5 viktigste fornybare naturressurser

Noen av de viktigste fornybare naturressursene er: 1. Bioenergi 2. Geotermisk energi 3. Vannkraft 4. Aktivt solvarmeanlegg 5. Vindkraft.

1. Bioenergi:

Bioenergi bruker fornybare biomassressurser til å produsere en rekke energirelaterte produkter, inkludert elektriskt flytende fast og gassformig brensel, varme, kjemikalier og andre materialer. Bioenergi står for om lag tre prosent av primærenergiproduksjonen.

Dette kommer fra biomasse, dvs. planteavledet organisk materiale tilgjengelig på fornybar basis, inkludert dedikerte energiafgrøder og trær, landbruksfôr og fôravlinger, avfall fra jordbruksavfall og rester, vedavfall og rester, vannplanter, animalsk avfall, kommunalt avfall, og andre avfallsmaterialer.

Typer av bioenergi og biobrensel:

Flytende brensel inkludert etanol, metanol, biodiesel og gassformige brensler som hydrogen og metan avledet fra biomassefôre. Biodrivstoff er flytende brensel laget av estere, alkoholer, etere og andre biomasse kjemikalier. De er fornybare drivstoff som kan produseres i et hvilket som helst klima ved hjelp av allerede utviklede landbrukspraksis. Vanlige biodrivstoff inkluderer: etanol og biodiesel. Etanol er laget av stivelse eller sukker, vanligvis korn eller korn. Biodiesel er en ester laget av fett eller oljer. Cellulosisk etanol er fremtiden.

Fordeler med biobrensel:

1. Fordi biodrivstoff er fornybare, kan de brukes ubestemt uten å tømme jordens naturressursreserver

2. Biodrivstoff kan produseres i korte mengder tid (for eksempel: en dyrkesesong), mens ikke-fornybare, som fossile brensel, tar 40 millioner år eller mer å bli produsert.

3. Biodrivstoff er karbon-nøytral, noe som betyr at nettene C0 _2- utganger er like med netto C0 _2- innganger. Biodrivstoff reduserer skadelige utslipp i atmosfæren. Det er fornybart og bidrar ikke til global oppvarming på grunn av
dens lukkede karbon syklus.

Kull i drivstoffet ble opprinnelig fjernet fra luften av planter, så det er ingen nettoøkning i karbondioksidnivåer. Det gir betydelige reduksjoner i karbonmonoksid, uforbrente hydrokarboner og partikler fra dieselmotorer.

De fleste utslippstester har vist at små nitrogenoksid (NOx) øker med biodiesel. Denne økningen i NOx kan elimineres med en liten justering til motorens injeksjonstid, samtidig som partikulær reduksjon opprettholdes. Biodiesel har gode smøreegenskaper, når den legges til vanlig dieselbrennstoff i en mengde som er 1-2%, kan den omdanne drivstoff med dårlige smøreegenskaper, som for eksempel moderne ultra-lavsvovlig diesel, til et akseptabelt drivstoff.

4. Biodiesel blir laget av en rekke matlagere:

en. Soyaolje, maisolje, canola (et spiselig utvalg av gape-frø) olje, bomullsfrøolje, sennepsolje, palmeolje, solsikkeolje, linolje, Jatropha olje, etc.

b. Restaurantavfall oljer som stekeoljer

c. Animalfett som biff tallow eller svin fett

d. Fettfett (fra restaurantfettfeller), flytfett (fra avløpsrensingsanlegg), etc.

5. Bio-brensel styrker økonomien ved:

en. Redusere avhengighet av utenlandsk olje (derved redusere handelsunderskuddet)

b. Oppmuntre til vekst i landbrukssektoren

c. Bio-kraft elektrisitet generert fra biomasse. Basert på forbrenningsteknologi: Brenning av biomasse for å produsere damp i kjeler. Dampen brukes til å produsere elektrisitet i dampturbine generatorer. Mest produsert biobrunn er fra avfallstømmer. Fremtidige bioteknologiske teknologier kan omfatte co-firing, forgasning (biogas), pyrolyse og anaerob fordøyelse.

d. Bio-baserte kjemikalier og industriprodukter, bortsett fra mat og fôr, avledet av biomasseforråd. Eksempler: grønne kjemikalier, fornybar plast, naturlige fibre og naturlige strukturelle materialer.

2. Geotermisk energi:

Utviklingen i alternative energikilder utløst av trusler om tradisjonell utmattelse av energiressurser, kjører til selvforsyning og kjører for å finne alternative energikilder som er allment tilgjengelige, allsidige, fornybare og har begrenset innvirkning på miljøet.

Geotermisk energi er energien som genereres av naturlige prosesser som forekommer i jorden. Fumaroler, varme kilder og mudderpotter er naturlige fenomener som skyldes geotermisk aktivitet. Intern varme fra jorden (som er produsert ved forfall av naturlige radioaktive materialer).

Sannsynligste steder er i nærheten av platensgrenser med aktive vulkaner og høy varmestrøm, for eksempel Stillehavet, Island, Middelhavet. Anlegg for utnyttelse av geotermisk energi er mye brukt i Italia, USA, Japan, NZ, Mexico, Sovjetunionen.

Tradisjonell utnyttelse av geotermisk energi: Naturlige utgivelser av geotermisk energi har blitt benyttet i århundrer i Balneology (Healing, Hygiene), Innenriks tjenester som Matlaging, Klesvask (Eks. Native New Zealanders), Mineralutvinning, hvor geotermisk vann kan inneholde nyttige mineraler som borsyre, svovel, vitriol eller aluminium.

Utnyttelse av geotermisk energi:

Temperaturen i jorden varierer med dybde som vist i figur 3.2. Innenfor jorden har forskjellige områder ulike termiske gradienter og dermed forskjellige utnyttelsespotensialer. Høyere termiske gradienter svarer til områder som inneholder mer geotermisk energi. Geotermiske områder som kan brukes til storskala operasjoner som kraftproduksjon krever spesifikke termiske gradienter.

Områder som har disse gradienter, er klassifisert som geotermiske felt og ligger bare i utvalgte områder av kloden. Geotermiske felt er de termiske områdene, hvor permeable bergformasjoner under jord inneholder et arbeidsfluid uten hvilket området ikke kunne utnyttes i stor skala.

en. Semitermisk felt - produserer vann opp til 100 ° C fra boredybder på 1-2 km

b. Våt hyper-termisk felt (vann-dominert) - produserer trykkvann> 100 ° C

c. Tørt hyper-termisk felt (dampdominert) - produserer tørr mettet eller litt overopphetet damp ved P> P _atm

Ved å utnytte geotermiske felt, spesielt hypertermiske felt, kan geotermisk energi utnyttes i stor skala. Semitermiske felt som vanligvis finnes i områder med unormalt høye temperaturgradienter, Hyper-termiske felt som generelt ligger ved tektoniske plategrenser i seismiske soner. Varm strømmer ut fra sentrum som følge av radioaktivt henfall.

Skorpen (ca. 30 og 60 km tykk) isolerer oss fra den indre varmen, en solid indre kjerne etterfulgt av flytende ytre kjerne, med mantelen ved halvsmeltet tilstand, og temperaturen på grunnen av skorpe ca. 1000 ° C, øker sakte inn i kjernen. De varme stedene ligger 2 til 3 km fra overflaten.

Tektoniske plater er i konstant bevegelse (flere centimeter / år). Når kollisjon eller sliping oppstår, kan det skape fjell, vulkaner, geysere og jordskjelv. I nærheten av veikryssene på disse platene, hvor er jordvarme reiser raskt fra interiøret? Fordeling av store geotermiske reserver er vist i figur 3.3.

1. Miljøpåvirkninger for installasjon av geotermiske kraftverk er mye mindre enn tradisjonelle kraftverk med hensyn til landpåvirkning, luftpåvirkning, overflate- og grunnvannskonsekvenser og estetiske virkninger ytterligere redusert i systemer hvor geotermisk avløpsvann og damp injiseres igjen inn i bakken.

Alvorlighetsgrad av miljøpåvirkning avhengig av: type termisk ressurs utviklet, kjemisk sammensetning av geotermisk væske, kjemisk sammensetning av undergrunnsrock, geologi, hydrologi og topografi av området sammen med teknologien som brukes til energiproduksjon og forurensningskontroll. Ledelsesplanlegging kan ofte redusere forurensningens påvirkning gjennom utslippskontroll og riktig planlegging.

3. Vannkraft:

Vannkraft må være en av de eldste metodene for å produsere kraft. Vannkraft er hentet fra rennende vann. Energi i vann kan utnyttes og brukes, i form av drivkraft eller temperaturforskjeller. Den vanligste applikasjonen er dammen, men den kan brukes direkte som en mekanisk kraft eller en termisk kilde / vask.

Vannkraft fra potensiell energi av heving av vann, leverer nå ca 715 000 MWe eller 19% av verdens strøm og store dammer er fortsatt utformet. Bortsett fra noen få land med en overflod av det, brukes vannkraft vanligvis på topplastbehov, fordi den er så lett stoppet og startet.

Likevel er vannkraft ikke nok et viktig alternativ for fremtiden for energiproduksjon i de utviklede landene, fordi de fleste store steder i disse nasjonene med potensial for å utnytte tyngdekraften på denne måten enten allerede utnyttes eller er utilgjengelige av andre grunner som miljø betraktninger.

Småskala vannkraft eller mikrokraft har i økende grad blitt brukt som alternative energikilder, spesielt i fjerntliggende områder. Andre strømkilder er ikke levedyktige. Småskala vannkraftanlegg kan installeres i små elver eller bekker med liten eller ingen merkbar miljøpåvirkning på ting som fiskemigrasjon. De fleste småskala vannkraftanlegg gjør ikke bruk av dam eller stor vannavledning, men bruker vannhjul med liten miljøpåvirkning.

Vann er nødvendig for å drive en vannkraftproduksjonsenhet. Den holdes i et reservoar eller en innsjø bak dammen og kraften av vannet som slippes ut fra reservoaret gjennom dammen spinner bladene i en turbin. Turbinen er koblet til generatoren som produserer strøm. Etter å ha passert turbinen, reentrerer vannet elva på nedstrøms siden av dammen. (Figur 3.4).

4. Aktivt solvarmeanlegg:

Aktivt solvarmeanlegg-oppvarmet væske er kunstig sirkulert. Flat plate kollektor-flat metallplate absorberer solens energi. Væske kommer i kontakt med plate og sirkuleres til nødvendig sted. Platen er inneholdt i isolert eske med glassdeksel (glass er ugjennomsiktig til infrarød re-stråling, men tillater i 90% av innfallende stråling).

Typer av samlere:

1. Rør limet mellom platene

2. Vann sirkel over plate

3. Svart gummimatte med rør og finner (lavt temp svømmebassenger)

4. Samlereffektivitet = 100% x (nyttig energi levert) / (isolasjon på samler) nummer kan være så høyt som 60-70%

Faktorer som påvirker effektiviteten:

1. Vanntemp - siden ledningstap avhenger av T, større T = flere tap

2. Strålingstap - varme ting utstråler. Coating absorber hjelper kobberoksid film-absorbans = .9, emissivitet = .15

3. Vinkel på samler - avhenger av bruk.

Oppbevaring:

Det finnes flere ulike typer lagringssystemer, bruken avhenger av plass.

Volumvarmekapasitet = mengde energi som trengs for å øke en volumenhet av materiale, en gradstemperatur = spesifikk varme x tetthet Eks. jern 1/8 varmekapasitet på vann, men 8 ganger tettere. Vi kan bruke vann under steinlag, spesielt for luftanlegg. Faseskiftende materialer - Fusjonsfrigjøringsvarme, kan være mindre lagring, men holder lagring ved bestemt temperatur. Ex. Eutektiske salter.

Bruker:

1. Oppvarming av rom - Baseboard radiatorer. Varm fra oppsamleren pumpes til oppbevaringstanken. Væske pumpes deretter ut, og om nødvendig legges det til ekstra varme før du går til baseboards

2. Varmt vann - Samme som oppvarming av rom, unntatt vann er definitivt brukt (varmeveksler i lagertank).

Fokuserte samlere:

Fokuserte samlere - et aktivt solsystem som bruker buede speil for å fokusere sollys på arbeidsfluid. Kan oppnå temperaturer over 180 F og opp til 1000 F. Hovedbruk er i dampgeneratorer (hvorfor skulle du trenge 1000 F vann eller luft?)

Passive solvarmeanlegg:

Passivt solvarmesystem - oppvarmet væske overføres ikke kunstig. Naturmidler (konveksjon og ledning) brukes til å utføre all transport som er nødvendig. Stor gevinst i besparelser. Denne typen system bruker det faktum at mengden solenergi som overføres gjennom glass over 24 perioder, er større enn det som er tapt gjennom dem. Alle typer trenger utmerket isolasjon, solkolleksjon og termiske lagringsanlegg.

Fire vanlige typer er:

en. Direkte gevinst - direkte sollys oppvarmer rom. Trenger termisk masse til å lagre varme (Betong, bergarter, etc). Adobe hus i sørvest

b. Indirekte gevinst - samle inn og lagre energi i en del og la naturlig konveksjon overføre energi til andre deler. Ex. Trombe veggen

c. Vedlagt drivhus - mye som indirekte gevinst. Men gir også barriere om sommeren direkte sollys i boligkvarter. Også bra for matproduksjon

d. Thermosiphon - kan brukes til varmt vann. For oppvarming av hjemmet eller vinduet bruker naturlig oppdrift til varme.

Økonomi:

Aktive systemer er dyre, passive mindre. Dyrere å tilpasse seg enn å bygge inn. I disse tider, uten noe incitament til å gjøre det (energipriser lave, ingen solstråleutbytte) og økonomi måten det er, tenker ingen på det.

Største push kan skyldes miljømessige årsaker:

en. Mulige besparelser - 25% av energiforbruket går til oppvarming og avkjøling

b. Nord-stater har et større behov for varm luft om vinteren, men mottar mindre isolasjon enn sørlige stater

c. Sørens største bruk sannsynligvis for varmt vann. Varmtvann står for 4% av energiforbruket.

d. Batterier lagrer strømmen som genereres og slipper ut strømmen etter behov.

e. Batteribanken består av en eller flere batterier av typen dyp syklus.

f. Avhengig av strøm og spenninger for visse applikasjoner, er batteriene koblet i serie og / eller parallelt.

Tre måter å konvertere sollys til elektrisitet, hovedsakelig fotovoltaiske vindturbiner og solenergi (damp) turbiner.

Solcelleprinsipper:

Fotoelektrisk effekt - oppdaget av Heinrich Hertz i 1887. Forklart av Einstein i 1905. Elektroner sendes ut når lys rammer metall. Puslespillet var det for visse lysfarger, ingen elektroner utgitt. Forklaring - Lyset har bølge- og partikkelegenskaper. Hvis vi tenker på partikkel, så har hver foton energi av E = hf. Som foton absorberes av metall, hvis hf er større enn bindende energi av elektroner til metall, så frigjøres elektroner.

Solar Cell Produksjon:

De fleste solceller (PV) består av to halvledermaterialer som er samlet sammen. Silisium er "dopet" med fosfor for å lage en halvlederkrystall av n-type, som kobles til silikon "dopet" med bor (p-type halvlederkrystall) for å skape et pn-kryss. Dette skaper en potensiell barriere som "gir retning" til de frigjorte elektronene, dvs. de frigjorte elektronene drives i retning av det potensielle energidråpet.

p-n kryss kan også dannes ut av amorft silisium (ingen krystallinsk struktur). Dangling obligasjoner (mangel på krystallinsk struktur) kan fange gratis elektroner. Disse er billige å produsere og er effektive under fluorescerende lys.

Materialer annet enn silisium kan brukes til å lage pn-kryssene. Materialer som galliumarsenid, kadmiumtellurid og kadmiumsulfid kan brukes. Effektivitet høyere enn silisiumbaserte PV-celler kan oppnås (bokkoffert på 40% er ute av tråd med langvarig bruk, beste effektivitet er ca. 20-25%).

5. Vindkraft:

Vindkraft er den kinetiske energien til vinden, eller utvinningen av denne energien av vindturbiner. I 2004 ble vindkraft den minst kostbare formen for ny kraftproduksjon, dyppe under kostnaden per kilowatt-time kullkraftverk.

Vindkraft vokser raskere enn noen annen form for elektrisk produksjon, på ca 37%, opp fra 25% vekst i 2002. I slutten av 1990-tallet var kostnaden for vindkraft omtrent fem ganger hva den var i 2005, og det nedover Trenden forventes å fortsette da større turbiner med flere megawatt er masseproduserte.

Anslagsvis 1 til 3 prosent av solenergiens energi blir omgjort til vindenergi. Dette er omtrent 50 til 100 ganger mer energi enn det som omdannes til biomasse av alle planter på jorden gjennom fotosyntese. Mesteparten av denne vindenergien finnes i høye høyder hvor kontinuerlig vindhastighet på over 160 km / t er vanlig. Til slutt blir vindenergien omgjort gjennom friksjon til diffus varme gjennom jordens overflate og atmosfære.

Mens den nøyaktige kinetikken av vind er ekstremt komplisert og relativt lite forstått, er det grunnleggende om dens opprinnelse relativt enkelt. Jorden blir ikke oppvarmet jevnt av solen. Ikke bare får polene mindre energi fra solen enn ekvator gjør, men tørt land varmes opp (og kjøler ned) raskere enn havene gjør.

Differensialvarmen gir et globalt atmosfærisk konveksjonssystem som når fra jordoverflaten til stratosfæren, fungerer som et virtuelt tak. Forandringen av årstider, bytte av dag og natt, Coriolis-effekten, den uregelmessige albedo (reflektivitet) av land og vann, fuktighet og friksjon av vind over forskjellige terreng er noen av de mange faktorene som kompliserer vindstrømmen over overflaten .