突然の腫れ

エネルギーが蓄えられます。細胞にエネルギーを提供します。エネルギー源。スプリングメカニカルストレージ

エネルギー交換-これは複雑な有機化合物の段階的な分解であり、エネルギーの放出を進めます。エネルギーはATP分子の高エネルギー結合に保存され、生合成を含む細胞の生命の過程で使用されます。プラスチック交換。

好気性生物には、次のものがあります。

準備-生体高分子のモノマーへの開裂。
無酸素-解糖系-ブドウ糖のピルビン酸への分解。
空気-ピルビン酸の二酸化炭素と水への分解。

準備段階

エネルギー代謝の準備段階で、食物とともに受け取った有機化合物は、より単純なもの、通常はモノマーに分割されます。したがって、炭水化物はブドウ糖を含む糖に分解されます。タンパク質-アミノ酸へ; 脂肪-グリセリンと脂肪酸に。

エネルギーは放出されますが、ATPに蓄えられないため、後で使用することはできません。エネルギーは熱として放散されます。

多細胞複合動物のポリマーの分解は、ここで腺から分泌される酵素の作用下で消化管で起こります。次に、形成されたモノマーは主に腸を介して血液に吸収されます。すでに血中栄養素細胞に運ばれる。

さらに、すべての物質がモノマーに分解するわけではありません消化器系..。多くの切断は、細胞内、リソソーム内で直接発生します。単細胞生物では、吸収された物質は消化液胞に入り、そこで消化されます。

得られたモノマーは、エネルギー交換とプラスチック交換の両方に使用できます。最初のケースでは、それらは分割され、2番目のケースでは、セル自体のコンポーネントがそれらから合成されます。

エネルギー代謝の無酸素段階

無酸素段階は細胞の細胞質で発生し、好気性生物の場合は、 解糖系-グルコースの酵素的多段階酸化とピルビン酸への分解ピルビン酸とも呼ばれます。

ブドウ糖分子は6つの炭素原子を持っています。解糖の間に、それは3つの炭素原子を含むピルビン酸の2つの分子に分割されます。この場合、水素原子の一部が分離され、補酵素NADに移動し、補酵素NADが酸素段階に関与します。

解糖中に放出されるエネルギーの一部はATP分子に蓄えられます。グルコース分子ごとに2つのATP分子のみが合成されます。

NADに蓄えられたピルビン酸に残っているエネルギーは、エネルギー代謝の次の段階で好気性菌からさらに抽出されます。

嫌気性条件下では、細胞呼吸の酸素段階がない場合、ピルビン酸は乳酸に「無害にされる」か、発酵します。この場合、エネルギーは蓄えられません。したがって、ここでは、有用なエネルギー出力は、低効果の解糖によってのみ提供されます。

酸素段階

酸素段階はミトコンドリアで起こります。その中で2つのサブステージが区別されます：クレブス回路と酸化的リン酸化。細胞に入る酸素は2番目にのみ使用されます。クレブス回路では、二酸化炭素が生成されて放出されます。

クレブス回路ミトコンドリアのマトリックスで進行し、さまざまな酵素によって実行されます。ピルビン酸（または脂肪酸、アミノ酸）自体の分子を受け取りませんが、前者のピルビン酸の2つの炭素原子を含む補酵素Aの助けを借りてアセチル基を分離します。多段クレブス回路の間に、アセチル基は2つのCO2分子と水素原子に分割されます。水素はNADおよびFADと結合します。また、GDP分子の合成が起こり、ATPの合成につながります。

2つのピルビン酸が形成される1つのグルコース分子の場合、2つのクレブス回路があります。したがって、2つのATP分子が形成されます。エネルギー代謝がここで終了した場合、グルコース分子の完全な切断により、4つのATP分子（解糖系から2つ）が得られます。

酸化的リン酸化クリステに進みます-ミトコンドリア内膜の成長。それは、いわゆる呼吸鎖を形成し、酵素ATPシンテターゼで終わる酵素と補酵素のコンベヤーによって提供されます。

呼吸鎖を介して、水素と電子が補酵素NADとFADから移動します。水素プロトンがミトコンドリア内膜の外側に蓄積し、連鎖の最後の酵素が電子のみを移動するように、移動が実行されます。

最終的に、電子は中身膜、その結果、それらは負に帯電します。電位勾配の臨界レベルが発生し、ATP合成酵素のチャネルを介したプロトンの移動につながります。水素陽子の運動エネルギーはATP分子を合成するために使用され、陽子自体が酸素陰イオンと結合して水分子を形成します。

ATP分子で表される呼吸鎖の機能のエネルギー収量は大きく、最初のグルコース分子1つあたり合計で32〜34のATP分子になります。

太い木の豊富な成長、
不毛の砂に根を下ろす
承認され、明確に
脂肪は空気から脂肪脂肪を残します
吸収します ...
M. V. Lomonosov

エネルギーはどのように細胞に蓄えられますか？代謝とは何ですか？解糖、発酵、細胞呼吸のプロセスの本質は何ですか？光合成の明期と暗期にはどのようなプロセスが起こりますか？エネルギーとプラスチック代謝のプロセスはどのように関連していますか？化学合成とは何ですか？

レッスン-講義

ある種のエネルギーを他の種類のエネルギーに変換する能力（放射線エネルギーを化学結合のエネルギーに、化学エネルギーを機械的エネルギーに変換するなど）は、生物の基本的な特性の1つです。ここでは、これらのプロセスが生物でどのように実現されるかを詳しく考察します。

ATF-セル内のエネルギーの主なキャリア..。細胞の生命活動の兆候を実行するには、エネルギーが必要です。独立栄養生物は光合成反応の過程で太陽から初期エネルギーを受け取りますが、従属栄養生物はエネルギー源として食物からの有機化合物を使用します。エネルギーは細胞によって蓄えられます化学結合分子 ATP（アデノシン三リン酸）、糖残基（リボース）と窒素塩基（アデニン）残基の3つのリン酸基からなるヌクレオチドです（図52）。

米。 52.ATP分子

リン酸残基間の結合は、それが切断されると大量のエネルギーが放出されるため、高エネルギーと呼ばれます。通常、細胞は末端のリン酸基のみを切断することにより、ATPからエネルギーを抽出します。この場合、ADP（アデノシン二リン酸）、リン酸が形成され、40 kJ / molが放出されます。

ATP分子は細胞の普遍的なエネルギー交渉チップの役割を果たします。それらは、有機化合物の酵素合成、分子モーターや膜輸送タンパク質などのタンパク質の働きなど、エネルギー集約的なプロセスが行われる場所に送られます。ATP分子の逆合成は、エネルギー吸収を伴うADPへのリン酸基。 ATPの形での細胞によるエネルギーの貯蔵は、反応の過程で実行されます エネルギー交換..。それは密接に関連しています プラスチック交換、その間に細胞はその機能に必要な有機化合物を生成します。

細胞内の物質とエネルギーの交換（代謝）..。代謝は、相互に関連する、プラスチックとエネルギー代謝のすべての反応のセットです。細胞内では、炭水化物、脂肪、タンパク質、核酸の合成が絶えず行われています。化合物の合成は常にエネルギーの消費、つまりATPの不可欠な参加によって行われます。 ATPを形成するためのエネルギー源は、細胞に入るタンパク質、脂肪、炭水化物の酸化の酵素反応です。この過程で、エネルギーが放出され、ATPに蓄えられます。ブドウ糖の酸化は、細胞のエネルギー代謝において特別な役割を果たします。この場合、グルコース分子は一連の連続した変換を受けます。

と呼ばれる最初の段階解糖、細胞の細胞質を通過し、酸素を必要としません。酵素が関与する連続反応の結果として、グルコースはピルビン酸の2つの分子に分解されます。この場合、2つのATP分子が消費され、酸化中に放出されるエネルギーは4つのATP分子の形成に十分です。その結果、解糖のエネルギー収量は小さく、2つのATP分子になります。

C 6 H1 2 06→2C3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP

嫌気性条件下（酸素がない場合）では、さらなる変換はさまざまなタイプの発酵.

誰もが知っている 乳酸発酵（サワーミルク）、乳酸菌やバクテリアの活動によって発生します。メカニズムは解糖系に似ており、最終生成物は乳酸だけです。このタイプのブドウ糖酸化は、酸素が不足している場合、たとえば、激しく働く筋肉の場合に細胞内で発生します。化学的には乳酸とアルコール発酵に近い。違いは、アルコール発酵の生成物がエチルアルコールと二酸化炭素であるという事実にあります。

ピルビン酸が二酸化炭素と水に酸化される次の段階は、 細胞呼吸..。呼吸反応は、植物や動物の細胞のミトコンドリアで、酸素の存在下でのみ起こります。これは、最終生成物である二酸化炭素を形成するための一連の化学変換です。このプロセスのさまざまな段階で、水素原子の脱離を伴う出発物質の酸化の中間生成物が形成されます。同時に、ATPの化学結合に「保存」されたエネルギーが放出され、水分子が形成されます。酸素が必要なのは、分裂した水素原子を結合するためだけであることが明らかになります。この一連の化学的変換は非常に複雑であり、ミトコンドリア、酵素、および担体タンパク質の内膜が関与して発生します。

細胞呼吸は非常に高効率..。 30個のATP分子の合成があり、解糖中にさらに2個の分子が形成され、ミトコンドリア膜での解糖生成物の変換の結果として6個のATP分子が形成されます。合計で、1つのグルコース分子の酸化の結果として、38個のATP分子が形成されます。

C 6 H 12 O 6 + 6H 20→6CO2 + 6H 2 O + 38ATP

ミトコンドリアでは、糖だけでなく、タンパク質や脂質の酸化の最終段階が起こります。これらの物質は、主に炭水化物の供給が不足しているときに細胞によって使用されます。まず、脂肪が消費され、その酸化中に、同量の炭水化物やタンパク質よりもはるかに多くのエネルギーが放出されます。したがって、動物性脂肪はエネルギー資源の主要な「戦略的備蓄」です。植物では、でんぷんはエネルギーの蓄えの役割を果たします。保管中は、エネルギー的に同等の脂肪量よりもかなり多くのスペースを占有します。植物の場合、動物のように動かず、物資を運ばないので、これは邪魔になりません。脂肪よりも炭水化物からはるかに速くエネルギーを抽出することができます。タンパク質は体内で多くの重要な機能を果たします。したがって、タンパク質は、たとえば長期の飢餓時に糖や脂肪の資源が枯渇した場合にのみ、エネルギー代謝に関与します。

光合成. 光合成は、太陽光線のエネルギーが有機化合物の化学結合のエネルギーに変換されるプロセスです。植物細胞では、光合成に関連するプロセスが葉緑体で起こります。このオルガネラの中には、太陽の放射エネルギーを取り込む色素が埋め込まれた膜システムがあります。光合成の主な色素はクロロフィルで、主に青と紫、そしてスペクトルの赤い光線を吸収します。緑色の光が反射するため、葉緑素自体とそれを含む植物の部分は緑色に見えます。

光合成には2つの段階があります- ライトと闇（図53）。放射エネルギーの実際の捕捉と変換は、光の段階で発生します。光量子を吸収すると、クロロフィルは励起状態になり、電子供与体になります。その電子は、電子伝達系に沿って、あるタンパク質複合体から別のタンパク質複合体に移動します。この鎖のタンパク質は、色素のように、葉緑体の内膜に集中しています。電子がキャリアチェーンを通過すると、ATPの合成に使用されるエネルギーが失われます。光によって励起された電子の一部は、NDP（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチホスフェート）またはNADPHを還元するために使用されます。

米。 53.光合成の明相と暗相の反応生成物

日光の影響下で、葉緑体は水分子も分解します- 光分解; この場合、電子が現れ、クロロフィルでそれらの損失を補います。酸素は副産物として形成されます：

したがって、光相の機能的意味は、光エネルギーを化学エネルギーに変換することによるATPとNADPHの合成です。

光合成の暗期には光は必要ありません。ここで行われるプロセスの本質は、軽相で得られたATPおよびNADP・H分子が、炭水化物の形でCO2を「固定」する一連の化学反応で使用されることです。暗相のすべての反応は葉緑体内で行われ、「固定」中に放出された二酸化炭素ADPとNADPは、ATPとNADP・Hの合成のための明相反応で再び使用されます。

光合成の全体的な方程式は次のとおりです。

プラスチックとエネルギーの交換プロセスの関係と統一..。 ATP合成プロセスは、細胞質（解糖）、ミトコンドリア（細胞呼吸）、および葉緑体（光合成）で発生します。これらのプロセスの過程で発生するすべての反応は、エネルギー代謝の反応です。 ATPの形で蓄えられたエネルギーは、細胞の生命活動に必要なタンパク質、脂肪、炭水化物、および核酸の生産のためのプラスチック代謝の反応で消費されます。光合成の暗期は一連の反応、塑性交換であり、明期はエネルギーが高いことに注意してください。

エネルギーとプラスチック交換のプロセスの関係と統一性は、次の方程式でよく表されます。

この方程式を左から右に読むと、解糖および細胞呼吸中にグルコースが二酸化炭素と水に酸化され、ATP（エネルギー代謝）の合成に関連します。右から左に読むと、ATP（プラスチック代謝）が関与して水と二酸化炭素からブドウ糖が合成されるときの光合成の暗期の反応がわかります。

化学合成..。光合成生物に加えて、一部のバクテリア（水素、硝化、硫黄バクテリアなど）は、無機物質から有機物質を合成することもできます。彼らは、無機物質の酸化中に放出されるエネルギーのためにこの合成を実行します。それらは化学独立栄養体と呼ばれます。これらの化学合成細菌は、生物圏で重要な役割を果たしています。たとえば、硝化細菌は、植物が同化できないアンモニウム塩を硝酸塩に変換します。硝酸塩は、植物によく吸収されます。

細胞代謝は、エネルギーと可塑性代謝の反応で構成されています。エネルギー代謝の過程で、有機化合物は高エネルギーの化学結合（ATP）で形成されます。これに必要なエネルギーは、嫌気性（解糖、発酵）および好気性（細胞呼吸）反応中の有機化合物の酸化から生じます。太陽光線から、そのエネルギーは光相に吸収されます（光合成）; 無機化合物の酸化（化学合成）から。 ATPのエネルギーは、光合成の暗期の反応を含むプラスチック代謝反応の過程で細胞に必要な有機化合物の合成に費やされます。

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体は常にエネルギーの交換に関連付けられています。私たちが眠っているときでさえ、エネルギー代謝反応は絶えず起こります。複雑な化学変化の後、食品は高分子量から単純なものに変換され、エネルギーの放出を伴います。これはすべてエネルギー交換です。

ランニング中の体のエネルギー需要は非常に高いです。たとえば、2.5〜3時間のランニングは、約2,600カロリー（これはマラソンの距離です）を消費します。これは、座りがちな生活を送る人の1日あたりのエネルギー消費量を大幅に上回ります。レース中、体は筋肉のグリコーゲンと脂肪の蓄えからエネルギーを引き出します。

ブドウ糖分子の複雑な鎖である筋肉グリコーゲンは、活動的な筋肉群に蓄積します。好気性解糖と他の2つの化学プロセスは、グリコーゲンをアデノシン三リン酸（ATP）に変換します。

ATP分子は私たちの体の主なエネルギー源です。エネルギーバランスとエネルギー代謝の維持は、細胞レベルで起こります。ランナーのスピードと持久力は、ケージの呼吸に依存します。したがって、最高の結果を達成するためには、セルに全距離にわたって酸素を供給する必要があります。これがトレーニングの目的です。

人体のエネルギー。エネルギー代謝の段階。

私たちは常にエネルギーを受け取り、費やしています。食物の形で、私たちは主な栄養素、または既製の有機物、これを手に入れます タンパク質、脂肪、炭水化物。最初の段階は消化であり、私たちの体が蓄えることができるエネルギーの放出はありません。

消化プロセスは、エネルギーを得ることを目的としたものではなく、大きな分子を小さな分子に分解することを目的としています。理想的には、すべてをモノマーに分割する必要があります。炭水化物は、ブドウ糖、果糖、ガラクトースに分解されます。脂肪-グリセロールと脂肪酸、タンパク質からアミノ酸。

呼吸細胞

消化に加えて、2番目の部分または段階があります。これは呼吸です。私たちは呼吸して肺に空気を送り込みますが、これは呼吸の主要部分ではありません。呼吸とは、私たちの細胞が酸素を使って栄養素を水と二酸化炭素に燃焼させてエネルギーを与えることです。これは、私たちの各細胞で起こるエネルギーを得るための最終段階です。

人間の栄養の主な供給源は、グリコーゲンの形で筋肉に蓄積された炭水化物です。グリコーゲンは通常、40〜45分のランニングに十分です。この時間の後、体は別のエネルギー源に切り替える必要があります。これらは脂肪です。脂肪はグリコーゲンの代替エネルギーです。

代替エネルギー-これは、2つのエネルギー源または脂肪またはグリコーゲンのいずれかを選択する必要があることを意味します。私たちの体は1つのエネルギー源からのみエネルギーを受け取ることができます。

長距離走は、滞在者の体が必然的に追加のエネルギー源として筋肉脂肪の使用に切り替わるという点で、短距離走とは異なります。

脂肪酸は、その放出と使用にはるかに多くのエネルギーと時間がかかるため、炭水化物の最良の代替品ではありません。しかし、グリコーゲンが終わったら、体は脂肪を使うしかないので、必要なエネルギーを得ることができます。脂肪は常に体の予備の選択肢であることがわかります。

ランニング時に使用される脂肪は、体を覆う脂肪層ではなく、筋繊維に含まれる脂肪であることに注意してください。

有機物を燃やしたり分解したりすると、二酸化炭素と水である生産廃棄物が発生します。私たちの有機物はタンパク質、脂肪、炭水化物です。二酸化炭素は空気とともに吐き出され、水は体によって使用されるか、汗や尿に排泄されます。

栄養素を消化すると、私たちの体は熱の形でそのエネルギーの一部を失います。そのため、車のエンジンが熱くなり、エネルギーがボイドに失われ、ランナーの筋肉が大量のエネルギーを消費します。化学エネルギーを機械エネルギーに変換します。さらに、効率は約50％です。つまり、エネルギーの半分が熱の形で空気中に放出されます。

エネルギー代謝の主な段階は区別することができます：

私たちは栄養素を得るために食べ、それらを分解し、そして酸素の助けを借りて酸化プロセスが起こり、その結果私たちはエネルギーを得ます。エネルギーの一部は常に熱の形で残り、私たちはその一部を蓄えます。エネルギーはATPと呼ばれる化合物の形で貯蔵されます。

ATPとは何ですか？

ATP-アデノシン三リン酸非常に重要生物のエネルギーと物質の交換で。 ATPは、生体システムのすべての生化学的プロセスの普遍的なエネルギー源です。

体内では、ATPは最も頻繁に更新される物質の1つであるため、人間の場合、1つのATP分子の寿命は1分未満です。日中、1つのATP分子は平均2000-3000回の再合成サイクルを経ます。人体は1日あたり約40kgのATPを合成しますが、いつでも約250 gが含まれています。つまり、体内にATPが実質的に供給されておらず、通常の生活では常に新しいATP分子を合成する必要があります。

結論：私たちの体は、化合物の形でそれ自体のためにエネルギーを蓄えることができます。これはATPです。

ATPは核酸塩基で構成されています アデニン、リボースおよび三リン酸-リン酸残基。

ATPを作るにはたくさんのエネルギーが必要ですが、ATPが破壊されると、このエネルギーを戻すことができます。私たちの体は、栄養素を分解してATP分子を作り、エネルギーが必要になると、ATP分子を分解したり、分子の結合を切断したりします。リン酸残基の1つを切断することにより、約-40kJを得ることができます。 ⁄モル。

これは常に起こります。なぜなら、特にランニング中は常にエネルギーが必要だからです。体内に入力されるエネルギー源はさまざまです（肉、果物、野菜など）。 . 内部のエネルギー源は同じです-それはATPです。分子の寿命は1分未満です。したがって、体は絶えず分解し、ATPを再生します。

エネルギーを分割します。細胞エネルギー

異化

主なエネルギーは、ATP分子の形でブドウ糖から得られます。私たちは常にエネルギーを必要としているので、これらの分子はエネルギーを与える必要がある体内に入ります。

ATPはエネルギーを放棄し、同時にADPに分割されます- アデノシン二リン酸。 ADPは同じATP分子ですが、リン酸残基が1つだけありません。 Diは2を意味します。ブドウ糖は分裂し、エネルギーを放棄します。これはADPによって吸収され、リンのバランスを回復してATPに変わり、再びエネルギーを消費する準備が整います。これは常に起こります。

このプロセスは-と呼ばれます異化。（破壊）この場合、エネルギーを得るためには、ATP分子を破壊する必要があります。

同化

しかし、別のプロセスもあります。あなたはエネルギーを消費してあなた自身の物質を作ることができます。このプロセスは-と呼ばれます同化..。小さなものから大きな物質を作成します。私たち自身のタンパク質、核酸、脂肪、炭水化物の生産。

たとえば、あなたが肉片を食べた場合、肉はアミノ酸に分解されなければならないタンパク質であり、これらのアミノ酸からそれら自身のタンパク質が収集または合成され、それがあなたの筋肉になります。これにはエネルギーの一部が必要です。

エネルギーを得る。解糖とは何ですか？

すべての生物のエネルギーを得るプロセスの1つは、解糖です。解糖は、私たちの細胞の細胞質に見られます。「解糖」という名前はギリシャ語に由来しています。 -甘くてギリシャ語。 -解散。

解糖は、ATPの合成を伴う、細胞内のグルコースの連続的な分解の酵素的プロセスです。これらは13の酵素反応です。解糖系 有酸素条件はピルビン酸（ピルビン酸）の形成につながります。

解糖系 嫌気性条件は乳酸（乳酸）の形成につながります。解糖は、動物のブドウ糖異化作用の主な経路です。

解糖は、ほとんどすべての生物で知られている最も古い代謝プロセスの1つです。おそらく、解糖は35億年以上前に一次的に現れました 原核生物..。（原核生物は、細胞内に形式化された核がない生物です。その機能はヌクレオチドによって実行されます（つまり、「核のように」）。核とは異なり、ヌクレオチドには独自の殻がありません）。

嫌気性糖分解

嫌気性糖分解は、酸素を使用せずにグルコース分子からエネルギーを得る方法です。解糖（分解）のプロセスは、1つのグルコース分子から2つの分子が形成されるグルコース酸化のプロセスです。 ピルビン酸。

ブドウ糖分子は2つの半分に分かれます。 ピルビン酸、これはピルビン酸と同じです。ピルビン酸の各半分はATP分子を復元することができます。 1つのグルコース分子が分解されると、2つのATP分子を復元できることがわかります。

長時間のランニングや嫌気性モードでのランニングでは、しばらくすると呼吸が困難になり、脚の筋肉が疲れ、脚が重くなり、あなたと同じように十分な酸素を受け取ることができなくなります。

なぜなら、筋肉でエネルギーを得るプロセスは解糖で終わるからです。したがって、筋肉が痛み始め、エネルギー不足のために働くことを拒否します。形成された乳酸また 乳酸塩。アスリートの走りが速ければ速いほど、乳酸の生成も速くなります。血中乳酸値は運動強度と密接に関係しています。

好気性解糖

それ自体、解糖は完全に嫌気性のプロセスです。つまり、反応を進めるために酸素の存在を必要としません。しかし、解糖中に2つのATP分子を取得することは非常に小さいことを認めなければなりません。

したがって、体にはブドウ糖からエネルギーを得るための代替オプションがあります。しかし、すでに酸素の参加で。これは酸素呼吸です。私たち一人一人が持っているもの、または 好気性解糖..。好気性解糖は、筋肉のATP貯蔵を迅速に回復することができます。

ランニング、水泳などの動的な活動中に、好気性解糖が発生します。つまり、走って窒息することなく、隣の走っている仲間と冷静に話し合うと、好気性モードで走っていると言えます。

呼吸または好気性解糖はで発生します ミトコンドリア特別な酵素の影響下にあり、酸素消費量を必要とし、したがって、その送達のための時間を必要とします。

酸化はいくつかの段階で起こり、最初は解糖系ですが、この反応の中間段階で形成された2つのピルビン酸分子は乳酸分子に変換されず、ミトコンドリアに浸透し、クレブス回路で酸化されて二酸化炭素CO2になります。 H2Oに水を与え、さらに36個のATP分子を生成するためのエネルギーを提供します。

ミトコンドリアこれらは細胞内にある特別な細胞小器官であるため、1つあります細胞呼吸のようないくつかの概念。そのような呼吸は、あなたと私を含む、酸素を必要とするすべての生物で起こります。

解糖は非常に重要な異化経路です。タンパク質合成を含む細胞反応にエネルギーを提供します。解糖中間体は脂肪の合成に使用されます。ピルビン酸は、アラニン、アスパラギン酸、およびその他の化合物の合成にも使用できます。解糖のおかげで、ミトコンドリアのパフォーマンスと酸素の利用可能性は、短期間の極端な負荷の間の筋力を制限しません。 好気性酸化は嫌気性解糖よりも20倍効率的です。

ミトコンドリアとは何ですか？

ミトコンドリア（ギリシャ語のμίτος-糸とχόνδρος-穀物、穀物から）は、通常約1マイクロメートルの直径を持つ2つの膜の球形または楕円形のオルガノイドです。細胞のエネルギーステーション。主な機能は、有機化合物の酸化と、それらの崩壊中に放出されるエネルギーを使用して、電位、ATP合成、および熱発生を生成することです。

細胞内のミトコンドリアの数は一定ではありません。それらは、酸素の必要性が高い細胞に特に豊富にあります。ある瞬間に細胞のどの部分でエネルギーの消費が増加するかに応じて、細胞内のミトコンドリアは細胞質を通って最大のエネルギー消費のゾーンに移動することができます。

ミトコンドリア機能

ミトコンドリアの主な機能の1つは、あらゆる生細胞における化学エネルギーの普遍的な形態であるATPの合成です。ほら、入口はピルビン酸の2つの分子であり、出口は大量の「多くのもの」です。この「たくさんのこと」は「クレブス回路」と呼ばれています。ちなみに、ハンス・クレブスはこのサイクルを開いたことでノーベル賞を受賞しました。

これがトリカルボン酸回路と言えます。このサイクルでは、多くの物質が順番に相互に変換されます。一般的に、あなたが理解しているように、このことは生化学者にとって非常に重要で理解しやすいものです。言い換えれば、それはすべての酸素使用細胞の呼吸における重要なステップです。

その結果、私たちが得る出力は、二酸化炭素、水、および36個のATP分子です。解糖（酸素の関与なし）は、グルコース分子あたり2つのATP分子しか生成しなかったことを思い出させてください。したがって、私たちの筋肉が酸素なしで働き始めると、それらは効率を大幅に失います。そのため、すべてのトレーニングは、筋肉が可能な限り長く酸素に作用できるようにすることを目的としています。

ミトコンドリアの構造

ミトコンドリアには、外側と内側の2つの膜があります。外膜の主な機能は、細胞の細胞質からオルガノイドを分離することです。それは、脂質層とそれに浸透するタンパク質で構成されており、ミトコンドリアが機能するために必要な分子とイオンの輸送が行われます。

外膜は滑らかですが、内膜は多数の折り目を形成します-クリステ、その面積を大幅に増やします。内膜は主にタンパク質で構成されており、その中には呼吸鎖酵素、輸送タンパク質、および大きなATP合成酵素複合体があります。 ATP合成が起こるのはこの場所です。外膜と内膜の間には、固有の酵素を含む膜間腔があります。
ミトコンドリアの内部空間は マトリックス..。これが脂肪酸とピルビン酸の酸化のための酵素システム、クレブス回路の酵素、そしてミトコンドリアの遺伝物質であるDNA、RNA、タンパク質合成装置です。

ミトコンドリアは細胞の唯一のエネルギー源です。各細胞の細胞質に位置するミトコンドリアは、細胞に必要なエネルギーを生成、貯蔵、分配する「バッテリー」に匹敵します。
人間の細胞には平均1,500個のミトコンドリアが含まれています。それらは、代謝が激しい細胞（たとえば、筋肉や肝臓）に特に豊富に含まれています。
ミトコンドリアは可動性であり、細胞の必要性に応じて細胞質内を移動します。独自のDNAが存在するため、細胞分裂に関係なく増殖して自己破壊します。
細胞はミトコンドリアなしでは機能できません。細胞なしでは生命は不可能です。

"精神的なエネルギーの供給が枯渇したときの人の化学的死についても話すことができます。

精神的なエネルギーが補充され始めたときの復活について話すことができます".

サイキックエナジーとは何ですか？-これは人の存在が依存する生命を与えるエネルギーです。サイキックエナジー（以下、PE）はありません-生命、物理的分解、病気、そして死はありません。 PEがあります-創造性、健康、そして幸福に満ちた人生があります。

PEの同義語：恵み、プラーナ、中国のエネルギーチー、エルメスの火、クンダリーニ、聖三位一体の日の火の舌、ヴリルブルワーリットン、キリーの自由エネルギー、流動的なメスマー、オッドライヘンバッハ、ゾロアスターの生きた火、ヘレネスのソフィア、ヒンズー教徒のサラスワティと他の多くの人々。

PEの低下の兆候：精神的および肉体的倦怠感、眠気、意識の無定形、および重症例-吐き気。

PEフラッシュの兆候：喜びと楽観主義、創造的な活動、達成への欲求と実りある活動。

PEを節約する7つの方法

1.AURA。朝に家を出て、次の形でエネルギーの殻を精神的に概説します鶏卵あなたの体がこの耳の卵の中心にあるように。したがって、あなたはあなたのオーラの保護ネットワークを強化し、あなたのPEを望ましくない侵入から保護します。

2.ヴァンパイア。鈍くて薄暗い、シフトする視線を持つ人々とのコミュニケーションを避けるようにしてください-これらは、重度の倦怠感が始まる人とコミュニケーションした後のエネルギーの吸血鬼です。人の視線を偽造することはできません。目は人のPEの存在の最も信頼できる指標です。自分のPEを持っていない人は、しばしばエネルギーの吸血鬼になり、ドナーのオーラに近づくだけでそれを盗もうとします（多くの場合無意識のうちに）。

3.群衆。公共交通機関や同様の混雑した場所では、あなたの隣に立っている人々の電撃評価を慎重に行ってください。それらの1つがあなたにわずかな拒絶を引き起こした場合は、彼から離れて別の場所に移動します。人間のオーラが触れると、あなたのPEは磁気原理に従って別のオーラに流れ込み、別のオーラのPEがあなたのオーラに流れ込み、このエネルギー交換を妨げる方法はありません。これは確固たる法則です。

4.手。公共の場所では、ドアハンドル、手すり、ショッピングカートのハンドルなどの一般的な物体や物に直接素手で触れないようにしてください。可能であれば、冬季には手袋を脱いだり、子供用手袋などの薄い手袋を購入したりしないでください。素手での直接の接触を避けることができない場合は、最も使用されていない場所を見つけてください。人間の手は強力なPEの流れを放出します。触れるたびに、人は自分のPEで、手が触れたオブジェクトを飽和させます。古くてなじみのないものに注意してください。彼らは負のPEの電荷を運ぶことができ、それとの接触からあなたはそれを中和するためにあなたのPEの多くを費やします。

5.刺激。公共交通機関、お店、道路の渋滞中、車の運転中、自宅などで特に不快になる可能性のある刺激は絶対に避けてください。精神的刺激は負のPEを生み出し、それがあなたの正のPEを破壊します。

6.INTIM。精液の再生には大量のPEが必要になるため、適度な親密な生活を送ってください。

7.動物。あなたのPEが動物に漏れないように、家に動物を飼わないでください。動物は、すべての生物と同様に、人間のPEよりも品質がはるかに低い独自のPEを持つ独自のオーラを持っています。人と動物のオーラが接触すると、人と人の間と同じPEの交換が起こります。下等動物の体育でオーラを飽和させないでください。

PEを強化する7つの方法

1.AIR。自然できれいな空気をより頻繁に吸います。太陽のPEであるプラーナはそれに溶け込んでいます。人口100万人以上の大都市では、空気がきれいではないので、もっと頻繁に自然に出かけるか、町の外や小さな町に引っ越してみてください。

2.スペース。無限の普遍的な空間は、人間のPEに似た宇宙の生命を生み出すエネルギーで満たされています。あなたはただ精神的に電話する必要があります、そこから彼女を引き出します。星空を見て、それがエネルギーの海であると想像してください。それに触れることで、あなたの人生のエネルギーを簡単に高めることができます。

3.友情。あなたの周りのみんなに親しみを持ってください。あなたの敵でさえ、誰かに危害を加えたくない。優しさと友好的な態度は、あなたのオーラにポジティブなPE放射を生成するだけでなく、人々に彼らのオーラの同じ相互振動を呼び起こします。友好的な人々は、他の人々に同じポジティブPEを誘発するという理由だけで、他の人々とポジティブPEを交換します。

4.ハート。人のPEの主な支配者は彼の心です。あなたの脳ではなく、あなたの心に耳を傾けてください。理性的な脳は、人生の状況を正しく評価することでしばしばだまされ、時には行き止まりにつながります。心は決してだまされることはなく、心が想像できる以上のことを知っています。沈黙と沈黙の中であなたの心の声を聞いてください。それはあなたが最後にあなたが幸せな人生を送ったと言うことができるように人生の道をたどる方法をあなたに教えます。

6.野菜と果物。生の野菜や果物を食べる-それらは太陽のPE堆積物でいっぱいです。揚げ物を食べないようにしてください加熱しすぎたバターは、体育を殺す毒を放出します。肉を食べないでください、それは動物の死の直後に始まる病気を引き起こす分解の液体の目に見えないエネルギーでいっぱいです。最も新鮮な肉でさえ、低動物の体育だけでなく、エネルギッシュな微生物でいっぱいです。食べると、あなたの体はそれらを中和するために多くの体育を費やします。マメ科植物は肉製品を簡単に置き換えることができます。

7.夢。寝る前に心配しないでください、そしてそれ以上にあなたの家族と喧嘩しないでください。悪い感情を引き起こすネガティブで犯罪的なテレビ番組を見ないようにしてください。良い映画を見たり、読んだりする方がいい良書、または穏やかな音楽を聴きます。寝る前に、シャワーを浴びて体の汗の堆積物を洗い流すだけでなく、さらに重要なことに、オーラから生きた日のエネルギーの蓄積を洗い流してください。純水にはPEを精製する能力があります。きれいな体と穏やかで穏やかな精神で眠るために引退したあなたのPEは、空間のきれいな層に突入し、そこで強化と栄養を受け取ります。朝は尊厳を持って前日を生きる活力と力を感じます。

この資料は、以前にhttp://khd2.narod.ru/gratis/accumul.htmで公開された記事「エネルギー貯蔵装置の種類の概要」に基づいており、他のソースからのいくつかの段落が追加されています。たとえば、http： //バッテリー-情報.ru /代替。

代替エネルギーの主な問題の1つは、再生可能エネルギー源からのエネルギーの不均一な供給です。太陽は日中だけ輝いていて、雲ひとつない天気では、風が吹くか、消えます。また、電力需要は一定ではありません。たとえば、日中の照明にかかる時間は少なく、夕方には多くなります。そして、人々は都市や村が夜にイルミネーションで溢れているときにそれを好きです。ええと、少なくとも通りだけが照らされています。それで、タスクが発生します-それの必要性が最大で、レシートが十分でないときにそれを使用するために、受け取ったエネルギーをしばらくの間節約すること。

アメリカのHPPTaumSauk。低電力にもかかわらず、ハート型の上部盆地で世界中に知られています。

重力エネルギーの小規模な油圧アキュムレータもあります。まず、地下の貯水池（井戸）からタワーのコンテナに10トンの水を汲み上げます。次に、重力の作用下でタンクからの水がタンクに逆流し、発電機でタービンを回転させます。このようなドライブの耐用年数は20年以上になる可能性があります。利点：風力タービンを使用する場合、風力タービンはウォーターポンプを直接駆動でき、タワーのタンクからの水は他のニーズに使用できます。

残念ながら、油圧システムは、ソリッドステートシステムよりも適切な技術的状態に維持するのが困難です。まず、これは、タンクとパイプラインの気密性、およびシャットオフとポンプ装置の保守性に関係します。そしてもう1つの重要な条件-エネルギーの蓄積と使用の瞬間に、作動油（少なくともそのかなりの部分）は、氷や蒸気の形ではなく、液体の凝集状態でなければなりません。しかし、そのような貯蔵装置では、例えば、上部の貯水池に溶融物や雨水を補充するときに、追加の自由エネルギーを得ることが可能な場合があります。

機械的エネルギー貯蔵

力学的エネルギーは、個々の物体またはそれらの粒子の相互作用、運動中に現れます。これには、物体の運動または回転の運動エネルギー、弾性体（ばね）の曲げ、伸長、ねじれ、圧縮中の変形エネルギーが含まれます。

ジャイロスコープのエネルギー貯蔵

Ufimtsevのジャイロスコープストレージ。

ジャイロスコープのストレージデバイスでは、エネルギーは高速回転するフライホイールの運動エネルギーの形で保存されます。フライホイールの重量1キログラムごとに蓄えられる比エネルギーは大幅にそれよりも大きい、1キログラムの静的負荷に貯蔵でき、それを非常に高い位置に持ち上げることもできます。最新のハイテク開発により、最も効率的なタイプの単位質量あたりの化学エネルギーのストックに匹敵する貯蔵エネルギーの密度が約束されます。化学燃料。フライホイールのもう1つの大きな利点は、非常に高い出力をすばやく返すか受け取ることができることです。これは、機械式トランスミッションの場合の材料の引張強度、または電気、空気圧、油圧トランスミッションの「スループット」によってのみ制限されます。

残念ながら、フライホイールは回転面以外の面での衝撃やねじれに敏感です。これは、軸を曲げる傾向のある巨大なジャイロスコープの負荷を生み出すためです。さらに、フライホイールに蓄えられたエネルギーの蓄え時間は比較的短く、従来の設計では通常、数秒から数時間の範囲です。さらに、摩擦によるエネルギー損失が目立つようになります...しかし、最新のテクノロジーにより、保管期間を最大で数か月まで劇的に増やすことができます。

最後に、もう1つの不快な瞬間、フライホイールによって蓄積されるエネルギーはその回転速度に直接依存します。したがって、エネルギーが蓄積または放出されると、回転速度は常に変化します。同時に、負荷には、毎分数千回転を超えない安定した回転速度が必要になることがよくあります。このため、フライホイールとの間で動力を伝達するための純粋な機械システムは、製造するには複雑すぎる可能性があります。電気機械式トランスミッションは、フライホイールまたはそれに関連付けられた剛性ギアボックスを備えた同じシャフトに配置されたモータージェネレーターを使用して状況を単純化できる場合があります。しかし、加熱ワイヤと巻線のエネルギー損失は避けられません。これは、優れたバリエータの摩擦と滑りの損失よりもはるかに大きくなる可能性があります。

特に有望なのは、スチールテープ、ワイヤー、または高強度合成繊維のターンで構成される、いわゆるスーパーフライホイールです。巻線は密集させることも、特別に空のスペースを残すこともできます。後者の場合、フライホイールがほどけると、テープの回転が回転の中心から周辺に移動し、フライホイールの慣性モーメントが変化します。テープにバネ荷重がかかると、エネルギーの一部がばねの弾性変形エネルギー。その結果、このようなフライホイールでは、回転速度は蓄積されたエネルギーに直接関係せず、最も単純な固体構造よりもはるかに安定しており、エネルギー消費量が著しく高くなります。大きなモノリシックフライホイールの破片とは異なり、砲弾に匹敵するエネルギーと破壊力において、ばねの破片ははるかに低い「致死性」を持ち、通常、体の壁に対する摩擦のために、バーストフライホイールを非常に効果的に減速します。同じ理由で、材料強度の再分配に近いモードで動作するように設計された最新のソリッドフライホイールは、モノリシックではなく、バインダーを含浸させたロープまたは繊維で織られていることがよくあります。

真空回転チャンバーとケブラー繊維製のスーパーフライホイールの磁気サスペンションを備えた最新の設計では、5 MJ / kgを超える蓄積エネルギー密度が得られ、運動エネルギーを数週間または数か月間蓄積できます。楽観的な見積もりによると、巻線に超強力な「スーパーカーボン」ファイバーを使用すると、回転速度と蓄積されたエネルギーの比重が数倍になり、最大2〜3 GJ / kgになります（1回の回転で100〜150 kgのフライホイールは、100万キロメートル以上の走行、つまり実質的に車の寿命全体を走るのに十分です！）しかし、この繊維のコストはまだ金のコストの何倍も高いので、アラブのシェイクでさえまだそのような機械を買う余裕はありません...あなたはNurbeyGuliaの本でフライホイールドライブについてもっと読むことができます。

ジャイロ共鳴エネルギー貯蔵

これらのアキュムレータは同じフライホイールですが、弾性材料（ゴムなど）でできています。その結果、それは根本的に新しい特性を持っています。このようなフライホイールで速度が上がると、「成長」（「花びら」）が形成され始めます。最初は楕円になり、次に3つ、4つ、またはそれ以上の「花びら」を持つ「花」になります...実際には変化しません。そしてエネルギーは、これらの「花びら」を形成するフライホイール材料の弾性変形の共鳴波に蓄えられます。

1970年代後半から1980年代初頭にかけて、N.Z。Garmashはドネツクでそのようなデザインに従事しました。彼が得た結果は印象的です-彼の推定によれば、フライホイールの動作速度はわずか7〜8千rpmで、同じサイズの従来のフライホイールでは30 kmであったのに対し、蓄積されたエネルギーは車が1,500kmを走行するのに十分でした。残念ながら、このタイプのドライブに関する最近の情報は不明です。

弾性力を利用した機械式アキュムレータ

このクラスのデバイスは、非常に高い比エネルギー貯蔵容量を備えています。小さな寸法（数センチメートル）を観察する必要がある場合、そのエネルギー消費量は機械式ストレージデバイスの中で最も高くなります。重量とサイズの特性の要件がそれほど厳しくない場合、大型の超高速フライホイールはエネルギー強度でそれを上回りますが、外部要因に対してはるかに敏感であり、エネルギー貯蔵時間がはるかに短くなります。

スプリングメカニカルストレージ

ばねの圧縮と膨張は、単位時間あたりに非常に高い流量とエネルギー供給を提供することができます。これは、おそらくすべてのタイプのエネルギー貯蔵装置の中で最大の機械的動力です。フライホイールの場合と同様に、材料の強度によってのみ制限されますが、スプリングは通常、動作する並進運動を直接実行します。フライホイールでは、かなり複雑な伝達なしでは実行できません（機械式メインスプリングまたはガスキャニスターのいずれかが空気圧式の武器で使用され、実際には事前に充電された空気ばねです。銃器が登場する前は、ばね式の武器は離れた場所での戦闘にも使用されていました。弓とクロスボウは、新しい時代よりずっと前に、プロの軍隊でのエネルギーの動的な蓄積でスリングに完全に取って代わった）。

圧縮ばねに蓄えられたエネルギーは、何年にもわたって蓄えることができます。ただし、一定の変形の影響下では、材料は時間の経過とともに疲労を蓄積し、ばね金属の結晶格子はゆっくりと変化し、内部応力が大きくなり、周囲温度が高くなるほど、より早く、より大きな範囲でこれが起こります。したがって、数十年後、圧縮されたばねは、外側に変化することなく、全体的または部分的に「放電」される可能性があります。ただし、高品質の鋼製ばねは、過熱や低体温にさらされていない場合、容量を目に見える形で失うことなく、何世紀にもわたって機能することができます。たとえば、ある完全な工場のアンティークの機械式壁掛け時計は、半世紀以上前に製造されたときと同じように、まだ2週間稼働しています。

ばねを徐々に均一に「充電」および「放電」する必要がある場合、これを提供するメカニズムは非常に複雑で気まぐれなものになる可能性があります（同じ機械式時計を調べてください。実際、多くの歯車やその他の部品がこの目的を果たします）。電気機械式伝送は状況を単純化できますが、通常、そのようなデバイスの瞬時電力に大きな制限を課し、低電力（数百ワット以下）で動作する場合、その効率は低すぎます。別のタスクは、最小の体積に最大のエネルギーを蓄積することです。これは、使用される材料の極限強度に近い機械的応力を生成するためです。これには、特に注意深い計算と非の打ちどころのない技量が必要です。

ここでばねについて言えば、金属だけでなく、他の弾性固体要素も念頭に置く必要があります。それらの中で最も一般的なのは輪ゴムです。ちなみに、単位質量あたりのエネルギー貯蔵量では、ゴムは鉄鋼を数十倍上回っていますが、ほぼ同じ倍の量であり、鉄鋼とは異なり、積極的に使用しなくても数年後には特性を失います。理想的な外部条件-比較的急速な化学的老化と材料の劣化による。

機械式ガス貯蔵

このクラスのデバイスでは、圧縮ガスの弾性によりエネルギーが蓄積されます。エネルギーが過剰になると、コンプレッサーはガスをシリンダーに送り込みます。蓄えられたエネルギーを使う必要があるときは、圧縮ガスがタービンに供給され、タービンが必要な機械的仕事を直接実行したり、発電機を回転させたりします。タービンの代わりに、低出力でより効率的なピストンエンジンを使用できます（ちなみに、リバーシブルピストンエンジン-コンプレッサーもあります）。

現代のほとんどすべての産業用コンプレッサーには、同様のアキュムレーター（レシーバー）が装備されています。確かに、そこの圧力が10気圧を超えることはめったにないので、そのような受信機のエネルギー貯蔵量はそれほど大きくありませんが、これは通常、設置リソースを増やしてエネルギーを節約するために数回も可能にします。

数十および数百気圧の圧力に圧縮されたガスは、ほぼ無制限の時間（数か月、数年、および高品質レシーバーとシャットオフバルブ（数十年）は、圧縮ガスカートリッジを使用する空気圧兵器が非常に普及している理由がないわけではありません）。ただし、設備に含まれるタービンまたはレシプロエンジンを備えたコンプレッサーは、かなり複雑で気まぐれな装置であり、リソースが非常に限られています。

エネルギー備蓄を作成するための有望な技術は、利用可能なエネルギーをすぐに必要としないときに利用可能なエネルギーを使用して空気を圧縮することです。圧縮空気は冷却され、60〜70気圧の圧力で保管されます。貯蔵されたエネルギーを消費する必要がある場合、空気は貯蔵装置から抽出され、加熱されてから、特別なガスタービンに入り、そこで圧縮および加熱された空気のエネルギーがタービン段を回転させます。電力システムに電力を供給する発電機。

圧縮空気の貯蔵には、例えば、塩層に適切な鉱山または特別に作成された地下タンクを使用することが提案されています。コンセプトは新しいものではなく、地下洞窟での圧縮空気の貯蔵は1948年に特許を取得し、290 MWの容量を持つ最初の圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）プラントが1978年以来ドイツのハントルフ発電所で稼働しています。空気の圧縮段階では、熱として大量のエネルギーが失われます。この失われたエネルギーは、ガスタービンの膨張段階の前に圧縮空気によって補償する必要があります。このため、炭化水素燃料が使用され、その助けを借りて気温が上昇します。これは、インストールの効率が100％とはほど遠いことを意味します。

CAESの有効性を改善するための有望な手段があります。これは、空気の圧縮と冷却中にコンプレッサーの動作中に発生した熱を保持および保存し、その後、冷気が再加熱されたときに再利用することで構成されます（いわゆる回復）。ただし、このCAESオプションには、特に長期的な熱保存システムを作成するという方向で、重大な技術的問題があります。これらの問題に対処すれば、AA-CAES（Advanced Adiabatic-CAES）は、世界中の研究者によって提起されている問題である大規模なエネルギー貯蔵システムへの道を開く可能性があります。

カナダのスタートアップHydrostorのメンバーは、別の珍しい解決策を持っています。それは、水中の泡にエネルギーを送り込むことです。

蓄熱

私たちの気候条件では、消費されるエネルギーの非常に重要な（多くの場合主要な）部分が暖房に費やされます。したがって、蓄熱装置に直接熱を蓄積してから戻すと非常に便利です。残念ながら、ほとんどの場合、蓄積されたエネルギーの密度は非常に低く、その保存の条件は非常に限られています。

固体または溶融蓄熱材を備えた蓄熱器があります。液体; 蒸気; 熱化学; 電気発熱体付き。蓄熱器は、固形燃料ボイラー、ソーラーシステム、または複合システムを備えたシステムに接続できます。

熱容量によるエネルギー貯蔵

このタイプの貯蔵装置では、作動油として機能する物質の熱容量のために熱が蓄積されます。蓄熱器の典型的な例は、ロシアのストーブです。 1日1回加熱した後、24時間家を加熱しました。今日、蓄熱器は、ほとんどの場合、断熱性の高い材料で覆われた、温水を貯蔵するためのタンクを意味します。

セラミックれんがなどの固体熱媒体に基づく蓄熱器もあります。

物質が異なれば、熱容量も異なります。ほとんどの場合、0.1〜2 kJ /（kg・K）の範囲です。水は異常に高い熱容量を持っています-液相でのその熱容量は約4.2kJ /（kg K）です。非常にエキゾチックなリチウムだけがより高い熱容量を持っています-4.4kJ /（kg・K）。

ただし、比熱（質量で）考慮されなければならず、 体積熱容量、これにより、同じ量の異なる物質の温度を同じ量だけ変化させるために必要な熱量を決定できます。これは、通常の比（質量）熱容量に対応する物質の比密度を掛けて計算されます。体積熱容量は、蓄熱器の体積がその重量よりも重要である場合によって導かれる必要があります。たとえば、鋼の比熱容量はわずか0.46 kJ /（kg K）ですが、密度は7800 kg /立方メートルであり、たとえば、ポリプロピレンの場合は-1.9 kJ /（kgはわずか900 kg / m3です。したがって、同じ音量鋼はポリプロピレンの2.1倍の熱を蓄えることができますが、それはほぼ9倍重くなります。ただし、水の熱容量が異常に高いため、体積熱容量の点でそれを超える材料はありません。ただし、鉄とその合金（鋼、鋳鉄）の体積熱容量は水と20％未満しか異なりません。1立方メートルで、温度変化の程度ごとに3.5MJを超える熱を蓄えることができます。体積熱容量です。銅の量はわずかに少ない-3.48MJ /(cube.m K）。通常の状態での空気の熱容量は約1kJ / kg、つまり1.3 kJ /立方メートルであるため、1立方メートルの空気を1°加熱するには、1/3リットル未満の水を同程度（当然、空気よりも高温）。

デバイスの単純さ（固体の静止した固体片または液体熱媒体を備えた閉じたリザーバーよりも単純である可能性がありますか？）により、このようなエネルギー貯蔵デバイスは、ほぼ無制限の数のエネルギー貯蔵-放出サイクルを持ち、非常に長い耐用年数-液体が乾くまで、またはリザーバーが腐食またはその他の理由で損傷するまでの熱伝達流体の場合、固体の場合、これらの制限はありません。しかし、貯蔵時間は非常に限られており、原則として数時間から数日です。長期間、通常の断熱材は熱を保持できなくなり、貯蔵エネルギーの比重は高くありません。

最後に、もう1つの状況を強調する必要があります。効果的な操作には、熱容量だけでなく、蓄熱物質の熱伝導率も重要です。高い熱伝導率により、外部条件のかなり急速な変化に対しても、蓄熱器はその全体の質量と反応し、したがってすべての蓄積されたエネルギー、つまり可能な限り効率的に反応します。熱伝導率が低い場合、蓄熱器の表面部分だけが反応する時間があり、外部条件の短期間の変化は単に深層に到達する時間がなく、そのような物質のかなりの部分が蓄熱器は実際には作業から除外されます。上記の例で述べたポリプロピレンは、鋼の約200分の1の熱伝導率を持っているため、比熱が十分に大きいにもかかわらず、効果的な蓄熱器にはなりません。ただし、技術的には、蓄熱器内に冷却液を循環させるための特別なチャネルを編成することで問題を簡単に解決できますが、そのような解決策は設計を大幅に複雑にし、信頼性とエネルギー消費を減らし、定期的なメンテナンスが必要になることは明らかです。モノリシックな材料には必要ないでしょう。

奇妙に思われるかもしれませんが、熱ではなく冷たく蓄積して保管する必要がある場合があります。 10年以上の間、エアコンに設置するための氷ベースの「バッテリー」を提供する企業が米国で事業を行ってきました。夜間、余剰電力があり、割引価格で販売されている場合、エアコンは水を凍結します。つまり、冷蔵庫モードに切り替わります。昼間は数分の1のエネルギーを消費し、ファンとして機能します。この間、エネルギーを大量に消費するコンプレッサーはオフになっています。詳細。

物質の相状態の変化中のエネルギー蓄積

さまざまな物質の熱パラメータをよく見ると、凝集の状態が変化すると（融解-硬化、蒸発-凝縮）、エネルギーが大幅に吸収または放出されることがわかります。ほとんどの物質の場合、そのような変換の熱エネルギーは、同じ物質の同じ量の温度を、その凝集状態が変化しない温度範囲で数十度、さらには数百度も変化させるのに十分です。しかし、ご存知のように、物質の全体積の凝集状態が同じになるまで、その温度は実質的に一定です！したがって、凝集状態の変化によってエネルギーを蓄積することは非常に魅力的です-多くのエネルギーが蓄積され、温度はほとんど変化しないため、結果として、加熱に関連する問題を解決する必要はありません高温に、そして同時に、あなたはそのような蓄熱器の良い容量を得ることができます。

溶融と結晶化

残念ながら、現時点では、相転移エネルギーが高く、融点が最も適切な範囲（約+ 20°Сから+ 50°С（最大+））にある、安価で安全で分解に強い物質は実際にはありません。 70°С-これはまだ比較的安全で簡単に達成できる温度です）。原則として、複雑な有機化合物はこの温度範囲で溶けますが、これは決して健康に有益ではなく、空気中で急速に酸化されることがよくあります。

おそらく最も適切な物質はパラフィンであり、そのほとんどの融点は、タイプに応じて、40〜65°Cの範囲にあります（ただし、融点が27°Cまたはパラフィンに関連する天然のオゾケライトと同様に、融点が58..100°Сの範囲にあります。パラフィンとオゾケライトはどちらも非常に安全であり、体の痛みのある箇所を直接加熱するための医療目的にも使用されます。ただし、熱容量が良好な場合、熱伝導率は非常に低くなります。非常に小さいため、50〜60°Cに加熱されたパラフィンまたはオゾケライトは、水を加熱した場合のように、心地よい熱さだけを感じますが、やけどはしません。同じ温度-これは薬には適していますが、蓄熱器には絶対的な欠点です。さらに、これらの物質はそれほど安くはありません。たとえば、2009年9月のオゾケライトの卸売価格は1キログラムあたり約200ルーブルで、パラフィンのコストは25ルーブル（技術的）から50以上（高度に精製された食品、つまり適切）でした。製品パッケージで使用するため）。これらは数トンの委託品の卸売価格であり、小売価格では少なくとも1.5倍高くなっています。

その結果、パラフィン蓄熱器の経済性は大きな問題であることが判明しました。結局のところ、1〜2キログラムのパラフィンまたはオゾケライトは、壊れた腰の数十の医学的ウォームアップにのみ適しています。分、そして少なくとも1日の間、多かれ少なかれ広々とした住居の安定した温度を確保するために、パラフィン蓄熱器の質量はトン単位で測定する必要があります。低価格セグメント）！また、相転移温度は、理想的には、それでも快適な範囲（20..25°C）に正確に対応している必要があります。そうでない場合でも、何らかの熱交換制御システムを編成する必要があります。それにもかかわらず、高度に精製されたパラフィンに典型的な50..54°Cの領域の融点は、相転移の高い熱（200 kJ / kgをわずかに超える）と組み合わせて、提供するように設計された蓄熱器に非常に適しています温水供給と温水加熱。唯一の問題は、熱伝導率が低く、パラフィンの価格が高いことです。しかし、フォースマジュアの場合、パラフィン自体を発熱量の良い燃料として使用できます（ただし、これは簡単ではありませんが、ガソリンや灯油とは異なり、流動パラフィンやさらに固体のパラフィンは空気中で燃焼しません。パラフィン自体ではなく、その蒸気だけを燃焼ゾーンに供給するための芯または他の装置が絶対に必要です！

溶融および結晶化する熱エネルギー貯蔵システムの例は、オーストラリアの会社Latent HeatStorageによって開発されたシリコンベースのTESS熱エネルギー貯蔵システムです。

蒸発と凝縮

気化凝縮熱は、原則として、融解結晶化熱の数倍です。そして、必要な温度範囲で蒸発する物質はそれほど少なくないようです。率直に言って有毒な二硫化炭素、アセトン、エチルエーテルなどに加えて、エチルアルコールもあります（その相対的な安全性は、世界中の何百万人ものアルコール依存症者によって個人的な例によって毎日証明されています！）。通常の状態では、アルコールは78°Cで沸騰し、その蒸発熱は水（氷）の融解熱の2.5倍であり、同じ量の液体の水を200°加熱するのと同じです。ただし、融解とは異なり、物質の体積の変化が数パーセントを超えることはめったにない場合、蒸発中に、蒸気が供給される体積全体を占めます。そして、この量が無制限の場合、蒸気は蒸発し、蓄積されたすべてのエネルギーを取り返しのつかないほど吸収します。密閉されたボリュームでは、圧力はすぐに上昇し始め、ほとんどの通常の圧力鍋の場合のように、作動油の新しい部分の蒸発を防ぎます。したがって、作動物質のごく一部だけが変化を経験します。凝集の状態、残りは液相にある間加熱し続けます。ここでは、発明者に大きな活動分野が開かれます。これは、気密封止された可変変位を伴う蒸発と凝縮に基づく効率的な蓄熱器の作成です。

第2種の相転移

凝集状態の変化に関連する相転移に加えて、いくつかの物質および1つの凝集状態内では、いくつかの異なる相状態を持つことができます。このような相状態の変化は、原則として、エネルギーの顕著な放出または吸収も伴いますが、通常、物質の凝集状態の変化よりもはるかに重要ではありません。さらに、多くの場合、このような変化により、凝集状態の変化とは対照的に、温度ヒステリシスが発生します。順相転移と逆相転移の温度は、場合によっては数十度または数百度も大幅に異なる可能性があります。

電気エネルギー貯蔵

電気は、最も便利で用途の広いエネルギーです。現代世界..。最も急速に発展しているのは電気エネルギーの貯蔵であることは驚くべきことではありません。残念ながら、ほとんどの場合、安価なデバイスの比容量は小さく、比容量の大きいデバイスは、大量の使用で大量のエネルギーを蓄えるにはまだ高価であり、非常に短命です。

コンデンサ

最も人気のある「電気」エネルギー貯蔵装置は、従来の無線技術コンデンサです。それらは、エネルギーの蓄積と放出の速度が非常に速く、通常、毎秒数千から数十億の完全なサイクルであり、このように広い温度範囲で何年も、あるいは何十年も動作することができます。複数のコンデンサを並列に組み合わせることで、それらの総容量を簡単に希望の値に増やすことができます。

コンデンサは、非極性（通常は「乾燥」、つまり液体電解質を含まない）と極性（通常は電解）の2つの大きなクラスに分類できます。液体電解質を使用すると、比容量が大幅に高くなりますが、ほとんどの場合、接続時に極性を確認する必要があります。さらに、電解コンデンサは、主に温度などの外部条件に対してより敏感であることが多く、耐用年数が短くなります（時間の経過とともに、電解液が蒸発して乾燥します）。

ただし、コンデンサには2つの主な欠点があります。第一に、それは貯蔵エネルギーの比重が非常に低いため、（他のタイプの貯蔵に比べて）容量が小さい。第二に、これは短い保管時間であり、通常は分と秒で計算され、数時間を超えることはめったになく、場合によってはほんの一瞬です。その結果、コンデンサの適用範囲は、さまざまな電子回路と、電力電気工学における電流の整流、補正、およびフィルタリングに十分な短期間の蓄積によって制限されます。それ以上のコンデンサはまだ十分ではありません。

「スーパーキャパシタ」と呼ばれることもあるこれらは、電解コンデンサと電気化学電池の間の一種の中間リンクと見なすことができます。前者からは、ほぼ無制限の数の充放電サイクルを継承し、後者からは、比較的低い充放電電流を継承しました（完全な充放電サイクルは1秒、またはさらに長く続く可能性があります）。それらの容量も、最も容量の大きいコンデンサと最小のバッテリの間の範囲にあります。通常、エネルギーの予備は数から数百ジュールです。

さらに、温度に対するスーパーキャパシタの感度がかなり高く、充電の保管時間が制限されていることに注意する必要があります。最大で数時間から数週間です。

電気化学電池

電気化学電池は、電気工学の初期に発明され、今では携帯電話から飛行機や船まで、あらゆる場所で使用されています。一般的に言えば、それらは特定の化学反応に基づいて機能するため、記事の次のセクションである「化学エネルギー貯蔵」に起因する可能性があります。しかし、この点は通常は強調されませんが、バッテリーは電気を蓄えるという事実に注意が向けられているので、ここでそれらを検討します。

原則として、数百キロジュール以上の十分な大きさのエネルギーを蓄える必要がある場合は、鉛蓄電池が使用されます（たとえば、どの車でも）。ただし、それらにはかなりの寸法があり、最も重要なのは重量です。デバイスの軽量化と機動性が必要な場合は、ニッケルカドミウム、金属水素化物、リチウムイオン、ポリマーイオンなど、より新しいタイプのバッテリーが使用されます。これらのバッテリーの比容量ははるかに高くなりますが、エネルギー貯蔵の特定のコスト。はるかに高いため、それらの使用は通常、携帯電話、カメラ、カムコーダー、ラップトップなどの比較的小型で経済的なデバイスに制限されます。

近年、ハイブリッド車や電気自動車に高出力リチウムイオン電池が使用されるようになりました。鉛蓄電池とは異なり、軽量で比容量が大きいことに加えて、公称容量をほぼ完全に使用でき、信頼性が高く、耐用年数が長いと見なされ、フルサイクルでのエネルギー効率は90％を超えます。鉛蓄電池のエネルギー効率は、容量の最後の20％が充電されると、容量が50％に低下する可能性があります。

使用方法に応じて、電気化学電池（主に強力なもの）も2つの大きなクラスに分けられます-いわゆるトラクションとスターティングバッテリーです。通常、スターターバッテリーはトラクションバッテリーとして非常にうまく機能しますが（主な目的は、放電の程度を制御し、トラクションバッテリーで許容される深さまで持ち込まないことです）、逆に使用すると、負荷が大きすぎます電流はトラクションバッテリーを非常に素早く無効にすることができます。

電気化学電池の欠点には、非常に限られた数の充放電サイクルが含まれます（ほとんどの場合、250から2000であり、アクティブな動作がない場合でも、ほとんどのタイプの電池は数年後に劣化し、消費者の特性を失います。 .. 同時に、多くの種類のバッテリーの耐用年数は、動作の最初からではなく、製造の瞬間から始まります。さらに、電気化学電池は、温度に対する感度、長い充電時間、場合によっては放電時間の数十倍の長さ、および使用方法（鉛蓄電池の深放電の防止、およびその逆の防止）に準拠する必要があるという特徴があります。、金属水素化物および他の多くのタイプのバッテリーの完全な充放電サイクルへの準拠）。電荷の保存時間も非常に限られており、通常は1週間から1年です。古い電池の場合、容量が減るだけでなく、保管時間も減り、どちらも何度も減らすことができます。

化学エネルギー貯蔵

化学エネルギー-これは、物質の原子に「蓄積」されたエネルギーであり、物質間の化学反応中に放出または吸収されます。化学エネルギーは、発熱反応（燃料の燃焼など）中に熱の形で放出されるか、ガルバニックセルやバッテリーで電気エネルギーに変換されます。これらのエネルギー源は、高効率（最大98％）ですが、容量が少ないという特徴があります。

化学エネルギー貯蔵装置を使用すると、貯蔵元の形やその他の形でエネルギーを受け取ることができます。「燃料」と「非燃料」の種類があります。十分に暖かい場所に置くだけでエネルギーを蓄えることができる低温熱化学貯蔵装置（それらについては少し後で）とは異なり、ここでは特別な技術とハイテク機器がなければできません。特に、低温熱化学反応の場合、試薬の混合物が通常分離されず、常に同じ容器にある場合、高温反応用の試薬は互いに別々に保管され、エネルギーがが必要です。

燃料生産によるエネルギー貯蔵

エネルギー貯蔵段階では、化学反応が起こり、その結果、燃料が還元されます。たとえば、直接電気分解、触媒を使用した電気化学セル、または熱分解によって、たとえば水素が水から放出されます。電気アークまたは高濃度の日光。「放出された」酸化剤は、別々に収集するか（酸素の場合、密閉された隔離された物体に必要です-水中または宇宙で）、または不要な場合は「廃棄」することができます。環境に配慮し、整理された保管のためにスペースと資金を無駄にする必要はありません。

エネルギー抽出の段階で、使用済み燃料は、この燃料がどのように得られたかに関係なく、望ましい形で直接エネルギーを放出して酸化されます。たとえば、水素はすぐに熱（バーナーで燃焼した場合）、機械的エネルギー（内燃機関またはタービンに燃料として供給した場合）、または電気（燃料電池で酸化した場合）を生成する可能性があります。原則として、このような酸化反応には追加の開始（点火）が必要です。これは、エネルギー回収のプロセスを制御するのに非常に便利です。

熱化学反応によるエネルギー貯蔵

化学反応の大きなグループは長い間広く知られており、密閉容器内では、加熱するとエネルギーを吸収して一方向に進み、冷却するとエネルギーを放出して反対方向に進みます。このような反応はしばしば 熱化学..。このような反応のエネルギー効率は、原則として、物質の凝集状態の変化よりも低くなりますが、非常に目立ちます。

このような熱化学反応は、試薬の混合物の相状態の一種の変化と見なすことができ、問題はここでもほぼ同じように発生します-このようにうまく機能する物質の安価で安全かつ効果的な混合物を見つけることは困難です+ 20°Cから+ 70°Cの温度範囲で。しかし、そのような組成物の1つは長い間知られており、それはグラウバーの塩です。

ミラビライト（別名グラウバー塩、別名硫酸ナトリウム十水和物Na 2 SO 4・10H 2 O）は、元素化学反応の結果として得られるか（たとえば、食卓塩が硫酸に添加される場合）、または「既製の形で採掘されます。「ミネラルとして。

蓄熱の観点から、ミラビライトの最も興味深い特徴は、温度が32°Cを超えると、結合した水が放出され始め、外見上は、放出された水に溶解する結晶の「融解」のように見えることです。それらから。温度が32°Cに下がると、自由水が再び結晶性水和物の構造に結合します-「結晶化」が起こります。しかし、最も重要なことは、この水和-脱水反応の熱が非常に高く、251 kJ / kgに達することです。これは、パラフィンの「正直な」融解結晶化の熱よりも著しく高いですが、それは3分の1です。氷（水）の融解熱。

したがって、ミラビライトの飽和溶液（32°Cを超える温度で正確に飽和）に基づく蓄熱器は、エネルギーの貯蔵または放出の大きなリソースを使用して、温度を32°Cに効果的に維持できます。もちろん、本格的な給湯の場合、この温度は低すぎます（このような温度のシャワーはせいぜい「非常に涼しい」と認識されます）が、この温度は空気を加熱するのに十分かもしれません。

ミラビライトベースの蓄熱器の詳細については、ウェブサイト「DelaySam.ru」をご覧ください。

燃料フリーの化学エネルギー貯蔵

スレーキングライムで加熱したコーヒーの缶。

この場合、一部の化学物質からの「充電」の段階で他の化学物質が形成され、このプロセス中に、形成された新しい化学結合にエネルギーが蓄積されます（たとえば、消石灰は助けを借りて消石灰が非消石灰状態に変換されます）加熱の）。

「放電」が発生したときバックラッシュ、以前に蓄積されたエネルギーの放出を伴う（通常は熱の形で、時にはタービンに供給することができるガスの形で）-特に、これは石灰が水で「急冷」されたときに起こることです。燃料法とは異なり、反応を開始するには、通常、試薬を互いに単純に組み合わせるだけで十分です。プロセスの追加の開始（点火）は必要ありません。

実際、これは一種の熱化学反応ですが、蓄熱装置を検討する際に説明する低温反応とは異なり、特別な条件を必要としないため、ここでは数百度、さらには数千度の温度について話します。その結果、作動物質1キログラムに蓄えられるエネルギー量は大幅に増加しますが、装置は空のペットボトルや単純な試薬タンクよりも何倍も複雑で、膨大で、高価です。

追加の物質（たとえば、石灰をスレーキングするための水）を消費する必要性は、重大な欠点ではありません（必要に応じて、石灰が生石灰状態に移行する間に放出される水を集めることができます）。しかし、この非常に生石灰の特別な保管条件は、化学火傷だけでなく爆発も引き起こします。これは、この方法や同様の方法を、広く普及する可能性が低い方法のカテゴリに変換します。

他の種類のエネルギー貯蔵

上記のものに加えて、他のタイプのエネルギー貯蔵装置があります。しかし、現在のところ、それらは、高い単価で、蓄積されたエネルギーの密度とその蓄積時間の点で非常に制限されています。したがって、それらは娯楽のためにより多く使用されており、深刻な目的のためのそれらの搾取は考慮されていません。例としては、蓄光塗料があります。これは、明るい光源からのエネルギーを蓄え、数秒または数分間も光ります。彼らの現代の改造は、長い間有毒なリンを含まず、子供のおもちゃで使用する場合でも非常に安全です。

超電導磁気エネルギー貯蔵装置は、それを大きなDC磁気コイルの場に貯蔵します。必要に応じて交流に変換できます。低温アキュムレータは液体ヘリウムで冷却され、産業用アプリケーションに利用できます。液体水素で冷却される高温貯蔵装置はまだ開発中であり、将来利用可能になる可能性があります。

超電導磁気エネルギー貯蔵装置はサイズが大きく、通常、スイッチング中などの短期間に使用されます。

ほとんどの場合、この記事はすべてを反映しているわけではありません可能な方法エネルギーの蓄積と保存。コメントで、またはaltenergiya dot ruのkosに電子メールで、他のオプションを報告できます。