5 svarbiausi atsinaujinančiųjų energijos išteklių ištekliai

Kai kurie iš svarbiausių atsinaujinančių energijos išteklių yra: 1. Bioenergija 2. Geoterminė energija 3. Hidroelektrinė 4. Aktyvi saulės šildymo sistema 5. Vėjo energija.

1. Bioenergija:

Bioenergija naudoja atsinaujinančius biomasės išteklius, kad gamintų su energija susijusius gaminius, įskaitant elektrinį skystąjį kietąjį ir dujinį kurą, šilumą, chemines medžiagas ir kitas medžiagas. Bioenergija sudaro apie tris procentus pirminės energijos gamybos.

Tai gaunama iš biomasės, ty bet kokios augalinės kilmės organinės medžiagos, kurią galima gauti iš atsinaujinančių šaltinių, įskaitant specialiuosius energetinius augalus ir medžius, žemės ūkio maisto ir pašarų kultūras, žemės ūkio augalų atliekas ir likučius, medienos atliekas ir likučius, vandens augalus, gyvūnų atliekas, komunalines atliekas. ir kitos atliekos.

Bioenergijos ir biodegalų rūšys:

Skystasis kuras, įskaitant etanolį, metanolį, biodyzeliną ir dujinį kurą, pvz., Vandenilį ir metaną, gautą iš biomasės pašarų atsargų. Biokuras yra skystasis kuras, pagamintas iš esterių, alkoholių, eterių ir kitų biomasės cheminių medžiagų. Tai yra atsinaujinantis kuras, kuris gali būti gaminamas bet kuriame klimate, naudojant jau sukurtas žemės ūkio praktikas. Bendras biokuras apima: etanolį ir biodyzeliną. Etanolis yra pagamintas iš krakmolo arba cukraus, paprastai grūdų arba kukurūzų. Biodyzelinas yra esteris, pagamintas iš riebalų ar aliejų. Celiuliozinis etanolis yra - ateitis.

Biokuro privalumai:

1. Kadangi biokuras yra atsinaujinantis, jie gali būti naudojami neribotą laiką nenaudojant žemės gamtos išteklių atsargų

2. Biodegalai gali būti gaminami per trumpą laiką (pvz., Vienas auginimo sezonas), tuo tarpu atsinaujinančių, pvz., Iškastinio kuro, gamybai reikia 40 milijonų metų ar daugiau.

3. Biodegalai yra neutralūs anglies dioksidu, o tai reiškia, kad neto C0 ₂ išvestys yra lygios neto C0 ₂ sąnaudoms. Biokuras mažina kenksmingus išmetimus į atmosferą. Ji gali būti atnaujinama ir nepadeda prisidėti prie visuotinio atšilimo
jos uždarą anglies ciklą.

Kuro anglis iš pradžių buvo pašalinta iš oro, taigi anglies dioksido kiekis neto padidėjo. Jame gerokai sumažinamas anglies monoksido, nesudegusių angliavandenilių ir kietųjų dalelių išmetimas iš dyzelinių variklių.

Dauguma išmetamųjų teršalų bandymų parodė nedidelį azoto oksidą (NOx), kai biodyzelinas padidėja. Šis NOx padidėjimas gali būti pašalintas nedideliu variklio įpurškimo laiko koregavimu, tuo pačiu išlaikant kietųjų dalelių sumažėjimą. Biodyzelinas turi puikias tepimo savybes, pridedamas prie įprastinio dyzelinio kuro kiekio, kuris yra lygus 1-2%, o tai gali konvertuoti į blogą tepimo savybę turinčią kurą, pvz., Modernią itin mažai sieros turintį dyzelinį kurą.

4. Biodyzelinas gaminamas iš įvairių pašarų atsargų:

a. Sojų aliejus, kukurūzų aliejus, rapsas (valgomoji žiedų sėklų įvairovė), medvilnės aliejus, garstyčių aliejus, palmių aliejus, saulėgrąžų aliejus, sėmenų aliejus, Jatropha aliejus ir kt.

b. Restoranų atliekos, pvz., Kepimo aliejai

c. Gyvūniniai riebalai, pavyzdžiui, jautienos taukai arba kiaulienos taukai

d. Trap tepalas (iš restorano riebalų gaudyklės), plūdės tepalas (iš nuotekų valymo įrenginių) ir kt.

5. Biokuras sustiprina ekonomiką:

a. Mažinti priklausomybę nuo užsienio naftos (taip sumažinant prekybos deficitą)

b. Skatinti žemės ūkio sektoriaus augimą

c. Bioenergija, pagaminta iš biomasės. Remiantis tiesioginio degimo technologija: biomasės deginimas katiluose gaminant garus. Garas naudojamas elektrai gaminti garo turbinų generatoriuose. Dauguma pagamintos bioenergijos yra iš medienos atliekų. Būsimos bioenergijos technologijos gali apimti bendrą deginimą, dujinimą (biodujas), pirolizę ir anaerobinį virškinimą.

d. Biomasės pagrindu pagamintos cheminės medžiagos ir pramonės produktai, išskyrus maistą ir pašarus, gaunami iš biomasės. Pavyzdžiai: žaliosios cheminės medžiagos, atsinaujinantys plastikai, natūralūs pluoštai ir natūralios konstrukcinės medžiagos.

2. Geoterminė energija:

Alternatyvių energijos šaltinių pokyčiai, atsiradę dėl tradicinių energijos išteklių išsekimo grėsmių, savarankiškumo skatinimo ir alternatyvių energijos šaltinių, kurie yra plačiai prieinami, universalūs, atsinaujinantys ir turintys ribotą poveikį aplinkai.

Geoterminė energija yra energijos šiluma, sukurta gamtiniuose procesuose, vykstančiuose žemėje. Fumaroles, karštų šaltinių ir purvo puodai yra gamtos reiškiniai, atsirandantys dėl geoterminės veiklos. Vidinė šiluma iš žemės (gaminama natūralių radioaktyviųjų medžiagų skilimo metu).

Labiausiai tikėtina, kad vietos yra netoli plokščių ribų, kuriose yra aktyvūs ugnikalniai ir didelis šilumos srautas, pvz., Ramiojo vandenyno kraštas, Islandija, Viduržemio jūra. Geoterminės energijos panaudojimo įrenginiai plačiai naudojami Italijoje, JAV, Japonijoje, NZ, Meksikoje, TSRS.

Tradicinis geoterminės energijos panaudojimas: natūralūs geoterminės energijos išleidimai buvo naudojami šimtmečius Balneologijoje (gydymas, higiena), vidaus paslaugose, pvz., Virimas, skalbimas, (pvz., Gimtoji Naujoji Zelandija), mineralinė gavyba, kur geoterminis vanduo gali turėti naudingų mineralų, pvz. boro rūgšties, sieros, vitriolio arba aliuminio.

Geoterminės energijos panaudojimas:

Žemėje esančios temperatūros priklauso nuo gylio, kaip parodyta 3.2 pav. Žemėje skirtingose ​​vietose yra skirtingi terminiai gradientai ir skirtingi panaudojimo potencialai. Aukštesni terminiai gradientai atitinka sritis, kuriose yra daugiau geoterminės energijos. Geoterminės zonos, kurios gali būti naudojamos didelės apimties operacijoms, pvz., Elektros energijos gamybai, reikalauja specifinių šiluminių gradientų.

Sritys, kuriose yra šie nuolydžiai, klasifikuojamos kaip geoterminiai laukai ir yra tik tam tikruose pasaulio regionuose. Geoterminiai laukai - tai šiluminės zonos, kuriose pralaidūs uolienos formavimai po žeme turi darbinį skystį, be kurio ši teritorija negali būti plačiai naudojama.

a. Pusiau terminis laukas - gamina vandenį iki 100 ° C nuo 1-2 km gręžimo gylio

b. Drėgnas hiper-šiluminis laukas (dominuoja vandenyje) - gamina slėginį vandenį> 100 ° C

c. Sausas hiper-terminis laukas (dominuoja garai) - gamina sausą, sočiųjų arba šiek tiek perkaitintą garą P> P _atm

Naudojant geoterminius laukus, ypač hiperterminius laukus, geoterminė energija gali būti panaudota dideliu mastu. Pusiau šiluminiai laukai, paprastai randami vietovėse, kuriose temperatūros gradientai yra neįprastai aukšti, hiperterminiai laukai, paprastai esantys tektoninių plokščių ribose seisminėse zonose. Dėl radioaktyvaus skilimo šiluma teka iš išorės.

Pluta (apie 30 ir 60 km storio), izoliuoja mus nuo vidinės šilumos, kieta vidinė šerdis ir skystas išorinis šerdis, o mantija pusiau išlydyta, o temperatūra tarp plutos - apie 1000 ° C, pamažu didėja į šerdį. Karštos vietos yra nuo 2 iki 3 km nuo paviršiaus.

Tektoninės plokštės yra nuolat judančios (kelis centimetrus per metus). Kai susidaro susidūrimas ar šlifavimas, jis gali sukurti kalnus, ugnikalnius, geizerius ir žemės drebėjimus. Šalia šių plokščių sankryžų geoterminė šiluma greitai eina iš vidaus? Pagrindinių geoterminių energijos išteklių pasiskirstymas parodytas 3.3 pav.

1. Poveikis aplinkai geo-šiluminių elektrinių įrengimui yra daug mažesnis nei tradicinių elektrinių poveikis žemės poveikiui, oro poveikiui, paviršiaus ir požeminio vandens poveikiui bei estetiniam poveikiui, kuris dar labiau sumažėja sistemose, kuriose pakartotinai įleidžiama geoterminė nuotekos ir garai į žemę.

Poveikio aplinkai stiprumas priklauso nuo: kuriamo šilumos išteklių tipo, geoterminio skysčio cheminės sudėties, požeminio uolienos, geologijos, hidrologijos ir topografijos cheminės sudėties, taip pat energijos gamybos ir taršos kontrolės technologijos. Valdymo planavimas dažnai gali sumažinti taršos poveikį išmetamųjų teršalų kontrolės ir tinkamo planavimo būdu.

3. Hidroelektrinė:

Hidroenergija turi būti viena iš seniausių energijos gamybos būdų. Hidroenergija gaunama iš tekančio vandens. Energiją vandenyje galima panaudoti ir panaudoti kaip varomąją energiją ar temperatūros skirtumus. Dažniausiai tai yra užtvanka, tačiau ji gali būti naudojama kaip mechaninė jėga arba šiluminis šaltinis / kriauklė.

Hidroelektrinė iš potencialios vandens, iškeliančios vandenis, dabar tiekia apie 715 000 MWe arba 19% viso pasaulio elektros energijos ir didelės užtvankos vis dar kuriamos. Išskyrus kelias šalis, kuriose jos gausu, hidroenergija paprastai taikoma didžiausios apkrovos paklausai, nes ji yra lengvai sustabdoma ir pradėta.

Nepaisant to, hidroenergija greičiausiai nėra pagrindinė išsivysčiusių šalių energijos gamybos ateities alternatyva, nes dauguma šių tautų svarbiausių vietų, galinčių tokiu būdu panaudoti sunkumą, jau yra išnaudojamos arba nėra prieinamos dėl kitų priežasčių, pvz., Aplinkosaugos. svarstymus.

Nedidelio masto hidroelektrinės ar mikrovidos energija vis dažniau naudojama kaip alternatyvūs energijos šaltiniai, ypač atokiose vietovėse. Kiti energijos šaltiniai nėra perspektyvūs. Mažos apimties hidroenergijos sistemos gali būti įrengtos mažose upėse ar upeliuose, kurių poveikis aplinkai, pvz., Žuvų migracijai, yra nedidelis. Dauguma nedidelio masto hidroelektrinių sistemų nenaudoja užtvankos ar didelių vandens nukreipimų, o naudojasi nedidelį poveikį aplinkai turinčiais vandens ratais.

Vanduo, reikalingas hidroelektrinei valdyti, reikalingas. Jis laikomas rezervuare ar ežere už užtvankos, o vandens išleidimas iš rezervuaro per užtvanką sukelia turbinos mentes. Turbina yra prijungta prie generatoriaus, kuris gamina elektros energiją. Praėjus pro turbiną, vanduo atsilieka nuo upės žemyn užtvankos pusėje. (3.4 pav.).

4. Aktyvi saulės šildymo sistema:

Aktyvus saulės šildymo sistemos šildomas skystis yra dirbtinai cirkuliuotas. Plokščios plokštės kolektoriaus plokščio metalo plokštė sugeria saulės energiją. Skystis patenka į plokštelę ir cirkuliuoja į reikiamą vietą. Plokštelė yra izoliuotoje dėžutėje su stiklo dangčiu (stiklas yra nepermatomas infraraudonųjų spindulių spinduliuotei, bet leidžia 90 proc.

Kolekcionierių tipai:

1. Vamzdžiai, įterpti tarp plokščių

2. Vandens slydimas virš plokštės

3. Juodasis guminis kilimas su vamzdeliais ir pelekais (žemo tempo baseinai)

4. Kolekcionieriaus efektyvumas = 100% x (tiekiama energija) / (užkrovimo kolektoriaus) skaičius gali būti iki 60-70%

Veiksniai, turintys įtakos efektyvumui:

1. Vandens temperatūra - kadangi laidumo nuostoliai priklauso nuo T, didesnis T = daugiau nuostolių

2. Radiaciniai nuostoliai - karštos medžiagos spinduliuoja. Dengimo absorberiai padeda vario oksido plėvelei - absorbcija = .9, spinduliavimo sparta = .15

3. Kolektoriaus kampas - priklauso nuo naudojimo.

Saugojimas:

Yra keletas skirtingų tipų saugojimo sistemų, naudojimas priklauso nuo vietos.

Tūrio šiluminė galia = energijos kiekis, reikalingas vieno tūrio vieneto kėlimui, viena laipsnio temperatūra = specifinė šiluma x tankis Ex. geležies 1/8 šiluminė talpa vandens, bet 8 kartus tankesnė Mes galime naudoti vandenį uolienų sluoksniais, ypač oro sistemai. Fazių keitimo medžiagos - sintezės išleidimo šiluma, gali būti mažesnės, tačiau laikomos tam tikroje temperatūroje. Ex. Eutektinės druskos.

Naudojimas:

1. Erdvės šildymas. Šildytuvų radiatoriai. Šiluma iš kolektoriaus pumpuojama į talpyklą. Tada skystis išpumpuojamas, ir, jei reikia, papildoma šiluma pridedama prieš grįžtant prie pagrindo

2. Karštas vanduo - toks pat kaip patalpų šildymas, išskyrus vandenį, kuris yra tikrai naudojamas (šilumokaitis saugykloje).

Koncentruoti kolekcionieriai:

Koncentruoti kolektoriai - aktyvi saulės sistema, kuri naudoja išlenktus veidrodžius, kad sutelktų saulės šviesą į darbinį skystį. Galima pasiekti aukštesnę nei 180 F ir iki 1000 F temperatūrą. Pagrindinis naudojimas yra garų generatoriuose (kodėl jums reikia 1000 F vandens ar oro?)

Pasyviosios saulės šildymo sistemos:

Pasyvioji saulės šildymo sistema - šildomas skystis nėra dirbtinai perduodamas. Natūralios priemonės (konvekcija ir laidumas) yra naudojamos atlikti visą reikalingą transportą. Didelis santaupų padidėjimas. Tokia sistema naudoja faktą, kad per 24 laikotarpius per stiklą perduodamos saulės energijos kiekis yra didesnis nei per juos prarasta šiluma. Visi tipai turi puikią izoliaciją, saulės kolektorių surinkimo ir šilumos saugojimo įrenginius.

Keturi bendri tipai:

a. Tiesioginis pelnas - tiesioginis saulės spindulių šildymas. Reikia šilumos masės šilumai saugoti (betonas, uolos ir tt). Adobe pietvakarių namai

b. Netiesioginis pelnas - surinkti ir saugoti energiją vienoje dalyje ir leisti natūraliai konvekcijai perkelti energiją į kitas dalis. Ex. Trombe siena

c. Pridedamas šiltnamis - panašus į netiesioginį pelną. Tačiau vasarą taip pat yra tiesioginių saulės spindulių gyvenamosiose patalpose barjeras. Taip pat tinka maisto gamybai

d. Termosifonas - gali būti naudojamas karštam vandeniui. Namų šildymui arba lango blokui šildyti naudojamas natūralus plūdrumas.

Ekonomika:

Aktyvios sistemos yra brangios, mažiau pasyvios. Brangesnis, kad būtų pritaikytas atgal, nei statyti. Šiais laikais, be jokių paskatų tai padaryti (mažos energijos kainos, ne saulės dividendai) ir ekonomiškumo, niekas apie tai nemano.

Didžiausias žingsnis gali būti dėl aplinkosaugos priežasčių:

a. Galimas taupymas - 25% energijos sunaudojama šildymui ir vėsinimui

b. Žiemą šiaurės valstybės turi didesnį karšto oro poreikį, tačiau gauna mažiau pasipiktinimo nei pietinės valstybės

c. Didžiausias Pietų panaudojimas tikriausiai yra karštas vanduo. Karštas vanduo sudaro 4% energijos.

d. Baterijos saugo generuojamą elektros energiją ir prireikus išleidžia energiją.

e. Akumuliatoriaus banką sudaro viena ar daugiau saulės giliųjų ciklo baterijų.

f. Priklausomai nuo srovės ir įtampos tam tikroms naudojimo sritims, baterijos yra prijungtos nuosekliai ir (arba) lygiagrečiai.

Trys būdai, kaip paversti saulės šviesą į elektros energiją, daugiausia fotoelektros vėjo turbinas ir saulės šilumos (garo) turbinas.

Saulės elementų principai:

Fotoelektrinis efektas, kurį 1887 m. Atrado Heinrichas Hertzas. 1905 m. Einšteinas paaiškino elektronus. Dėlionės buvo tai, kad tam tikroms šviesos spalvoms elektronai neskleidžiami. Paaiškinimas - šviesa turi bangų ir dalelių charakteristikas. Jei galvojame apie daleles, kiekvienas fotonas turi energiją E = hf. Kadangi fotonas yra absorbuojamas metalo, jei hf yra didesnis nei elektronų prijungimo energija prie metalo, tada elektronai yra išlaisvinti.

Saulės elementų gamyba:

Dauguma saulės (PV) ląstelių susideda iš dviejų puslaidininkinių medžiagų, sujungtų. Silicis „dopingas“ su fosforu, kad būtų sukurtas n tipo puslaidininkinis kristalas, kuris sujungtas su siliciu „dopingas“ su boru (p-tipo puslaidininkiniu kristalu), kad sukurtų pn sandūrą. Tai sukuria potencialų barjerą, kuris „suteikia kryptį“ išlaisvintiems elektronams, ty išlaisvinti elektronai važiuoja galimo energijos kritimo kryptimi.

p-n sankryžos taip pat gali būti sudarytos iš amorfinio silicio (be kristalinės struktūros). Susiliejimas (kristalinės struktūros stoka) gali užfiksuoti laisvus elektronus. Jie yra pigūs gaminti ir yra efektyvūs fluorescencinėje šviesoje.

Pn jungtims sukurti galima naudoti kitas medžiagas, išskyrus silicį. Galima naudoti tokias medžiagas kaip galio arsenidas, kadmio teluridas ir kadmio sulfidas. Galima pasiekti didesnį efektyvumą nei silicio pagrindu pagamintos PV ląstelės (40 proc. Knygų citata neatitinka ilgalaikio naudojimo; geriausias efektyvumas yra apie 20–25 proc.).

5. Vėjo energija:

Vėjo energija yra vėjo kinetinė energija arba šios energijos gavyba vėjo jėgainėmis. 2004 m. Vėjo energija tapo pigiausia naujos energijos gamybos forma, kuri buvo mažesnė už akmens anglimi kūrenamų elektrinių kilovatvalandę.

Vėjo energija sparčiau auga nei bet kokia kita elektros gamybos forma - apie 37%, palyginti su 2002 m. 25% augimu. 1990-ųjų pabaigoje vėjo energijos sąnaudos buvo maždaug penkis kartus didesnės už 2005 m. Tikimasi, kad tendencija ir toliau tęsis, nes didesnės masės turbinos bus gaminamos

Apskaičiuota, kad 1–3 proc. Saulės energijos sunaudojama vėjo energija. Tai yra apie 50–100 kartų daugiau energijos, nei fotosintezės būdu, kai visi žemės augalai tampa biomasė. Didžiąją dalį vėjo energijos galima rasti aukštuose aukštuose, kur yra nuolatinis vėjo greitis, viršijantis 160 km / h (100 mph). Galiausiai vėjo energija per trintį paverčiama į difuzinę šilumą per visą žemės paviršių ir atmosferą.

Nors tiksli vėjo kinetika yra labai sudėtinga ir gana mažai suprantama, jos pradžios pagrindai yra gana paprasti. Žemė nešildoma tolygiai saulėje. Ne tik stulpai gauna mažiau energijos iš saulės, nei pusiaujo, bet sausa žemė įkaista (ir atvėsina) greičiau nei jūros.

Diferencinė šildymo galia - pasaulinė atmosferos konvekcijos sistema, pasiekianti nuo žemės paviršiaus iki stratosferos, veikia kaip virtuali lubų riba. Sezonų pasikeitimas, dienos ir nakties pasikeitimas, Koriolis daro nereguliarų žemės ir vandens albedą (atspindėjimą), drėgmę ir vėjo trintį įvairiose vietose yra keletas iš daugelio veiksnių, kurie apsunkina vėjo srautą virš paviršiaus .