표면 전력 밀도

Surface power density

물리학과 공학에서 표면 전력 밀도는 단위 면적당 전력입니다.

적용들

  • 전자파 방사의 강도는 W2/m으로 나타낼 수 있다.이러한 양의 예는 태양 상수입니다.
  • 풍력 터빈은 종종 터빈 디스크 면적의 평방미터당 와트를 측정하는 특정 전력( r 2 {\ \2을 사용하여 비교됩니다. 여기서 r은 블레이드의 길이입니다.이러한 조치는 일반적으로 태양열 패널에 대한 일반적인 응용 프로그램에서는 적어도 사용된다.
  • 입체각(steradians)단위당 특정 방향으로가 환하게 빛난다 뇌 표면의 출력 밀도.주파수(헤르츠)의 단위당 특정 주파수에서 스펙트럼 빛은 빛.

에너지원의 표면 전력 밀도이다.

산업 에너지 자원의 비교에서 표면 전력 밀도는 중요한 요소이다.[1]개념은 지질학자 바클라브 스밀의 생명에 의해 popularised다.용어는 보통 혼란으로 또는 관련된 동명의 조건에 이끌 수 있는 관련 문헌에서"출력 밀도"에 단축되었다.

로 측정W/m2it describes the amount of power obtained per unit of Earth surface area used by a specific energy system, including all supporting infrastructure, manufacturing, mining of fuel (if applicable) and decommissioning.[2],[3]화석 연료와 원자력 큰 전력 발전소 비교적 작은 면적 차지하고 있던 그릴 수 있다는 것 높은 전력 밀도에 특징 지어진다.재생 가능 에너지원과 같은 에너지 출력을 위해 그들은 이미 재생 가능 에너지의 독일 Energiewende에 제한 요소로 각광 받고 있는 그에 따라 더 넓은 지역 차지하는 것이 필요해 출력 밀도 크기의 최소한 3주문 더 작은 가지고 있다.[4]

다음 표는 재생 에너지원과 [5]비재생 에너지원의 중앙 표면 전력 밀도를 보여준다.

에너지원 중앙 PD

[W/m2]

화석 가스 482.10
원자력 240.81
기름 194.61
석탄 135.10
태양광 발전 6.63
지열 2.24
풍력 발전 1.84
수력 발전 0.14
바이오매스 0.08

배경

전자파가 공간을 통과하면서 에너지가 소스로부터 다른 물체(수신기)로 전달됩니다.이 에너지 전달 속도는 전자파 필드 구성요소의 강도에 따라 달라집니다.간단히 말해 단위 면적당 에너지 전달 속도(전력 밀도)는 전계 강도(E)에 자기장 강도(H)[6]를 곱한 값입니다.


Pd(와트/미터2) = E × H(볼트/미터×암페어/미터) 여기서
Pd = 전력 밀도,
E = RMS 전계 강도(미터당 볼트)
H = [6]RMS 자기장 강도(미터당 암페어 단위).

위의 방정식은 W/m의2 단위를 산출한다. 미국에서는 mW2/cm의 단위가 조사를 할 때 더 자주 사용된다.1 mW/cm는2 10 W/m의2 전력 밀도와 동일합니다.이러한 단위를 직접 구하려면 다음 [6]방정식을 사용할 수 있습니다.

PD = 0.1 × E × H mW/cm2

위에서 설명한 단순화된 관계는 복사원으로부터 약 2개 이상의 파장의 거리에 적용됩니다.이 거리는 저주파에서는 먼 거리일 수 있으며, 원거리 필드라고 불립니다.여기서 E와 H의 비율은 고정 상수(377Ω)가 되며, 자유 공간의 특성 임피던스라고 불립니다.이러한 상황에서는 E 필드 성분(또는 H 필드 성분)만을 측정하여 전력 [6]밀도를 계산함으로써 전력 밀도를 결정할 수 있습니다.

이 고정 관계는 무선 주파수 또는 마이크로파(전자파) 필드를 측정할 때 유용합니다.힘은 에너지 전달 속도이고 E와 H의 제곱은 전력에 비례하므로2 E와2 H는 주어진 물질의 에너지 전달 속도와 에너지 흡수율에 비례합니다. [--]이는 흡수가 없을 경우 E와 H가 모두 0임을 의미하며, 즉 빛이나 전파는 진공 상태에서 이동할 수 없습니다.이 성명의 의도된 의미는 불분명합니다.]

원거리 필드

광원으로부터 약 2파장 이상 떨어진 영역을 원거리장이라고 부릅니다.소정의 파장의 전자방사를 방출함에 따라 파장 E의 원계전기성분, 원계자기성분 H 및 전력밀도는 E = H × 377 및 Pd = E × H 등식으로 관련지어진다.

Pd = H2 × 377 및 Pd = E2 37 377
여기서 Pd는 평방미터당 와트 단위의 전력 밀도입니다(1W/m은2 0.1mW/cm와 동일2).
H2 = 자기장 값의 제곱(암페어 RMS 제곱/m2)
E = 전계 값의 제곱([6]m2당 볼트 RMS 제곱)입니다2.

레퍼런스

  1. ^ "(PDF) Nature Energy and Society: A scientific study of the options facing civilisation today". ResearchGate. Retrieved 2020-07-23.
  2. ^ Smil, Vaclav (May 2015). "Power Density: A Key to Understanding Energy Sources and Uses". MIT Press. ISBN 9780262029148. Retrieved 2019-09-18.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  3. ^ Smil, Vaclav (May 8, 2010). "Power Density Primer: Understanding the Spatial Dimension of the Unfolding Transition to Renewable Electricity Generation (Part I – Definitions)" (PDF). Master Resource, A Free Market Energy Blog. Retrieved September 18, 2019.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  4. ^ "Land set to become "new currency" of Germany's energy transition – study". Clean Energy Wire. Retrieved 2021-10-05.
  5. ^ van Zalk, John; Behrens, Paul (2018-12-01). "The spatial extent of renewable and non-renewable power generation: A review and meta-analysis of power densities and their application in the U.S." Energy Policy. 123: 83–91. doi:10.1016/j.enpol.2018.08.023. ISSN 0301-4215.
  6. ^ a b c d e f OSHA, Cincinnati Technical Center (May 20, 1990). "Electromagnetic Radiation and How It Affects Your Instruments. Units" (Department of Labor - Public Domain content. Most of the content referenced by this work in this article is copied from a public domain document. In addition, this paper is a referenced work). U.S. Dept of Labor. Retrieved 2010-05-09. {{cite web}}:외부 링크 format=(도움말)