Top 5 rodzajów odnawialnych źródeł energii

Ten artykuł rzuca światło na pięć najlepszych typów odnawialnych źródeł energii. Rodzaje to: 1. Energia słoneczna 2. Energia wiatrowa 3. Energia geotermalna 4. Energia pływów 5. Energia biomasy.

Źródło odnawialnej energii: Typ # 1. Energia słoneczna:

Bezpośrednie promienie słoneczne wystrzeliwane w ogniwach fotowoltaicznych mogą zostać przekształcone w energię. Ta energia znana jest jako energia słoneczna.

Procesy:

Jak dotąd dwa procesy są uważane za bardzo skuteczne w wykorzystaniu energii słonecznej:

1. Fotowoltaika:

Jest to proces przekształcania bezpośredniego światła słonecznego w energię elektryczną za pomocą urządzeń półprzewodnikowych. Ma kilka aplikacji. Ale proces konwersji jest drogi - trzy razy droższy niż energia wiatru i energia słoneczna. Dalsze badania obniżyły jednak koszty produkcji i zwiększyły jej wydajność i żywotność.

Pod koniec lat 90. technologia ta znacznie się poprawiła i stała się opłacalna. Badania zmierzają do zmniejszenia kosztów materiałów półprzewodnikowych, poprawy procesu konwersji i składu paneli słonecznych.

W związku z tym ewoluowały trzy rodzaje systemów fotowoltaicznych:

(a) struktura monokrystaliczna lub polikrystaliczna,

(b) Konstrukcja lub moduł koncentratora, oraz

(c) Moduł cienkowarstwowy.

Pojedyncze krzemowe kryształy i polikrystaliczne ogniwa krzemu są popularnymi systemami do gromadzenia energii słonecznej. W systemie koncentratora jednostki śledzą położenie słońca i odpowiednio przygotowują komórki, używając soczewek lub luster, aby uzyskać światło słoneczne. Jest to lepsze niż kolektory płaskie.

Fotowoltaika "cienkowarstwowa" składa się z najlepszego materiału półprzewodnikowego, osadzonego na szkle lub stali nierdzewnej. Ten system jest mniej kosztowny. Struktury wykorzystują amorficzny krzem - teraz używany komercyjnie w różnych krajach.

Technologia solarna:

Słoneczna technologia termiczna, popularnie zwana Luz System (wynaleziona przez Luz International Limited) składa się z korytkowych lusterek z czujnikami światła i mikroprocesorów, które umożliwiają przekształcanie promieni słonecznych w energię.

Przychodzące promienie słoneczne odbijają się od powlekanych stalowych rur. Specjalny olej rozmaitości przepuszcza się przez rurę i ogrzewa do 411, 6 ° C. Stworzy on przegrzaną parę, która uruchomi generator elektryczności turbiny. W tym systemie energia zmagazynowana może być używana również w nocy.

Spółka joint venture była sponsorowana przez Izrael i USA Arnolda J. Glodmana i Patricka Francois, dwóch inżynierów, którzy po raz pierwszy wynaleźli tę fabrykę, założoną na pustyni Mojave w Los Angeles w 1989 roku. System ten ma pewne względne przewagi nad wszystkimi innymi nieodnawialnymi źródłami energii .

Jest konkurencyjny kosztowo, przyjazny dla środowiska i łatwy do zbudowania. Jest o 7% bardziej skuteczny niż węgiel lub ropa naftowa i 10% bardziej skuteczny niż elektrownie jądrowe. Ten typ roślin będzie skuteczniejszy w słonecznych, jasnych obszarach na całym świecie.

Produkcja:

Energia słoneczna, pomimo spadku kosztów, nadal stanowi mniej niż 0, 5% światowej produkcji energii. Biorąc jednak pod uwagę redukcję kosztów i duży potencjał, prawdopodobnie będzie on stale wzrastał. W Indiach i Chinach jest on coraz częściej wykorzystywany w urządzeniach takich jak podgrzewacze wody, suszarnie do zboża, kuchenki itp.

Chiny pod tym względem wyprzedzają inne kraje, w których produkuje się 20 000 metrów kwadratowych kolektorów ciepła. Niektóre kraje obecnie poważnie próbują wykorzystać energię słoneczną w elektryfikacji obszarów wiejskich. Na przykład Republika Dominikańska rozpoczęła wspólny program z firmą amerykańską - Enersol Associates - w celu rozszerzenia energii elektrycznej na obszary wiejskie. Sri Lanka i Indonezja również znajdują się na podobnej ścieżce.

Produkcja energii elektrycznej z energii słonecznej nie jest bardzo wysoka. Jest to mniej niż 700 GWH. Cztery piąte tego jest produkowane przez USA, w szczególności na pustyniach Kalifornii, gdzie energia 600 MW jest wytwarzana z energii słonecznej. Izrael wytwarza również pewną ilość energii. Teraz przenośne światła, kalkulatory, ładowarki akumulatorów są zasilane energią słoneczną.

Horyzont:

Perspektywa energii słonecznej jest nieograniczona. Chociaż rozprzestrzenianie się ogniw fotowoltaicznych nie jest zgodne z oczekiwaniami, jego wydajność znacznie wzrosła. Oczekuje się, że wzrośnie znacznie więcej, gdy cena spadnie. Większy postęp technologiczny tej ogniwa doprowadzi energię słoneczną do zdobycia ogromnego rynku w nadchodzących latach.

Źródło odnawialnej energii: Typ # 2. Energia wiatrowa:

Energia wiatrowa jest całkowicie wolna od zanieczyszczeń, niewyczerpalne odnawialne źródło energii. Mechanizm konwersji energii z wiejącego wiatru jest bardzo prosty i praktykowany od średniowiecza. Energia kinetyczna wiatru, poprzez turbiny, zamienia się w energię elektryczną.

Planetarne systemy wiatrowe na Ziemi są bardzo przewidywalne i spójne.

Zgodnie z charakterystyką, prędkością i rodzajem wiatru w systemach wiatrowych, można go podzielić na trzy typy:

1. Stałe systemy wiatrowe,

2. Lokalne systemy wiatrowe, oraz

3. Bryza przybrzeżna, lądowa i morska.

Stałe systemy wiatrowe to wiatry towarowe - Westerlies; lokalne systemy wiatrowe, takie jak monsunowe uderzenie w sezonie. Poza silnymi wiatrami przybrzeżnymi wiatry lądowe i morskie są bardzo spójne i tak silne, że jeśli zostaną odpowiednio wykorzystane, mogą wytworzyć znaczną ilość energii elektrycznej bez znaczących powtarzających się kosztów.

Produkcja:

Jak dotąd tylko kilka krajów było w stanie wykorzystać znaczną ilość energii elektrycznej z energii wiatru. Stany Zjednoczone produkują maksymalnie 2, 700 GigaWatt godzin w latach 1993-94, a następnie 744 Giga-watt w Danii i Australii -125 Giga-watt.

W 1999 r. Działa 20 000 turbin wiatrowych rozmieszczonych w 12 krajach o mocy zainstalowanej ponad 2200 megawatów.

Wśród krajów konsumujących Dania odnotowuje maksymalną stopę wzrostu, w której 3 400 turbin stanowi 3% całkowitego zapotrzebowania na energię. USA - największy kraj produkujący energię wiatrową - mają jednak większość stacji wytwórczych zamkniętych w Kalifornii, gdzie około 15 000 turbin stanowi 1% krajowego zapotrzebowania.

Indie, dotyczące produkcji energii wiatrowej, nie pozostają daleko w tyle. Ma ambitny program instalacji 250 turbin napędzanych wiatrem o łącznej mocy 45 megawatów, rozmieszczonych w 12 odpowiednich lokalizacjach, w szczególności na obszarach przybrzeżnych. Niezwykle niezawodne turbiny indyjskie, według szacunków Ministerstwa Energetyki i Energii, będą w stanie wyprodukować 3000 megawatów w najbliższej przyszłości.

Ministerstwo Niekonwencjonalnych Źródeł Energii rozwija energetykę wiatrową w Indiach, aby zmniejszyć ciężar importu ropy. Potencjał energetyki wiatrowej w tym kraju przekracza 150 000 megawatów, z których 1/4 można odzyskać.

Zalety:

1. Przyjazny dla środowiska i wolny od zanieczyszczeń.

2. Koszty operacyjne i utrzymania są minimalne.

3. Planowanie, raport z projektu, raport o stanie technicznym i budowa wymagają tylko kilku miesięcy.

4. Małe turbiny wymagają prostej technologii.

5. Małe turbiny często przydatne do transmisji w odległych obszarach. W ten sposób unika się strat transmisji.

Niedogodności:

1. W porównaniu z paliwami kopalnymi, nadal nie jest ekonomicznie opłacalny, ponieważ produkcja jest bardzo niska i niekonsekwentna.

2. Większość maszyn ma być importowana z USA i Europy.

3. Budowa jest bardzo trudna, ponieważ tereny są w większości zlokalizowane w niedostępnym, nieprzyjaznym terenie.

4. Nadmuch wiatru może być niekonsekwentny.

Przyszłość energii wiatrowej:

Różne eksperymenty w zakresie rozwoju energetyki wiatrowej w ostatnich dwóch dekadach (1980-2000) doprowadziły do ​​obniżenia ceny technologii i większej zdolności adaptacji maszyn w różnych warunkach. Turbiny wiatrowe są teraz stosunkowo tańsze, a koszty spadły do ​​jednej trzeciej wcześniejszej ceny.

Gdy na rynku pojawi się wiele ulepszonych projektów, będzie to tańsze niż w przypadku zakładów opartych na węglu lub oleju. Będzie to energia przyszłego świata.

Źródło odnawialnej energii: Typ # 3. Energia geotermalna:

Poniżej skorupy ziemskiej (12-60 km grubości) temperatura wzrasta wraz z głębokością.

Drugi płaszcz warstwy ma grubość około 3000 km. Trzecie pochodzi zewnętrzny rdzeń o grubości około 2000 km. Wewnętrzny rdzeń (4 warstwa) ma około 1500 km

Temperatura w rdzeniu ziemi może wzrosnąć do 4 800 ° C, gdzie wszystkie ciężkie materiały, takie jak nikiel, żelazo itp., Zamieniają się w stopiony stan lawy.

Jeśli pęknięcia lub pęknięcia rozwiną się w skorupie i płaszczu, wtedy magma z płaszcza wynurza się energicznie. Ta ogromna energia cieplna może być z powodzeniem wykorzystana i może zostać przekształcona w energię elektryczną. Jest powszechnie znany jako "energia geotermalna".

Energia ta jest obecnie uważana za jedno z kluczowych źródeł energii, które mogą złagodzić obecny kryzys energetyczny na świecie. Możliwe obszary, w których można wykorzystać energię geotermalną to gejzery, gorące źródła, wulkany itp.

Wykorzystanie energii geotermalnej jest tak stare jak sama cywilizacja. Gorące źródła i gejzery są używane od średniowiecza.

Pierwsza udana nowoczesna (1890) próba wykorzystania podziemnego ciepła została podjęta w mieście Boise w Idaho (USA), gdzie zbudowano sieć gorącej wody, aby oddać ciepło otaczającym budynkom. Ta roślina nadal działa sprawnie.

Następnie pomysł ten rozprzestrzenił się w Europie. W 1904 r. W Toskanii we Włoszech zastosowano lokalny system konwersji energii. Nowa Zelandia była trzecim krajem, w którym w 1958 r. Wybudowano instalację geotermalną w Wairace, aby wyprodukować moc 300 MW.

Wrzody magmowe wydobywające się z głębokości sześciu i dziesięciu mil (10 km) często tworzą dużą pulę wody, gdzie temperatura może przekroczyć 500 ° F (260 ° C). Często produkują duże gejzery, takie jak Old Faithful w Yellowstone Park, USA. Te gejzery i gorące źródła są źródłem energii w ciągu całego roku, jeśli są odpowiednio dobrane.

Technologia instalacji geotermalnych jest bardzo prosta. Wody powierzchniowe - poprzez porowate warstwy lub pęknięcia - przenikają bardzo głęboko i znajdują gorące miejsca, specjalną formację geologiczną, która staje się bardzo gorąca. Ta gorąca woda jest następnie automatycznie wyrzucana w górę i zbierana w celu wytworzenia energii. Jeśli nie zostanie wyrzucony, może zostać zebrany podczas wiercenia.

Typowe procesy w jednostkach geotermalnych to:

1. Wyrzucana naturalna para wodna bezpośrednio wchodzi do rur, aby napędzać silniki generujące.

2. Ciepła woda z podziemia służy do celów mieszkalnych lub przemysłowych.

3. Chłodną wodę powierzchniową wstrzykuje się do gorących zbiorników podziemnych wytwarzających parę stosowaną w turbinach.

Produkcja:

Energia geotermalna jest jednym z najszybciej rosnących źródeł energii. W latach 1995-96 globalna produkcja wynosiła 48 040 milionów kilowatogodzin, odnotowując wzrost o 69% od 1985 roku.

USA są największym producentem energii geotermalnej, produkując 18 000 milionów godzin kW, odnotowując 58% wzrost od 1985 roku. Pierwsza próba produkcji energii z tego źródła nastąpiła w 1890 roku w mieście Boise w stanie Idaho. Od 1960 r. Podejmowano wysiłki w celu oszacowania potencjału wody geotermalnej i pary w gejzrach Kalifornii. Do 1990 roku 20 elektrowni w 150 ciepłowodnych i parowych odwiertach zaczęło dostarczać 3% energii elektrycznej zużywanej w Kalifornii.

W 1979 r. Odwiert geotermalny został wykonany w zatoce Chesapeake Bay w stanie Maryland. Potencjalne miejsca do produkcji geotermicznej zostały zarezerwowane z Georgii Południowej do New Jersey.

Meksyk, Filipiny, Włochy, Japonia i wszystkie inne kraje wulkaniczne wytwarzają obecnie ogromną ilość energii geotermalnej.

Zalety:

1. Wszechstronne źródło energii o wielorakiej użyteczności.

2. Ma olbrzymi potencjał, jeśli jest odpowiednio dobrany.

3. Wykrywanie gorących punktów poniżej powierzchni ziemi jest bardzo łatwe dzięki zdjęciom satelitarnym.

4. Koszty powtarzalne są nieistotne.

Niedogodności:

1. Może wystąpić osiadanie ziemi.

2. Minerały podziemne mogą zanieczyszczać lokalną wodę.

3. Wysokie koszty początkowe.

Źródło odnawialnej energii: Typ # 4. Energia pływów:

Prądy oceaniczne są magazynem nieskończonej energii. Od początku XVII-XVIII wieku podejmowano nieustające wysiłki, aby stworzyć bardziej wydajny system energetyczny z nieustannych fal pływowych prądu oceanicznego. Wybrzeże Nowej Anglii w USA było świadkiem tego eksperymentu od ponad 300 lat.

Pierwszy projekt dotyczący energii pływowej jest prawdopodobnie mózgowym dzieckiem doktora Franklina Roosevelta. W Bay of Fundy w Kanadzie oszacował, że zmiana wysokości fal pływowych przekracza 10-15 m. (30 do 50 stóp). Ten wysiłek poszła na marne. Po 1980 r. Rząd kanadyjski ponownie podjął się projektu i zbudował 8-kilometrową zaporę, aby wykorzystać energię pływów.

Od tego czasu w obszarze Fundy Bay podjęto co najmniej 15 projektów pływowych. Godne uwagi są między innymi Annapolis, Shepody, Cabscook i Amherst itp.

Francja jest również wiodącym producentem energii pływów. Ujście La Ranee jest największym we Francji, gdzie produkcja energii elektrycznej zaspokaja popyt okolicznych mieszkańców. Saint Michael to kolejny obszar, w którym trwają prace budowlane. Severn w Wielkiej Brytanii i Kislaya Bay w Rosji również produkują pewną ilość energii pływów. Rząd Indii planuje teraz uruchomić kilka projektów dotyczących energii pływowej na wschodnim wybrzeżu i w Zatoce Kutch.

Źródło odnawialnej energii: Typ # 5. Energia biomasy:

Biomasa odnosi się do energii, którą można wykorzystać do spalania wszelkich naturalnych form wzrostu. Mogą to być zarówno odpady zwierzęce, jak i uprawne - z reguły paliwo - drewno, obornik i resztki pożniwne.

Biomasa jest potencjalnym źródłem konwersji energii. Można go przekształcić w energię elektryczną, energię cieplną lub gaz do gotowania i zasilania silników. Z jednej strony usunie odpady i śmieci, az drugiej wytworzy energię.

Poprawi to ekonomiczną żywotność obszarów wiejskich w krajach słabo rozwiniętych i rozwijających się, zmniejszy zanieczyszczenie środowiska, zwiększy samodzielność i zmniejszy presję na drewno opałowe. Wielofunkcyjne źródło energii!

Energia z biomasy wyraźnie różni się w regionach wiejskich i miejsko-przemysłowych:

1. W regionach miejsko-przemysłowych usuwanie odpadów stałych stwarza poważne problemy. Może być traktowany jako surowiec do produkcji energii elektrycznej. Według szacunków każdy kilogram tych stałych odpadów może wytworzyć 12 000 BTU energii. Ta energia może być wygodnie używana w zwykłych generatorach.

Proces:

Proces recyklingu i wytwarzania energii jest bardzo prosty. Śmieci wymaga suszenia, rozdrabniania i filtrowania powietrza w celu usunięcia wilgoci i niepalnych cząstek.

2. Gospodarka obszarów wiejskich może z powodzeniem wykorzystywać biomasę do wytwarzania energii i ścieków komunalnych jako nawóz w terenie. Drewno opałowe, obornik i resztki pożniwne można z powodzeniem przekształcić w energię po zgazowaniu. Tę zgazowaną biomasę można przekształcić w energię elektryczną lub wykorzystać jako paliwo do gotowania lub silników.

Proces:

Proces konwersji jest znany nawet od 1940 roku. Jednak nowy proces gazyfikacji jest bardziej wydajny. Turbiny gazowe lub gazyfikacja biomasy mogą zamieniać biomasę w gaz, wykorzystywaną jak węgiel. Podjęto udane próby w zakresie plantacji biomasy i gazyfikacji na dużą skalę na plantacjach trzciny cukrowej w Brazylii, gdzie sok z trzciny cukrowej jest przekształcany w alkohol etylowy, wykorzystywany w samochodach.

Podobne udane eksperymenty są obecnie przeprowadzane w USA w celu wykorzystania ekstraktów sojowych do produkcji paliwa samochodowego. Również sfermentowany etanol z cukrem trzcinowym jest z powodzeniem stosowany w paliwie transportowym. Mogą one ostatecznie zmniejszyć zależność od ropy naftowej.

Zalety:

1. Elektryfikacja na obszarach wiejskich będzie tańsza i łatwiejsza.

2. Będzie generować zatrudnienie na obszarach wiejskich w krajach rozwijających się.

3. Zmniejszyć zależność od importowanego paliwa kopalnego.

4. Ekologiczne, pozostałości są rozkładalne biologicznie.

Problemy:

Konwersja biomasy w energię nie jest jednak wolna od problemów.

Główne problemy to:

1. Plantacje biomasy mogą utrudniać równowagę ekologiczną.

2. Erozja gleby przyspieszy.

3. Substancje odżywcze w glebie zostaną wyczerpane.

Biogazowa energia elektryczna w rozwijającym się świecie:

W gęsto zaludnionych krajach Azji Południowo-Wschodniej fermentator biogazu wprowadził nową nadzieję na walkę z rosnącym kryzysem energetycznym. Prosta fermentacja substancji organicznych przez lokalne komory gazowe dostarcza wymaganej energii do domowego elektryfikacji, gotowania, ogrzewania i pompowania wody. Obornik jest wykorzystywany jako główne paliwo, dostępne w gospodarstwie domowym bez dodatkowych kosztów.

Obecnie Chiny i Indie dysponują co najmniej 7 milionami i 2 milionami biogazowni.

Te komory fermentacyjne mają kilka zalet:

1. Tańszy w instalacji.

2. Proces jest prosty.

3. Obsługa jest czysta.

4. Zwiększa samodzielność.

5. Odnawialna forma produkcji energii.

Komory gazowe przeszły długą drogę od obozów koncentracyjnych Naji. Następnie (1940-45) "komory gazowe" Naji Niemcy były komorami śmierci. Teraz są one bio (life) -chambers. Jak powiedział słynny fizyk Kapitza: Mówienie o energii atomowej w kategoriach bomby atomowej jest porównywalne z mówieniem o elektryczności w elementach łańcucha elektrycznego.