Así que quieres aprovechar la evaporación de un lago artificial
Así que quieres aprovechar la evaporación de un lago artificial
.A veces vienes a través de cosas locas en internet. Sólo echa un vistazo a la Proyecto de depresión Qattara; La idea básica es crear un canal para permitir que el agua del mar Mediterráneo fluya hacia la Depresión de Qattara, una zona gigante y baja en Egipto. Esto crearía un enorme lago artificial que cambiaría el clima local. Es un buen ejemplo de una masiva. geoingeniería proyecto.
El proyecto nunca se puso en marcha, probablemente porque sería demasiado caro. Pero no quiero hablar de lo financiero o impactos ambientales de este proyecto. Quiero centrarme en otro aspecto del plan: usar este lago como método para generar energía eléctrica. Así es como funciona. El agua del lago se evaporará y causará un flujo continuo de agua nueva desde el mar. El agua en movimiento en el canal se puede usar para hacer girar una turbina y generar electricidad. Aunque alguien ya ha estimado la cantidad de energía, quiero hacerlo yo mismo. Ya sabes ... por diversión.
Evaporación
Comencemos con la parte importante: ¿por qué un lago pierde agua? En realidad, puedes intentarlo tú mismo. Consigue un poco de agua y ponla en una cacerola poco profunda. Deje la bandeja con agua en su mostrador durante un par de días y luego revísela. Tal vez toda el agua se habrá ido, o tal vez aún quede algo. Pero es probable que haya menos agua en la sartén que al principio. Esto se debe a la evaporación o tienes un gato que vino y lo bebió. Entonces asumamos que fue evaporación.
El agua puede existir en tres fases: sólida, líquida o gaseosa. Durante la evaporación, parte del agua líquida se convierte en agua en fase gaseosa (a esto le llamamos vapor de agua). Pero se necesita energía para pasar de la fase líquida a la gaseosa, y la energía promedio de las partículas de agua no es suficiente para pasar a la fase de vapor. Sin embargo, esa es la energía promedio. Las partículas de agua en la fase líquida tienen un rango de diferentes energías. Algunas partículas de agua se mueven lentamente con poca energía y otras se mueven más rápido. Estas partículas de agua que se mueven más rápido cerca de la superficie del líquido tienen la energía suficiente para "escapar" de la fase líquida y evaporarse. Por supuesto, si las partículas de agua de mayor energía se van, lo que queda son las partículas de menor energía. Eso significa que la energía promedio (y por lo tanto la temperatura) del agua restante disminuye. La evaporación es de hecho un método para enfriar cosas.
Pero a quién le importa eso? Solo nos importa la velocidad con la que el agua pasa de la fase líquida a la fase de vapor. Cuanto mayor sea la velocidad con la que se evapora el agua, más agua necesitaría llegar desde el mar. Entonces, ¿cómo se calcula la tasa de evaporación? Resulta que no es tan sencillo. En realidad, esta es la red velocidad de evaporación: a medida que el agua se evapora del líquido a la fase gaseosa, parte del agua en la fase gaseosa se condensa en agua líquida. Debes considerar esta condensación como parte del panorama general. Eso significa que la tasa de evaporación global dependerá de lo siguiente:
- Temperatura del agua
- Temperatura del aire
- Humedad del aire.
- Altitud del agua
- Velocidad del viento del aire.
- Temperatura del suelo
- Luz del sol
Es un problema difícil. Si desea calcular la tasa de evaporación de un lago, puede usar un modelo como el Ecuación de Penman o Shuttleworth—Pero eso es demasiado complicado para mí. En su lugar, voy a utilizar esta estimación de la tasa de evaporación en el lago Nasser, en Egipto, que promedia tal vez 7 milímetros por día.
Poder de calculo
Ahora que tengo un valor para la tasa de evaporación, necesito algo más. Voy a suponer que en un segundo dado, la masa de agua que se evapora será igual a la masa de agua que ingresa al lago desde el mar. La tasa de evaporación estimada me dice cuánto cae el nivel de agua, pero no el volumen (o masa) de agua. Para calcular la masa por segundo, necesito la superficie del lago. De acuerdo a Wikipedia, la depresión de Qattara tiene un área de 19,000 kilómetros cuadrados..
Con el área del lago y la tasa de evaporación, puedo obtener el volumen de agua que debe ser por cada segundo de tiempo. Vamos a hacerlo.
El primer paso es convertir la tasa de evaporación en unidades de metros por segundo (en lugar de milímetros por día). Eso es solo un problema de conversión de unidad simple, pero se vería así:
Recuerda que eso es solo una conversión de unidades. En caso de que necesite una actualización de las conversiones de la unidad, Aquí hay algo que escribí hace un rato.. Ahora solo necesito multiplicar la tasa de evaporación por el área del lago (en metros cuadrados). Esto me dará el caudal volumétrico del agua.
Ahora necesito encontrar la velocidad del agua que viene del mar. Con una velocidad de flujo de 1539 metros cúbicos por segundo, podría tratarse de agua que fluye a 1539 m / s pasando por una sección transversal de un metro cuadrado o agua de 1 m / s pasando por 1539 metros cuadrados. Puede parecer que la velocidad no importa, pero sí lo hace. Esto significa que tendré que estimar el tamaño del canal (el área de la sección transversal). Digamos que el canal tiene 100 metros de ancho y 5 metros de profundidad. Esto daría un área transversal de 500 m.2 Con una velocidad de agua de 3.08 m / s.
Puede imaginárselo ahora: cada segundo, un bloque gigante de agua se mueve hacia el lago a una velocidad de 3.08 m / s. Si pudiera detener toda esta agua, obtendría la energía cinética de ella para usarla en otras cosas eléctricas. Pero, por supuesto, no puedes detener toda el agua, eso sería una locura. Además, la turbina hidroeléctrica no será 100% eficiente. Por lo tanto, solo voy a aproximar la eficiencia total de este sistema a aproximadamente el 25 por ciento. La potencia de salida será entonces la eficiencia multiplicada por la energía cinética y dividida por el tiempo de 1 segundo (por eso es bueno usar un intervalo de tiempo de 1 segundo).
Oh, recuerda que la energía cinética se calcula como:
¡Pero espera! ¿Qué pasa con la masa del agua? Supongo que me olvidé de esa parte. Si sé el volumen de agua (lo hago) y la densidad del agua (lo hago), puedo calcular la masa. La densidad del agua es de alrededor de 1000 kilogramos por metro cúbico. Eso significa que la masa de esta agua sería de 1.539 millones de kilogramos. Creo que estamos listos para calcular la potencia. Ya que soy un gran fan de usar Python como mi calculadora, solo voy a poner mi código aquí.
Eso pone el poder a 1,8 megavatios. Eso parece algo bajo. Una central nuclear puede Producir más de 500 MW., y hubiera pensado que esto estaría en ese rango. OK, vamos a intentar algo. ¿Qué pasa si usas un canal más pequeño para dejar entrar el agua? Si pongo el ancho del canal a 10 metros, el agua tendrá que moverse mucho más rápido. Dado que la energía cinética es proporcional a la velocidad al cuadrado, esto dará más potencia. En realidad, es muy fácil de recalcular desde que usé python. Si solo cambio el ancho del canal, obtengo una potencia de 180 MW. Eso parece mejor.
¡Espere! Una pregunta más de tarea para ti. ¿De dónde viene realmente esta energía? ¿Cómo se obtiene energía que es esencialmente de la evaporación? En el panorama general de la energía, esto es, en última instancia, una forma de energia solar. El sol calienta el agua del lago para que pueda seguir evaporándose. Esta agua finalmente vuelve a llover en el océano para que pueda correr a través de la hidroeléctrica. Entonces, es esencialmente solar.
¿Qué pasa si abordas esto como un problema de energía solar? Si puede obtener aproximadamente 1000 vatios por metro cuadrado del sol, ¿cuánta energía podría obtener del lago artificial? ¿Qué tipo de eficiencia para un panel solar daría el mismo cálculo de potencia que el anterior?
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FUENTE ORIGINAL DEL ARTICULO LOS MEJORES SITIOS DE TECNOLOGIA https://www.beviral.online
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