Aš noriu viską žinoti

Atsinaujinanti energija

Pin
Send
Share
Send


Atsinaujinanti energija yra terminas, naudojamas bet kuriai energijai, panaudojamai iš gamtos išteklių, kurie yra neišsemiami (pvz., saulės spinduliai ar šiluminė energija, sukuriama ir kaupiama Žemėje) arba natūraliai laiku papildomi žmogaus laiko grafiku (pvz., energija gaunama iš mediena). Kita vertus, neatsinaujinanti energija reiškia energiją, gaunamą iš išteklių, kurių kiekis yra ribotas ir kurių negalima laiku ar pagrįstai papildyti ir kurie išgaunami iš esmės nepakeičiami (pvz., Energija, gaunama iš iškastinio kuro). Sąvoka „atsinaujinanti energija“ buvo taikoma ne tik energijai ir panaudotoms energijos formoms, bet ir šaltiniams bei technologijoms, susijusioms su ta energija. Atsinaujinančios energijos technologijų pavyzdžiai yra vandens energijos, saulės šviesos, šiluminės energijos ar biomasės panaudojimo elektros energijai gaminti būdai.

Sąvoka atsinaujinanti energija dažnai naudojama pakaitomis su alternatyvia ir ekologiška energija. Nors daugumoje apibrėžimų energijos rūšys, šaltiniai ir technologijos, kurios patenka į šias tris kategorijas, labai sutampa, tačiau trys terminai taip pat buvo apibūdinti skirtingai. Sąvoka alternatyvi energija paprastai reiškia bet kurią netradicinę energijos formą, šaltinį ar technologiją, kuri skiriasi nuo dabartinių populiarių formų, šaltinių ar technologijų. Kol gamtinės dujos išpopuliarėjo, šį energijos šaltinį buvo galima priskirti alternatyviosios energijos kategorijai; tačiau jis netinka atsinaujinančiai energijai. Žalioji energija nurodo atsinaujinančios energijos pogrupį, kuris daro mažiausiai žalos aplinkai.

Judėjimas link atsinaujinančios energijos atspindi ne tik supratimą apie poreikį pasiruošti ateičiai, kai iškastinio kuro nebėra tiekiama, bet ir tai, kaip svarbu suderinti ekonominį vystymąsi su aplinkos apsauga ateities kartoms.

„Burbo Bank“ jūros vėjo jėgainių parkas, prie įėjimo į Mersės upę šiaurės vakarų Anglijoje.

Apibrėžimai ir taikymo sritis

Yra daugybė atsinaujinančios energijos apibrėžimų. Įvairios koncepcijos leidžia diskutuoti apie tai, kas yra įtraukta į šią kategoriją, ar energija iš durpių, didelių hidroelektrinių ar biomasė laikoma atsinaujinančia energija ir ar viena apima atominę energiją.

Paprastai cituojamas apibrėžimas yra pateiktas Tarptautinė energetikos agentūra (TEA 2008):

"Atsinaujinanti energija gaunama iš natūralių procesų, kurie nuolat papildomi. Įvairių formų energija tiesiogiai ar netiesiogiai gaunama iš saulės arba šilumos, susidarančios giliai žemėje. Į apibrėžimą įtraukta energija, gaunama iš saulės, vėjo, biomasės, geoterminius, hidroenergijos ir vandenynų išteklius bei iš atsinaujinančių išteklių gaunamą biokurą ir vandenilį “.

TEA svetainėje pateikiama panaši, tačiau kitaip suformuluota versija: "Natūralių procesų (pvz., Saulės šviesos ir vėjo) energija, kuri atsinaujina greičiau nei sunaudojama. Saulė, vėjas, geoterminė, hidroelektrinė ir kai kurios biomasės formos yra įprastos. atsinaujinančios energijos šaltiniai “(TEA 2019).

Panoraminis vaizdas į „Whitelee“ vėjo jėgainę su „Lochgoin“ rezervuaru priekiniame plane.

Apibrėžimas, kurį naudoja Europos Sąjunga naudoja šią koncepciją: „Atsinaujinantys energijos šaltiniai yra apibrėžiami kaip atsinaujinantys neiškastiniai energijos šaltiniai: vėjo, saulės, geoterminė, bangų, atoslūgių, hidroenergija, biomasė, sąvartyno dujos, nuotekų valymo įrenginių dujos ir biodujos“ (Gritsevskyi 2008).

Vokietijos atsinaujinančios energijos įstatymas (Erneuerbare-Energien-Gesetz arba EEG) apibūdina tai, kas priskiriama atsinaujinančios energijos kategorijai kaip „hidroenergija, įskaitant bangų energiją, potvynio jėgą, druskos gradiento ir srauto energiją, vėjo energiją, saulės spinduliuotę, geoterminę energiją, iš biomasės gaunamą energiją, įskaitant biodujas, sąvartyno dujas. nuotekų valymo įrenginių dujos, taip pat biologiškai skaidžios komunalinių ir pramoninių atliekų frakcijos “. Neįtrauktos šiame apibrėžime yra biologiškai neskaidomų augalų ir didelių hidroelektrinių biomasė (Jordan-Korte 2011).

Michaelas Hoexteris siūlo šią analizę: „Neatsinaujinantys energijos šaltiniai yra energijos atsargos, kurių papildymo greitis yra nulis arba minutė, palyginti su žmonių išeikvojimu“, ir „atsinaujinantys energijos šaltiniai yra natūralaus energijos srauto, naudingo žmogaus galams, reguliariai vykstantys arba šalia Žemės paviršiaus ir, be to, naudingų natūralių energijos atsargų, kurias papildo natūralus srautas per laiką, kurį įmanoma vartoti žmonėms “. Toliau „Hoexter“ visi žinomi atsinaujinantys energijos šaltiniai yra kilę arba yra artimi mūsų Saulės, Žemės ir Mėnulio gravitacinių laukų bei šilumos, sklindančios iš Žemės vidaus, elektromagnetinės spinduliuotės (Gritsevskyi 2008).

Dažnai kyla klausimas, ar tam tikri ištekliai yra atsinaujinančios energijos šaltinis. Kai kurios šalys, tokios kaip Švedija ir Suomija, durpes pažymi kaip atsinaujinantį energijos šaltinį, o Pasaulio energetikos taryba (WEC) siūlo nevertinti durpių atsinaujinančiu energijos šaltiniu. (Gritsevskyi 2008). Durpės pasižymi ypač lėta ir žema atsinaujinimo norma. Kai kurie JAV ir JK politikai branduolinę energiją vadino atsinaujinančia energija (Jordan-Koret, 2011), o fizikas Bernardas Cohenas teigė, kad uranas yra „praktiškai neišsemiamas“ ir gali būti laikomas atsinaujinančiu energijos keliu, natūraliai papildytu uranu išgaunamu iš jūros vandens. gali tiekti energiją tol, kol laukiama saulės gyvenimo trukmės (Gritsevskyi 2008). Kiti pasisakė prieš branduolinės energijos įtraukimą ((Jordan-Koret, 2011)), o kai kurie netgi suabejojo ​​geotermine energija, nes kai kuriose vietose tai gali sukelti dalinį išeikvojimą (Gritsevskyi 2008).

Terminas „atsinaujinanti energija“ - formos, technologijos ir šaltiniai - skiriasi nuo termino „atsinaujinantys gamtos ištekliai“ tuo, kad šis vėlesnis terminas paprastai apima ir išteklius, iš kurių nenaudojama energija, pavyzdžiui, žuvų išteklius ar laukinę gamtą (ir neatsinaujinantys ištekliai apima mineralai, tokie kaip auksas, sidabras, deimantai ir varis). An energijos šaltinis, pagal TEA / Eurostato apibrėžimą yra „kinetinis (pvz., vanduo, vėjas), šiluminis (pvz., branduolinis, geoterminis) arba degusis kuras, naudojamas kaip įtampa generuoti elektrą ar šilumą“ (Gritsevskyi 2008). Sistemos energija yra keičiama iš vienos energijos forma į kitą (šiluminę į elektrą) ir energetikos technologija yra tai, kas transformuoja, perneša ar kaupia energijos formą.

Apžvalga

2010 m. Atsinaujinanti energija sunaudojo 17% viso energijos suvartojimo. Biomasės šiluma sudarė 11%, o hidroenergija - 3%

Remiantis XXI amžiaus atsinaujinančios energijos politikos tinklu (REN21), 2010 m. Atsinaujinanti energija sudarė 16,7% viso galutinio energijos suvartojimo. Apie 8,5% šios energijos gaunama iš tradicinės biomasės, o apie 8,2% - iš modernios atsinaujinančios energijos (hidroenergija, saulės, vėjo, geoterminė, biokuras, moderni biomasė). Hidroenergija 2010 m. Sunaudojo apie 3,3% viso energijos suvartojimo (REN21, 2012). „Bloomberg“ (2011) pranešė, kad atsinaujinantys šaltiniai, įskaitant didelius hidroenergijos gaminius, 2010 m. Sudarė 12,6% visos pirminės energijos.

Atsinaujinančių išteklių energijos pajėgumai pasaulyje, išskyrus hidroenergiją.

Nacionaliniu lygmeniu iki 2013 m. Bent 30 tautų visame pasaulyje turėjo atsinaujinančią energiją, jos energija aprūpinama daugiau kaip 20%. Prognozuojama, kad nacionalinės atsinaujinančios energijos rinkos artimiausiu dešimtmečiu ir vėliau augs toliau (REN21 2013). Pavyzdžiui, vėjo energija kasmet auga 30%, o 2012 m. Pabaigoje visame pasaulyje įdiegta 282 482 megavatų (MW) galia.

Jungtinėse Valstijose atsinaujinantys energijos šaltiniai buvo naudojami 2018 m., Kad būtų pagaminta 17% visos JAV komunalinės energijos gamybos, daugiausia iš hidroelektrinės ir vėjo, o mažesni kiekiai iš biomasės, saulės ir geoterminės (EIA 2019).

150 MW galios „Andasol“ saulės elektrinė yra komercinė parabolinė mažiausia saulės šiluminė jėgainė Ispanijoje. „Andasol“ gamykla naudoja išlydytos druskos rezervuarus saulės energijai kaupti, kad galėtų toliau gaminti elektrą, net kai saulė nešviečia.

Atsinaujinantys energijos ištekliai ir reikšmingos energijos vartojimo efektyvumo galimybės egzistuoja plačiose geografinėse teritorijose, priešingai nei kiti energijos šaltiniai, kurie yra sutelkti ribotame skaičiuje šalių. Atsinaujinanti energija pakeičia įprastą kurą keturiose skirtingose ​​srityse: elektros energijos gamyboje, karšto vandens ir (arba) patalpų šildyme, varikliniuose degaluose ir kaimo (neprisijungus prie tinklo) energijos tarnybose.

Istorija

Iki anglių plėtros XIX amžiaus viduryje beveik visa naudojama energija buvo atsinaujinanti.

Beveik be jokios abejonės, seniausias žinomas atsinaujinančios energijos naudojimas buvo mediena (tradicinė biomasė) kūrenti gaisrus. Atradimas, kaip užkurti ugnį malkoms kūrenti, laikomas vienu iš svarbiausių žmonijos pasiekimų. Mediena naudojama kaip kuro šaltinis šildymui yra daug senesnė nei civilizacijos ir manoma, kad ją naudojo neandertaliečiai. Nors mediena gaisrui buvo naudojama prieš maždaug 790 000 metų, turint įrodymų apie kontroliuojamą gaisrą, rastą Žemutiniame paleolito objekte Izraelyje, jis galbūt tapo įprastu tik po daugelio šimtų tūkstančių metų, kai kada nuo 200 000 iki 400 000 metų. prieš (Hirst 2013; Roebroeks and Villa 2011; Twomey 2013). Istoriškai jo naudojimą ribojo tik kibirkščiai sukurti reikalingų technologijų platinimas. Medienos šiluma vis dar yra paplitusi visame pasaulyje.

Tikriausiai antrasis seniausias atsinaujinančios energijos panaudojimas yra vėjo panaudojimas, kad laivai būtų priversti virš vandens. Šią praktiką galima atsekti maždaug per 7000 metų Nilo laivams.

Dėl perteklinio miškų naudojimo mediena nebuvo naudojama atsinaujinančiu būdu, ir tai padėjo anglims išpopuliarėti vėlyvųjų viduramžių laikotarpiais, todėl žmonija pradėjo naudoti šį neatsinaujinantį energijos šaltinį. Istorikas Normanas F. Cantor apibūdina, kaip anglys tada buvo naudojamos kaip alternatyvus kuras, siekiant išgelbėti visuomenę nuo dominuojančio kuro, medienos, naudojimo (Cantor 1993):

"Ankstyvųjų viduramžių amžiuje europiečiai gyveno didžiulių miškų viduryje. Po 1250 m. Jie buvo tokie įgudę miškų naikinimo srityje, kad iki 1500 m. CE trūko medienos šildymui ir maisto ruošimui ... Iki 1500 m. Europa buvo kuro ir mitybos katastrofa, kurią nuo XVI amžiaus ją išgelbėjo tik deginant minkštąsias anglis ir auginant bulves bei kukurūzus “.

Iki 1873 m. Susirūpinimas, kad pritrūks anglies, paskatino eksperimentuoti su saulės energijos naudojimu. Saulės variklių kūrimas tęsėsi iki Pirmojo pasaulinio karo pradžios. Saulės energijos svarba buvo pripažinta 1911 m Mokslinis amerikietis Straipsnis: „tolimoje ateityje natūralus kuras bus išeikvotas, saulės energija išliks kaip vienintelė žmonijos egzistavimo priemonė“ (Jones ir Bouamane, 2012).

Vėjo energijos ir fotoelektros augimas

XIX amžiaus pradžioje bangininis aliejus buvo dominuojanti lempų tepimo ir degalų rūšis, o XIX amžiaus pradžioje dėl banginių atsargų išeikvojimo banginių aliejaus kainos smarkiai kilo, o tai sudarė pagrindą priimti ne - atsinaujinantys ištekliai, nafta.

Alkoholio, kaip alternatyvos iškastiniam kurui, pagrindas buvo padėtas 1917 m., Kai Aleksandras Grahamas Bellas pasisakė už kukurūzų, kviečių ir kitų maisto produktų etanolio kaip anglies ir naftos alternatyvą, teigdamas, kad pasaulis yra išmatuojamas atstumas, kai šie išeikvojami. degalai. Bell (1917) rašė: "Kalbant apie anglį ir naftą, metinis suvartojimas pasaulyje tapo toks milžiniškas, kad dabar mes iš tikrųjų galime pasiekti išmatuojamą atstumą nuo tiekimo pabaigos. Ką daryti, kai neturime daugiau anglies ar naftos!" … Tačiau yra ir vienas kitas degalų tiekimo šaltinis, kuris gali sukelti šią ateities problemą: Alkoholis yra gražus, švarus ir efektyvus kuras, o kai jis nėra skirtas vartoti žmonėms, jį galima pagaminti labai pigiai iš kukurūzų stiebų ir iš tikrųjų. beveik bet kokia augalinė medžiaga, galinti fermentuoti.

Nuo 1970-ųjų Brazilija vykdė etanolio degalų programą, kuri leido šaliai tapti antra pagal dydį etanolio gamintoja pasaulyje (po JAV) ir didžiausia eksportuotoja pasaulyje.

Aštuntajame dešimtmetyje aplinkosaugininkai skatino atsinaujinančios energijos plėtrą ir pakeitė galimą naftos išeikvojimą, taip pat pabėgo nuo priklausomybės nuo naftos, ir pasirodė pirmosios elektrą gaminančios vėjo jėgainės.

Skirstymas į atsinaujinančius energijos šaltinius, palyginti su neatsinaujinamaisiais, greičiausiai buvo pradėtas naudoti maždaug nuo 1973 iki 1975 m., Atsižvelgiant į tvarumo ir energetinio saugumo klausimus (Gritsevskyi 2008).

Atsinaujinančios technologijos

Geotermine energija

Pagrindinis straipsnis: Geoterminė energija
JAV geoterminių išteklių žemėlapisGaras kyla iš Nesjavellir geoterminės elektrinės Islandijoje.

Apskritai, geotermine energija yra šiluminė energija (energija, lemianti materijos temperatūrą), sukuriama ir kaupiama Žemėje. Žemės plutos geoterminė energija kyla iš pirminio planetos formavimo ir mineralų radioaktyvaus skilimo, dėl kurio nuolat susidaro geoterminė energija po žemės paviršiumi. Geoterminis gradientas, kuris yra temperatūros skirtumas tarp planetos šerdies ir jos paviršiaus, varo ištisinį šiluminės energijos laidumą šilumos pavidalu iš šerdies į paviršių.

Kalbant apie atsinaujinančią energiją, geotermine energija yra energija, kuri panaudojama iš Žemės vidinės šilumos ir naudojama praktiniams tikslams, pavyzdžiui, šildyti pastatus ar gaminti elektrą. Tai taip pat reiškia geoterminės energijos pavertimo tinkama energija technologiją. Terminas geoterminė galia yra naudojamas sinonimiškai kaip žemės vidinės šilumos pavertimas naudinga energijos forma arba, konkrečiau, kaip elektros energijos gamyba iš šios šiluminės energijos (geoterminė elektra).

Keturios pagrindinės priemonės geoterminei energijai kaupti praktiniam naudojimui yra: geoterminės elektrinės (sausas garas, pliūpsnis, dvejetainis ciklas), geoterminiai šilumos siurbliai, tiesioginis naudojimasir patobulintos geoterminės sistemos.

Geoterminė energija yra didžiulis, patikimas, atsinaujinantis išteklius, kuriam nedaro įtakos kintančios oro sąlygos. Tai sumažina priklausomybę nuo iškastinio kuro ir jiems būdingo kainos nenuspėjamumo, o valdoma atsižvelgiant į vietos pajėgumą, ji yra tvari. Be to, technologinė pažanga dramatiškai išplėtė perspektyvių išteklių diapazoną ir dydį.

Tačiau geoterminei energijai taip pat reikia didelių kapitalinių investicijų poreikio ir reikia nemažai laiko pastatyti geotermines jėgaines. Geoterminių elektrinių išdėstymas regionuose, kuriuose yra prieinamos aukštos temperatūros gruntinio vandens nuosėdos, yra ribotas, o elektrinių statyba gali neigiamai paveikti žemės stabilumą. Geoterminės jėgainės taip pat gali sukelti nepageidaujamą teršalų kiekį, nes elektrinės, išskiriančios mažai anglies dioksido, azoto oksido, sieros, metano ir karšto vandens iš geoterminių šaltinių, tirpale gali sulaikyti tam tikrą kiekį toksinių elementų, tokių kaip gyvsidabris, boras ir arsenas.

Iš karštųjų versmių geoterminė energija buvo naudojama maudytis nuo paleolito laikų ir šildyti patalpas nuo senovės Romos laikų, tačiau dabar ji labiau žinoma apie elektros energijos gamybą.

Vėjo energija

Paprastai tariant, vėjo energija yra vėjo sukurta energijos forma. Kalbant apie alternatyvią energiją, vėjo energija reiškia energiją, kuri praktiškai naudojama iš vėjo. Terminas vėjo energija yra naudojamas sinonimiškai kaip vėjo energiją paverčiant naudinga energijos forma arba, tiksliau, kaip gaminant elektrą iš vėjo. Tarp būdų, kaip panaudoti vėjo energiją, yra vėjo turbinos, skirtos gaminti energiją, vėjo malūnai, skirti mechaninei energijai gaminti, vėjo siurbliai, skirti vandens siurbimui ar kanalizacijai, arba burės varikliams varyti.

„Shepherds Flat Wind“ yra 845 megavatų (MW) vėjo jėgainių parkas JAV Oregono valstijoje.

Didelius vėjo jėgainių parkus sudaro šimtai individualių vėjo jėgainių, sujungtų su elektros energijos perdavimo tinklu. Naujoms konstrukcijoms sausumos vėjas yra santykinai nebrangus elektros energijos šaltinis, tuo tarpu nedideli sausumos vėjo jėgainių parkai teikia elektrą izoliuotose vietose. Šiuolaikinės vėjo turbinos, kurių naudingumas padidėja, yra nuo 600 kW iki 5 MW vardinės galios, nors turbinos, kurių vardinė galia yra 1,5–3 MW, tapo įprasčiausios komerciniam naudojimui; vėjo gaunama galia priklauso nuo vėjo greičio kubo, todėl didėjant vėjo greičiui dramatiškai padidėja galia iki maksimalios konkrečios turbinos išeigos. Vėjo jėgainių parkams pirmenybė teikiama vietovėse, kur vėjai stipresni ir pastovesni, pavyzdžiui, atviroje jūroje ir aukštyje esančiose vietose. Kadangi jūros vėjo greitis vidutiniškai ~ 90% didesnis nei sausumos, jūros ištekliai gali suteikti žymiai daugiau energijos nei sausumoje esančios turbinos.

Vėjo energija, kaip alternatyva iškastiniam kurui, teikia nemažai privalumų. Tai gausu, atsinaujinantis, plačiai paplitęs, švarus, eksploatacijos metu neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir naudoja mažai žemės. Poveikis aplinkai paprastai yra mažiau problematiškas nei poveikis kitiems energijos šaltiniams. Išlaidos palyginti nedidelės (Daniels 2015).

Pagrindinis vėjo energijos trūkumas yra tai, kad vėjas yra nenuspėjamas, nenuoseklus ir nestabilus, taip pat susirūpinimas, kad visos vėjo energijos panaudojimo išlaidos nėra pigios ir todėl priklauso nuo vyriausybės teikiamų subsidijų, kad būtų sukurtos ir būtų konkurencingos. Taip pat yra estetinių problemų, kai kurie vėjo jėgainių parkus laiko akimis, nesvarbu, ar tai riboja paprastai vaizdingą vaizdą jūroje, ar kaimo vietovėse. Be to, yra skundų dėl turbinų keliamo triukšmo, todėl kai kurioms bendruomenėms buvo reikalaujama tam tikrą laiką išjungti turbinas dėl triukšmo. Senesnio tipo vėjo jėgainėse yra turbinų, kurios sukasi dideliu greičiu ir tokiu būdu gali nužudyti laukinius paukščius ir šikšnosparnius, nors ši konstrukcija pasikeitė, todėl naujesni vėjo jėgainiai iš esmės tokios problemos išvengia (Daniels 2015).

Nuo 2011 m. Danija daugiau kaip ketvirtadalį savo energijos pagamina iš vėjo, o 83 pasaulio šalys naudoja vėjo energiją elektros tinklui tiekti (REN21 2011). 2010 m. Vėjo energijos gamyba sudarė daugiau kaip 2,5% viso pasaulyje suvartojamos elektros energijos ir sparčiai augo daugiau nei 25% per metus. Manoma, kad ilgalaikis techninis vėjo energijos potencialas yra penkis kartus didesnis nei dabartinė pasaulinės energijos gamyba arba 40 kartų didesnis už dabartinį elektros energijos poreikį, darant prielaidą, kad visos praktinės kliūtys bus pašalintos. Tam reikėtų vėjo jėgainių įrengti dideliuose plotuose, ypač tose vietose, kuriose vėjo jėgainės yra didesnės, pavyzdžiui, atviroje jūroje.

Hidroenergija

Pagrindinis straipsnis: Hidroelektrika
Žiūrint iš kosmoso; Trijų tarpeklių užtvanka (kairėje), Gezobu užtvanka (dešinėje).

Kritusio ir tekančio vandens energija gali būti naudojama tiekti vandens galia arba hidroenergija- atsinaujinančios energijos rūšis, gaunama iš krintančio ar tekančio vandens gravitacinės jėgos, panaudotos naudingiems tikslams. Kadangi vanduo yra maždaug 800 kartų tankesnis už orą, net lėtai tekanti vandens srovė arba nedidelis jūros bangavimas gali duoti nemažą energijos kiekį. Nuo senų senovės hidroenergija buvo naudojama laistymui ir įvairių mechaninių prietaisų, tokių kaip vandens malūnai, lentpjūvės, tekstilės gamyklos, dokų kranai, buitiniai keltuvai ir elektrinės, veikimui.

Nuo XX amžiaus pradžios terminas „hidroenergija“ buvo naudojamas beveik išimtinai kartu su šiuolaikine hidroelektrinės plėtra, leidusia naudoti tolimus energijos šaltinius. Hidroelektrika yra terminas, apibūdinantis hidroenergijos pagamintą elektrą; elektros energijos gamyba naudojant krintančio ar tekančio vandens gravitacinę jėgą.

Yra daugybė vandens energijos rūšių:

  • Hidroelektrinė energija iš didelio masto hidroelektrinių užtvankų. Didžiausias didelės apimties hidroelektrinės užtvankos pavyzdys yra Trijų tarpeklių užtvanka Kinijoje, o mažesnis - Akosombo užtvanka Ganoje.
  • Mikrohidro sistemos yra hidroelektrinės įrenginiai, kurie paprastai pagamina iki 100 kW galios. Jie dažnai naudojami turtinguose vandenyse kaip nuotolinio maitinimo šaltinis (RAPS).
  • Upių tekėjimo hidroelektrinės kinetinę energiją gauna iš upių ir vandenynų, nesukuriant didelio rezervuaro.
  • „Trompe“ yra dar vienas energijos perdavimo būdas. „Trompe“ yra vandens varomas dujų kompresorius, paprastai naudojamas prieš prasidedant elektra varomam kompresoriui, kuris yra panašus į oro srauto siurblį, veikiantį atvirkščiai. Trombas gamina suslėgtą orą iš krintančio vandens. Tada suslėgtas oras galėtų būti vamzdynu tiekiamas kitoms mašinoms tam tikru atstumu nuo krioklio.

Hidroelektrinė šiandien yra plačiausiai naudojama atsinaujinančiosios energijos rūšis (nebent visos biomasės kategorijos, tokios kaip mediena ir biokuras, nėra sujungiamos kartu), sukuriančios 16 procentų visos pasaulyje pagamintos elektros energijos - 3 427 teravatvalandės elektros energijos gamybos 2010 m. mažiausiai 150 šalių ir penkiose šalyse (Kinijoje, Brazilijoje, JAV, Kanadoje ir Rusijoje), kurios 2010 m. sudarė apie 52 procentus pasaulyje įrengtos hidroenergijos galios („Worldwatch 2013“). Azijos ir Ramiojo vandenyno regione 2010 m. Buvo pagaminta 32 proc. Visos hidroenergijos. Kinija buvo didžiausia hidroenergijos gamintoja, 2010 m. Pagaminusi 721 teravatvalandę ir turinti aukščiausią įrengtą hidroenergijos galią, o 2010 m. Pabaigoje ji sudarė 213 gvatų (GW). Trijų tarpeklių užtvanka, apimanti Kinijos Jangdzės upę, yra didžiausia pasaulyje hidroelektrinė pagal įrengtą pajėgumą, o antroje vietoje yra Itaipu užtvanka Brazilijoje / Paragvajuje. Trijų tarpeklių užtvanka eksploatuojama kartu su daug mažesne Gezobu užtvanka.

Hidroelektros kaina yra palyginti maža, todėl ji yra konkurencingas atsinaujinančiosios energijos šaltinis. Vidutinė didesnės nei 10 megavatų galios hidroelektrinės elektros kaina yra nuo 3 iki 5 JAV centų už kilovatvalandę („Worldwatch 2013“). Hidroelektronika taip pat yra lankstus elektros energijos šaltinis, nes, norint prisitaikyti prie besikeičiančio energijos poreikio, augalai gali būti greitai stumiami aukštyn ir žemyn. Pastačius hidroelektrinių kompleksą, projektas nekelia tiesioginių atliekų, o šiltnamio efektą sukeliančių dujų anglies dioksido (CO2) nei iškastiniu kuru varomos energijos jėgainės (REN21 2011). Tačiau užtvenkimas nutraukia upių tėkmę ir gali pakenkti vietinėms ekosistemoms, o statant dideles užtvankas ir rezervuarus dažnai reikia išstumti žmones ir laukinę gamtą. Atsižvelgiant į tokius nuogąstavimus, kai kuriose tautose statant naujas užtvankas prie pagrindinių upių, kad būtų galima surinkti hidroelektrinę energiją, kyla didelis pasipriešinimas, o tolesnis hidroenergijos plėtimas JAV nėra tikėtinas. Kita vertus, Kinijos „Trijų tarpeklių užtvanka“ visiškai pradėjo veikti tik 2012 m.

Saulės energija

Dalis 354 MW galios SEGS saulės komplekso šiaurinėje San Bernardino grafystėje, Kalifornijoje.Fotoelektrinis SUDI atspalvis yra autonominė ir mobili stotis Prancūzijoje, teikianti energiją elektrinėms transporto priemonėms, naudojančioms saulės energiją.

Apskritai saulės energija yra saulės energija. Kalbant apie atsinaujinančią energiją, saulės energija reiškia energiją, kuri yra panaudota saulės spinduliuotei, praktiniais tikslais naudojant saulės spinduliuotę ir šilumą. Ši energija panaudojama naudojant įvairias nuolat tobulėjančias technologijas, tokias kaip fotoelektros, saulės šildymas, saulės šiluminė elektra, saulės architektūra ir dirbtinė fotosintezė (IEA 2011; RSC 2014). Saulės energija gali būti naudojama įvairiais lygiais visame pasaulyje, daugiausia atsižvelgiant į atstumą nuo pusiaujo.

Terminas saulės energija arba yra naudojamas sinonimiškai su saulės energija, arba yra konkrečiau naudojamas saulės šviesos pavertimui elektra. Paverčiama elektra tiesiogiai naudojant fotoelektrą (PV) arba netiesiogiai naudojant koncentruotą saulės energiją (CSP). Koncentruotos saulės energijos sistemos naudoja objektyvus ar veidrodžius ir stebėjimo sistemas, kad sukoncentruotų didelį saulės spindulių plotą į mažą spindulį. Komercinės koncentruotos saulės elektrinės pirmą kartą buvo sukurtos devintajame dešimtmetyje. Fotoelektros energija paverčia šviesą elektros srove, naudojant fotoelektrinį efektą. Fotoelektros energijos elementai yra svarbus ir santykinai nebrangus elektros energijos šaltinis, kai tinklo energija yra nepatogi, nepagrįstai brangi prijungti arba jos tiesiog nėra. Tačiau mažėjant saulės energijos kainai, saulės energija taip pat vis dažniau naudojama net prie tinklo prijungtose situacijose kaip būdą, kaip į tinklą tiekti mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančią energiją.

Saulės technologijos yra plačiai apibūdinamos kaip pasyvi arba aktyvi saulė, priklausomai nuo to, kaip jos fiksuoja, konvertuoja ir paskirsto saulės energiją. Aktyviosios saulės energijos technologijos apima fotoelektrinių plokščių ir saulės kolektorių naudojimą energijai panaudoti. Pasyvūs saulės metodai apima pastato orientavimą į saulę, medžiagų, turinčių palankias šilumines mases ar šviesos sklaidą, parinkimą ir erdvių, kurios natūraliai cirkuliuoja orą, projektavimą. Kitos plačios klasifikacijos yra tiesioginė saulės energija, kuri paprastai reiškia technologijas ar efektus, susijusius su saulės energijos vienpakopiu konvertavimu, sukuriančiu tinkamos formos energiją, ir netiesioginę saulės energiją, kuri paprastai reiškia technologijas ar efektus, susijusius su kelių pakopų transformacijomis. saulės spinduliai.

Saulės energijos sistemos pranašumai yra didžiulis potencialas, susijęs su energija, sklindančia į žemę, mažu poveikiu aplinkai ir tuo, kad trūksta anglies dioksido ir oro teršalų. Apribojimai, neleidžiantys plačiai naudoti saulės energiją gaminančios energijos, yra dabartinės saulės technologijos neefektyvumas ir sąnaudos. Be to, saulės šviesos kiekis kinta priklausomai nuo oro sąlygų, vietos, paros laiko ir metų laiko bei poreikio dideliam paviršiui surinkti energiją, nes jis vienoje vietoje nepateikia koncentruotos energijos.

Biomasė

Pagrindinis straipsnis: Biomasė
Cukranendrių plantacija Brazilijoje (San Paulo valstija), cukranendrių liekanos naudojamos biomasės energijai gaminti.Kogeneracinė jėgainė Metze, Prancūzijoje. Stotyje kaip energijos šaltinis naudojama medienos biomasė, tiekiama elektra ir šiluma 30 000 būstų.

Biomasė - tai biologinė medžiaga, gauta iš gyvų ar neseniai gyvų organizmų. Dažniausiai tai reiškia augalus ar augalines medžiagas, kurios specialiai vadinamos lignoceliuliozine biomasė. Kaip energijos šaltinį, biomasė gali būti naudojama tiesiogiai deginant šilumą arba netiesiogiai ją pavertus įvairiomis biokuro formomis. Biomasę galima paversti biokuru naudojant skirtingus metodus, kurie paprastai skirstomi į: šiluminis, cheminėir biocheminiai metodai. Dėl šios biomasės konversijos gali būti kietas, skystas arba dujinis kuras.

Biodegalai, mediena ir atliekos yra trys pagrindinės biomasės kaip energijos šaltinio naudojimo kategorijos.

Mediena išlieka didžiausias biomasės energijos šaltinis šiandien (Scheck ir Dugan, 2012); pavyzdžiai yra miško liekanos (tokios kaip negyvi medžiai, šakos ir medžių kelmai), kiemo iškirtimai, medžio drožlės ir net kietos komunalinės atliekos. Pramoninę biomasę galima auginti iš daugybės augalų rūšių, įskaitant miskantus, sėjamąsias žaizdas, kanapes, kukurūzus, tuopas, gluosnius, sorgus, cukranendres, bambuką ir įvairias medžių rūšis, pradedant nuo eukalipto ir baigiant aliejiniais palmais (palmių aliejumi).

Augalų energiją gamina pasėliai, specialiai auginami naudoti kaip degalai, iš kurių hektaro gaunama didelė biomasės išeiga ir mažai energijos. Kai kurie šių augalų pavyzdžiai yra kviečiai ir šiaudai. Grūdai gali būti naudojami skystajam transportavimo kurui, o šiaudai gali būti deginami šilumai ar elektrai gaminti. Augalų biomasė taip pat gali būti skaidoma iš celiuliozės į gliukozę atliekant cheminį apdorojimą, o gautas cukrus gali būti naudojamas kaip pirmosios kartos biokuras.

Biomasę galima paversti kitomis naudojamomis energijos rūšimis, tokiomis kaip metano dujos arba transportavimo kuras, pavyzdžiui, etanolis ir biodyzelinas. Puvinys, žemės ūkio ir žmonių atliekos išskiria metano dujas, dar vadinamas „sąvartynų dujomis“ arba „biodujomis“. Javus, pavyzdžiui, kukurūzus ir cukranendres, galima fermentuoti, kad būtų gautas transportavimo kuras, etanolis. Biodyzelinas, dar vienas gabenimo kuras, gali būti gaminamas iš likusių maisto produktų, tokių kaip augalinis aliejus ir gyvuliniai riebalai. Taip pat tebetiriami skysčių biomasės (BTL) ir celiuliozės etanolio tyrimai.

Atlikta daugybė tyrimų, susijusių su dumblių ar iš dumblių gaunama biomasė, nes tai nėra maisto šaltinis ir jo pasigaminimo greitis gali būti 5–10 kartų didesnis nei kitų sausumos žemės ūkio rūšių, pavyzdžiui, kukurūzų, ir sojos. Nuėmus derlių, jį galima fermentuoti, norint gauti biokurą, pavyzdžiui, etanolį, butanolį ir metaną, taip pat biodyzeliną ir vandenilį.

Elektros energijai gaminti naudojama biomasė skiriasi priklausomai nuo regiono. Šalutiniai miško produktai, tokie kaip medienos likučiai, yra paplitę JAV. Žemės ūkio atliekos yra būdingos Mauricijuje (cukranendrių likučiai) ir Pietryčių Azijoje (ryžių lukštai). Gyvulininkystės likučiai, tokie kaip naminių paukščių kraikas, yra paplitę JK.

Atsinaujinančios energijos gamyba iš biomasės tokiu mastu, koks reikalingas iškastinei energijai pakeisti, keltų rimtus aplinkos apsaugos iššūkius. Pavyzdžiui, biomasės energijos gamyba turėtų padidėti 7 kartus, kad būtų patenkintas dabartinis pirminės energijos poreikis, ir, atsižvelgiant į ekonomikos ir energijos augimo prognozes, iki 2100 m. Padidinti iki 40 kartų (Huesemann ir Huesemann 2011). Žmonėms jau tinka 30–40% visos fotosintetiniu būdu fiksuotos anglies visame pasaulyje, tai rodo, kad papildomas biomasės derliaus nuėmimas greičiausiai paveiks ekosistemas, kai kuriais atvejais sukeldamas žlugimą ir išnykimą gyvūnų rūšims, kurioms netenka gyvybiškai svarbių maisto šaltinių (Rojstaczer et al. 2001; Vitousek ir kt., 1986). Bendras augalijos sunaudojamos energijos kiekis kiekvienais metais Jungtinėse Valstijose yra apie 58 keturračių (61,5 EJ), iš kurių maždaug pusė jau yra nuimta kaip žemės ūkio augalai ir miško produktai. Likusi biomasė reikalinga ekosistemų funkcijoms ir įvairovei palaikyti (Pimentel ir kt., 1994). Kadangi metinis energijos suvartojimas JAV yra maždaug 100 keturračių, biomasės energija galėtų tiekti tik labai mažą dalį. Norint patenkinti dabartinį energijos poreikį visame pasaulyje vien tik naudojant biomasę, prireiktų daugiau nei 10% Žemės sausumos paviršiaus, o tai prilygsta viso pasaulio žemės ūkio ploto naudojimui (ty apie 1500 milijonų hektarų), tai rodo, kad tolesnis biomasės plėtimasis energijos generavimas bus sunkus, jei nebus sunaikinta etinė sąveika

Žiūrėti video įrašą: Atsinaujinantys Energijos Šaltinai. (Rugsėjis 2021).

Pin
Send
Share
Send