5 viktigaste förnybara naturliga energiresurser

Några av de viktigaste förnybara naturresurserna är: 1. Bioenergi 2. Geotermisk energi 3. Vattenkraft 4. Aktivt solvärmesystem 5. Vindkraft.

1. Bioenergi:

Bioenergi använder förnybara biomassa resurser för att producera en rad energirelaterade produkter, inklusive elvätska fasta och gasformiga bränslen, värme, kemikalier och andra material. Bioenergi står för cirka tre procent av primärenergiproduktionen.

Det här kommer från biomassa, dvs alla växtbaserade organiska ämnen som finns tillgängliga på förnyelsebar, inklusive dedikerade energigrödor och träd, jordbruksmat och foderväxter, avfall från jordbruksgrödor och rester, träavfall och rester, vattenväxter, animaliskt avfall, kommunalt avfall, och andra avfallsmaterial.

Typer av bioenergi och biobränslen:

Flytande bränslen inklusive etanol, metanol, biodiesel och gasformiga bränslen som väte och metan härrörande från biomassmatningsbehållare. Biobränslen är flytande bränslen gjorda av estrar, alkoholer, etrar och andra biomassa kemikalier. De är förnybara bränslen som kan produceras i vilket klimat som helst med hjälp av redan utvecklade jordbruksmetoder. Vanliga biobränslen innefattar: etanol och biodiesel. Etanol är gjord av stärkelse eller socker, vanligtvis korn eller majs. Biodiesel är en ester gjord av fetter eller oljor. Cellulosisk etanol är framtiden.

Fördelar med biobränslen:

1. Eftersom biobränslen är förnybara kan de användas oändligt utan att tömma jordens naturresursreserver

2. Biobränslen kan produceras inom kort tid (till exempel: en växtsäsong), medan icke-förnybara, som fossila bränslen, tar 40 miljoner år eller mer att produceras.

3. Biobränslen är kolneutrala, vilket innebär att nätets C0 _2- utgångar motsvarar nätets C0 _2- ingångar. Biobränslen minskar skadliga utsläpp i atmosfären. Det är förnybart och bidrar inte till global uppvärmning på grund av
dess slutna karboncykel.

Kol i bränslet avlägsnades ursprungligen från luften av växter, så det finns ingen nettoökning av koldioxidhalten. Det ger betydande minskningar av kolmonoxid, oförbrända kolväten och partikelutsläpp från dieselmotorer.

De flesta utsläppstest har visat att små kväveoxider (NOx) ökar med biodiesel. Denna ökning av NOx kan elimineras med en liten justering av motorns injektionstid samtidigt som den partikelformiga minskningen fortfarande behålls. Biodiesel har utmärkta smörjegenskaper, när den tillsätts till vanligt dieselbränsle i en mängd som motsvarar 1-2%, kan den omvandla bränsle med dåliga smörjegenskaper, till exempel modernt ultra-lågsvavligt dieselbränsle, till ett acceptabelt bränsle.

4. Biodiesel tillverkas av olika foderråvaror:

en. Sojabönolja, majsolja, canola (en ätbar mängd gapfrö) olja, bomullsfröolja, senapsolja, palmolja, solrosolja, linolja, Jatropha olja etc.

b. Restaurangavfalloljor som stekoljor

c. Animaliska fetter såsom nötkreatur talg eller fläsk fett

d. Fällfett (från restaurangfettfällor), flytfett (från reningsverk) etc.

5. Biodrivmedel stärker ekonomin genom att

en. Minska beroende av utländsk olja (vilket minskar handelsunderskottet)

b. Uppmuntra tillväxten inom jordbrukssektorn

c. Bioenergi producerad från biomassa. Baserat på direktförbränningsteknik: Förbränning av biomassa för att producera ånga i pannor. Ångan används för att producera el i ångturbingeneratorer. De flesta biobränslen som produceras är av avfallsprodukter. Framtida bioenergiteknik kan omfatta sambränning, förgasning (biogas), pyrolys och anaerob digerering.

d. Bio-baserade kemikalier och industriprodukter, förutom mat och foder, härrörande från biomassor. Exempel: gröna kemikalier, förnyelsebart plast, naturfibrer och naturliga strukturella material.

2. Geotermisk energi:

Utveckling av alternativa energikällor som drabbats av hot mot traditionell energiförbrukning, kör till självförsörjning och driva på att finna alternativa energikällor som är allmänt tillgängliga, mångsidiga, förnybara och har begränsad inverkan på miljön.

Geotermisk energi är den energivärme som genereras av naturliga processer som förekommer inom jorden. Fumaroler, varma källor och lerpottar är naturfenomen som härrör från geotermisk aktivitet. Intern värme från jorden (som produceras genom förfall av naturliga radioaktiva material).

Mest troliga platser är nära platta gränser med aktiva vulkaner och högt värmeflöde, t.ex. Stilla havet, Island, Medelhavet. Anläggningar för geotermisk energiutnyttjande används i stor utsträckning i Italien, USA, Japan, NZ, Mexiko, Sovjetunionen.

Traditionellt utnyttjande av geotermisk energi: Naturliga utsläpp av geotermisk energi har använts i århundraden i Balneology (Healing, Hygiene), Hushållstjänster som Matlagning, Tvätt (ex. Native New Zealanders), Mineralutvinning, där geotermiskt vatten kan innehålla användbara mineraler som borsyra, svavel, vitriol eller aluminium.

Utnyttjande av geotermisk energi:

Temperaturerna i jorden varierar med djupet som visas i figur 3.2. Inom jorden har olika områden olika termiska gradienter och därmed olika utnyttjandepotentialer. Högre termiska gradienter motsvarar områden som innehåller mer geotermisk energi. Geotermiska områden som kan användas för storskaliga verksamheter som kraftproduktion kräver specifika termiska gradienter.

Områden som har dessa gradienter klassificeras som geotermiska fält och finns endast i utvalda områden i världen. Geotermiska fält är de termiska områdena, där permeabla bergformationer under marken innehåller en arbetsvätska utan vilken området inte kan utnyttjas i stor skala.

en. Semitermisk fält - producerar vatten upp till 100 ° C från borrdjup på 1-2 km

b. Våt hypertermisk fält (vattendominerad) - producerar trycksatt vatten> 100 ° C

c. Torrt hyper-termiskt fält (ångdominerade) - producerar torr mättad eller något överhettad ånga vid P> P _atm

Genom att exploatera geotermiska fält, särskilt hyper-termiska fält, kan geotermisk energi utnyttjas i stor skala. Semitermiska fält som typiskt finns i områden med onormalt höga temperaturgradienter, Hyper-termiska fält i allmänhet belägna vid tektoniska plattgränser i seismiska zoner. Värme strömmar utåt från centrum som ett resultat av radioaktivt förfall.

Skorpan (ca 30 och 60 km tjock) isolerar oss från den inre värmen, en fast inre kärna följt av flytande yttre kärna, med manteln med halvsmält tillstånd och temperaturen vid botten av skorpa ca 1000 ° C, ökar långsamt in i kärnan. De heta platserna ligger 2 till 3 km från ytan.

Tektoniska plattor är i konstant rörelse (flera centimeter / år). Vid kollision eller slipning kan det skapa berg, vulkaner, gejsrar och jordbävningar. Nära korsningen av dessa plattor, är där geotermisk resa snabbt från inredningen? Fördelning av stora geotermiska energireserver visas i figur 3.3.

1. Miljöpåverkan för installationen av geotermiska kraftverk är betydligt mindre än traditionella kraftverk med avseende på markpåverkan, luftbelastning, yt- och grundvattenpåverkan och estetiska effekter ytterligare reduceras i system där geotermiskt avloppsvatten och ånga återinsprutas ner i marken.

Allvarlighetsgrad av miljöpåverkan beroende på: typ av termisk resursutvecklad, geotermisk vätskes kemiska sammansättning, kemisk sammansättning av underjordisk sten, geologi, hydrologi och topografi i området tillsammans med tekniken som används för energiproduktion och föroreningsbekämpning. Förvaltningsplanering kan ofta minska påverkan av föroreningar genom utsläppskontroller och korrekt planering.

3. Vattenkraft:

Vattenkraft måste vara en av de äldsta metoderna för att producera kraft. Vattenkraft produceras från strömmande vatten. Energi i vatten kan utnyttjas och användas i form av motivenergi eller temperaturskillnader. Den vanligaste applikationen är dammen, men den kan användas direkt som en mekanisk kraft eller en termisk källa / sjunka.

Vattenkraft från potentiell energi av höjden av vatten, levererar nu cirka 715 000 MWe eller 19% av världens el och stora dammar är fortfarande utformade. Bortsett från några länder med ett överflöd av det, appliceras vanligtvis vanligtvis kraften på topplastbehov, eftersom den så lätt slutat och startade.

Vattenkraft är trots allt inte ett viktigt alternativ för framtidens energiproduktion i de utvecklade länderna, eftersom de flesta stora platser inom dessa nationer med potential för utnyttjande av tyngdkraften på detta sätt redan utnyttjas eller är otillgängliga av andra skäl som miljö överväganden.

Småskalig hydro eller mikrokraft har i allt högre grad använts som alternativa energikällor, särskilt i avlägsna områden. Andra kraftkällor är inte genomförbara. Småskaliga vattenkraftverk kan installeras i små floder eller strömmar med liten eller ingen märkbar miljöpåverkan på saker som fiskmigration. De flesta småskaliga vattenkraftverk använder ingen dam eller större vattenavledning, men använder hellre vattenhjul med liten miljöpåverkan.

Vatten behövs för att driva en vattenkraftproducerande enhet. Den hålls i en behållare eller sjö bakom dammen och vattnets kraft frigörs från reservoaren genom dammen spinnar en turbinblad. Turbinen är ansluten till generatorn som producerar el. Efter att ha passerat turbinen återvänder vattnet på floden på nedströms sidan av dammen. (Figur 3.4).

4. Aktivt solvärmesystem:

Aktivt solvärmesystem uppvärmd fluid cirkuleras artificiellt. Platt plåtsamlare-platt metallplatta absorberar solens energi. Vätska kommer i kontakt med plattan och cirkuleras till den plats som behövs. Plattan finns i en isolerad låda med glaslock (glaset är ogenomskinligt för infraröd re-strålning men tillåter i 90% av den infallande strålningen).

Typer av samlare:

1. Rör slemmade mellan plattorna

2. Vattendimma över tallrik

3. Svart gummimatta med rör och flänsar (lågt temp pooler)

4. Samlareffektivitet = 100% x (användbar energi levererad) / (insolation på kollektor) antal kan vara så hög som 60-70%

Faktorer som påverkar effektiviteten:

1. Vattentemperatur - eftersom ledningsförluster beror på T, större T = fler förluster

2. Strålningstab - heta saker utstrålar. Beläggningsabsorbenter hjälper kopparoxidfilm-absorbans = .9, emissivitet = .15

3. Vinkel på samlare - beror på användning.

Lagring:

Det finns flera olika typer av lagringssystem, användningen beror på utrymme.

Volymvärmekapacitet = mängd energi som behövs för att höja en volymenhet av material, en graders temperatur = specifik värme x densitet Ex. järn 1/8 värmekapacitet på vatten, men 8 gånger tätare. Vi kan använda vatten under bergskikt, speciellt för luftsystem. Fasförändringsmaterial - Värme av fusionsfrisättning, kan vara mindre lagring men lagrar lagring vid specifik temperatur. Ex. Eutektiska salter.

använder:

1. Rymdvärme - Baseboard radiatorer. Värme från kollektorn pumpas till tanken. Vätska pumpas sedan ut, och vid behov tillsätts ytterligare värme innan man går till baseboards

2. Varmvatten - Samma som rumsuppvärmning, utom vatten används definitivt (värmeväxlare i lagertank).

Fokuserade samlare:

Fokuserade samlare - ett aktivt solsystem som använder böjda speglar för att fokusera solljus på arbetsvätska. Kan uppnå temperaturer över 180 F och upp till 1000 F. Stor användning är i ånggeneratorer (varför skulle du behöva 1000 F vatten eller luft?)

Passiva solvärmesystem:

Passivt solvärmesystem - uppvärmd vätska överförs inte artificiellt. Naturliga medel (konvektion och ledning) används för att göra all transport som är nödvändig. Stor vinst i besparingar. Denna typ av system använder det faktum att mängden solenergi som överförs genom glas över 24 perioder är större än värme som förloras genom dem. Alla typer behöver utmärkt isolering, soluppsamling och termiska lagringsanläggningar.

Fyra vanliga typer är:

en. Direkt vinst - direkt solljus värmer rum. Behöver värmemassa för att lagra värme (Betong, stenar etc.). Adobe hus i sydväst

b. Indirekt vinst - samla in och lagra energi i en del och låta naturlig konvektion överföra energi till andra delar. Ex. Trombe vägg

c. Bifogat växthus - mycket som indirekt vinst. Men ger också hinder under sommaren av direkt solljus i vardagsrum. Också bra för livsmedelsproduktion

d. Thermosiphon - kan användas för varmt vatten. För hemuppvärmning eller fönsteraggregat används naturlig uppvärmning till värme.

Ekonomi:

Aktiva system är dyra, passiva mindre. Dyrare att återpassa än att bygga in. I dessa tider, utan något incitament att göra det (energipriserna låga, ingen solutdelning) och ekonomins sätt är det, tycker ingen om det.

Största trycket kan vara mer på grund av miljöskäl:

en. Möjliga besparingar - 25% av energianvändningen går till uppvärmning och kylning

b. Norra stater har större behov av varm luft på vintern, men får mindre insolation än södra stater

c. Sydens största användning förmodligen för varmt vatten. Hushållsvatten står för 4% av energianvändningen.

d. Batterier lagrar strömmen och genererar strömmen efter behov.

e. Batteribanken består av en eller flera typer av batterier av typen med djup cykel.

f. Beroende på ström och spänning för vissa applikationer är batterierna anslutna i serie och / eller parallell.

Tre sätt att omvandla solljus till el, främst fotovoltaiska vindkraftverk och solvärme (ångturbiner).

Solcellsprinciper:

Fotoelektrisk effekt - upptäckt av Heinrich Hertz år 1887. Förklaras av Einstein 1905. Elektroner släpps när ljus slår på metaller. Pussel var det för vissa ljusfärger, inga elektroner släpptes ut. Förklaring - Ljuset har våg- och partikelegenskaper. Om vi ​​tänker på partikel, då har varje foton energi av E = hf. Eftersom foton absorberas av metall, om hf är större än bindande energi av elektroner till metall, befrias elektroner.

Solcell Tillverkning:

De flesta solceller (PV-celler) består av två halvledarmaterial ihop. Silikon är "dopad" med fosfor för att skapa en halvlederkristall av n-typ, som förenas med kisel "dopad" med bor (p-typ halvledarkristall) för att skapa en pn-korsning. Detta skapar ett potentiellt hinder som "ger riktning" till de frigjorda elektronerna, dvs de frigjorda elektronerna drivs i riktning mot den potentiella energifallen.

p-n-korsningar kan också formas av amorft kisel (ingen kristallin struktur). Danglingbindningar (brist på kristallin struktur) kan fånga fria elektroner. Dessa är billiga att tillverka och är effektiva under fluorescerande ljus.

Andra material än kisel kan användas för att skapa pn-förbindelserna. Material som galliumarsenid, kadmiumtellurid och kadmiumsulfid kan användas. Effektivitet högre än kiselbaserade PV-celler kan uppnås (böcker citat på 40% är överensstämmande med långsiktig användning, bästa effektiviteten är ca 20-25%).

5. Vindkraft:

Vindkraft är vindkraftens kinetiska energi eller utvinning av denna energi med vindkraftverk. År 2004 blev vindkraft den billigaste formen av ny kraftproduktion, och döpte under kostnaden per kilowatt-timme koleldade växter.

Vindkraften växer snabbare än någon annan form av elproduktion, cirka 37%, från en ökning med 25% år 2002. I slutet av 1990-talet var vindkraftens vindkraft cirka fem gånger vad det var 2005 och det nedåtgående Trenden förväntas fortsätta eftersom större turbiner med flera megawatt massproduceras.

Uppskattad 1 till 3 procent av solenergins energi omvandlas till vindkraft. Detta är cirka 50-100 gånger mer energi än vad som omvandlas till biomassa av alla växter på jorden genom fotosyntes. Huvuddelen av denna vindkraft finns i höga höjder där kontinuerliga vindhastigheter över 160 km / h är vanliga. Så småningom omvandlas vindenergin genom friktion till diffus värme genom jordens yta och atmosfär.

Medan den exakta kinetiken av vind är extremt komplicerad och relativt lite förstådd, är grunderna i dess ursprung relativt enkla. Jorden värms inte jämnt av solen. Inte bara får polerna mindre energi från solen än ekvatorn gör, men torrt land värmer upp (och kyler ner) snabbare än havet gör.

Differentialvärmen ger ett globalt atmosfärskonvektionssystem som når från jordens yta till stratosfären fungerar som ett virtuellt tak. Förändringen av årstider, förändring av dag och natt, Coriolis-effekten, oregelbunden albedo (reflektivitet) av mark och vatten, fuktighet och vindfriktion över olika terrängar är några av de många faktorer som komplicerar vindflödet över ytan .