Tutti gli organismi viventi, ad eccezione dei virus, sono costituiti da cellule. Forniscono tutti i processi necessari per la vita di una pianta o di un animale. La cellula stessa può essere un organismo separato. E come può vivere senza energia una struttura così complessa? Ovviamente no. Quindi come avviene l'approvvigionamento energetico alle cellule? Si basa sui processi di cui parleremo di seguito.

Fornire energia alle cellule: come avviene?

Poche cellule ricevono energia dall'esterno, la producono da sole. avere una sorta di "stazioni". E la fonte di energia nella cellula sono i mitocondri, l'organoide che lo produce. In esso avviene il processo di respirazione cellulare. A causa di ciò, le cellule vengono fornite di energia. Tuttavia, sono presenti solo nelle piante, negli animali e nei funghi. Nelle cellule batteriche i mitocondri sono assenti. Pertanto, in essi, la fornitura di energia alle cellule avviene principalmente a causa dei processi di fermentazione e non della respirazione.

Struttura del mitocondrio

Questo è un organoide a due membrane che è apparso in una cellula eucariotica durante l'evoluzione a seguito dell'assorbimento di una più piccola.Questo può spiegare il fatto che i mitocondri hanno il loro DNA e RNA, così come i ribosomi mitocondriali, che producono proteine ​​​​necessarie per organelli.

La membrana interna ha escrescenze chiamate creste o creste. Il processo di respirazione cellulare avviene sulle creste.

Ciò che è all'interno delle due membrane è chiamato matrice. Contiene proteine, enzimi necessari per accelerare le reazioni chimiche, oltre a RNA, DNA e ribosomi.

La respirazione cellulare è la base della vita

Si svolge in tre fasi. Diamo un'occhiata più da vicino a ciascuno di essi.

La prima fase è preparatoria

Durante questa fase, i composti organici complessi vengono suddivisi in composti più semplici. Pertanto, le proteine ​​si scindono in amminoacidi, i grassi in acidi carbossilici e glicerolo, gli acidi nucleici in nucleotidi e i carboidrati in glucosio.

glicolisi

Questa è una fase senza ossigeno. Consiste nel fatto che le sostanze ottenute durante la prima fase vengono ulteriormente degradate. Le principali fonti di energia che la cellula utilizza in questa fase sono le molecole di glucosio. Ciascuno di essi nel processo di glicolisi si scompone in due molecole di piruvato. Questo accade durante dieci reazioni chimiche successive. A causa dei primi cinque, il glucosio viene fosforilato e quindi diviso in due fosfotriosi. Nelle successive cinque reazioni si formano due molecole e due molecole di PVC (acido piruvico). L'energia della cellula è immagazzinata sotto forma di ATP.

L'intero processo di glicolisi può essere semplificato come segue:

2NAD + 2ADP + 2H 3 PO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2 O + 2NAD. H 2 + 2C 3 H 4 O 3 + 2ATF

Pertanto, utilizzando una molecola di glucosio, due molecole di ADP e due di acido fosforico, la cellula riceve due molecole di ATP (energia) e due molecole di acido piruvico, che utilizzerà nella fase successiva.

Il terzo stadio è l'ossidazione

Questa fase si verifica solo in presenza di ossigeno. Le reazioni chimiche di questa fase avvengono nei mitocondri. Questa è la parte principale durante la quale viene rilasciata la maggior parte dell'energia. In questa fase, reagendo con l'ossigeno, si decompone in acqua e diossido di carbonio... Inoltre, si formano 36 molecole di ATP. Quindi, possiamo concludere che le principali fonti di energia nella cellula sono il glucosio e l'acido piruvico.

Riassumendo tutte le reazioni chimiche e omettendo i dettagli, possiamo esprimere l'intero processo della respirazione cellulare in un'equazione semplificata:

6O 2 + C 6 H 12 O 6 + 38 ADP + 38 H 3 PO 4 → 6CO2 + 6H2O + 38ATF.

Pertanto, durante la respirazione, da una molecola di glucosio, sei molecole di ossigeno, trentotto molecole di ADP e la stessa quantità di acido fosforico, la cellula riceve 38 molecole di ATP, sotto forma di energia immagazzinata.

Varietà di enzimi mitocondriali

La cellula riceve energia per l'attività vitale a causa della respirazione - ossidazione del glucosio e quindi dell'acido piruvico. Tutte queste reazioni chimiche non potrebbero aver luogo senza enzimi - catalizzatori biologici. Diamo un'occhiata a quelli che si trovano nei mitocondri - organelli responsabili della respirazione cellulare. Tutti loro sono chiamati ossidoriduttasi, perché sono necessari per garantire il verificarsi di reazioni redox.

Tutte le ossidoriduttasi possono essere divise in due gruppi:

• ossidasi;
• deidrogenasi;

Le deidrogenasi, a loro volta, sono divise in aerobiche e anaerobiche. Quelli aerobici contengono il coenzima riboflavina, che il corpo riceve dalla vitamina B2. Le deidrogenasi aerobiche contengono molecole di NAD e NADP come coenzimi.

Le ossidasi sono più diverse. Innanzitutto si dividono in due gruppi:

• quelli che contengono rame;
• quelli che contengono ferro.

I primi includono polifenoli ossidasi, ascorbato ossidasi, il secondo - catalasi, perossidasi, citocromi. Questi ultimi, a loro volta, si dividono in quattro gruppi:

• citocromi a;
• citocromi b;
• citocromi c;
• citocromi D.

I citocromi a contengono ferro-formilporfirina, citocromi b - ferro protoporfirina, c - ferro mesoporfirina sostituito, d - ferro diidroporfirina.

Ci sono altri modi per ottenere energia?

Nonostante il fatto che la maggior parte delle cellule lo riceva a causa della respirazione cellulare, ci sono anche batteri anaerobi che non hanno bisogno di ossigeno per esistere. Generano l'energia necessaria attraverso la fermentazione. Questo è un processo durante il quale, con l'aiuto di enzimi, i carboidrati vengono scomposti senza la partecipazione di ossigeno, a seguito del quale la cellula riceve energia. Esistono diversi tipi di fermentazione, a seconda del prodotto finale delle reazioni chimiche. Può essere acido lattico, alcolico, acido butirrico, acetone-butano, acido citrico.

Ad esempio, considera che può essere espresso con la seguente equazione:

S 6 N 12 O 6 → C2H5OH + 2CO2

Cioè, il batterio divide una molecola di glucosio in una molecola di alcol etilico e due molecole di ossido di carbonio (IV).

Dal cibo che consumiamo, viene generata energia, necessaria per l'attuazione di tutte le funzioni del nostro corpo, dal camminare e dalla capacità di parlare alla digestione e alla respirazione. Ma perché spesso ci lamentiamo di mancanza di energia, irritabilità o letargia? La risposta sta nel cibo che mangiamo ogni giorno.

Produzione di energia

Oltre all'acqua e all'aria, il nostro corpo ha costantemente bisogno di un flusso regolare di cibo, che fornisce le riserve energetiche necessarie per il movimento, la respirazione, la termoregolazione, la funzione cardiaca, la circolazione sanguigna e l'attività cerebrale. Sorprendentemente, anche a riposo, il nostro cervello consuma circa il 50% dell'energia immagazzinata dal cibo che mangiamo e il consumo di energia aumenta notevolmente durante un'intensa attività cerebrale, ad esempio durante gli esami. Come avviene la trasformazione del cibo in energia?

Nel processo di digestione, descritto più dettagliatamente nella sezione corrispondente (-79), il cibo viene scomposto in singole molecole di glucosio, che entrano poi nel flusso sanguigno attraverso la parete intestinale. Con il flusso sanguigno, il glucosio viene trasportato al fegato, dove viene filtrato e immagazzinato come riserva. La ghiandola pituitaria (che si trova nel cervello della ghiandola endocrina) fornisce il pancreas e ghiandole tiroidee un segnale per il rilascio di ormoni che fanno sì che il fegato rilasci il glucosio accumulato nel flusso sanguigno, dopodiché il sangue lo consegna a quegli organi e muscoli che ne hanno bisogno.

Raggiunto l'organo desiderato, le molecole di glucosio penetrano nelle cellule, dove vengono convertite in una fonte di energia, disponibile per l'uso da parte delle cellule. Pertanto, il processo di fornitura costante di energia agli organi dipende dal livello di glucosio nel sangue.

Per aumentare le riserve energetiche dell'organismo, dobbiamo consumare alcuni tipi di alimenti, in particolare quelli in grado di aumentare il livello del metabolismo e mantenere il livello di energia richiesto. Per capire come accade tutto ciò, considera le seguenti domande:

Come si converte il cibo in energia?

Ci sono mitocondri in ogni cellula del nostro corpo. Qui i componenti che compongono i prodotti alimentari subiscono una serie di trasformazioni chimiche, con conseguente formazione di energia. Ogni cella in questo caso è una centrale elettrica in miniatura. Curiosamente, il numero di mitocondri in ciascuna cellula dipende dal fabbisogno energetico. Con l'esercizio regolare, aumenta per fornire più energia necessaria. Al contrario, uno stile di vita sedentario porta a una diminuzione della produzione di energia e, di conseguenza, a una diminuzione del numero di mitocondri. Per convertire in energia, diverso nutrienti, ognuna delle quali determina diverse fasi del processo di ottenimento dell'energia (vedi Energia alimentare). Pertanto, il cibo consumato non dovrebbe solo essere soddisfacente, ma contenere anche tutti i tipi di nutrienti necessari per la produzione di energia: carboidrati, proteine ​​e grassi.

E' MOLTO IMPORTANTE RIDURRE IL CONTENUTO NELLA DIETA DEI PRODOTTI CHE PRENDONO ENERGIA O NELLA SUA FORMAZIONE. TUTTI QUESTI PRODOTTI STIMOLANO IL RILASCIO DELL'ADRENALINA ORMONALE.

Mantenere un livello di glucosio nel sangue costante è importante per il corretto funzionamento del corpo (vedi Mantenimento di livelli normali di zucchero nel sangue - 46). A tal fine, è opportuno privilegiare gli alimenti a basso indice glicemico. Aggiungendo proteine ​​e fibre a ogni pasto o spuntino, puoi aiutare a sviluppare l'energia di cui hai bisogno.

Carboidrati e glucosio

L'energia che estraiamo dal cibo proviene più dai carboidrati che dalle proteine ​​o dai grassi. I carboidrati vengono convertiti più facilmente in glucosio e sono quindi la fonte di energia più conveniente per l'organismo.

Il glucosio può essere utilizzato immediatamente per il fabbisogno energetico o immagazzinato nel fegato e nei muscoli. Viene immagazzinato sotto forma di glicogeno, che, se necessario, viene facilmente riconvertito in esso. Nella sindrome di lotta o fuga (vedi), il glicogeno viene rilasciato nel flusso sanguigno per fornire al corpo energia aggiuntiva. Il glicogeno è immagazzinato in una forma solubile.

Le proteine ​​devono essere bilanciate con i carboidrati

Mentre carboidrati e proteine ​​sono essenziali per tutti, i loro rapporti possono variare a seconda delle esigenze e delle abitudini individuali. Il rapporto ottimale viene selezionato individualmente per tentativi ed errori, ma puoi essere guidato dai dati presentati nella tabella a pagina 43.

Attenzione alle proteine. Aggiungi sempre carboidrati complessi di alta qualità a questi, come verdure dense o cereali. La predominanza di alimenti proteici porta all'acidificazione dell'ambiente interno del corpo, mentre dovrebbe essere leggermente alcalino. Il sistema di autoregolazione interno permette all'organismo di ritornare ad uno stato alcalino liberando il calcio dalle ossa. In definitiva, questo può interrompere la struttura delle ossa, portare all'osteoporosi, in cui spesso si verificano fratture.

Bevande salutari e snack contenenti glucosio forniscono una rapida sferzata di energia, ma l'effetto è di breve durata. Inoltre, è accompagnato dall'esaurimento delle riserve energetiche accumulate dal corpo. Durante lo sport spendi molta energia, quindi puoi "ricaricarti" con la cagliata di soia con bacche fresche di fronte a loro.

Buon cibo, buon umore

Prova ad aumentare un po' l'assunzione di proteine ​​mentre riduci i carboidrati, o viceversa, fino a determinare il tuo livello di energia ottimale.

Fabbisogno energetico per tutta la vita

La necessità di energia aggiuntiva sorge in noi nelle varie fasi della vita. Nell'infanzia, ad esempio, l'energia è necessaria per la crescita e l'apprendimento; nell'adolescenza, per i cambiamenti ormonali e fisici durante la pubertà. Durante la gravidanza, la necessità di energia aumenta sia nella madre che nel feto e, con lo stress, l'energia in eccesso viene spesa per tutta la vita. Inoltre, una persona che conduce uno stile di vita attivo richiede più energia rispetto alla gente comune.

Saccheggiatori di energia

È molto importante limitare il contenuto nella dieta degli alimenti che tolgono energia o interferiscono con la sua formazione. Questi includono alcolici, tè, caffè e bevande gassate, oltre a torte, biscotti e dolciumi. Tutti questi alimenti stimolano il rilascio dell'ormone adrenalina, che viene prodotto nelle ghiandole surrenali. L'adrenalina si genera più rapidamente nella cosiddetta sindrome di lotta o fuga, quando qualcosa ci minaccia. Il rilascio di adrenalina mobilita il corpo all'azione. Il cuore inizia a battere più velocemente, i polmoni assorbono più aria, il fegato rilascia più glucosio nel sangue e il sangue si precipita dove è più necessario, ad esempio alle gambe. Una produzione di adrenalina costantemente aumentata, in particolare con un'alimentazione adeguata, può portare ad una persistente sensazione di stanchezza.

Lo stress è anche considerato uno dei ladri di energia, poiché lo stress rilascia il glucosio immagazzinato dal fegato e dai muscoli, provocando un'esplosione di energia a breve termine seguita da uno stato di affaticamento prolungato.

Energia ed emozioni

Nella sindrome di lotta o fuga, il glicogeno (carboidrati immagazzinati) viaggia dal fegato nel flusso sanguigno, con conseguente aumento dei livelli di zucchero nel sangue. Per questo motivo, lo stress prolungato può influenzare seriamente i livelli di zucchero nel sangue. La caffeina e la nicotina hanno un effetto simile; questi ultimi favoriscono la secrezione di due ormoni - cortisone e adrenalina - che interferiscono con il processo di digestione e incoraggiano il fegato a liberare il glicogeno immagazzinato.

Cibo ricco di energia

I più ricchi in termini energetici sono gli alimenti che contengono un complesso di vitamine del gruppo B: B1, B2, B3, B5, B6, B12, B9 (acido folico) e biotina. Si trovano tutti in abbondanza nei chicchi di miglio, grano saraceno, segale, quinoa (un cereale sudamericano molto popolare in Occidente), mais e orzo. Nei chicchi in germinazione, il valore energetico aumenta molte volte: il valore nutritivo delle piantine è aumentato da enzimi che promuovono la crescita. Molte vitamine del gruppo B si trovano anche nelle erbe fresche.

Anche la vitamina C, presente nella frutta (ad esempio arance) e nella verdura (patate, peperoni), è importante per l'energia dell'organismo; magnesio, che è abbondante in verdure, noci e semi; zinco (tuorlo d'uovo, pesce, semi di girasole); ferro (cereali, semi di zucca, lenticchie); rame (guscio di noce del Brasile, avena, salmone, funghi) e coenzima Q10, che si trova nella carne di manzo, sardine, spinaci e arachidi.

Mantenimento dei normali livelli di zucchero nel sangue

Quante volte ti sei dovuto svegliare al mattino di cattivo umore, sentendoti letargico, sopraffatto e sentendo un urgente bisogno di dormire per un'altra o due ore? E la vita sembra non essere gioia. O, forse, essendo stato tormentato fino a mezzogiorno, ti chiedi se puoi farcela a pranzo. È ancora peggio quando sei stanco nel pomeriggio, alla fine della giornata, e non hai idea di come tornerai a casa. E lì, dopotutto, devi ancora cucinare la cena. E poi - mangia. E non ti chiedi: "Signore, e dove è andata l'ultima forza?"

La stanchezza costante e la mancanza di energia possono essere causate da vari motivi, ma il più delle volte sono il risultato di una cattiva alimentazione e/o di un'alimentazione irregolare, nonché dell'abuso di stimolanti che aiutano a "resistere".

Depressione, irritabilità e sbalzi d'umore, insieme a sindrome premestruale, scoppi d'ira, ansia e nervosismo, possono derivare da squilibri nella produzione di energia, malnutrizione e frequenti diete.

Avendo ricevuto un'idea di come e da quale energia viene generata nel nostro corpo, possiamo aumentare rapidamente la nostra energia, che non solo manterrà l'efficienza e il buon umore durante il giorno, ma garantirà anche un sano sonno profondo durante la notte.

Ecologia dei consumi Scienza e tecnologia: Uno dei principali problemi delle energie alternative è l'approvvigionamento disomogeneo delle stesse da fonti rinnovabili. Consideriamo come è possibile accumulare tipi di energia (anche se per un uso pratico dovremo poi convertire l'energia accumulata in elettricità o in calore).

Uno dei problemi principali dell'energia alternativa è l'approvvigionamento disomogeneo da fonti rinnovabili. Il sole splende solo durante il giorno e con tempo senza nuvole, il vento soffia o si placa. E la domanda di elettricità non è costante, ad esempio ci vuole meno per l'illuminazione durante il giorno e più la sera. E alla gente piace quando le città ei villaggi sono inondati di luminarie di notte. Bene, o almeno solo le strade sono illuminate. Quindi sorge il compito: risparmiare l'energia ricevuta per un po 'di tempo, per utilizzarla quando la necessità è massima e la ricevuta non è sufficiente.

Esistono 6 tipi principali di energia: gravitazionale, meccanica, termica, chimica, elettromagnetica e nucleare. Ormai l'umanità ha imparato a creare batterie artificiali per l'energia dei primi cinque tipi (beh, tranne che le riserve disponibili di combustibile nucleare sono di origine artificiale). Quindi considereremo come è possibile accumulare e immagazzinare ciascuno di questi tipi di energia (anche se per l'uso pratico dovremo poi convertire l'energia accumulata in elettricità o in calore).

Accumulatori di energia gravitazionale

Nei dispositivi di accumulo di questo tipo, nella fase di accumulo di energia, il carico sale, accumulando energia potenziale, e al momento giusto ridiscende, restituendo questa energia con beneficio. L'utilizzo di solidi o liquidi come carico apporta caratteristiche proprie alla progettazione di ogni tipologia. Una posizione intermedia tra loro è occupata dall'uso di sostanze sfuse (sabbia, pallini di piombo, palline d'acciaio, ecc.).

Stoccaggio di energia allo stato solido gravitazionale

L'essenza dell'immagazzinamento meccanico gravitazionale è che un certo carico sale ad un'altezza e al momento giusto viene rilasciato, costringendo l'asse del generatore a ruotare lungo il percorso. Un esempio dell'implementazione di questo metodo di accumulo di energia è un dispositivo proposto dall'Advanced Rail Energy Storage (ARES) con sede in California. L'idea è semplice: in un momento in cui i pannelli solari e i mulini a vento producono molta energia, speciali carrozze pesanti vengono guidate su per la montagna con l'aiuto di motori elettrici. Di notte e di sera, quando non ci sono abbastanza fonti di energia per rifornire i consumatori, le auto si spengono ei motori, funzionando come generatori, restituiscono alla rete l'energia immagazzinata.

Quasi tutti gli azionamenti meccanici di questa classe hanno un design molto semplice e quindi un'elevata affidabilità e una lunga durata. Il tempo di immagazzinamento dell'energia una volta immagazzinata è praticamente illimitato, a meno che il carico e gli elementi strutturali non si sgretolino nel tempo a causa della vecchiaia o della corrosione.

L'energia immagazzinata nel sollevamento di solidi può essere rilasciata in brevissimo tempo. La limitazione della potenza ricevuta da tali dispositivi è imposta solo dall'accelerazione di gravità, che determina la velocità massima di aumento della velocità del peso in caduta.

Sfortunatamente, il consumo energetico specifico di tali dispositivi è basso ed è determinato dalla formula classica E = m · g · h. Pertanto, per immagazzinare energia per il riscaldamento di 1 litro d'acqua da 20 ° C a 100 ° C, è necessario sollevare una tonnellata di carico di almeno 35 metri (o 10 tonnellate per 3,5 metri). Pertanto, quando si rende necessario immagazzinare più energia, questo porta immediatamente alla necessità di realizzare strutture ingombranti e, come inevitabile conseguenza, costose.

Lo svantaggio di tali sistemi è che il percorso lungo il quale si muove il carico deve essere libero e abbastanza rettilineo, ed è anche necessario escludere la possibilità di cadute accidentali in quest'area di cose, persone e animali.

Stoccaggio di fluidi gravitazionali

A differenza dei pesi solidi, quando si utilizzano liquidi, non è necessario creare alberi rettilinei di grande sezione per tutta l'altezza di sollevamento: il liquido si muove perfettamente lungo tubi curvi, la cui sezione dovrebbe essere sufficiente solo per il passaggio della massima portata di progetto loro. Pertanto, i serbatoi superiore e inferiore non devono essere posizionati uno sotto l'altro, ma possono essere separati da una distanza sufficientemente grande.

Appartengono a questa classe le centrali elettriche ad accumulazione con pompa (PSPP).

Esistono anche accumulatori idraulici di energia gravitazionale su piccola scala. Per prima cosa, pompiamo 10 tonnellate di acqua da un serbatoio sotterraneo (pozzo) in un contenitore sulla torre. Quindi l'acqua dal serbatoio sotto l'azione della gravità rifluisce nel serbatoio, ruotando una turbina con un generatore elettrico. La durata di una tale unità può essere di 20 anni o più. Vantaggi: quando si utilizza una turbina eolica, quest'ultima può azionare direttamente una pompa dell'acqua; l'acqua di un serbatoio sulla torre può essere utilizzata per altre esigenze.

Sfortunatamente, sistemi idrauliciè più difficile da mantenere in condizioni tecniche adeguate rispetto a quelle a stato solido - prima di tutto ciò riguarda la tenuta di serbatoi e tubazioni e la funzionalità delle apparecchiature di chiusura e pompaggio. E un'altra condizione importante: nei momenti di accumulo e utilizzo di energia, il fluido di lavoro (almeno una parte abbastanza grande di esso) deve essere in uno stato liquido di aggregazione e non essere sotto forma di ghiaccio o vapore. Ma a volte in tali dispositivi di accumulo è possibile ricevere ulteriore energia gratuita, ad esempio quando si riempie il serbatoio superiore con acqua di fusione o pioggia.

Accumulo di energia meccanica

L'energia meccanica si manifesta durante l'interazione, il movimento dei singoli corpi o delle loro particelle. Include l'energia cinetica di movimento o rotazione del corpo, l'energia di deformazione durante la flessione, l'allungamento, la torsione, la compressione dei corpi elastici (molle).

Accumulo giroscopico di energia

Nei dispositivi di accumulo giroscopici, l'energia viene immagazzinata sotto forma di energia cinetica di un volano in rapida rotazione. L'energia specifica immagazzinata per ogni chilogrammo di peso del volano è molto superiore a quella che può essere immagazzinata in un chilogrammo di carico statico, anche quando viene sollevato a grande altezza, e gli ultimi sviluppi high-tech promettono una densità di energia immagazzinata paragonabile allo stock di energia chimica per unità di massa dei tipi più efficienti di combustibile chimico.

Un altro enorme plus del volano è la capacità di restituire o ricevere velocemente potenze molto elevate, limitate solo dalla resistenza alla trazione dei materiali nel caso di trasmissione meccanica o dalla "portata" di trasmissioni elettriche, pneumatiche o idrauliche.

Sfortunatamente, i volani sono sensibili agli urti e alle rotazioni in piani diversi dal piano di rotazione, poiché questo crea enormi carichi giroscopici che tendono a piegare l'asse. Inoltre, il tempo di immagazzinamento dell'energia immagazzinata nel volano è relativamente breve e per i modelli convenzionali varia tipicamente da pochi secondi a diverse ore. Inoltre, le perdite di energia dovute all'attrito diventano troppo evidenti ... Tuttavia, le moderne tecnologie consentono di aumentare notevolmente il tempo di conservazione, fino a diversi mesi.

Infine, un altro momento spiacevole: l'energia immagazzinata dal volano dipende direttamente dalla sua velocità di rotazione, quindi, quando l'energia viene accumulata o rilasciata, la velocità di rotazione cambia continuamente. Allo stesso tempo, il carico richiede molto spesso una velocità di rotazione stabile, non superiore a diverse migliaia di giri al minuto. Per questo motivo i sistemi puramente meccanici di trasmissione della potenza al volano e viceversa possono risultare troppo complessi da realizzare. A volte una trasmissione elettromeccanica può semplificare la situazione utilizzando un motogeneratore posto sullo stesso albero a cui è associato un volano o un riduttore rigido. Ma poi sono inevitabili perdite di energia per il riscaldamento di fili e avvolgimenti, che possono essere molto più elevate delle perdite per attrito e slittamento in buoni variatori.

Particolarmente promettenti sono i cosiddetti super volani, costituiti da spire di nastro d'acciaio, filo o fibra sintetica ad alta resistenza. L'avvolgimento può essere denso o può avere uno spazio vuoto appositamente lasciato. V quest'ultimo caso mentre il volano gira, il nastro gira si sposta dal suo centro alla periferia di rotazione, cambiando il momento d'inerzia del volano, e se il nastro è elastico, allora immagazzina parte dell'energia nell'energia di deformazione elastica della molla . Di conseguenza, in tali volani, la velocità di rotazione non è così direttamente correlata all'energia accumulata ed è molto più stabile rispetto alle strutture monoblocco più semplici e il loro consumo di energia è notevolmente più elevato.

Oltre alla loro maggiore intensità energetica, sono più sicuri in caso di incidenti vari, poiché, a differenza dei frammenti di un grande volano monolitico, nella loro energia e forza distruttiva paragonabile alle palle di cannone, i frammenti di una molla hanno molto meno "letalità" e solitamente rallentare abbastanza efficacemente uno scoppio del volano per conto dell'attrito contro le pareti del corpo. Per lo stesso motivo, i moderni volani pieni, progettati per funzionare in modalità vicine alla ridistribuzione della forza materiale, sono spesso realizzati non monolitici, ma tessuti da cavi o fibre impregnati di un legante.

I design moderni con una camera di rotazione sotto vuoto e una sospensione magnetica di un super volano in fibra di Kevlar forniscono una densità di energia immagazzinata di oltre 5 MJ / kg e possono immagazzinare energia cinetica per settimane o mesi. Secondo stime ottimistiche, l'uso di una fibra "supercarbon" super resistente per l'avvolgimento aumenterà la velocità di rotazione e la densità specifica dell'energia immagazzinata molte volte di più - fino a 2-3 GJ / kg (promettono che un giro di tale un volano del peso di 100-150 kg sarà sufficiente per una corsa di un milione di chilometri o più, ovvero praticamente per l'intera vita dell'auto!). Tuttavia, il costo di questa fibra è ancora molte volte superiore al costo dell'oro, quindi anche gli sceicchi arabi non possono ancora permettersi tali macchine ... Puoi leggere di più sui volani nel libro di Nurbey Gulia.

Accumulo di energia girorisonante

Questi accumulatori sono lo stesso volano, ma realizzati in materiale elastico (ad esempio gomma). Di conseguenza, ha proprietà fondamentalmente nuove. All'aumentare della velocità su un tale volano, iniziano a formarsi "escrescenze" - "petali" - prima si trasforma in un'ellisse, poi in un "fiore" con tre, quattro o più "petali" ... praticamente non cambia, e l'energia viene immagazzinata nell'onda risonante di deformazione elastica del materiale del volano, che forma questi "petali".

Alla fine degli anni '70 e all'inizio degli anni '80, N.Z. Garmash era impegnato in tali progetti a Donetsk. I risultati che ha ottenuto sono impressionanti: secondo le sue stime, a una velocità operativa del volano di soli 7-8 mila giri / min, l'energia immagazzinata era sufficiente per far percorrere all'auto 1.500 km contro i 30 km con un volano convenzionale delle stesse dimensioni. Sfortunatamente, le informazioni più recenti su questo tipo di unità sono sconosciute.

Accumulatori meccanici che utilizzano forze elastiche

Questa classe di dispositivi ha una capacità di accumulo di energia specifica molto elevata. Se è necessario osservare piccole dimensioni (diversi centimetri), il suo consumo energetico è il più alto tra i dispositivi di memorizzazione meccanici. Se i requisiti per le caratteristiche di peso e dimensioni non sono così rigorosi, i grandi volani ad altissima velocità lo superano in termini di intensità energetica, ma sono molto più sensibili ai fattori esterni e hanno un tempo di accumulo di energia molto più breve.

Stoccaggio meccanico a molla

La compressione e il raddrizzamento della molla possono fornire una portata e una fornitura di energia molto elevate per unità di tempo, forse la più grande potenza meccanica tra tutti i tipi di dispositivi di accumulo di energia. Come nei volani è limitato solo dalla resistenza dei materiali, ma le molle solitamente realizzano direttamente il movimento di traslazione di lavoro, e nei volani non si può fare a meno di una trasmissione piuttosto complessa (non è un caso che nelle molle pneumatiche si utilizzino entrambe le molle meccaniche armi, o bombole di gas, che nella loro di fatto sono molle ad aria precaricate; prima dell'avvento delle armi da fuoco, per il combattimento a distanza si usavano anche armi a molla - archi e balestre, che, molto prima della nuova era, completamente soppiantato la fionda con il suo accumulo cinetico di energia nelle truppe professionali).

L'energia immagazzinata in una molla compressa può essere immagazzinata per molti anni. Tuttavia, va tenuto presente che sotto l'influenza di una deformazione costante, qualsiasi materiale accumula fatica nel tempo e il reticolo cristallino del metallo della molla cambia lentamente, e maggiori sono le sollecitazioni interne e maggiore è la temperatura ambiente, prima e in misura maggiore questo accadrà. Pertanto, dopo diversi decenni, la molla compressa, senza mutare verso l'esterno, può essere "scaricata" in tutto o in parte. Tuttavia, le molle in acciaio di alta qualità, se non sono esposte a surriscaldamento o ipotermia, sono in grado di funzionare per secoli senza alcuna perdita visibile di capacità. Ad esempio, un antico orologio da parete meccanico di una fabbrica completa funziona ancora per due settimane, come più di mezzo secolo fa, quando è stato realizzato.

Se è necessario "caricare" e "scaricare" gradualmente e in modo uniforme la molla, il meccanismo che lo fornisce può essere molto complesso e capriccioso (guarda nello stesso orologio meccanico - infatti, molti ingranaggi e altre parti servono proprio a questo scopo). La trasmissione elettromeccanica può semplificare la situazione, ma di solito impone restrizioni significative alla potenza istantanea di un tale dispositivo e, quando si lavora a basse potenze (diverse centinaia di watt o meno), la sua efficienza è troppo bassa. Un compito a parte è l'accumulo della massima energia in un volume minimo, poiché questo genera sollecitazioni meccaniche prossime alla resistenza ultima dei materiali utilizzati, che richiede calcoli particolarmente accurati e una lavorazione impeccabile.

Parlando qui di molle, bisogna tenere presente non solo il metallo, ma anche altri elementi solidi elastici. I più comuni tra loro sono gli elastici. A proposito, in termini di energia immagazzinata per unità di massa, la gomma supera l'acciaio decine di volte, ma serve circa la stessa quantità di tempo in meno e, a differenza dell'acciaio, perde le sue proprietà dopo alcuni anni anche senza un uso attivo e con condizioni esterne ideali - a causa dell'invecchiamento chimico relativamente rapido e della degradazione del materiale.

Stoccaggio meccanico del gas

In questa classe di dispositivi, l'energia viene accumulata a causa dell'elasticità del gas compresso. Quando c'è un eccesso di energia, il compressore pompa il gas nel cilindro. Quando è richiesta energia immagazzinata, il gas compresso viene immesso in una turbina, che esegue direttamente il lavoro meccanico richiesto o fa ruotare un generatore elettrico. Invece di una turbina, puoi usare un motore a pistoni, che è più efficiente a bassa potenza (a proposito, ci sono anche compressori a pistoni reversibili).

Quasi tutti i moderni compressori industriali sono dotati di un accumulatore simile: un ricevitore. È vero, la pressione raramente supera le 10 atm, e quindi la riserva di energia in un tale ricevitore non è molto grande, ma anche questo di solito consente più volte di aumentare le risorse di installazione e risparmiare energia.

Il gas compresso a una pressione di decine e centinaia di atmosfere può fornire una densità specifica sufficientemente elevata di energia immagazzinata per un tempo quasi illimitato (mesi, anni e con un'alta qualità del ricevitore e delle valvole di arresto - decine di anni, non è per nulla che le armi pneumatiche che utilizzano bombole con gas compresso, siano diventate così diffuse). Tuttavia, i compressori con turbina o motore alternativo inclusi nell'installazione sono dispositivi piuttosto complessi, capricciosi e hanno una risorsa molto limitata.

Una tecnologia promettente per la creazione di riserve energetiche è quella di comprimere l'aria utilizzando l'energia disponibile in un momento in cui non c'è bisogno immediato di quest'ultima. L'aria compressa viene raffreddata e stoccata ad una pressione di 60-70 atmosfere. Se è necessario consumare l'energia immagazzinata, l'aria viene estratta dall'accumulo, si riscalda e quindi entra in una speciale turbina a gas, dove l'energia dell'aria compressa e riscaldata fa ruotare gli stadi della turbina, il cui albero è collegato a un generatore elettrico che fornisce elettricità al sistema di alimentazione.

Per lo stoccaggio dell'aria compressa si propone, ad esempio, di utilizzare apposite miniere o serbatoi interrati appositamente realizzati in roccia salmastra. Il concetto non è nuovo, lo stoccaggio di aria compressa in una grotta sotterranea è stato brevettato nel 1948 e il primo impianto di stoccaggio di energia ad aria compressa (CAES) con una capacità di 290 MW è operativo presso la centrale elettrica di Huntorf in Germania dal 1978. Durante la fase di compressione dell'aria, una grande quantità di energia viene dispersa sotto forma di calore. Questa energia persa deve essere compensata dall'aria compressa prima della fase di espansione nella turbina a gas, per questo viene utilizzato combustibile idrocarburico, con l'aiuto del quale viene aumentata la temperatura dell'aria. Ciò significa che gli impianti hanno un'efficienza lontana dal cento per cento.

C'è una strada promettente per migliorare l'efficacia del CAES. Consiste nel trattenere e immagazzinare il calore generato durante il funzionamento del compressore durante la compressione e il raffreddamento dell'aria, con il suo successivo riutilizzo quando l'aria fredda viene riscaldata (cosiddetto recupero). Tuttavia, questa opzione CAES presenta notevoli difficoltà tecniche, soprattutto nella direzione della creazione di un sistema di conservazione del calore a lungo termine. Se questi problemi vengono affrontati, AA-CAES (Advanced Adiabatic-CAES) potrebbe aprire la strada a sistemi di accumulo di energia su larga scala, un problema che è stato sollevato dai ricercatori di tutto il mondo.

I membri della startup canadese Hydrostor hanno proposto un'altra soluzione insolita: pompare energia nelle bolle sottomarine.

Accumulo di energia termica

Nelle nostre condizioni climatiche, una parte molto significativa (spesso la principale) dell'energia consumata viene spesa per il riscaldamento. Pertanto, sarebbe molto conveniente accumulare calore direttamente nel dispositivo di accumulo e poi riceverlo indietro. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi, la densità dell'energia immagazzinata è molto bassa e i termini della sua conservazione sono molto limitati.

Esistono accumulatori di calore con materiale di accumulo termico solido o fondente; liquido; vapore; termochimico; con resistenza elettrica. Gli accumulatori di calore possono essere collegati ad un impianto con caldaia a combustibile solido, ad un impianto solare o ad un impianto combinato.

Accumulo di energia grazie alla capacità termica

Nei dispositivi di accumulo di questo tipo, il calore viene accumulato a causa della capacità termica della sostanza, che funge da fluido di lavoro. Un classico esempio di accumulatore di calore è la stufa russa. Si riscaldava una volta al giorno e poi si riscaldava la casa per 24 ore. Al giorno d'oggi, un accumulatore di calore significa più spesso serbatoi per l'accumulo di acqua calda, rivestiti con un materiale con elevate proprietà di isolamento termico.

Esistono anche accumulatori di calore basati su vettori di calore solidi, ad esempio in mattoni di ceramica.

Sostanze diverse hanno capacità termiche diverse. Per la maggior parte, è nell'intervallo da 0,1 a 2 kJ / (kg K). L'acqua ha una capacità termica anormalmente elevata - la sua capacità termica nella fase liquida è di circa 4,2 kJ / (kg K). Solo il litio molto esotico ha una capacità termica più elevata - 4,4 kJ / (kg · K).

Tuttavia, oltre alla capacità termica specifica (in massa), è necessario tenere conto della capacità termica volumetrica, che consente di determinare quanto calore è necessario per modificare la temperatura dello stesso volume di sostanze diverse da parte del la stessa quantità. Viene calcolato dalla normale capacità termica specifica (di massa) moltiplicandola per la densità specifica della sostanza corrispondente. La capacità termica volumetrica dovrebbe essere guidata da quando il volume dell'accumulatore di calore è più importante del suo peso.

Ad esempio, la capacità termica specifica dell'acciaio è solo 0,46 kJ / (kg K), ma la densità è 7800 kg / m3 e, ad esempio, per il polipropilene - 1,9 kJ / (kg è solo 900 kg / m3. Pertanto, a parità di volume, l'acciaio sarà in grado di immagazzinare 2,1 volte più calore del polipropilene, anche se sarà quasi 9 volte più pesante. Tuttavia, a causa della capacità termica anormalmente elevata dell'acqua, nessun materiale può superarla in termini di capacità termica volumetrica. Tuttavia, la capacità termica volumetrica del ferro e delle sue leghe (acciaio, ghisa) differisce dall'acqua di meno del 20%: in un metro cubo possono immagazzinare più di 3,5 MJ di calore per ogni grado di variazione di temperatura, la capacità termica volumetrica di rame è leggermente inferiore - 3,48 MJ /(cube.m K). La capacità termica dell'aria in condizioni normali è di circa 1 kJ/kg, ovvero 1,3 kJ/metro cubo, quindi per riscaldare di 1° un metro cubo d'aria è sufficiente raffreddare poco meno di 1/3 di litro d'acqua dal stesso grado (naturalmente, più caldo dell'aria).

A causa della semplicità del dispositivo (che potrebbe essere più semplice di un solido solido fisso o di un serbatoio chiuso con un vettore di calore liquido?), Tali dispositivi di accumulo di energia hanno un numero quasi illimitato di cicli di accumulo-rilascio di energia e un tempo molto lungo vita utile - per fluidi termovettori fino a quando il liquido non si asciuga o finché il serbatoio non viene danneggiato da corrosione o altri motivi, per lo stato solido non ci sono queste restrizioni. Ma il tempo di conservazione è molto limitato e, di norma, varia da alcune ore a diversi giorni: per un periodo più lungo, l'isolamento termico ordinario non è più in grado di trattenere il calore e la densità specifica dell'energia immagazzinata è bassa.

Infine, un'altra circostanza dovrebbe essere sottolineata: per un funzionamento efficace, non solo la capacità termica è importante, ma anche la conduttività termica della sostanza dell'accumulatore di calore. Con un'elevata conduttività termica, anche a cambiamenti abbastanza rapidi delle condizioni esterne, l'accumulatore di calore reagirà con tutta la sua massa, e quindi con tutta la sua energia immagazzinata, cioè nel modo più efficiente possibile.

In caso di scarsa conduttività termica, solo la parte superficiale dell'accumulatore di calore avrà il tempo di reagire e i cambiamenti a breve termine nelle condizioni esterne semplicemente non avranno il tempo di raggiungere gli strati profondi e una parte significativa della sostanza di tale un accumulatore di calore sarà effettivamente escluso dal lavoro.

Il polipropilene, citato nell'esempio appena considerato, ha una conducibilità termica quasi 200 volte inferiore all'acciaio, e quindi, nonostante la capacità termica specifica sufficientemente elevata, non può essere un efficace accumulatore di calore. Tuttavia, tecnicamente, il problema è facilmente risolvibile organizzando canali speciali per la circolazione del liquido di raffreddamento all'interno dell'accumulatore di calore, ma è ovvio che una tale soluzione complica notevolmente il design, ne riduce l'affidabilità e il consumo energetico e richiederà sicuramente una manutenzione periodica, che è appena necessario per un pezzo di materiale monolitico.

Per quanto strano possa sembrare, a volte è necessario accumulare e immagazzinare non calore, ma freddo. Da più di un decennio, negli Stati Uniti operano aziende che offrono "batterie" a base di ghiaccio per l'installazione nei condizionatori d'aria. Di notte, quando c'è un'eccedenza di energia elettrica e viene venduta a tariffa ridotta, il condizionatore gela l'acqua, cioè passa alla modalità frigorifero. Di giorno consuma molte volte meno energia, lavorando come un ventilatore. Il compressore affamato di energia è spento per questo tempo. ...

Accumulo di energia al cambiamento dello stato di fase della materia

Se osservi attentamente i parametri termici di varie sostanze, puoi vedere che quando lo stato di aggregazione cambia (fusione-indurimento, evaporazione-condensazione), c'è un significativo assorbimento o rilascio di energia. Per la maggior parte delle sostanze, l'energia termica di tali trasformazioni è sufficiente a far variare la temperatura della stessa quantità della stessa sostanza di molte decine, o anche centinaia di gradi in quegli intervalli di temperatura in cui il suo stato di aggregazione non cambia. Ma, come sai, finché lo stato di aggregazione dell'intero volume di una sostanza non diventa lo stesso, la sua temperatura è praticamente costante! Pertanto, sarebbe molto allettante accumulare energia a causa di un cambiamento nello stato di aggregazione: viene accumulata molta energia e la temperatura cambia poco, quindi non è necessario risolvere i problemi associati al riscaldamento alle alte temperature e, allo stesso tempo, è possibile ottenere una buona capacità di un tale accumulatore di calore.

Fusione e cristallizzazione

Sfortunatamente, al momento non esistono praticamente sostanze economiche, sicure e resistenti alla decomposizione con un'elevata energia di transizione di fase, il cui punto di fusione si troverebbe nell'intervallo più rilevante - approssimativamente da + 20 ° a + 50 ° С (massimo + 70 ° С - questa è ancora una temperatura relativamente sicura e facilmente raggiungibile). Di norma, in questo intervallo di temperatura si sciolgono composti organici complessi, che non sono affatto benefici per la salute e sono spesso ossidati rapidamente nell'aria.

Forse le sostanze più adatte sono le paraffine, il cui punto di fusione della maggior parte delle quali, a seconda del grado, si trova nell'intervallo 40 ... 65 ° C (sebbene esistano anche paraffine "liquide" con un punto di fusione di 27 ° C o meno, così come l'ozocerite naturale, relativa alle paraffine, il cui punto di fusione è compreso tra 58..100 ° ). Sia le paraffine che l'ozocerite sono abbastanza sicure e vengono utilizzate anche per scopi medici per il riscaldamento diretto di punti dolenti sul corpo.

Tuttavia, con una buona capacità termica, la loro conduttività termica è molto bassa - così piccola che la paraffina o l'ozocerite applicata al corpo, riscaldata a 50-60 ° C, si sente solo piacevolmente calda, ma non scottante, come sarebbe con l'acqua riscaldata a la stessa temperatura - questo è un bene per la medicina, ma per un accumulatore di calore è uno svantaggio assoluto. Inoltre, queste sostanze non sono così economiche, ad esempio il prezzo all'ingrosso dell'ozocerite nel settembre 2009 era di circa 200 rubli per chilogrammo e un chilogrammo di paraffina costava da 25 rubli (tecnici) a 50 e oltre (cibo altamente purificato, ad es. per l'uso nella confezione del prodotto). Si tratta di prezzi all'ingrosso per partite di diverse tonnellate, al dettaglio i prezzi sono sempre più cari di almeno una volta e mezza.

Di conseguenza, l'efficienza economica dell'accumulatore di calore di paraffina risulta essere una grande domanda, - dopotutto, un chilogrammo o due di paraffina o ozocerite è adatto solo per il riscaldamento medico della parte bassa della schiena rotta per un paio di decine di minuti, e per garantire una temperatura stabile di un'abitazione più o meno spaziosa per almeno un giorno, la massa dell'accumulatore di calore di paraffina dovrebbe essere misurata in tonnellate, in modo che il suo costo si avvicini immediatamente al costo di un'autovettura (anche se nel segmento di prezzo più basso)!

E la temperatura della transizione di fase, idealmente, dovrebbe comunque corrispondere esattamente all'intervallo confortevole (20..25 ° C) - altrimenti, dovrai comunque organizzare una sorta di sistema di controllo dello scambio di calore. Tuttavia, il punto di fusione nella regione di 50..54 ° C, tipico per paraffine altamente purificate, in combinazione con l'elevato calore di transizione di fase (poco più di 200 kJ / kg) è molto adatto per un accumulatore di calore progettato per fornire fornitura di acqua calda e riscaldamento dell'acqua calda, l'unico problema è la bassa conduttività termica e l'alto prezzo della paraffina.

Ma in caso di forza maggiore, la paraffina stessa può essere utilizzata come combustibile con un buon potere calorifico (sebbene non sia così facile da fare - a differenza della benzina o del cherosene, la paraffina liquida e ancora più solida non brucia nell'aria, un stoppino o altro dispositivo per alimentare nella zona di combustione non la paraffina stessa, ma solo i suoi vapori)!

Un esempio di un sistema di accumulo di energia termica in fusione e cristallizzazione è il sistema di accumulo di energia termica TESS a base di silicio sviluppato dalla società australiana Latent Heat Storage.

Evaporazione e condensazione

Il calore della vaporizzazione-condensazione, di regola, è parecchie volte superiore al calore della fusione-cristallizzazione. E sembra che non ci siano così poche sostanze che evaporano nell'intervallo di temperatura richiesto. Oltre al disolfuro di carbonio francamente velenoso, acetone, etere etilico, ecc., esiste anche l'alcol etilico (la sua relativa sicurezza è quotidianamente dimostrata dall'esempio personale da milioni di alcolisti in tutto il mondo!). In condizioni normali, l'alcol bolle a 78 ° C e il suo calore di vaporizzazione è 2,5 volte superiore al calore di fusione dell'acqua (ghiaccio) ed equivale a riscaldare la stessa quantità di acqua liquida di 200 °.

Tuttavia, a differenza della fusione, quando i cambiamenti nel volume di una sostanza raramente superano qualche punto percentuale, durante l'evaporazione, il vapore occupa l'intero volume fornitogli. E se questo volume è illimitato, il vapore evaporerà, portando con sé irrevocabilmente tutta l'energia accumulata. In un volume chiuso, la pressione inizierà immediatamente ad aumentare, impedendo l'evaporazione di nuove porzioni del fluido di lavoro, come avviene nella pentola a pressione più comune, quindi solo una piccola percentuale della sostanza di lavoro subisce un cambiamento nella stato di aggregazione, mentre il resto continua a riscaldarsi mentre si trova nella fase liquida. Qui si apre un ampio campo di attività per gli inventori: la creazione di un efficiente accumulatore di calore basato sull'evaporazione e sulla condensazione con una cilindrata variabile ermeticamente sigillata.

Transizioni di fase del secondo tipo

Oltre alle transizioni di fase associate a un cambiamento nello stato di aggregazione, alcune sostanze e all'interno di uno stato di aggregazione possono avere diversi stati di fase differenti. Un cambiamento in tali stati di fase, di regola, è anche accompagnato da un notevole rilascio o assorbimento di energia, sebbene di solito molto meno significativo rispetto a un cambiamento nello stato di aggregazione della materia. Inoltre, in molti casi, con tali cambiamenti, in contrasto con il cambiamento nello stato di aggregazione, c'è un'isteresi di temperatura: le temperature delle transizioni di fase diretta e inversa possono differire in modo significativo, a volte di decine o addirittura centinaia di gradi.

Stoccaggio di energia elettrica

L'elettricità è oggi la forma di energia più conveniente e versatile al mondo. Non sorprende che sia l'accumulo di energia elettrica a svilupparsi più rapidamente. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi, la capacità specifica dei dispositivi economici è piccola e i dispositivi con un'elevata capacità specifica sono ancora troppo costosi per immagazzinare grandi riserve di energia nell'uso di massa e hanno vita molto breve.

Condensatori

I dispositivi di accumulo di energia "elettrici" più popolari sono i condensatori radiotecnici convenzionali. Hanno un enorme tasso di accumulo e rilascio di energia - di regola, da diverse migliaia a molti miliardi di cicli completi al secondo, e sono in grado di lavorare in questo modo in vasta gamma temperature per molti anni, se non decenni. Combinando più condensatori in parallelo, puoi facilmente aumentare la loro capacità totale al valore desiderato.

I condensatori possono essere suddivisi in due grandi classi: non polari (solitamente "secchi", cioè non contenenti un elettrolita liquido) e polari (solitamente elettrolitici). L'uso di un elettrolita liquido fornisce una capacità specifica notevolmente più elevata, ma richiede quasi sempre il rispetto della polarità durante il collegamento. Inoltre, i condensatori elettrolitici sono spesso più sensibili alle condizioni esterne, principalmente alla temperatura, e hanno una vita utile più breve (nel tempo, l'elettrolita evapora e si secca).

Tuttavia, i condensatori presentano due principali svantaggi. In primo luogo, si tratta di una densità specifica molto bassa di energia immagazzinata e quindi di una capacità ridotta (rispetto ad altri tipi di accumulo). In secondo luogo, questo è un breve tempo di conservazione, che di solito viene misurato in minuti e secondi e raramente supera diverse ore, e in alcuni casi è solo di piccole frazioni di secondo. Di conseguenza, l'ambito di applicazione dei condensatori è limitato da vari circuiti elettronici e dall'accumulo a breve termine sufficiente per raddrizzare, correggere e filtrare la corrente nell'ingegneria elettrica di potenza - non ce ne sono ancora abbastanza per di più.

Supercondensatori

Gli ionisti, a volte indicati come "supercondensatori", possono essere visti come una sorta di collegamento intermedio tra condensatori elettrolitici e batterie elettrochimiche. Dal primo hanno ereditato un numero quasi illimitato di cicli di carica-scarica, e dal secondo, correnti di carica e scarica relativamente basse (un ciclo di carica-scarica completo può durare un secondo, o anche molto più a lungo). La loro capacità è anche nell'intervallo tra i condensatori più capienti e le batterie più piccole - di solito la riserva di energia va da poche a diverse centinaia di joule.

Inoltre, si dovrebbe notare la sensibilità piuttosto elevata dei supercondensatori alla temperatura e il tempo di conservazione limitato della carica - da diverse ore a diverse settimane al massimo.

Batterie elettrochimiche

Le batterie elettrochimiche sono state inventate agli albori dell'ingegneria elettrica e ora possono essere trovate ovunque, dai telefoni cellulari agli aeroplani e alle navi. In generale, funzionano sulla base di determinate reazioni chimiche e quindi potrebbero essere attribuite alla sezione successiva del nostro articolo - "Immagazzinamento di energia chimica". Ma poiché questo punto di solito non viene enfatizzato, ma si attira l'attenzione sul fatto che le batterie immagazzinano elettricità, le considereremo qui.

Di norma, quando è necessario immagazzinare un'energia sufficientemente grande - da diverse centinaia di kilojoule e oltre - vengono utilizzate batterie al piombo (ad esempio, qualsiasi auto). Tuttavia, hanno dimensioni considerevoli e, soprattutto, peso. Se hai bisogno di un peso leggero e della mobilità del dispositivo, vengono utilizzati tipi più moderni di batterie: nichel-cadmio, idruro di metallo, ioni di litio, ioni di polimero, ecc. Hanno una capacità specifica molto più elevata, ma hanno anche hanno un costo specifico di accumulo di energia molto più elevato, quindi il loro utilizzo è solitamente limitato a dispositivi relativamente piccoli ed economici, come cellulari, fotocamere e videocamere, laptop, ecc.

Recentemente, le batterie agli ioni di litio ad alta potenza hanno iniziato a essere utilizzate nelle auto ibride e nei veicoli elettrici. Oltre al minor peso e alla maggiore capacità specifica, a differenza di quelli al piombo, consentono un utilizzo quasi completo della loro capacità nominale, sono considerati più affidabili e hanno una durata maggiore, e la loro efficienza energetica a ciclo completo supera il 90%, mentre l'efficienza energetica delle batterie al piombo, quando viene caricato l'ultimo 20% della capacità, la capacità può scendere al 50%.

In base alla modalità di utilizzo, anche le batterie elettrochimiche (principalmente potenti) sono divise in due grandi classi: le cosiddette trazione e quelle di avviamento. Di solito, una batteria di avviamento può funzionare abbastanza bene come batteria di trazione (l'importante è controllare il grado di scarica e non portarlo a una tale profondità, che è consentita per le batterie di trazione), ma se usata al contrario, troppo grande la corrente di carico può disattivare molto rapidamente la batteria di trazione.

Gli svantaggi delle batterie elettrochimiche includono un numero molto limitato di cicli di carica-scarica (nella maggior parte dei casi, da 250 a 2000, e anche in assenza di funzionamento attivo, la maggior parte dei tipi di batterie si degrada dopo pochi anni, perdendo le proprie proprietà di consumo. . ..

Allo stesso tempo, la durata di molti tipi di batterie non va dall'inizio del loro funzionamento, ma dal momento della produzione. Inoltre, le batterie elettrochimiche si caratterizzano per la sensibilità alla temperatura, un lungo tempo di carica, a volte decine di volte superiore al tempo di scarica, e la necessità di rispettare la modalità di utilizzo (prevenzione della scarica profonda per le batterie al piombo e, viceversa, , rispetto di un ciclo completo di carica-scarica per batterie all'idruro metallico e molti altri tipi di batterie). Anche il tempo di conservazione della carica è piuttosto limitato, di solito da una settimana a un anno. Per le vecchie batterie, non solo la capacità diminuisce, ma anche il tempo di conservazione, ed entrambi possono essere ridotti molte volte.

Gli sviluppi con l'obiettivo di creare nuovi tipi di batterie elettriche e migliorare i dispositivi esistenti non si fermano.

Stoccaggio di energia chimica

L'energia chimica è energia "immagazzinata" negli atomi delle sostanze, che viene rilasciata o assorbita dalle reazioni chimiche tra le sostanze. L'energia chimica viene rilasciata sotto forma di calore durante le reazioni esotermiche (ad esempio la combustione del carburante) o convertita in energia elettrica in celle galvaniche e batterie. Queste fonti energetiche sono caratterizzate da alta efficienza (fino al 98%), ma bassa capacità.

I dispositivi di accumulo di energia chimica consentono di ricevere energia nella forma da cui è stata immagazzinata e in qualsiasi altra. Ci sono varietà "combustibili" e "non combustibili". A differenza degli accumuli termochimici a bassa temperatura (su di essi un po' più avanti), che possono immagazzinare energia semplicemente essendo collocati in un luogo sufficientemente caldo, non si può fare a meno di tecnologie speciali e apparecchiature ad alta tecnologia, a volte molto ingombranti. In particolare, se, nel caso di reazioni termochimiche a bassa temperatura, la miscela dei reagenti non viene solitamente separata ed è sempre nello stesso contenitore, i reagenti per le reazioni ad alta temperatura vengono immagazzinati separatamente tra loro e vengono combinati solo quando l'energia è necessario.

Stoccaggio di energia attraverso la produzione di carburante

Durante la fase di accumulo di energia, avviene una reazione chimica, a seguito della quale viene ridotto il combustibile, ad esempio, l'idrogeno viene rilasciato dall'acqua - per elettrolisi diretta, in celle elettrochimiche usando un catalizzatore, o per decomposizione termica, ad esempio da un arco elettrico o luce solare altamente concentrata. L'ossidante "rilasciato" può essere raccolto separatamente (per l'ossigeno è necessario in un oggetto isolato chiuso - sott'acqua o nello spazio) o "buttato via" in quanto non necessario, poiché al momento dell'uso del carburante questo ossidante sarà abbastanza nel ambiente e non c'è bisogno di sprecare spazio e fondi per il suo stoccaggio organizzato.

Nella fase di estrazione dell'energia, il combustibile esaurito viene ossidato con il rilascio di energia direttamente nella forma desiderata, indipendentemente da come è stato ottenuto questo combustibile. Ad esempio, l'idrogeno può fornire immediatamente calore (se bruciato in un bruciatore), energia meccanica (quando alimentato come combustibile a un motore a combustione interna o a una turbina) o elettricità (se ossidato in una cella a combustibile). Di norma, tali reazioni di ossidazione richiedono un'ulteriore iniziazione (accensione), che è molto conveniente per controllare il processo di recupero di energia.

Questo metodo è molto interessante per l'indipendenza delle fasi di immagazzinamento dell'energia ("carica") e del suo utilizzo ("scarica"), l'elevata capacità specifica dell'energia immagazzinata nel combustibile (decine di megajoule per chilogrammo di combustibile) e la possibilità di stoccaggio a lungo termine (a condizione che i contenitori siano adeguatamente sigillati - per molti anni). Tuttavia, la sua ampia distribuzione è ostacolata dallo sviluppo incompleto e dall'alto costo della tecnologia, dall'alto rischio di incendio ed esplosione in tutte le fasi del lavoro con tale combustibile e, di conseguenza, dalla necessità di personale altamente qualificato nella manutenzione e nel funzionamento di questi sistemi . Nonostante queste carenze, nel mondo si stanno sviluppando varie installazioni che utilizzano l'idrogeno come fonte di energia di riserva.

Accumulo di energia attraverso reazioni termochimiche

È noto da tempo un ampio gruppo di reazioni chimiche che in un recipiente chiuso, quando riscaldato, vanno in una direzione con l'assorbimento di energia e, una volta raffreddato, nella direzione opposta con il rilascio di energia. Tali reazioni sono spesso chiamate termochimiche. L'efficienza energetica di tali reazioni, di regola, è inferiore rispetto a quando si modifica lo stato di aggregazione di una sostanza, tuttavia è anche molto evidente.

Tali reazioni termochimiche possono essere considerate come una sorta di cambiamento nello stato di fase di una miscela di reagenti, e qui i problemi sorgono più o meno allo stesso modo: è difficile trovare una miscela di sostanze economica, sicura ed efficace che agisca con successo in questo modo nell'intervallo di temperatura da + 20 ° C a + 70 ° C. Tuttavia, una di queste composizioni è nota da molto tempo: è il sale di Glauber.

La mirabilite (aka sale di Glauber, aka sodio solfato decaidrato Na2SO4 10H2O) si ottiene come risultato di reazioni chimiche elementari (ad esempio, aggiungendo sale da cucina a acido solforico) o estratto in "forma finita" come minerale.

Dal punto di vista dell'accumulo di calore, la caratteristica più interessante della mirabilite è che quando la temperatura sale sopra i 32°C, l'acqua legata inizia a essere rilasciata, ed esteriormente si presenta come uno "scioglimento" di cristalli che si dissolvono nell'acqua rilasciata da loro. Quando la temperatura scende a 32 ° C, l'acqua libera viene nuovamente legata alla struttura dell'idrato cristallino - si verifica la "cristallizzazione". Ma la cosa più importante è che il calore di questa reazione di idratazione-disidratazione è molto alto e ammonta a 251 kJ / kg, che è notevolmente superiore al calore della cristallizzazione di fusione "onesta" delle paraffine, sebbene sia un terzo inferiore a il calore di fusione del ghiaccio (acqua).

Pertanto, un accumulatore di calore basato su una soluzione satura di mirabilite (saturata proprio a temperature superiori a 32 ° C) può mantenere efficacemente la temperatura a 32 ° C con una grande risorsa di accumulo o rilascio di energia. Naturalmente, questa temperatura è troppo bassa per una fornitura di acqua calda a tutti gli effetti (una doccia con una tale temperatura è al massimo percepita come "molto fresca"), ma questa temperatura potrebbe essere abbastanza per riscaldare l'aria.

Stoccaggio di energia chimica senza carburante

In questo caso, nella fase di "carica" ​​di alcune sostanze chimiche, se ne formano altre e durante questo processo l'energia viene immagazzinata nei nuovi legami chimici che si formano (ad esempio, la calce spenta viene convertita in uno stato non spento con l'aiuto di riscaldamento).

Quando si "scarica", si verifica una reazione inversa, accompagnata dal rilascio di energia precedentemente immagazzinata (di solito sotto forma di calore, a volte anche sotto forma di gas che può essere fornito alla turbina) - in particolare, questo è esattamente ciò che accade quando la calce viene "spenta" con l'acqua. A differenza dei metodi a combustibile, per avviare una reazione, di solito è sufficiente combinare semplicemente i reagenti tra loro - non è richiesto un ulteriore avvio del processo (accensione).

In realtà, questa è una sorta di reazione termochimica, tuttavia, a differenza delle reazioni a bassa temperatura descritte quando si considerano i dispositivi di accumulo di energia termica e non richiedono condizioni speciali, qui si tratta di temperature di molte centinaia o addirittura migliaia di gradi. Di conseguenza, la quantità di energia immagazzinata in ogni chilogrammo della sostanza di lavoro aumenta in modo significativo, ma l'attrezzatura è molte volte più complessa, voluminosa e più costosa di quelle vuote. bottiglie di plastica o un semplice serbatoio di reagente.

La necessità di consumare una sostanza aggiuntiva, ad esempio acqua per spegnere la calce, non è un inconveniente significativo (se necessario, è possibile raccogliere l'acqua rilasciata durante il passaggio della calce allo stato di calce viva). Ma le condizioni speciali di conservazione per questa calce molto viva, la cui violazione è irta non solo di ustioni chimiche, ma anche di un'esplosione, traducono questo e metodi simili nella categoria di quelli che è improbabile che escano in una vita diffusa.

Altri tipi di accumulo di energia

Oltre a quelli sopra descritti, esistono altri tipi di dispositivi di accumulo di energia. Tuttavia, attualmente sono molto limitati in termini di densità dell'energia immagazzinata e del suo tempo di immagazzinamento ad un costo unitario elevato. Pertanto, mentre sono più utilizzati per l'intrattenimento, e il loro sfruttamento per scopi seri non è considerato. Un esempio sono le vernici fosforescenti, che immagazzinano energia da una fonte di luce intensa e poi si illuminano per pochi secondi o anche per lunghi minuti. Le loro modifiche moderne non contengono fosforo tossico per lungo tempo e sono abbastanza sicure anche per l'uso nei giocattoli per bambini.

I dispositivi di accumulo di energia magnetica superconduttori la immagazzinano nel campo di una grande bobina magnetica CC. Può essere convertito in corrente elettrica alternata secondo necessità. Gli accumulatori a bassa temperatura sono raffreddati con elio liquido e sono disponibili per applicazioni industriali. Le unità di stoccaggio ad alta temperatura raffreddate da idrogeno liquido sono ancora in fase di sviluppo e potrebbero essere disponibili in futuro.

I dispositivi di accumulo di energia magnetica superconduttori sono di grandi dimensioni e vengono generalmente utilizzati per brevi periodi di tempo, ad esempio durante le commutazioni. pubblicato

"Possiamo anche parlare della morte chimica di una persona quando la riserva di energia psichica è esaurita.

Possiamo parlare di resurrezione quando l'energia psichica inizia a ricostituirsi".

Che cos'è l'energia psichica?- Questa è l'energia vivificante da cui dipende l'esistenza di una persona. Non c'è energia psichica (di seguito PE) - non c'è vita, decomposizione fisica, malattia e morte. C'è PE - c'è una vita piena di creatività, salute e felicità.

Sinonimi per PE: grazia, prana, energia cinese Qi, fuoco di Hermes, Kundalini, lingue di fuoco del giorno della Santissima Trinità, Vril Bulwer-Lytton, energia libera di Killy, Mesmer fluido, Od Reichenbach, fuoco vivo di Zoroastro, Sophia degli Elleni , Saraswati degli indù e molti, molti altri.

Segnali di declino del PE: stanchezza mentale e fisica, sonnolenza, coscienza amorfa e, nei casi più gravi, nausea.

Segni di un rossore PE: gioia e ottimismo, attività creativa, desiderio di realizzazione e attività fruttuosa.

Sette modi per conservare la PE

1. AURA. Uscendo di casa al mattino, delinea mentalmente un guscio energetico a forma di uovo di gallina a distanza di un gomito allungato in modo che il tuo corpo sia al centro di questo uovo aurico. In questo modo rafforzerai la rete protettiva della tua aura, che protegge il tuo PE da intrusioni indesiderate.

2. VAMPIRI. Cerca di evitare di comunicare con le persone con uno sguardo opaco e fioco, mutevole: questi sono vampiri energetici, dopo aver comunicato con i quali si verifica una grave stanchezza. Lo sguardo di una persona non può essere falsificato. Gli occhi sono l'indicatore più affidabile della presenza di PE in una persona. Coloro che non hanno la propria PE spesso diventano un vampiro energetico e cercano (spesso inconsciamente) di rubarlo semplicemente avvicinandosi all'aura del donatore.

3. FOLLA. Nel trasporto pubblico, o in un'area affollata simile, fai con discrezione una valutazione rapida delle persone che ti stanno accanto. Se uno di loro ti ha causato un leggero rifiuto, allora allontanati da lui in un altro posto. Quando le aure umane si toccano, la tua PE fluisce secondo il principio magnetico in un'altra aura, e la PE di un'altra aura scorre nella tua, e non c'è modo di ostacolare questo scambio di energia - questa è una legge ferma.

4. MANI. Nei luoghi pubblici, cerca di evitare il contatto diretto a mani nude con oggetti e cose comuni, come maniglie delle porte, corrimano, maniglie dei carrelli della spesa, ecc. Se possibile, quindi nella stagione invernale, non toglierti i guanti o comprarne di sottili, ad esempio guanti di capretto. Se non è possibile evitare il contatto diretto a mani nude, trova un luogo meno utilizzato. Le mani umane emettono forti flussi di PE. Ad ogni tocco, una persona satura con il suo PE quegli oggetti che la mano ha toccato. Sii consapevole delle cose vecchie e sconosciute. Possono portare una carica di PE negativo, dal contatto con cui spenderete molto del vostro PE per neutralizzarlo.

5. IRRITAZIONE. Evitare assolutamente irritazioni, che possono essere particolarmente fastidiose nei trasporti pubblici, nei negozi, durante il traffico intenso su strada, alla guida di un'auto, a casa, ecc. L'irritazione mentale crea un PE negativo, che distrugge il tuo PE positivo.

6. INTIMO. Conduci una vita intima moderata, perché la riproduzione del liquido seminale richiede un grande consumo di PE.

7. ANIMALI. Non tenere gli animali a casa in modo che il tuo PE non perda loro. Gli animali, come tutti gli esseri viventi, hanno la propria aura con la propria PE, che è di qualità molto inferiore a quella umana. Quando le aure di una persona e di un animale entrano in contatto, avviene lo stesso scambio di PE che avviene tra le persone. Non saturare la tua aura con un PE animale inferiore.

Sette modi per migliorare la PE

1. ARIA. Respira più spesso in modo naturale aria pulita... Prana - il PE solare è dissolto in esso. Nelle grandi città con una popolazione di oltre un milione di abitanti, l'aria non è pulita, quindi cerca di uscire più spesso nella natura o anche di spostarti fuori città o in una piccola città.

2. SPAZIO. Gli spazi universali sconfinati sono pieni di energia cosmica creatrice di vita, che è simile al PE umano. Devi solo chiamarla mentalmente, tirarla fuori da lì. Guarda il cielo stellato e immagina che questo sia un oceano di energia, toccando il quale puoi facilmente aumentare la tua energia vitale.

3. AMICIZIA. Sii più amichevole con tutti quelli che ti circondano. Non desiderare del male a nessuno, nemmeno ai tuoi nemici. La gentilezza e un atteggiamento amichevole non solo generano radiazioni PE positive nella tua aura, ma evocano anche nelle persone le stesse vibrazioni reciproche delle loro aure. Le persone amichevoli scambiano PE positiva con altre persone semplicemente perché inducono la stessa PE positiva in altre persone.

4. CUORE. Il principale sovrano dell'EP di una persona è il suo cuore. Ascolta il tuo cuore, non il tuo cervello. Il cervello razionale è spesso ingannato nella corretta valutazione della situazione di vita e talvolta porta a un vicolo cieco. Il cuore non si inganna mai e sa molto più di quanto la mente possa immaginare. Ascolta la voce del tuo cuore nel silenzio e nel silenzio. Ti dirà come seguire il percorso della vita in modo che alla fine tu possa dire di aver vissuto una vita felice.

6. VERDURE E FRUTTA. Mangia frutta e verdura crude: sono piene di depositi solari di PE. Cerca di non mangiare cibi fritti, come il burro troppo cotto rilascia veleni che uccidono il tuo PE. Non mangiare carne, è piena di energia invisibile di fluidi di decomposizione che causano malattie, che inizia immediatamente dopo la morte dell'animale. Anche la carne più fresca è piena non solo di basso PE animale, ma anche di microbi energetici, quando mangiata, il tuo corpo spenderà molto PE per neutralizzarli. I legumi possono facilmente sostituire i prodotti a base di carne.

7. SOGNO. Prima di andare a letto, non preoccuparti, e ancora di più non litigare con la tua famiglia. Cerca di non guardare programmi TV negativi e criminali che provocano cattive emozioni. Meglio guardare un buon film, o leggere un buon libro, o ascoltare musica tranquilla. Prima di andare a letto, fate una doccia per purificare non solo il vostro corpo dai depositi di sudore, ma, soprattutto, per lavare via dall'aura gli accumuli energetici della giornata vissuta. Acqua pura ha la capacità di purificare il PE. Dopo essersi ritirato a dormire in un corpo pulito e uno spirito calmo e sereno, il tuo PE si precipiterà negli strati puliti dello spazio, dove riceverà rafforzamento e nutrimento. Al mattino sentirai vigore e forza per vivere con dignità il giorno che verrà.

Scambio di energia- Questa è una decomposizione graduale di composti organici complessi, procedendo con il rilascio di energia, che viene immagazzinata nei legami ad alta energia delle molecole di ATP e viene quindi utilizzata nel processo della vita cellulare, inclusa la biosintesi, ad es. scambio di plastica.

Negli organismi aerobici, ci sono:

1. Preparatorio- scissione di biopolimeri a monomeri.
2. Senza ossigeno- glicolisi - la scomposizione del glucosio in acido piruvico.
3. Ossigeno- scissione dell'acido piruvico in anidride carbonica e acqua.

Fase preparatoria

Nella fase preparatoria del metabolismo energetico, i composti organici ricevuti con il cibo vengono suddivisi in quelli più semplici, solitamente monomeri. Quindi i carboidrati vengono scomposti in zuccheri, compreso il glucosio; proteine ​​- agli amminoacidi; grassi - alla glicerina e agli acidi grassi.

Sebbene l'energia venga rilasciata, non viene immagazzinata in ATP e quindi non può essere utilizzata in seguito. L'energia viene dissipata sotto forma di calore.

La scissione dei polimeri negli animali complessi multicellulari avviene nel tratto digestivo sotto l'azione degli enzimi qui secreti dalle ghiandole. Quindi i monomeri formati vengono assorbiti nel sangue principalmente attraverso l'intestino. Già il sangue trasporta i nutrienti attraverso le cellule.

Tuttavia, non tutte le sostanze vengono decomposte in monomeri nel sistema digestivo. La scissione di molti avviene direttamente nelle cellule, nei loro lisosomi. Negli organismi unicellulari, le sostanze assorbite entrano nei vacuoli digestivi, dove vengono digerite.

I monomeri risultanti possono essere utilizzati sia per lo scambio di energia che per quello plastico. Nel primo caso, vengono divisi, nel secondo, i componenti delle cellule stesse vengono sintetizzati da essi.

Stadio privo di ossigeno del metabolismo energetico

Lo stadio privo di ossigeno si verifica nel citoplasma delle cellule e, nel caso di organismi aerobici, comprende solo glicolisi - ossidazione enzimatica multistadio del glucosio e sua scomposizione in acido piruvico detto anche piruvato.

La molecola di glucosio ha sei atomi di carbonio. Durante la glicolisi, si divide in due molecole di piruvato, che contiene tre atomi di carbonio. In questo caso si scinde una parte degli atomi di idrogeno, che vengono trasferiti al coenzima NAD, il quale, a sua volta, parteciperà poi alla fase di ossigeno.

Parte dell'energia rilasciata durante la glicolisi è immagazzinata nelle molecole di ATP. Vengono sintetizzate solo due molecole di ATP per molecola di glucosio.

L'energia rimanente nel piruvato, immagazzinata nel NAD, sarà ulteriormente estratta dagli aerobi nella fase successiva del metabolismo energetico.

In condizioni anaerobiche, quando lo stadio di ossigeno della respirazione cellulare è assente, il piruvato viene "neutralizzato" in acido lattico o fermentato. In questo caso, l'energia non viene immagazzinata. Pertanto, qui una produzione di energia utile è fornita solo dalla glicolisi a basso effetto.

Stadio di ossigeno

La fase dell'ossigeno avviene nei mitocondri. In esso si distinguono due sottostadi: il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. L'ossigeno che entra nelle cellule viene utilizzato solo nel secondo. Nel ciclo di Krebs si forma e si libera anidride carbonica.

ciclo di Krebs procede nella matrice dei mitocondri, è svolta da una varietà di enzimi. Non riceve la stessa molecola dell'acido piruvico (o acido grasso, amminoacido), ma il gruppo acetilico si è separato da esso con l'aiuto del coenzima-A, che include due atomi di carbonio del precedente piruvato. Durante il ciclo multifase di Krebs, il gruppo acetile viene diviso in due molecole di CO 2 e atomi di idrogeno. L'idrogeno si combina con NAD e FAD. Inoltre, si verifica la sintesi della molecola del PIL, che porta alla sintesi dell'ATP.

Per una molecola di glucosio, da cui si formano due piruvati, esistono due cicli di Krebs. Quindi, si formano due molecole di ATP. Se il metabolismo energetico finisse qui, allora la scissione totale della molecola di glucosio darebbe 4 molecole di ATP (due dalla glicolisi).

Fosforilazione ossidativa procede su creste - escrescenze della membrana mitocondriale interna. È fornito da un trasportatore di enzimi e coenzimi, che forma la cosiddetta catena respiratoria, che termina con l'enzima ATP sintetasi.

Attraverso la catena respiratoria, idrogeno ed elettroni vengono trasferiti dai coenzimi NAD e FAD. Il trasferimento viene effettuato in modo tale che i protoni di idrogeno si accumulino all'esterno della membrana mitocondriale interna e gli ultimi enzimi nella catena trasferiscano solo elettroni.

Alla fine, gli elettroni vengono trasferiti alle molecole di ossigeno all'interno della membrana, per cui vengono caricati negativamente. Si pone un livello critico del gradiente di potenziale elettrico, che porta al movimento dei protoni attraverso i canali dell'ATP sintetasi. L'energia di movimento dei protoni di idrogeno viene utilizzata per sintetizzare le molecole di ATP e i protoni stessi si combinano con gli anioni di ossigeno per formare molecole d'acqua.

La resa energetica del funzionamento della catena respiratoria, espressa in molecole di ATP, è ampia e ammonta in totale a 32-34 molecole di ATP per una molecola iniziale di glucosio.