Top 10 atsinaujinančių energijos išteklių

Atsinaujinantys ištekliai yra tie, kurie gali būti gaminami nuolat gamtoje ir yra neišsemiami, pvz., Mediena, saulės energija, vėjo energija, potvynių energija, hidroenergija, biomasės energija, biokuras, geoterminė energija ir vandenilis.Jie taip pat žinomi kaip netradiciniai šaltiniai energijos ir jie gali būti naudojami vėl ir vėl begaliniu būdu.

1. Saulės energija:

Saulė yra idealus energijos šaltinis, neribotas tiekimas, brangus, o tai nepadidina visos žemės šilumos naštos ir nesukelia oro ir vandens teršalų. Tai galinga alternatyva iškastiniam ir branduoliniam kurui. Saulės energija yra tokia gausa, tačiau surinkimo efektyvumas yra tik 10%.

Kasdienio saulės energijos dažnis yra nuo 5 iki 7 kWh / m ² skirtingose ​​šalies dalyse. Šis milžiniškas saulės energijos šaltinis gali būti konvertuojamas į kitą energijos formą per šiluminius arba fotovoltinius konversijos maršrutus. Saulės šilumos trasoje naudojama šiluma, kuri gali būti paversta mechanine, elektrine ar chemine energija.

Saulės energijos gamybos apribojimai:

1. Saulės energijos intensyvumas nėra pastovus.

2. Saulės energijos tankis yra mažas, palyginti su nafta, dujomis ar anglimis ir tt

3. Problema kyla dėl saulės energijos ekonominio surinkimo dideliame plote.

4. Prietaisų, galinčių panaudoti išsklaidytą saulės šviesą, projektavimo problemos.

Saulės šiluminiai įrenginiai, pvz., Saulės viryklės, saulės vandens šildytuvai, saulės džiovintuvai, fotovoltiniai elementai, saulės energijos šaltiniai, saulės krosnis ir kt.

Saulės šilumos kolektorius:

Tai gali būti pasyvus arba aktyvus. Pasyvūs saulės šilumos kolektoriai yra natūralios medžiagos, tokios kaip akmenys, plytos ir pan., Arba medžiagos, tokios kaip stiklas, kurios sugeria šilumą dienos metu ir paleidžia jį lėtai naktį. Aktyvūs saulės kolektoriai pumpuoja šilumą sugeriančią terpę (orą ar vandenį) per mažą kolektorių, kuris paprastai yra pastatytas ant pastato viršaus.

Saulės elementai:

Jie taip pat žinomi kaip fotovoltiniai elementai arba PV elementai. Saulės elementai yra pagaminti iš plonų puslaidininkių medžiagų, tokių kaip silicis ir galliumas. Kai ant jų patenka saulės spinduliai, susidaro potencialus skirtumas, kuris sukelia elektronų srautą ir gamina elektros energiją.

Silicis gali būti gaunamas iš silicio ir smėlio, kuris yra gausiai prieinamas ir nebrangus. Naudojant galio arsenidą, kadmio sulfidą arba borą, PV kameros efektyvumas gali būti pagerintas. Potencialus skirtumas, kurį sukelia 4 cm ² dydžio ląstelės, yra apie 0, 4–0, 5 V ir sukuria 60 milijonų amperų srovę.

Saulės viryklė:

Saulės viryklės naudoja saulės šilumą, atspindindamos saulės spindulius, naudodamos veidrodį tiesiai ant stiklo lakšto, kuris apima juodą izoliuotą dėžutę, kurioje laikomas neapdorotas maistas.

Saulės šildytuvai:

Jis susideda iš izoliuotos dėžutės, nudažytos iš vidaus ir su stiklo dangčiu saulės šilumos priėmimui ir laikymui. Dėžutės viduje yra juodos spalvos vario ritė, per kurią įleidžiamas šaltas vanduo, kuris įkaista ir išleidžiamas į saugyklą. Karštas vanduo iš stogo įrengto rezervuaro tiekiamas per vamzdžius į pastatus, pvz., Viešbučius ir ligonines.

Saulės krosnys:

Čia yra tūkstančiai mažų lėktuvų veidrodžių įgaubtiems atšvaitams, kurie visi surenka saulės šilumą ir gamina tokį pat aukštą temperatūrą kaip 3000 ° C.

Saulės šiluminė elektrinė:

Saulės energija naudojama dideliu mastu, naudojant įgaubtus atšvaitus, dėl kurių vandens virimas gamina garą. Garų turbina valdo generatorių elektros gamybai. Gurgaone, Haryanoje, įrengta saulės jėgainė (galia 50 kW).

2. Vėjo energija:

Vėjo energija yra energija iš turbinų, kurios sukuria elektros energiją, kai vėjas virsta vėjo malūnų peiliais. Daugelis vėjo malūnų yra įrengti klasteriuose, vadinamuose vėjo jėgainėmis. Vėjo jėgainė yra pastatyta pagal tam tikrą specifikaciją, siekiant padidinti energijos gamybos efektyvumą.

Tipiška turbina sukasi apie 10–25 apsisukimus per minutę, o vėjo tipas sukasi apie 8–10 mazgų arba 10 mylių per valandą (16 km / h). Meteorologiniu požiūriu vėjas yra apibūdinamas kaip judantis oras ir iš esmės yra judėjimas iš aukšto slėgio ploto į žemą slėgį.

Šis judesys yra sustiprintas, kai yra mažai bendro sutrikimo. Taigi efektyviausia vėjo jėgainių energijos gamyba turėtų būti vykdoma aukšto aukščio ar atvirame vandenyje esančiose vietovėse. Mūsų šalies vėjo energijos potencialas yra maždaug 20 000 MW, o šiuo metu mes gaminame apie 1020 MW. Didžiausias mūsų šalies vėjo jėgainių parkas yra netoli Kanyakumari Tamil Nadu, kuriantis 380 MW elektros energijos.

3. Hidroenergija:

Pirmoji Indijos hidroelektrinė buvo maža 130 kW hidroelektrinė, kurią 1897 m. Užsakė Sidrapongas, netoli Darjeeling Vakarų Bengalijoje. Didėjant technologijoms ir didėjant poreikiui elektros energijai, dėmesys buvo perkeliamas į didelio masto hidroelektrines.

Upėje tekantis vanduo surenkamas statant didelę užtvanką, kurioje vanduo yra saugomas ir leidžiamas nuo aukščio. Dujinės turbinos dugnas, esantis užtvankos apačioje, juda su greitai judančiu vandeniu, kuris savo ruožtu sukasi generatorių ir gamina elektros energiją.

Taip pat ant upės galime įrengti mini ar mikro hidroelektrinę kalnuotuose regionuose, kad būtų panaudota nedidelė hidroenergija, tačiau minimalus krioklių aukštis turėtų būti 10 metrų.

Privalumai:

Hidroenergija turi keletą privalumų:

a. Tai švarus energijos šaltinis.

b. Ji teikia drėkinimo įrenginius.

c. Jis teikia geriamąjį vandenį žmonėms, ypač gyvenantiems Rajasthan ir Gujarato dykumoje.

d. Tai visiškai nekenksmingas, turi ilgą tarnavimo laiką ir turi labai mažas eksploatacijos ir priežiūros išlaidas.

e. Padėti kontroliuoti potvynius ir gauti vandens per lietingą sezoną drėkinimui ir kitiems tikslams.

Problemos:

Hidroelektrinė (užtvankos) turi didelių aplinkosaugos problemų:

a. Užtvankos yra specialiai miško ir žemės ūkio teritorijos ir statomos statybos metu.

b. Jis sukelia vandens kirtimą ir dumblėjimą.

c. Tai sukelia biologinės įvairovės nykimą ir neigiamą poveikį žuvų populiacijai bei kitiems vandens organizmams.

d. Persikėlę vietiniai gyventojai ir problemos, susijusios su reabilitacija ir susijusiomis socialinėmis bei ekonominėmis problemomis.

e. Padidinkite seismiškumą dėl didelio vandens kiekio.

4. Potvynių energija:

Vandenyno potvyniai, atsirandantys dėl saulės ir mėnulio gravitacinių jėgų, turi didžiulį energijos kiekį. „Didelio potvynio“ ir „apatinio potvynio“ priežastis - vandens pakilimas ir kritimas vandenyje. Reikalingas kelių metrų skirtumas tarp aukštupio aukščio ir potvynio iki turbinų sukimosi.

Potvynių energija gali būti panaudojama statant potvynių užtvarą. Drebulės metu jūros vanduo teka į užtvaros rezervuarą ir paverčia turbiną, kuri savo ruožtu gamina elektros energiją sukant generatorius. Apsvaigimo metu, kai jūros lygis yra žemas, jūros vanduo, laikomas užtvankos rezervuare, teka į jūrą ir vėl virsta turbina.

5. vandenyno šiluminė energija:

Energijos kiekis, atsirandantis dėl vandens temperatūros skirtumo atogrąžų vandenyno paviršiuje ir giliau, vadinamas vandenyno termine energija (OTE). OTEC (vandenyno šiluminės energijos konversijos) jėgainėms eksploatuoti reikalingas 20 ° C ar didesnis skirtumas. Šiltas vandeninis vandenynas naudojamas virti skystį kaip amoniako.

Virimo metu susidariusio skysčio aukšto slėgio garai naudojami generatoriaus turbinoms pasukti ir elektros energijai gaminti. Šaltesnis vanduo iš gilesnių vandenynų yra pumpuojamas, kad atvėsintų ir kondensuotų garus į skystį.

6. Geoterminė energija:

Geoterminė energija yra šiluma iš Žemės. Tai švarus ir tvarus. Geoterminės energijos ištekliai svyruoja nuo seklios žemės iki karšto vandens ir karšto uolos, rastos kelios mylios žemiau žemės paviršiaus, ir žemyn dar giliau į itin aukštą išlydyto roko, vadinamo magma, temperatūrą.

Garas arba karštas vanduo natūraliai išeina iš žemės paviršiaus įtrūkus natūralių geizerių pavidalu. Kartais garas ar verdantis vanduo po žeme neranda jokios vietos išeiti. Mes galime dirbtinai išgręžti skylę iki karštų uolų ir įdėdami vamzdį, garai ar karštas vanduo išeina pro vamzdį aukštu slėgiu, kuris generatorius generuoja turbinas gamindamas elektros energiją.

7. Biomasės energija:

Mes naudojome biomasės energiją ar bioenergiją, energiją iš organinių medžiagų tūkstančius metų, nes žmonės pradėjo deginti medieną maisto ruošimui arba šilumai. Ir šiandien mediena vis dar yra didžiausias mūsų biomasės energijos šaltinis.

Tačiau dabar galima naudoti daug kitų biomasės šaltinių, įskaitant augalus, žemės ūkio ar miškininkystės likučius ir organinių komunalinių bei pramoninių atliekų komponentą. Net ir sąvartynų dūmai gali būti naudojami kaip biomasės energijos šaltinis.

Biomasės energijos naudojimas gali labai sumažinti mūsų išmetamą šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį. Biomasė generuoja maždaug tokį patį anglies dioksido kiekį, kaip ir iškastinis kuras, tačiau kiekvieną kartą, kai auga naujas augalas, iš atmosferos iš tikrųjų pašalinamas anglies dioksidas.

Grynasis anglies dioksido kiekis bus lygus nuliui, kol augalai bus papildomi biomasės energijos tikslais. Šie energetiniai augalai, pavyzdžiui, sparčiai augantys medžiai ir žolės, vadinami biomasės pašarais. Biomasės žaliavų naudojimas taip pat gali padėti padidinti žemės ūkio pramonės pelną.

Augalų likučių arba gyvulių atliekų deginimas sukelia oro taršą ir atliekas sudaro daug pelenų. Dirvožemio deginimas naikina pagrindines maistines medžiagas, tokias kaip azotas ir fosforas. Todėl naudingiau biomasę paversti biodujų arba biodegalais.

8. Biodujos:

Biodujos yra metano, anglies dioksido, vandenilio ir vandenilio sulfito mišinys, kurio pagrindinės sudedamosios dalys yra metanas. Biodujos susidaro anaerobiniu būdu susidarančių gyvūnų atliekų (kartais augalų atliekų) skaidymo metu, kai yra vandens. Anaerobinis skaidymas - tai organinių medžiagų skaidymas bakterijomis, kai nėra deguonies.

Biodujos yra neužterštas, švarus ir nebrangus kuras, kuris yra labai naudingas kaimo vietovėse, kuriose yra daug gyvulių atliekų ir žemės ūkio atliekų. Yra tiesioginis dujų tiekimas iš įrenginio ir nėra saugojimo problemų. Likęs dumblas yra turtinga trąša, kurioje yra bakterijų biomasė, ir dauguma maistinių medžiagų yra išsaugotos kaip tokios.

Mūsų šalyje naudojamos biodujų jėgainės iš esmės yra dviejų tipų:

1. Fiksuotas kupolo tipo biodujų įrenginys:

Stacionarus kupolas gaminamas iš virdulio su fiksuotu nejudančiu dujų laikikliu, kuris yra ant viryklės. Pradėjus gaminti dujas, srutos patenka į kompensavimo baką. Dujų slėgis didėja kartu su saugomu dujų kiekiu ir aukščio skirtumu tarp srutų kiekio viryklėje ir srutų kiekio kompensavimo bake.

Nors požeminis virdulys yra apsaugotas nuo žemos temperatūros naktį ir šaltuoju metų laiku, saulės ir šilti sezonai užtrunka ilgiau, kol virs virdulys. Nėra dienos ir nakties temperatūros svyravimų viryklėje teigiamai veikia bakteriologinius procesus.

Stacionarių kupolinių augalų statyba yra darbui imli, todėl sukuriama vietinė veikla. „Stacionarūs domeno augalai nėra lengvai statomi. Jie turėtų būti statomi tik ten, kur statybas gali prižiūrėti patyrę biodujų technikai. Priešingu atveju augalai gali būti nelaidūs dujoms.

2. Plaukiojančių būgnų tipo biodujų įmonė:

Plaukiojančių būgnų augalai susideda iš požeminio virimo aparato ir judančio dujų laikiklio. Dujų laikiklis plaukioja tiesiai ant fermentacijos suspensijos arba savo vandens apvalkalu. Dujos surenkamos į dujų būgną, kuris pakyla arba juda žemyn, priklausomai nuo saugomo dujų kiekio. Dujinis būgnas neleidžia pakreipti pagrindinio rėmo. Jei būgnas plaukioja į vandens striukę, jis negali įstrigti, net jei yra didelis kietas kiekis.

Anksčiau plūduriuojančių būgnų gamyklos buvo pastatytos Indijoje. Plaukiojančio būgno gamyklą sudaro cilindro formos arba kupolinės formos virdulys ir judantis, plaukiojantis dujų laikiklis arba būgnas. Dujų laikiklis plaukioja tiesiogiai fermentuojančioje srutoje arba atskirame vandens apvalkale.

Būgnėje, kurioje biodujos surenka, yra vidinis ir / arba išorinis kreipiamasis rėmas, užtikrinantis stabilumą ir išlaikantis būgną vertikaliai. Jei gaminama biodujos, būgnas juda aukštyn, jei suvartojama dujos, dujų laikiklis nuleidžiasi atgal.

Plieno būgnas yra santykinai brangus ir intensyvus techninės priežiūros darbas. Rūdžių ir dažų pašalinimas turi būti atliekamas reguliariai. Būgno tarnavimo laikas yra trumpas (iki 15 metų; tropiniuose pakrančių regionuose - apie penkerius metus). Jei naudojami pluoštiniai pagrindai, dujų laikiklis turi tendenciją „įstrigti“ į gautą plaukantį.

9. Biokuras:

Skirtingai nuo kitų atsinaujinančių energijos šaltinių, biomasė gali būti tiesiogiai konvertuojama į skystąjį kurą, vadinamą „biodegalais“, kad būtų patenkinti transporto kuro poreikiai. Du dažniausiai naudojami biodegalai šiandien yra etanolis ir biodyzelinas.

Etanolis yra alkoholis, toks pat kaip ir alaus ir vyno (nors etanolis, naudojamas kaip kuras, yra modifikuotas, kad jis taptų nešvarus). Dažniausiai tai daroma fermentuojant bet kokią daug angliavandenių turinčią biomasę per procesą, panašų į alaus gaminimą.

Šiandien etanolis yra pagamintas iš krakmolo ir cukraus, tačiau NREL mokslininkai kuria technologiją, kuri leistų ją gaminti iš celiuliozės ir hemiceliuliozės - pluoštinės medžiagos, sudarančios didžiąją dalį augalinės medžiagos.

Etanolis taip pat gali būti gaminamas dujinimo būdu. Dujinimo sistemos naudoja aukštą temperatūrą ir mažai deguonies aplinką, kad biomasę paverstų sintezės dujomis, vandenilio ir anglies monoksido mišiniu. Tada sintezės dujos arba „sintezės“ gali būti chemiškai konvertuojamos į etanolį ir kitus degalus.

Etanolis dažniausiai naudojamas kaip mišinys su benzinu, kad padidintų oktaną ir sumažintų anglies monoksidą bei kitus dūmus sukeliančius teršalus. Kai kurios transporto priemonės, vadinamos lanksčiomis transporto priemonėmis, skirtos naudoti E85, alternatyvaus kuro, turinčio daug didesnį etanolio kiekį nei įprastas benzinas.

Biodyzelinas gaminamas derinant alkoholį (paprastai metanolį) su augaliniu aliejumi, gyvūniniais riebalais arba perdirbtais riebalais. Jis gali būti naudojamas kaip priedas (paprastai 20%), siekiant sumažinti transporto priemonių išmetamųjų teršalų kiekį arba savo grynąja forma kaip atsinaujinantį alternatyvų kurą dyzeliniams varikliams.

NREL gamykloje iš naujo atsiranda skystų transporto degalų gamybos iš mikroskopinių dumblių arba mikrodumblių tyrimai. Šie mikroorganizmai naudoja saulės energiją, kad sujungtų anglies dioksidą su vandeniu, kad biomasė būtų efektyviau ir greičiau nei sausumos augalai.

Naftos turtingos mikrodumblių padermės gali gaminti žaliavą daugeliui transporto degalų - biodyzelino, „žaliųjų“ dyzelinių degalų ir benzino, ir reaktyvinių degalų - mažinant anglies dioksido, išleidžiamo iš tokių šaltinių kaip elektrinės, poveikį.

10. Vandenilis:

Vandenilis (H ₂ ) agresyviai tiriamas kaip keleivinių transporto priemonių kuras. Jis gali būti naudojamas kuro elementuose elektriniams varikliams maitinti arba deginti vidaus degimo varikliams. Tai aplinkai nekenksmingas kuras, galintis labai sumažinti mūsų priklausomybę nuo importuojamos naftos, tačiau prieš plačiai jį naudojant reikia įveikti keletą svarbių iššūkių.

Vandenilio kuro privalumai:

1. Pagaminta šalies viduje:

Vandenilis gali būti gaminamas vidaus rinkoje iš kelių šaltinių, mažinant mūsų priklausomybę nuo naftos importo.

2. Ekologiškas:

Naudojant degalų elementus vandenilis nesukelia oro teršalų ar šiltnamio efektą sukeliančių dujų; jis gamina tik azoto oksidus (NO _X ), kai jie sudeginami ICE.

Vandenilio kuro iššūkiai:

1. Kuro kaina ir prieinamumas:

Šiuo metu vandenilis yra brangu gaminti ir yra prieinamas tik keliose vietose, daugiausia Kalifornijoje.

2. Transporto priemonės kaina ir prieinamumas:

Šiuo metu kuro elementų transporto priemonės daugeliui vartotojų yra pernelyg brangios, ir jos yra prieinamos tik keliems demonstravimo laivynams.

3. Borto kuro saugykla:

Vandenyje yra mažiau energijos nei benzinas ar dyzelinas, tenkantis vienam tūriui, todėl vandenilio transporto priemonėms sunku važiuoti iki benzininių transporto priemonių tarp užpildymo - apie 300 mylių. Technologijos gerėja, tačiau vandenilio saugojimo sistemos laive dar neatitinka komercializacijos dydžio, svorio ir sąnaudų tikslų.