

ei se mitään energiaa lisää eli pisteeseen kohdistettu energiamäärä riippii linssin tai peilin pinta-alasta.

netistä varmaan löydättä paljonko energiaa neliömetrillä keskimäärin auringosta tulee.

Ja sitten vaan huomioitte kaikki epäideaalisuudet peilissä/linssissä sekä ilmakehän vaimennuksen ja "polttopisteen" koon jne.

ei ole saharassa kun ei siellä ole kukaan käyttämässä sitä sun tuolla tavalla tuottamaan energiaa.

Vierailija

Erityisesti minua kiinnostaa kysymys, jossa polttopisteenä olisi yksi ainoa atomi, ja vieläpä vetyatomi, jonka ytimessä yksi ainoa protoni (ei edes neutronia). Jos yhteen ainoaan protoniin voidaan kohdistaa sellainen lämpöenergia, joka kootaan isolla suurennuslasilla, niin minusta tuntuu, että tällainen yksittäinen atomi saa kyllä aikamoista kyytiä. Vetyatomi siitä syystä, että sen massa on vähäisin ja siten siihen kohdistuva lämpövaikutus maksimoituisi.

Olisiko peräti mahdollista saada tässä prosessissa aikaiseksi lämpötila, joka käynnistäisi fuusioreaktion, ja jos ei niin kuinka lähelle päästäisiin.

Toisaalta, jos polttopisteenä olisi yksi ainoa vetyatomi, imeytyisikö energia automaattisesti koko atomiin eli sekä ytimeen ja elektroniin, jolla olisi vaikutus atomin sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen, vai olisiko mahdollisuus keskittää koko lämpöenergia yksinomaan vetyatomin ytimeen eli sen ainoaan protoniin, jolloin lämpöenergia energisoisi vahvaa vuorovaikutuskenttää.

Vierailija

Tässä kaikille hyvä sivu jatkotutkimuksille.

http://www.redrok.com/main.htm

Sivulta löytyy niin pieniä kuin suuriakin järjestelmiä, ja paljon.

Minua itseäni kiinnostavat kuitenkin pienet kannettavat keittosysteemit, kuten:
http://solarcooking.org/images/gallery-para.htm

linkissä ylimmäinen, joka on tehty sateenvarjosta ja voidaan taittaa sen tavoin kasaan ja avata taas uudessa paikassa ja linkin viides ylhäältä, joka voidaan taittaa viuhkan tavoin kasaan.

Nämä järjestelmät aurinkoisissa maissa helpottavat ruuan valmistusta ja poistavat kokonaan puunhaun. Metsää säästyy ja aavikoituminen pysähtyy ja luonnollisesti maailma pelastuu.

Vierailija
Hagrid
Erityisesti minua kiinnostaa kysymys, jossa polttopisteenä olisi yksi ainoa atomi, ja vieläpä vetyatomi, jonka ytimessä yksi ainoa protoni (ei edes neutronia). Jos yhteen ainoaan protoniin voidaan kohdistaa sellainen lämpöenergia, joka kootaan isolla suurennuslasilla, niin minusta tuntuu, että tällainen yksittäinen atomi saa kyllä aikamoista kyytiä. Vetyatomi siitä syystä, että sen massa on vähäisin ja siten siihen kohdistuva lämpövaikutus maksimoituisi.

Olisiko peräti mahdollista saada tässä prosessissa aikaiseksi lämpötila, joka käynnistäisi fuusioreaktion, ja jos ei niin kuinka lähelle päästäisiin.

Vaikea näin äkkiseltään sanoa onnistuuko fuusio suurennuslasilla. Lasereilla sitä on testailtu, joissa monta sädettä kohdistetaan pieneen pisteeseen. Puhuvat petawattien tehoista niissä laitteistoissa, joten potkua varmasti tarvitaan, jos mielii saavuttaa fuusioon tarvittavia lämpötiloja.

Vierailija

Fuusion kanssa on se pulma, että energian lisäksi tarvitaan jonkinlainen lämpöä johtamaton astia jolla fuusioitava materiaali pidetään paikoillaan niin että se pystyy fuusioitumaan.

Tokamakissa tämä "astia" on valtavan voimakas donitsin muotoinen magneettikenttä. Se sisällä sitten hilluu niinikään donitsin muodossa sitä plasmaksi kuumentunutta vetyä, jossa atomit törmäilevät keskenään ja fuusioituvat.

Kun suurennuslasilla lähdettäisiin kuumentamaan sitä yksittäistä vetyatomia, niin se singahtaisi karkuun.

Vierailija

En aurinkokennoista juurikaan mitään tiedä, mutta parhaan hyötysuhteen kennot ovat melkoisen kallita tietääkseni. Mitä jos tehtäisiin niin, että isolla suurennuslasilla kohdistettaisiin valo pieneen pisteeseen, jolloin kennonkin tarvitsisi olla pieni(=halpa) vaikka sille johdettaisiin sama fotonivirta, kuin vastaavalle isolle kennolle ilman suurennuslasia. Miksi näin ei (voi) tehdä?

Vierailija
Gradientti
En aurinkokennoista juurikaan mitään tiedä, mutta parhaan hyötysuhteen kennot ovat melkoisen kallita tietääkseni. Mitä jos tehtäisiin niin, että isolla suurennuslasilla kohdistettaisiin valo pieneen pisteeseen, jolloin kennonkin tarvitsisi olla pieni(=halpa) vaikka sille johdettaisiin sama fotonivirta, kuin vastaavalle isolle kennolle ilman suurennuslasia. Miksi näin ei (voi) tehdä?

1. Hyötysuhde laskee lämpötilan kohotessa
2. Materiaalit eivät kestä lämpökuormaa
3. Vaatii suuntaamislaitteiston

Vierailija

Keskustelu linkein on holtitonta. Jollei pysty sanottavaansa tiivistämään muutamiin virkkeisiin, kannattaa olla osallistumatta.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Denzil Dexter
Teoriassa saman lämpötilan kuin auringon pintalämpötila; käytännössä ei.

Tämä lausahdus on näköjään ohitettu kevyesti. Perustellaanpa se, niin ehkä se silloin uppoaa paremmin.

Lämpöopissa on melkoisen perustavanlaatuinen sääntö, että lämpöä ei voi siirtyä kylmemmästä kuumempaan, joten suurennuslasillakaan polttopisteestä ei saa auringon pintaa kuumemmaksi.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat