En Önemli 5 Yenilenebilir Doğal Enerji Kaynağı

En önemli yenilenebilir doğal enerji kaynaklarından bazıları şunlardır: 1. Biyo-enerji 2. Jeotermal Enerji 3. Hidroelektrik Enerji 4. Aktif Güneş Isıtma Sistemi 5. Rüzgar Enerjisi.

1. Biyo-enerji:

Biyo-enerji, elektrik sıvı katı ve gaz yakıtlar, ısı, kimyasallar ve diğer malzemeleri içeren bir dizi enerji ile ilgili ürün üretmek için yenilenebilir biyokütle kaynaklarını kullanır. Biyo-enerji, birincil enerji üretiminin yaklaşık yüzde üçünü oluşturmaktadır.

Bu, biyokütleden, yani adanmış enerji bitkileri ve ağaçlar, tarımsal gıda ve yem bitkileri, tarımsal ürün atıkları ve artıkları, odun atıkları ve artıkları, su bitkileri, hayvan atıkları, belediye atıkları dahil olmak üzere yenilenebilir bazda mevcut herhangi bir bitki kaynaklı organik maddedir. ve diğer atık malzemeler.

Biyo-enerji türleri ve Biyo-yakıtlar:

Etanol, metanol, biyodizel ve biyokütle besleme stoklarından elde edilen hidrojen ve metan gibi gazlı yakıtları içeren sıvı yakıtlar. Biyo-yakıtlar, esterlerden, alkollerden, eterlerden ve diğer biyokütle kimyasallarından üretilen sıvı yakıtlardır. Zaten gelişmiş tarımsal uygulamalar kullanılarak herhangi bir iklimde üretilebilen yenilenebilir yakıtlardır. Yaygın biyo-yakıtlar şunları içerir: etanol ve biyodizel. Etanol, nişastalardan veya şekerlerden, tipik olarak tahıl veya mısırdan yapılır. Biyodizel, katı veya sıvı yağlardan yapılmış bir esterdir. Selülozik etanol geleceğidir.

Biyo-yakıtların Avantajları:

1. Biyo-yakıtlar yenilenebilir olduğu için dünyanın doğal kaynak rezervlerini tüketmeden süresiz olarak kullanılabilirler.

2. Biyo-yakıtlar kısa sürede üretilebilir (örneğin: bir büyüme mevsimi), fosil yakıtlar gibi yenilenemeyenlerin üretilmesi 40 milyon yıl veya daha fazla sürebilir.

3. Biyo-yakıtlar karbon-nötrdür, yani net C02 çıkışı net C02 girişlerine eşittir. Biyo-yakıtlar atmosfere zararlı emisyonları azaltır. Yenilenebilir ve nedeniyle küresel ısınmaya katkıda bulunmaz
kapalı karbon döngüsü.

Yakıttaki karbon, ilk olarak havadan bitkilerden çıkarıldı, böylece karbondioksit seviyelerinde net bir artış olmadı. Dizel motorlardan kaynaklanan karbon monoksit, yanmamış hidrokarbonlar ve partikül emisyonlarında önemli düşüşler sağlar.

Çoğu emisyon testi biyodizelde hafif azot oksit (NOx) artışı olduğunu göstermiştir. NOx'taki bu artış, partikül azalmasını koruyarak motorun enjeksiyon zamanlamasına küçük bir ayar yaparak elimine edilebilir. Biyodizel, normal dizel yakıtına% 1-2'ye eşit miktarda eklendiğinde mükemmel yağlama özelliklerine sahiptir, modern ultra düşük kükürtlü dizel yakıt gibi zayıf yağlama özelliklerine sahip yakıtı kabul edilebilir bir yakıt haline dönüştürebilir.

4. Biyodizel çeşitli besleme stoklarından üretilebilir:

a. Soya yağı, mısır yağı, kanola (yenilebilir çeşitli tohum) yağı, pamuk tohumu yağı, hardal yağı, hurma yağı, ayçiçeği yağı, keten tohumu yağı, Jatropha yağı vb.

b. Kızartma yağları gibi restoran atık yağları

c. Sığır eti donyağı veya domuz yağı gibi hayvansal yağlar

d. Tuzak yağı (restoran yağ tuzaklarından), yüzer yağ (atık su arıtma tesislerinden) vb.

5. Biyo-yakıtlar ekonomiyi şu şekilde güçlendirir:

a. Yabancı petrole olan bağımlılığı azaltmak (böylece ticaret açığını azaltmak)

b. Tarım sektöründe büyümeyi teşvik etmek

c. Biyokütleden üretilen biyo-güç elektriği. Doğrudan yanma teknolojisine dayanır: kazanlarda buhar üretmek için biyokütlenin yanması. Buhar, buhar türbini jeneratörlerinde elektrik üretmek için kullanılır. Üretilen çoğu biyo-güç atık oduntandır. Gelecekteki biyo-güç teknolojileri birlikte yakma, gazlaştırma (biyogaz), piroliz ve anaerobik sindirim içerebilir.

d. Biyokütle yem stoklarından elde edilen gıda ve yem dışındaki biyolojik bazlı kimyasallar ve endüstriyel ürünler. Örnekler: yeşil kimyasallar, yenilenebilir plastikler, doğal elyaflar ve doğal yapısal malzemeler.

2. Jeotermal Enerji:

Alternatif enerji kaynaklarındaki gelişmeler, geleneksel enerji kaynaklarının tükenmesi tehdidinin yol açtığı, kendi kendine yeterliliğe yönelen ve yaygın olarak kullanılabilen, çok yönlü, yenilenebilir ve çevre üzerinde sınırlı etkiye sahip alternatif enerji kaynaklarını bulma yolunda ilerlemektedir.

Jeotermal Enerji, dünyada meydana gelen doğal süreçlerin ürettiği enerji ısısıdır. Fumaroles, kaplıcalar ve çamur kapları jeotermal faaliyetten kaynaklanan doğal olaylardır. Dünyadan gelen iç ısı (doğal radyoaktif maddelerin çürümesi ile üretilir).

Büyük olasılıkla sahalar aktif yanardağlara ve yüksek ısı akışına sahip plaka sınırlarına yakındır, örneğin Pasifik Kıyıları, İzlanda, Akdeniz. Jeotermal enerji kullanım tesisleri İtalya, ABD, Japonya, Yeni Zelanda, Meksika ve SSCB'de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Jeotermal enerjinin geleneksel kullanımı: Yüzlerce yıldır Balneoloji (İyileştirme, Hijyen), Yemek pişirme gibi ev hizmetleri, çamaşır yıkama, (Eski Yeni Zelandalılar), Jeotermal suyun yararlı mineraller içerebildiği Mineral çıkarımı, yüzyıllar boyunca kullanılmaktadır. borik asit, kükürt, vitriol veya alüminyum.

Jeotermal enerjiden yararlanma:

Dünyadaki sıcaklıklar, Şekil 3.2'de gösterildiği gibi derinliğe göre değişir. Dünyada, farklı alanlar farklı termal gradyanlara ve dolayısıyla farklı kullanım potansiyellerine sahiptir. Daha yüksek termal gradyanlar, daha fazla jeo-termal enerji içeren alanlara karşılık gelir. Elektrik üretimi gibi büyük ölçekli işlemler için kullanılabilecek jeotermal alanlar, özel termal degradeler gerektirir.

Bu gradyanlara sahip alanlar jeotermal alanlar olarak sınıflandırılır ve yalnızca dünyanın seçilen bölgelerinde bulunur. Jeotermal alanlar, yer altındaki geçirgen kaya oluşumlarının, alanın büyük ölçüde kullanılamadığı bir çalışma sıvısı içerdiği termal alanlardır.

a. Yarı termal alan - 1-2 km'lik derinliklerden 100 ° C'ye kadar su üretir

b. Islak hiper-termal alan (su hakim) -> 100 ° C basınçlı su üretir

c. Kuru hiper-termal alan (buhar ağırlıklı) - P> P _atm'de kuru doymuş veya biraz aşırı ısıtılmış buhar üretir

Jeotermal alanlardan, özellikle de hiper termal alanlardan yararlanarak, jeotermal enerji büyük ölçüde kullanılabilir. Normalde anormal derecede yüksek sıcaklık gradyanlarına sahip alanlarda bulunan yarı-termal alanlar, sismik bölgelerde genellikle tektonik plaka sınırlarında bulunan hiper-termal alanlar. Radyoaktif bozulma sonucu ısı merkezden dışarıya doğru akar.

Kabuk (yaklaşık 30 ve 60 km kalınlıkta), bizi iç ısıdan, katı iç çekirdekten sonra sıvı dış çekirdekten takip eder, manto yarı-erimiş haldeyken yalıtır ve kabuk tabanındaki sıcaklık yaklaşık 1000 ° C, yavaş yavaş artar çekirdeğe. Sıcak noktalar, yüzeyden 2 ila 3 km uzaklıktadır.

Tektonik plakalar sürekli hareket halindedir (birkaç santimetre / yıl). Çarpışma veya öğütme meydana geldiğinde, dağlar, volkanlar, gayzerler ve depremler yaratabilir. Bu plakaların birleşme yerlerine yakın, jeotermal ısının iç kısımdan hızla geçtiği yer neresidir? Büyük jeotermal enerji rezervlerinin dağılımı, Şekil 3.3'de gösterilmiştir.

1. Jeotermal termik santrallerin kurulumu için çevresel etkiler, jeotermal atık suyun ve buharın tekrar enjekte edildiği sistemlerde, arazi etkileri, hava etkileri, yüzey ve yeraltı suyu etkileri ve estetik etkiler bakımından daha azdır. toprağa.

Çevresel etkilerin ciddiyetine bağlı olarak: geliştirilen termal kaynak türü, jeotermal akışkanın kimyasal bileşimi, yeraltı kayaçlarının kimyasal bileşimi, jeoloji, hidroloji ve alanın topografyası ile birlikte enerji üretimi ve kirlilik kontrolü için kullanılan teknoloji. Yönetim planlaması, emisyon kontrolleri ve uygun planlama yoluyla kirliliğin etkilerini sıklıkla azaltabilir.

3. Hidroelektrik Enerji:

Hidroelektrik, güç üreten en eski yöntemlerden biri olmalıdır. Hidroelektrik enerji akan sudan elde edilir. Sudaki enerji, harekete geçirici enerji veya sıcaklık farkları şeklinde kullanılabilir ve kullanılabilir. En yaygın uygulama barajdır, ancak doğrudan mekanik bir kuvvet veya termal kaynak / lavabo olarak kullanılabilir.

Su yükselmesi potansiyel enerjisinden kaynaklanan hidroelektrik enerji, şu anda yaklaşık 715.000 MWe veya dünya elektriğinin% 19'unu sağlıyor ve büyük barajlar hala tasarlanıyor. Bolluğu olan az sayıdaki ülkeden başka, hidro elektrik normalde en yüksek yük talebine uygulanır, çünkü kolayca durdurulur ve başlatılır.

Bununla birlikte, hidroelektrik güç muhtemelen gelişmiş ülkelerdeki enerji üretiminin geleceği için önemli bir seçenek değildir, çünkü bu ülkelerdeki çoğu büyük alan yerçekimini bu şekilde kullanma potansiyeline sahip olan bölgelerden biri halihazırda sömürülmektedir veya çevre gibi diğer nedenlerle kullanılamamaktadır. hususlar.

Küçük ölçekli hidro veya mikro hidroelektrik enerji, özellikle uzak bölgelerde, alternatif enerji kaynakları olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır, diğer güç kaynakları uygulanabilir değildir. Küçük ölçekli hidro elektrik sistemleri, balık göçü gibi şeyler üzerinde çok az veya hiç çevresel etkisi olmayan küçük nehirlere veya akıntılara kurulabilir. Küçük ölçekli hidroelektrik sistemlerin çoğu baraj veya büyük su sapmalarından faydalanmamakta, bunun yerine çevresel etkileri az olan su çarklarını kullanmaktadır.

Hidroelektrik üretim birimini çalıştırmak için suya ihtiyaç vardır. Barajın arkasındaki bir gölde veya gölde tutulmakta ve barajın içinden barajdan çıkan suyun gücü türbinin kanatlarını döndürmektedir. Türbin, elektrik üreten jeneratöre bağlanır. Türbin içinden geçtikten sonra, su barajın akış aşağı tarafındaki nehri tekrar siler. (Şekil 3.4).

4. Aktif Güneş Enerjisi Isıtma Sistemi:

Aktif Güneş Enerjisi Isıtma Sistemleri tarafından ısıtılan sıvı yapay olarak sirküle edilir. Düz plaka toplayıcı-düz metal plaka güneş enerjisini emer. Sıvı, plaka ile temas eder ve ihtiyaç duyulan yere dolaştırılır. Levha cam kapaklı yalıtımlı kutuda bulunur (cam, kızılötesi yeniden radyasyona opaktır ancak olay radyasyonunun% 90'ına izin verir).

Koleksiyoner Türleri:

1. Plakalar arasına sıkıştırılmış borular

2. Plaka üzerinde su damlama

3. Tüpler ve kanatçıkları olan siyah kauçuk paspas (düşük sıcaklıklardaki yüzme havuzları)

4. Kollektör verimi =% 100 x (verilen faydalı enerji) / (kollektördeki yalıtım) sayısı% 60-70 kadar yüksek olabilir

Verimliliği etkileyen faktörler:

1. Su sıcaklığı - iletim kayıpları T'ye bağlı olduğundan, daha büyük T = daha fazla kayıp

2. Radyasyon kaybı - sıcak şeyler yayılır. Kaplama emiciler bakır oksit filmine yardımcı olur - absorbans = .9, emisyon = = 15

3. Kollektörün açısı - kullanıma bağlıdır.

Depolama:

Birkaç farklı tip depolama sistemi mevcuttur, kullanım uzaya bağlıdır.

Hacim ısı kapasitesi = bir birim hacim materyali yükseltmek için gereken enerji miktarı, bir derece sıcaklık = özgül ısı x yoğunluğu Örn. demir 1/8 su ısı kapasitesi, ancak 8 kat daha yoğun Kaya katmanlarının altındaki suyu, özellikle hava sistemi için kullanabiliriz. Faz değiştiren malzemeler - füzyon salınımının ısısı, daha küçük bir depolama olabilir ancak depolamayı belirli bir sıcaklıkta tutar. Ör. Ötektik tuzlar.

Kullanım Alanları:

1. Alan ısıtma - Süpürgelik radyatörleri. Kollektörden gelen ısı depolama tankına pompalanır. Daha sonra sıvı pompalanır ve gerekirse, süpürgeliklere girmeden önce ilave ısı eklenir

2. Sıcak su - Alan ısıtmasıyla aynıdır, kesinlikle su kullanılması dışında (depolama tankındaki eşanjör).

Odaklanmış Koleksiyonerler:

Odaklanmış Kollektörler - güneş ışığını çalışma sıvısına odaklamak için eğri aynalar kullanan aktif bir güneş sistemi. 180 F'den yüksek ve 1000 F'ye kadar sıcaklıklara ulaşabilir. Büyük kullanım buhar jeneratörlerindedir (neden 1000 F suya veya havaya ihtiyaç duyarsınız?)

Pasif Güneş Enerjisi Isıtma Sistemleri:

Pasif güneş ısıtma sistemi - ısıtmalı sıvı yapay olarak iletilmez. Gerekli olan tüm taşımayı yapmak için doğal araçlar (konveksiyon ve iletme) kullanılır. Tasarrufda büyük kazanç. Bu tip bir sistem, camdan 24 dönem boyunca iletilen güneş enerjisi miktarının, içlerinden kaybedilen ısıdan daha büyük olduğu gerçeğini kullanır. Tüm tipler mükemmel yalıtım, güneş enerjisi toplama ve termal depolama tesislerine ihtiyaç duyar.

Dört yaygın tip:

a. Doğrudan kazanç - doğrudan güneş ışığı odayı ısıtır. Isıyı depolamak için termal kütle ihtiyacı vardır (Beton, kayalar vb.). Güneybatıdaki Adobe evleri

b. Dolaylı kazanç - bir parçada enerji toplayıp depolayın ve doğal taşınımın başka parçalara enerji aktarmasına izin verin. Ör. Trombe duvar

c. Ekli sera - dolaylı kazanç gibi. Ancak aynı zamanda yaz aylarında direkt yaşam alanlarındaki güneş ışığından da bariyer sağlar. Ayrıca gıda üretimi için iyi

d. Termosifon - sıcak su için kullanılabilir. Evde ısıtma veya pencere için ısıtma için doğal yüzdürme kullanır.

Ekonomi:

Aktif sistemler pahalıdır, daha az pasiftir. Retro-fit'in inşa edilmekten daha pahalı. Bu zamanlarda, bunu yapmak için herhangi bir teşvik olmadan (enerji fiyatları düşük, solar temettü yok) ve ekonomi böyle, kimse bunu düşünmüyor.

En büyük itme, çevresel nedenlerden dolayı daha fazla olabilir:

a. Olası tasarruflar - Enerji kullanımının% 25'i ısıtma ve soğutmaya gidiyor

b. Kuzey eyaletlerinde kışın daha fazla sıcak havaya ihtiyaç duyulmaktadır, ancak güney eyaletlerinden daha az güneş ışığına maruz kalmaktadır

c. Güney'in muhtemelen sıcak su için en büyük kullanımı. Sıcak kullanım suyu, enerji kullanımının% 4'ünü oluşturur.

d. Aküler, üretilen gücü depolar ve gerektiğinde gücü boşaltır.

e. Akü bankası bir veya daha fazla güneş derin döngüsü tipi aküden oluşur.

f. Bazı uygulamalar için akım ve voltajlara bağlı olarak aküler seri ve / veya paralel olarak bağlanır.

Güneş ışığını elektriğe dönüştürmenin üç yolu, özellikle fotovoltaik rüzgar türbinleri ve güneş enerjisi (buhar) türbinleri.

Güneş Pili İlkeleri:

Fotoelektrik etki - 1887'de Heinrich Hertz tarafından keşfedildi. 1905'te Einstein tarafından açıklandı. Işık metallere çarptığında elektronlar yayılır. Yapboz, ışığın belirli renkleri için elektron yayılmadığıydı. Açıklama - Işık, dalga ve parçacık özelliklerine sahiptir. Parçacık düşünürsek, o zaman her foton E = hf enerjisine sahiptir. Foton metal tarafından emildiği için, eğer hf elektronların metale bağlanma enerjisinden büyükse, elektronlar serbest bırakılır.

Solar Hücre Üretimi:

Güneş (PV) hücrelerinin çoğu bir araya getirilen iki yarı iletken malzemeden oluşur. Silisyum, bir pn birleşim oluşturmak için bor (p-tipi yarı iletken kristal) ile birleştirilen n-tipi bir yarı iletken kristal oluşturmak için fosforlu "katkılı" dır. Bu, serbest kalan elektronlara "yön veren" potansiyel bir bariyer yaratır; yani serbest kalan elektronlar potansiyel enerji düşüşü yönünde sürülür.

p-n kavşakları amorf silisyumdan da oluşabilir (kristal yapı yoktur). Sarkan bağlar (kristal yapı eksikliği) serbest elektronları yakalayabilir. Bunların üretimi ucuzdur ve floresan ışığı altında verimlidir.

Pn kavşaklarını oluşturmak için silikon dışındaki malzemeler kullanılabilir. Galyum arsenit, kadmiyum tellürid ve kadmiyum sülfit gibi malzemeler kullanılabilir. Silisyum bazlı PV hücrelerinden daha yüksek verimler elde edilebilir (kitapların% 40'ı uzun süreli kullanımla aynı değildir; en iyi verimler% 20-25 civarındadır).

5. Rüzgar Enerjisi:

Rüzgar gücü, rüzgarın kinetik enerjisi veya bu enerjinin rüzgar türbinleri tarafından çıkarılmasıdır. 2004 yılında rüzgar enerjisi, kilovat saatlik kömürle çalışan tesislerin maliyetinin altına düşerek en ucuz yeni enerji üretim şekli haline geldi.

Rüzgar enerjisi, 2002'deki% 25'lik büyümenin yaklaşık% 37'sinde, diğer tüm elektrik üretim biçimlerinden daha hızlı büyüyor. 1990'ların sonunda, rüzgar enerjisinin maliyeti 2005'teki oranının yaklaşık beş katıydı ve Daha büyük olan çok megavatlı türbinler seri üretildikçe trendin devam etmesi bekleniyor.

Güneş'ten gelen enerjinin yüzde 1 ila 3'ü rüzgar enerjisine dönüştürülür. Bu, fotosentez yoluyla dünyadaki tüm bitkiler tarafından biyokütleye dönüştürülenden yaklaşık 50 ila 100 kat daha fazla enerjidir. Bu rüzgar enerjisinin çoğu, 160 km / s'in (100 mil / saat) üzerinde sürekli rüzgar hızlarının yaygın olduğu yüksek irtifalarda bulunabilir. Sonunda, rüzgar enerjisi sürtünme ile tüm dünya yüzeyinde ve atmosferde dağınık ısıya dönüştürülür.

Rüzgârın kesin kinetiği oldukça karmaşık ve nispeten az anlaşılmış olsa da, kaynaklarının temelleri nispeten basittir. Dünya, güneş tarafından eşit bir şekilde ısıtılmamaktadır. Sadece kutuplar güneşten ekvatordan daha az enerji almakla kalmaz, aynı zamanda kuru topraklar denizlerden daha hızlı bir şekilde ısınır (ve soğur).

Diferansiyel ısıtma, dünya yüzeyinden stratosfere ulaşan küresel bir atmosferik konveksiyon sistemine güç verir, sanal bir tavan görevi görür. Mevsim değişimi, gece ve gündüz değişimi, Coriolis, toprak ve suyun düzensiz albedo'larını (yansıtıcılığını), nemi ve rüzgarın farklı arazilerdeki sürtünmesini etkiler, yüzeydeki rüzgar akışını zorlaştıran faktörlerden bazılarıdır. .