En İyi 10 Yenilenebilir Enerji Kaynağı

Yenilenebilir kaynaklar, doğada sürekli olarak üretilebilen ve tükenmeyen, örneğin odun, güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, gelgit enerjisi, hidroelektrik, biyokütle enerjisi, biyo-yakıtlar, jeotermal enerji ve hidrojen gibi kaynaklardır. Bunlar, geleneksel olmayan kaynaklar olarak da bilinir. Enerji ve sonsuz bir şekilde tekrar tekrar kullanılabilirler.

1. Güneş Enerjisi:

Güneş, sınırsız, pahalı, dünyanın toplam ısı yüküne katkıda bulunmayan ve hava ve su kirletici üretmeyen ideal bir enerji kaynağı sunar. Fosil ve nükleer yakıtlara güçlü bir alternatiftir. Güneş enerjisi çok fazla miktarda ancak% 10'luk bir toplama verimliliği ile.

Günlük güneş enerjisi insidansı, ülkenin farklı yerlerinde 5-7 kWh / m2 arasındadır. Bu muazzam güneş enerjisi kaynağı, termal ya da fotovoltaik dönüşüm yollarıyla başka enerji türlerine dönüştürülebilir. Güneş termal yolu, mekanik, elektriksel veya kimyasal enerjiye dönüştürülebilen ısı biçiminde radyasyon kullanır.

Güneş enerjisi üretimi için sınırlamalar:

1. Güneş enerjisinin yoğunluğu sabit değildir.

2. Güneş enerjisinin yoğunluğu yağ, gaz veya kömür vb. İle karşılaştırıldığında düşüktür.

3. Geniş alanda güneş enerjisinin ekonomik olarak toplanması problemi var.

4. Dağınık güneş ışığından faydalanabilecek tasarım tesisi problemleri.

Güneş ocakları, güneş enerjili su ısıtıcıları, güneş kurutucular, fotovoltaik hücreler, güneş enerjisi panelleri, güneş fırını vb. Gibi güneş enerjisi cihazları.

Güneş Isı Kollektörü:

Bunlar pasif veya doğada aktif olabilir. Pasif güneş ısısı kollektörleri, taşlar, tuğlalar vb. Gibi doğal malzemeler veya gündüzleri ısıyı emen ve geceleri yavaşça salıveren cam benzeri malzemelerdir. Aktif güneş kollektörleri ısıyı emen bir ortamı (hava veya su) normal olarak binanın tepesine yerleştirilen küçük bir kolektörden pompalar.

Güneş hücreleri:

Ayrıca fotovoltaik hücreler veya PV hücreleri olarak da bilinir. Güneş pilleri silisyum ve galyum gibi yarı iletken malzemelerin ince gofretlerinden yapılır. Güneş radyasyonları üzerlerine düştüğünde, elektronların akışına neden olan ve elektrik üreten potansiyel bir fark üretilir.

Silis ve kumdan bol miktarda bulunan ve ucuz olan silikon elde edilebilir. Galyum arsenit, kadmiyum sülfit veya bor kullanılarak PV hücresinin etkinliği arttırılabilir. 4 cm2 büyüklüğünde tek bir hücre tarafından üretilen potansiyel fark yaklaşık 0.4-0.5 V'dir ve 60 mili amperlik bir akım üretir.

Solar Tencere:

Güneş ocakları, bir ayna kullanarak güneş ışınlarını doğrudan çiğ yiyeceklerin tutulduğu siyah yalıtılmış kutuyu kaplayan bir cam levha üzerine yansıtarak güneş ısısını kullanır.

Güneş ısıtıcıları:

İçten siyah boyalı yalıtımlı bir kutudan ve güneş ısısını almak ve saklamak için cam bir kapaktan oluşur. Kutunun içinde, içinden soğuk suyun aktığı, ısıtılan ve bir depolama tankına akan siyah boyalı bakır bobin bulunur. Çatıda bulunan depolama tankından gelen sıcak su daha sonra borulardan oteller ve hastaneler gibi binalara verilir.

Güneş Fırınları:

Burada binlerce küçük uçak aynası, hepsi güneş ısısını toplayan ve 3000 ° C kadar yüksek bir sıcaklık üreten içbükey reflektörlerde düzenlenmiştir.

Güneş Termik Santrali:

Güneş enerjisi, suyun kaynamasına neden olan buhar üretmek için içbükey reflektörler kullanılarak büyük ölçüde harmanlanır. Buhar türbini, elektrik üretmek için bir jeneratör kullanıyor. Haryana, Gurgaon'da bir güneş enerjisi santrali (50 K Watt kapasiteli) kuruldu.

2. Rüzgar Enerjisi:

Rüzgar gücü, rüzgar değirmenlerinin bıçaklarını döndürdüğü zaman elektrik üreten türbinlerden gelen enerjidir. Rüzgar çiftlikleri adı verilen kümelere çok sayıda rüzgar değirmeni monte edildi. Rüzgar türbini, elektrik üretim verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için belirli bir şartnameye göre inşa edilmiştir.

Tipik türbin dakikada yaklaşık 10 ila 25 devir arasında döner ve bu dönüşü sağlayacak rüzgâr tipi saatte yaklaşık sekiz ila 10 knot veya saatte 10 km'dir (16 km / s). Meteorolojik açıdan rüzgar, hareketli hava olarak tanımlanmaktadır ve temel olarak yüksek basınçlı bir alandan düşük basınçlı bir alana olan bir harekettir.

Bu hareket, genel akışı bozacak çok az şey olduğunda geliştirilir. Bu nedenle, en etkili rüzgar türbini enerji üretimi, yüksek irtifalarda veya açık su üzerinde yapılmalıdır. Ülkemizin rüzgar enerjisi potansiyelinin yaklaşık 20.000 MW olduğu tahmin edilmektedir, şu anda yaklaşık 1020 MW üretiyoruz. Ülkemizin en büyük rüzgâr çiftliği, 380 MW elektrik üreten Tamil Nadu'daki Kanyakumari'ye yakındır.

3. Hidroelektrik:

Hindistan'daki ilk hidroelektrik santrali, 1897'de Batı Bengal'deki Darjeeling yakınlarındaki Sidrapong'da görevlendirilen 130 kW'lık küçük bir hidroelektrik santralıydı. Teknolojilerdeki gelişmeler ve artan elektrik ihtiyacı ile büyük ölçekli hidroelektrik santrallerine vurgu yapılmıştır.

Bir nehirde akan su, suyun depolandığı ve yükseklikten düşmesine izin verilen büyük bir baraj inşa edilerek toplanır. Barajın dibinde bulunan türbinin kanadı, sırayla jeneratörü döndüren ve elektrik üreten hızlı hareket eden su ile hareket eder.

Hidro enerjiyi küçük çapta kullanmak için dağlık bölgelerde nehir üzerinde mini veya mikro hidroelektrik santrali de yapabiliriz, ancak şelalenin minimum yüksekliği 10 metre olmalıdır.

Avantajları:

Hidroelektrik, aşağıdaki gibi çeşitli avantajlara sahiptir:

a. Temiz bir enerji kaynağıdır.

b. Sulama tesisleri sağlar.

c. Özellikle Rajasthan ve Gujarat çöllerinde yaşayan insanlara içme suyu sağlar.

d. Kesinlikle kirletici değildir, uzun ömürlüdür ve çok düşük işletme ve bakım maliyetleri vardır.

e. Sulama ve diğer kullanımlar için su basma alanlarının kontrol edilmesine ve yağmursuz mevsimlerde su sağlanmasına yardımcı olun.

sorunlar:

Hidroelektrik santral (baraj) önemli çevresel problemlere sahiptir:

a. Baraj sahaları özellikle orman ve tarım alanlarıdır ve inşaat sırasında su altında kalmaktadır.

b. Su birikintisine ve susturmaya neden olur.

c. Biyoçeşitlilik kaybına ve balık popülasyonuna ve diğer su organizmalarına zarar verir.

d. Yerinden edilmiş yerel insanlar ve rehabilitasyon sorunları ile ilgili sosyo-ekonomik problemler yaratıyorlar.

e. Su tutulan çok miktarda su nedeniyle sismikliği arttırın.

4. Gelgit Enerjisi:

Güneşin ve ayın çekim kuvvetleri tarafından üretilen okyanus dalgaları, muazzam miktarda enerji içerir. 'Yüksek gelgit' ve 'düşük gelgit', okyanusta suyun yükselip alçalması anlamına gelir. Türbinleri döndürmek için yüksek gelgit yüksekliği ve düşük gelgit yüksekliği arasında birkaç metre fark gerekir.

Gelgit enerjisi, gelgit barajı yapılarak elde edilebilir. Gelgit sırasında, deniz suyu baraj rezervuarına akar ve jeneratörleri döndürerek elektrik üreten türbini döndürür. Düşük gelgit sırasında, deniz seviyesi düşük olduğunda, baraj rezervuarında depolanan deniz suyu denize akar ve tekrar türbini döndürür.

5. Okyanus Termal Enerji:

Tropikal okyanusun yüzeyindeki ve daha derin seviyelerdeki su sıcaklığındaki farklılıktan dolayı mevcut olan enerjiye Okyanus Termal Enerjisi (OTE) denir. OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) enerji santrallerinin işletimi için 20 ° C ya da daha fazla bir fark gereklidir. Okyanusun ılık yüzey suyu, amonyak gibi bir sıvıyı kaynatmak için kullanılır.

Kaynama ile oluşan sıvının yüksek basınçlı buharları daha sonra bir jeneratörün türbinini döndürmek ve elektrik üretmek için kullanılır. Derin okyanuslardan gelen daha soğuk su, buharları sıvıya soğutmak ve yoğunlaştırmak için pompalanır.

6. Jeotermal Enerji:

Jeotermal enerji Dünya'dan gelen ısıdır. Temiz ve sürdürülebilir. Jeotermal enerji kaynakları, sığ zeminden sıcak suya ve sıcak kayaya kadar uzanmaktadır ve Dünya yüzeyinin altında birkaç mil bulunmuştur ve magma adı verilen aşırı yüksek erimiş kaya sıcaklıklarına kadar daha da derine inmiştir.

Buhar ya da sıcak su doğal olarak doğal geyzer formundaki çatlaklardan zeminden çıkar. Bazen yerin altındaki buhar veya kaynar su, dışarı çıkacak bir yer bulamaz. Yapay olarak sıcak kayalara bir delik açabiliriz ve içine bir boru koyarak, buhar veya sıcak suyun borudan yüksek basınçta akmasını sağlayarak bir jeneratörün türbinlerini elektrik üretmek için döndürür.

7. Biyokütle Enerjisi:

Binlerce yıl boyunca organik maddeden elde edilen enerjiyi, insanların yemek pişirmek veya sıcak tutmak için odun yakmaya başladığından beri, biyokütle enerjisini veya biyo-enerjisini kullandık. Ve bugün, odun hala en büyük biyokütle enerji kaynağımızdır.

Ancak, bitkiler, tarım veya ormancılıktan gelen artıklar ve belediye ve endüstriyel atıkların organik bileşeni de dahil olmak üzere birçok başka biyokütle kaynağı kullanılabilir. Depolama alanlarından çıkan dumanlar bile biyokütle enerji kaynağı olarak kullanılabilir.

Biyokütle enerjisinin kullanımı, sera gazı emisyonlarımızı büyük ölçüde azaltma potansiyeline sahiptir. Biyokütle, fosil yakıtlarla yaklaşık aynı miktarda karbondioksit üretir, ancak yeni bir bitki her büyüdüğünde, aslında karbondioksit atmosferden atılır.

Biyokütle enerjisi için bitkiler yenilenmeye devam ettiği sürece net karbondioksit emisyonu sıfır olacaktır. Hızlı büyüyen ağaçlar ve otlar gibi bu enerji bitkilerine biyokütle besleme stokları denir. Biyokütle yem stoklarının kullanılması, tarım endüstrisi için karı artırmaya yardımcı olabilir.

Bitki artıklarının veya hayvan atıklarının yanması hava kirliliğine neden olur ve atık artık olarak çok fazla kül üretir. Gübrenin yakılması, Azot ve Fosfor gibi önemli besinleri yok eder. Bu nedenle, biyokütlenin biyogaz veya biyo yakıtlara dönüştürülmesi daha yararlıdır.

8. Biyogaz:

Biyogaz, ana bileşenler metan olan bir metan, karbon dioksit, hidrojen ve hidrojen sülfit karışımıdır. Biyogaz, su varlığında (bazen bitki atıkları) hayvan atıklarının anaerobik bozulmasıyla üretilir. Anaerobik bozunma, oksijenin yokluğunda organik maddelerin bakteriler tarafından parçalanması anlamına gelir.

Biyogaz, birçok hayvan atığı ve tarımsal atığın bulunduğu kırsal alanlar için çok yararlı olan, kirletmeyen, temiz ve düşük maliyetli bir yakıttır. Tesisten doğrudan bir gaz tedariki var ve depolama sorunu yok. Kalan tortu, korunan besinlerin çoğunun bulunduğu bakteri biyokütlesini içeren zengin bir gübredir.

Ülkemizde kullanılan biyogaz tesisleri temel olarak iki çeşittir:

1. Sabit kubbe tipi biyogaz tesisi:

Sabit bir kubbe tesisi, sindiricinin üzerine oturan sabit, hareketli olmayan bir gaz tutucu içeren bir sindiriciden oluşur. Gaz üretimi başladığında, bulamaç kompanzasyon tankına taşınır. Gaz basıncı, depolanan gazın hacmi ve sindiricideki bulamaç seviyesi ile dengeleme deposundaki bulamaç seviyesi arasındaki yükseklik farkı ile artar.

Yeraltı sindirici gece ve soğuk mevsimlerde düşük sıcaklıklardan korunurken, güneş ışığı ve sıcak mevsim sindiriciyi ısıtmak için daha uzun sürer. Sindiricide sıcaklık / gündüz / gece dalgalanmaları bakteriyolojik süreçleri olumlu yönde etkilemez.

Sabit kubbe tesislerinin inşası emek yoğundur, bu nedenle yerel istihdam yaratır. “Sabit kubbe bitkileri inşa etmek kolay değil. Sadece inşaatın deneyimli biyogaz teknikerleri tarafından denetlenebileceği bir yerde yapılmaları gerekir. Aksi halde bitkiler gaz sızdırmaz olabilir.

2. Yüzer-davul tipi biyogaz tesisi:

Yüzer tambur tesisleri bir yeraltı sindiricisinden ve hareketli bir gaz tutucusundan oluşur. Gaz tutucusu ya doğrudan fermantasyon bulamacının üzerinde ya da kendine ait bir su kılıfında yüzer. Gaz, depolanan gaz miktarına göre yükselen ya da aşağı hareket eden gaz tamburunda toplanır. Gaz davulunun kılavuz bir çerçeve tarafından eğilmesi önlenir. Tambur bir su ceketi içinde yüzerse, yüksek katı içeriğine sahip alt tabakalarda bile sıkışıp kalamaz.

Geçmişte, yüzen varil bitkileri çoğunlukla Hindistan'da inşa edilmişti. Yüzer tambur tesisi, silindirik veya kubbe şeklinde bir sindirici ve hareketli, yüzer bir gaz tutucu veya tamburdan oluşur. Gaz tutucu, doğrudan mayalama bulamacında veya ayrı bir su ceketi içinde yüzer.

Biyogazın toplandığı tambur, stabilite sağlayan ve tamburu dik tutan dahili ve / veya harici bir kılavuz çerçeveye sahiptir. Biyogaz üretilirse tambur yukarı hareket eder, gaz tüketilirse gaz tutucu geri çöker.

Çelik tambur nispeten pahalı ve bakım yoğundur. Pas ve boyayı kaldırmak düzenli olarak yapılmalıdır. Tamburun kullanım ömrü kısadır (15 yıla kadar; tropik kıyı bölgelerinde yaklaşık beş yıl). Eğer elyaflı substratlar kullanılırsa, gaz tutucu, sonuçta ortaya çıkan yüzen pislikte “sıkışıp kalma” eğilimi gösterir.

9. Biyo-yakıtlar:

Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının aksine, biyokütle, ulaşım yakıt ihtiyacını karşılamak için doğrudan “biyo-yakıt” olarak adlandırılan sıvı yakıtlara dönüştürülebilir. Günümüzde kullanılmakta olan en yaygın iki biyo-yakıt türü etanol ve biyodizeldir.

Etanol bira ve şarapta olduğu gibi bir alkoldür (yakıt olarak kullanılan etanolün içilmez hale getirilmesi için modifiye edilmiş olmasına rağmen). En çok bira demlenmeye benzer bir işlemle karbonhidrat yüksek biyokütleleri mayalayarak yapılır.

Günümüzde etanol, nişasta ve şekerlerden üretilmektedir, ancak NREL bilim adamları, çoğu bitkisel maddenin kütlesini oluşturan lifli materyal olan selüloz ve hemiselülozdan yapılmasına izin verecek teknolojiyi geliştirmektedir.

Etanol ayrıca gazlaştırma denilen bir işlemle de üretilebilir. Gazlaştırma sistemleri, biyokütleyi bir hidrojen ve karbon monoksit karışımı olan sentez gazına dönüştürmek için yüksek sıcaklık ve düşük oksijenli bir ortam kullanır. Sentez gazı veya “syngas”, daha sonra kimyasal olarak etanol ve diğer yakıtlara dönüştürülebilir.

Etanol, çoğunlukla oktanı arttırmak ve karbon monoksit ve diğer duman oluşumuna neden olan emisyonları azaltmak için benzinli karıştırma maddesi olarak kullanılır. Esnek Yakıtlı Araçlar adı verilen bazı araçlar, normal benzinden çok daha yüksek etanol içeren alternatif bir yakıt olan E85 üzerinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Biyodizel alkolü (genellikle metanol) bitkisel yağ, hayvansal yağ veya geri dönüştürülmüş pişirme yağı ile birleştirerek yapılır. Araç emisyonlarını azaltmak için katkı maddesi olarak (tipik olarak% 20) veya dizel motorlar için yenilenebilir alternatif yakıt olarak saf formunda kullanılabilir.

NREL'de mikroskobik alglerden veya mikroalgdan sıvı taşınım yakıtlarının üretimine ilişkin araştırmalar yeniden ortaya çıkmaktadır. Bu mikroorganizmalar, karasal bitkilerden daha etkili ve hızlı bir şekilde biyokütle oluşturmak için karbondioksiti su ile birleştirmek için güneş enerjisini kullanır.

Yağca zengin mikroalg türleri, enerji santralleri gibi kaynaklardan salınan karbondioksitin etkilerini azaltırken, çeşitli ulaşım yakıtları - biyodizel, “yeşil” dizel ve benzin ve jet yakıtı için hammadde üretme kabiliyetine sahiptir.

10. Hidrojen:

Hidrojen (H2), binek araçlar için yakıt olarak agresif bir şekilde araştırılıyor. Yakıt hücrelerinde elektrik motorlarına güç vermek veya içten yanmalı motorlarda (ICE) yanmak için kullanılabilir. İthal edilen petrole olan bağımlılığımızı önemli ölçüde azaltma potansiyeline sahip olan çevre dostu bir yakıttır, ancak yaygın olarak kullanılmadan önce bazı önemli zorlukların üstesinden gelinmesi gerekmektedir.

Hidrojen yakıtının faydaları:

1. Yurt İçi Üretimler:

Hidrojen, yurt dışından çeşitli kaynaklardan üretilip, petrol ithalatına olan bağımlılığımızı azaltıyor.

2. Çevre Dostu:

Hidrojen, yakıt hücrelerinde kullanıldığında hava kirletici madde veya sera gazı üretmez; ICE'lerde yandığında yalnızca azot oksitler (NOX) üretir.

Hidrojen Yakıtının Zorlukları:

1. Yakıt Maliyeti ve Kullanılabilirliği:

Hidrojen şu anda üretilmesi pahalıdır ve yalnızca Kaliforniya’da olmak üzere çok az sayıda yerde bulunur.

2. Araç Maliyeti ve Kullanılabilirliği:

Yakıt hücresi araçları şu anda çoğu tüketicinin karşılayamayacağı kadar pahalı ve sadece birkaç gösteri filosunda mevcut.

3. Onboard Yakıt Depolama:

Hidrojen, hacim bazında benzin veya dizelden çok daha az enerji içerir, bu da hidrojen taşıtlarının yaklaşık 300 km'lik dolumlar arasında benzin taşıtlarına kadar gitmesini zorlaştırır. Teknoloji gelişiyor ancak, yerleşik hidrojen depolama sistemleri henüz ticarileştirme için boyut, ağırlık ve maliyet hedeflerini karşılamıyor.