Evaluation of some renewable energy technologies

Purpose. The study aims to outline and compare various renewable energy alternatives in view of the global warming crisis and depletion of fossil fuels which cause emissions of carbon dioxide. Carbon dioxide is a major source of pollution and is an absorbent for radiation. Methods. Literature surveys and analysis of benefits and drawbacks of the competing technologies should include the capital costs, running costs and carbon footprint. Liquid fuels have high energy to weight ratio compare to say solar panels or thermal absorbers, but what is neglected is the large refinery and other processing machinery behind the liquid fuel which is adding to the carbon footprint. Findings. Producer gas and bacterial engines are suggested as possible pollution reducing and cost effective methods for power generation. Coal, biomass, geothermal and hydroelectric have the lowest running cost, but carbon footprint cost is neglected. Solar chimneys, with low mechanical efficiency have low running costs, and no pollution. Modification of internal combustion engines to use producer gas and alcohol may reduce overall carbon footprint. Originality. Many researches focus on energy and mechanical efficiency. Bacterial engines have yet to be fully developed, and these are wonderful chemical factories but not understood in terms of classical thermodynamics. For all technologies, return on investment is more appropriate since capital costs are also included, which are neglected in mechanical efficiency calculations. Practical implications. Depletion of forest cover which acts as a greenhouse gas sink contributes to global warming. Worldwide, million of cars with internal combustion engines consuming petroleum, if converted to alternative fuels, can help in reducing the carbon gas emissions and ultimately to a slowdown in the global warming rate.Мета. Надати і порівняти різні види відновлюваної енергії з урахуванням енергетичної кризи, пов'язаної з глобальним потеплінням і виснаженням викопних джерел палива, що призводить до викидів вуглекислого газу, який є головним джерелом забруднення атмосфери й поглинання радіації. Методика. При огляді літературних джерел та аналізі переваг і недоліків конкуруючих технологій необхідно враховувати капітальні й експлуатаційні витрати, а також вуглецевий слід. Рідкі види палива відрізняються більш високою питомою енергією по масі в порівнянні з сонячними панелями або термокомпенсаторами. Не можна недооцінювати той факт, що виробництво рідкого палива передбачає наявність громіздкого очисного й переробного обладнання, робота якого збільшує вуглецевий слід. Результати. Генераторний газ і бактеріальні двигуни пропонуються в якості способу зменшення забруднення та економічного отримання електричної енергії. Отримання електроенергії на геотермальних і гідроелектростанціях, а також на станціях, що працюють на вугіллі чи біомасі, передбачає низькі витрати на експлуатацію. Однак, при цьому не враховуються витрати на боротьбу з вуглецевими викидами. Сонячні електростанції аеродинамічного типу при малому механічному ККД відрізняються низькими експлуатаційними витратами і практично не забруднюють навколишнє середовище. Модифіковані двигуни внутрішнього згоряння, що дозволяють отримувати генераторний газ і спирт, можуть сприяти зменшенню вуглецевих викидів. Наукова новизна. Багато вчених розглядають проблеми отримання енергії й підвищення механічного ККД. Необхідно вдосконалювати бактеріальні двигуни, свого роду хімічні фабрики, робота яких ще не до кінця зрозуміла з точки зору класичної термодинаміки. Оцінюючи різні технології, слід виходити з окупності інвестицій, оскільки вона включає капітальні витрати, які зазвичай не враховуються при розрахунках механічного ККД. Практична значимість. Скорочення лісового покриву планети, який є поглиначем парникових газів, призводить до глобального потепління. Якщо двигуни мільйонів машин по всьому світу перевести з бензину на альтернативні види палива, скоротяться парникові викиди й сповільняться темпи глобального потепління.Цель. Представить и сравнить различные виды возобновляемой энергии с учетом энергетического кризиса, связанного с глобальным потеплением и истощением ископаемых источников топлива, что приводит к выбросам углекислого газа, который является главным источником загрязнения атмосферы и поглощения радиации. Методика. При обзоре литературных источников и анализе преимуществ и недостатков конкурирующих технологий необходимо учитывать капитальные и эксплуатационные затраты, а также углеродный след. Жидкие виды топлива отличаются более высокой удельной энергией по массе по сравнению с солнечными панелями или термокомпенсаторами. Нельзя недооценивать тот факт, что производство жидкого топлива предполагает наличие громоздкого очистного и перерабатывающего оборудования, работа которого увеличивает углеродный след. Результаты. Генераторный газ и бактериальные двигатели предлагаются в качестве способа уменьшения загрязнения и экономичного получения электрической энергии. Получение электроэнергии на геотермальных и гидроэлектростанциях, а также на станциях, работающих на угле или биомассе, предполагает низкие расходы на эксплуатацию. Однако, при этом не учитываются расходы на борьбу с углеродистыми выбросами. Солнечные электростанции аэродинамического типа при малом механическом КПД отличаются низкими эксплуатационными расходами и практически не загрязняют окружающую среду. Модифицированные двигатели внутреннего сгорания, позволяющие получать генераторный газ и спирт, могут способствовать уменьшению углеродистых выбросов. Научная новизна. Многие ученые рассматривают проблемы получения энергии и повышения механического КПД. Необходимо совершенствовать бактериальные двигатели, своего рода химические фабрики, работа которых еще не до конца понятна с точки зрения классической термодинамики. Оценивая различные технологии, следует исходить из окупаемости инвестиций, поскольку она включает капитальные затраты, которые обычно не учитываются при расчетах механического КПД. Практическая значимость. Сокращение лесного покрова планеты, который является поглотителем парниковых газов, приводит к глобальному потеплению. Если двигатели миллионов машин по всему миру перевести с бензина на альтернативные виды топлива, сократятся парниковые выбросы и замедлятся темпы глобального потепления.This work was presented at the International Conference on Environmental Design and Innovation, Amman Jordan in May 2016. The author thanks the organizers and Al-Zaytoona University for local hospitality

Plasma balls/kinks as solitons of large NN confining gauge theories

We discuss finite regions of the deconfining phase of a confining gauge theory (plasma balls/kinks) as solitons of the large $N$, long wavelength, effective Lagrangian of the thermal gauge theory expressed in terms of suitable order parameters. We consider a class of confining gauge theories whose effective Lagrangian turns out to be a generic 1 dim. unitary matrix model. The dynamics of this matrix model can be studied by an exact mapping to a non-relativistic many fermion problem on a circle. We present an approximate solution to the equations of motion which corresponds to the motion (in Euclidean time) of the Fermi surface interpolating between the phase where the fermions are uniformly distributed on the circle (confinement phase) and the phase where the fermion distribution has a gap on the circle (deconfinement phase). We later self-consistently verify that the approximation is a good one. We discuss some properties and implications of the solution including the surface tension which turns out to be positive. As a by product of our investigation we point out the problem of obtaining time dependent solutions in the collective field theory formalism due to generic shock formation.Comment: 26+1 pages, 10 figure

Thermal Correlation Functions of Twisted Quantum Fields

We derive the thermal correlators for twisted quantum fields on noncommutative spacetime. We show that the thermal expectation value of the number operator is same as in commutative spacetime, but that higher correlators are sensitive to the noncommutativity parameters $\theta^{\mu\nu}$.Comment: 4 pages, LaTeX. Reference added, typos corrected

Large scale flows in the solar interior: Effect of asymmetry in peak profiles

Ring diagram analysis can be used to study large scale velocity fields in the outer part of the solar convection zone. All previous works assume that the peak profiles in the solar oscillation power spectrum are symmetric. However, it has now been demonstrated that the peaks are not symmetric. In this work we study how the explicit use of asymmetric peak profiles in ring-diagram analysis influences the estimated velocity fields. We find that the use of asymmetric profiles leads to significant improvement in the fits, but the estimated velocity fields are not substantially different from those obtained using a symmetric profile to fit the peaks. The resulting velocity fields are compared with those obtained by other investigators.Comment: To appear in Ap

Analysis of temperature effects near mode I cracks in glassy polymers

A previous isothermal study has shown that the toughness of glassy polymers is governed by the competition between shear yielding and crazing. The present work aims at investigating loading rates for which thermal effects need to be accounted for. The influence of the heat coming from the viscoplastic shear yielding and from crazing on their competition and on the toughness is examined. Crazing is shown to be the dominant heat source, and the dependence of the craze properties on temperature appears to be key in controlling the toughness of the material.