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

Determining solar abundances using helioseismology

The recent downward revision of solar photospheric abundances of Oxygen and other heavy elements has resulted in serious discrepancies between solar models and solar structure as determined through helioseismology. In this work we investigate the possibility of determining the solar heavy-element abundance without reference to spectroscopy by using helioseismic data. Using the dimensionless sound-speed derivative in the solar convection zone, we find that the heavy element abundance, Z, of 0.0172 +/- 0.002, which is closer to the older, higher value of the abundances.Comment: To appear in Ap

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

Multiparametric and coloured extensions of the quantum group GLq(N)GL_q(N) and the Yangian algebra Y(glN)Y(gl_N) through a symmetry transformation of the Yang-Baxter equation

Inspired by Reshetikhin's twisting procedure to obtain multiparametric extensions of a Hopf algebra, a general `symmetry transformation' of the `particle conserving' $R$-matrix is found such that the resulting multiparametric $R$-matrix, with a spectral parameter as well as a colour parameter, is also a solution of the Yang-Baxter equation (YBE). The corresponding transformation of the quantum YBE reveals a new relation between the associated quantized algebra and its multiparametric deformation. As applications of this general relation to some particular cases, multiparametric and coloured extensions of the quantum group $GL_q(N)$ and the Yangian algebra $Y(gl_N)$ are investigated and their explicit realizations are also discussed. Possible interesting physical applications of such extended Yangian algebras are indicated.Comment: 21 pages, LaTeX (twice). Interesting physical applications of the work are indicated. To appear in Int. J. Mod. Phys.

Evolution of Topological Defects During Inflation

Topological defects can be formed during inflation by phase transitions as well as by quantum nucleation. We study the effect of the expansion of the Universe on the internal structure of the defects. We look for stationary solutions to the field equations, i.e. solutions that depend only on the proper distance from the defect core. In the case of very thin defects, whose core dimensions are much smaller than the de Sitter horizon, we find that the solutions are well approximated by the flat space solutions. However, as the flat space thickness parameter $\delta_0$ increases we notice a deviation from this, an effect that becomes dramatic as $\delta_0$ approaches $(H)^{-1}/{\sqrt 2}$. Beyond this critical value we find no stationary solutions to the field equations. We conclude that only defects that have flat space thicknesses less than the critical value survive, while thicker defects are smeared out by the expansion.Comment: 14 page

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