Top 10 hernieuwbare energiebronnen

Hernieuwbare bronnen zijn bronnen die continu in de natuur kunnen worden gegenereerd en onuitputtelijk zijn, zoals hout, zonne-energie, windenergie, getijdenenergie, waterkracht, biomassa-energie, biobrandstoffen, geothermische energie en waterstof. Ze staan ​​ook bekend als niet-conventionele bronnen. van energie en ze kunnen keer op keer op een eindeloze manier worden gebruikt.

1. Zonne-energie:

De zon biedt een ideale energiebron, onbeperkt in het aanbod, duur, wat niet bijdraagt ​​aan de totale hittelast van de aarde en geen lucht- en waterverontreinigende stoffen produceert. Het is een krachtig alternatief voor fossiele en nucleaire brandstoffen. Zonne-energie is zo overvloedig, maar met een inzamelefficiëntie van slechts 10%.

De dagelijkse zonne-energie-incidentie ligt tussen 5 en 7 kWh / m ² in verschillende delen van het land. Deze enorme bron van zonne-energie kan worden omgezet in een andere vorm van energie via thermische of fotovoltaïsche conversieroutes. De thermische route van de zon maakt gebruik van straling in de vorm van warmte die op zijn beurt kan worden omgezet in mechanische, elektrische of chemische energie.

Beperkingen voor het opwekken van zonne-energie:

1. De intensiteit van zonne-energie is niet constant.

2. De dichtheid van zonne-energie is laag in vergelijking met olie, gas of steenkool etc.

3. Er is een probleem met het economisch verzamelen van zonne-energie over een groot gebied.

4. Problemen bij het ontwerpen van faciliteiten die diffuus zonlicht kunnen gebruiken.

Thermische zonne-energie-apparaten zoals zonnekooktoestellen, zonneboilers, zonnedrogers, fotovoltaïsche cellen, zonne-energieplats, zonne-oven enz.

Solar Heat Collector:

Deze kunnen passief of actief van aard zijn. Passieve zonnewarmtecollectoren zijn natuurlijke materialen zoals stenen, stenen enz. Of materiaal zoals glas dat overdag warmte absorbeert en het 's nachts langzaam afgeeft. Actieve zonnecollectoren pompen een warmte-absorberend medium (lucht of water) door een kleine collector die normaal op de bovenkant van het gebouw wordt geplaatst.

Zonnepanelen:

Ze staan ​​ook bekend als fotovoltaïsche cellen of PV-cellen. Zonnecellen zijn gemaakt van dunne wafels van halfgeleidermaterialen zoals silicium en gallium. Wanneer er zonnestraling op valt, ontstaat er een potentiaalverschil dat de elektronenstroom veroorzaakt en elektriciteit produceert.

Silicium kan worden verkregen uit silica en zand, dat overvloedig beschikbaar en goedkoop is. Door galliumarsenide, cadmiumsulfide of boor te gebruiken, kan de efficiëntie van de PV-cel worden verbeterd. Het potentiaalverschil geproduceerd door een enkele cel met een grootte van 4 cm2 is ongeveer 0, 4-0, 5 V en produceert een stroom van 60 milliampère.

Solar Cooker:

Zonnekokers maken gebruik van zonnewarmte door de zonnestraling te reflecteren met behulp van een spiegel rechtstreeks op een glasplaat die de zwarte geïsoleerde doos afdekt waarin het rauwe voedsel wordt bewaard.

Solar Heaters:

Het bestaat uit een geïsoleerde doos die van binnenuit zwart is geverfd en een glazen deksel heeft om zonnewarmte op te vangen en op te slaan. In de doos bevindt zich een zwart geverfde koperen spoel waardoor koud water naar binnen stroomt, dat wordt verwarmd en uitmondt in een opslagtank. Het warme water uit de opslagtank op het dak wordt vervolgens via leidingen in gebouwen zoals hotels en ziekenhuizen aangevoerd.

Zonne-ovens:

Hier zijn duizenden kleine vlakspiegels opgesteld in holle reflectoren, die allemaal de zonnewarmte verzamelen en een zo hoge temperatuur produceren als 3000 ° C.

Thermische zonne-energiecentrale:

Zonne-energie wordt op grote schaal aangewend door het gebruik van holle reflectoren die ervoor zorgen dat water kookt om stoom te produceren. De stoomturbine drijft een generator aan om elektriciteit te produceren. Een zonne-energiecentrale (50 K Watt capaciteit) is geïnstalleerd in Gurgaon, Haryana.

2. Windenergie:

Windenergie is energie van turbines die elektriciteit opwekken naarmate de wind de bladen van windmolens draait. Een groot aantal windmolens wordt geïnstalleerd in clusters die windparken worden genoemd. De windturbine is gebouwd volgens een bepaalde specificatie om de efficiëntie van de stroomopwekking te maximaliseren.

De typische turbine draait met ongeveer 10 tot 25 omwentelingen per minuut en het type wind dat deze rotatie oplevert is ongeveer acht tot 10 knopen of 10 mijl per uur (16 km / h). Vanuit meteorologisch perspectief wordt wind beschreven als bewegende lucht en is in wezen een beweging van een gebied met hoge druk naar lage druk.

Deze beweging wordt verbeterd wanneer er weinig is om de algehele stroom te verstoren. Dus, de meest effectieve windturbine-energieopwekking moet worden gedaan in gebieden met grote hoogte of boven open water. Het windenergiepotentieel van ons land wordt geschat op ongeveer 20.000 MW, terwijl we op dit moment ongeveer 1020 MW genereren. Het grootste windpark van ons land ligt in de buurt van Kanyakumari in Tamil Nadu en genereert 380 MW elektriciteit.

3. Waterkracht:

Het eerste waterkrachtcentrale in India was een klein waterkrachtstation van 130 kW in gebruik genomen in 1897 in Sidrapong nabij Darjeeling in West-Bengalen. Met de vooruitgang in technologieën en toenemende behoefte aan elektriciteit, werd de nadruk verlegd naar grootschalige waterkrachtcentrales.

Het water dat in een rivier stroomt wordt verzameld door een grote dam aan te leggen waar het water wordt opgeslagen en van de hoogte kan vallen. Het blad van de turbine op de bodem van de dam beweegt met het snel bewegende water dat op zijn beurt de generator draait en elektriciteit produceert.

We kunnen ook mini- of micro-waterkrachtcentrales bouwen op de rivier in heuvelachtige gebieden om de waterkracht op kleine schaal te benutten, maar de minimumhoogte van de watervallen moet 10 meter zijn.

voordelen:

Waterkracht heeft verschillende voordelen, zoals:

een. Het is een schone energiebron.

b. Het biedt irrigatiefaciliteiten.

c. Het levert drinkwater aan mensen die leven, met name in de woestijn van Rajasthan en Gujarat.

d. Het is absoluut niet-vervuilend, heeft een lange levensduur en heeft een zeer lage operationele en onderhoudskosten.

e. Hulp bij het beheersen van overstromingen en het beschikbaar maken van water tijdens niet-regenachtige seizoenen voor irrigatie en ander gebruik.

Problemen:

Hydro power site (dam) heeft grote milieuproblemen:

een. De damsites zijn speciaal de bos- en landbouwgebieden en raken tijdens de bouw onder water.

b. Het veroorzaakt waterregistratie en siltatie.

c. Het veroorzaakt verlies aan biodiversiteit en de vispopulatie en andere waterorganismen worden negatief beïnvloed.

d. Lokale mensen verdreven en problemen van revalidatie en gerelateerde sociaaleconomische problemen.

e. Verhoog seismiciteit door grote hoeveelheden water in beslag genomen.

4. Getij-energie:

Oceaangetijden geproduceerd door zwaartekrachtkrachten van zon en maan bevatten enorme hoeveelheden energie. Het 'hoog water' en 'laag water' verwijzen naar de opkomst en ondergang van water in de oceaan. Een verschil van enkele meters is vereist tussen de hoogte van hoogtij en laag water om de turbines te laten draaien.

De getijdenenergie kan worden benut door een getijdenstorm aan te leggen. Tijdens vloed stroomt het zeewater in het reservoir van het spervuur ​​en draait de turbine, die op zijn beurt elektriciteit produceert door de generatoren te laten draaien. Tijdens eb, wanneer het zeeniveau laag is, stroomt het zeewater opgeslagen in het spervuurreservoir naar de zee en wordt de turbine weer ingeschakeld.

5. Ocean Thermal Energy:

De energie die beschikbaar is als gevolg van het verschil in temperatuur van water aan het oppervlak van de tropische oceaan en op diepere niveaus, wordt oceaanthermische energie (OTE) genoemd. Een verschil van 20 ° C of meer is vereist voor het gebruik van OTEC-energiecentrales (Ocean Thermal Energy Conversion). Het warme oppervlaktewater van de oceaan wordt gebruikt om een ​​vloeistof zoals ammoniak te koken.

Hogedrukdampen van de vloeistof gevormd door koken worden dan gebruikt om de turbine van een generator te laten draaien en elektriciteit te produceren. Het koudere water uit de diepere oceanen wordt verpompt om af te koelen en de dampen in vloeistof te condenseren.

6. Geothermische energie:

Geothermische energie is de warmte van de aarde. Het is schoon en duurzaam. Middelen van geothermische energie variëren van de ondiepe grond tot heet water en hete rots vond een paar mijlen onder het aardoppervlak, en nog verder naar de extreem hoge temperaturen van gesmolten gesteente genaamd magma.

De stoom of het hete water komt op natuurlijke wijze uit de grond door scheuren in de vorm van natuurlijke geisers. Soms vindt de stoom of het kokende water onder de aarde geen plaats om eruit te komen. We kunnen kunstmatig een gat boren tot aan de hete rotsen en door er een pijp in te leggen, de stoom of het hete water onder hoge druk door de buis laten gutsen, waardoor de turbines van een generator elektriciteit produceren.

7. Biomassa-energie:

We gebruiken al duizenden jaren biomassa-energie of bio-energie, de energie uit organisch materiaal, sinds mensen hout hebben verbrand om voedsel te koken of om warm te blijven. En vandaag is hout nog steeds onze grootste biomassa-energiebron.

Maar er kunnen nu veel andere bronnen van biomassa worden gebruikt, waaronder planten, residuen uit de landbouw of bosbouw en de organische component van stedelijk en industrieel afval. Zelfs de dampen van stortplaatsen kunnen worden gebruikt als biomassa-energiebron.

Het gebruik van biomassa-energie heeft het potentieel om onze uitstoot van broeikasgassen aanzienlijk te verminderen. Biomassa genereert ongeveer dezelfde hoeveelheid koolstofdioxide als fossiele brandstoffen, maar elke keer dat een nieuwe plant groeit, wordt kooldioxide feitelijk uit de atmosfeer verwijderd.

De netto emissie van koolstofdioxide zal nul zijn zolang planten worden aangevuld voor biomassa-energiedoeleinden. Deze energiegewassen, zoals snelgroeiende bomen en grassen, worden biomassa-feedstock genoemd. Het gebruik van feedstock voor biomassa kan ook helpen om de winst voor de agrarische sector te vergroten.

Het verbranden van plantenresten of dierlijke afvalstoffen veroorzaakt luchtvervuiling en produceert veel as als afvalresidu. Het verbranden van mest vernietigt essentiële voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor. Het is daarom nuttiger om de biomassa om te zetten in biogas of biobrandstoffen.

8. Biogas:

Biogas is een mengsel van methaan, koolstofdioxide, waterstof en waterstofsulfiet, waarbij de hoofdbestanddelen methaan zijn. Biogas wordt geproduceerd door anaërobe afbraak van dierlijke afvalstoffen (soms plantafval) in aanwezigheid van water. Anaërobe afbraak betekent afbraak van organisch materiaal door bacteriën in afwezigheid van zuurstof.

Biogas is een niet-vervuilende, schone en goedkope brandstof die zeer nuttig is voor plattelandsgebieden waar veel dierlijke en agrarische afvalstoffen beschikbaar zijn. Er is een directe gasaanvoer vanuit de fabriek en er is geen opslagprobleem. Het overblijvende slib is een rijke kunstmest die bacteriële biomassa bevat en de meeste voedingsstoffen die als zodanig worden bewaard.

Biogasinstallaties die in ons land worden gebruikt, bestaan ​​in principe uit twee soorten:

1. Biogasinstallatie met een vaste koepel:

Een installatie met een vaste koepel bestaat uit een vergister met een vaste, niet-verplaatsbare gashouder, die bovenop de vergister zit. Wanneer de gasproductie begint, wordt de suspensie in de compensatietank verplaatst. De gasdruk neemt toe met het opgeslagen volume gas en het hoogteverschil tussen het mestniveau in de vergister en het mestniveau in de compensatietank.

Terwijl de ondergrondse vergister 's nachts en tijdens koude seizoenen beschermd is tegen lage temperaturen, duurt het langer voor zonneschijn en warme seizoenen om de vergister te verwarmen. Geen enkele dag / nacht temperatuurschommelingen in de vergister beïnvloeden de bacteriologische processen positief.

De constructie van vaste koepelplanten is arbeidsintensief en creëert zo lokale werkgelegenheid. "Fixed-dome planten zijn niet eenvoudig te bouwen. Ze mogen alleen worden gebouwd waar de bouw kan worden gecontroleerd door ervaren biogastechnici. Anders zijn planten mogelijk niet gasdicht.

2. Biogasinstallatie met drijvende trommel:

Floating-drum-installaties bestaan ​​uit een ondergrondse vergister en een bewegende gashouder. De gashouder drijft ofwel direct op de gistingsslurry of in een eigen watermantel. Het gas wordt verzameld in de gastrommel, die stijgt of naar beneden beweegt, afhankelijk van de hoeveelheid opgeslagen gas. Door een geleidingsframe kan de gastrommel niet kantelen. Als de trommel in een watermantel drijft, kan deze niet vast komen te zitten, zelfs niet in een substraat met een hoog vastestofgehalte.

Vroeger werden drijf-vatinstallaties voornamelijk in India gebouwd. Een drijvende trommelinstallatie bestaat uit een cilindrische of koepelvormige vergister en een bewegende, zwevende gashouder of trommel. De gashouder drijft ofwel direct in de gistende slurry ofwel in een afzonderlijke watermantel.

De trommel waarin het biogas zich verzamelt, heeft een intern en / of extern geleideframe dat stabiliteit biedt en de trommel rechtop houdt. Als biogas wordt geproduceerd, gaat de trommel omhoog, als gas wordt verbruikt, zakt de gashouder terug.

De stalen trommel is relatief duur en onderhoudsintensief. Roest verwijderen en schilderen moet regelmatig worden uitgevoerd. De levensduur van de trommel is kort (tot 15 jaar, in tropische kustgebieden ongeveer vijf jaar). Als vezelachtige substraten worden gebruikt, vertoont de gashouder de neiging om "vast te zitten" in het resulterende zwevende schuim.

9. Bio-brandstoffen:

In tegenstelling tot andere hernieuwbare energiebronnen, kan biomassa direct worden omgezet in vloeibare brandstoffen, "biobrandstoffen" genoemd, om te helpen bij het voorzien in de brandstofbehoeften van het vervoer. De twee meest voorkomende soorten biobrandstoffen die tegenwoordig worden gebruikt, zijn ethanol en biodiesel.

Ethanol is een alcohol, hetzelfde als in bier en wijn (hoewel ethanol als brandstof wordt gebruikt om het ondrinkbaar te maken). Het wordt meestal gemaakt door biomassa te vergisten die rijk is aan koolhydraten via een proces vergelijkbaar met bierbrouwen.

Tegenwoordig wordt ethanol gemaakt van zetmelen en suikers, maar NREL-wetenschappers ontwikkelen technologie om het mogelijk te maken van cellulose en hemicellulose, het vezelmateriaal dat het grootste deel van het meeste plantaardig materiaal uitmaakt.

Ethanol kan ook worden geproduceerd door een proces dat vergassing wordt genoemd. Vergassingssystemen gebruiken hoge temperaturen en een omgeving met weinig zuurstof om biomassa om te zetten in synthesegas, een mengsel van waterstof en koolmonoxide. Het synthesegas of "syngas" kan vervolgens chemisch worden omgezet in ethanol en andere brandstoffen.

Ethanol wordt meestal gebruikt als mengmiddel met benzine om het octaangehalte te verhogen en koolmonoxide en andere smogveroorzakende emissies te verminderen. Sommige voertuigen, genaamd Flexible Fuel Vehicles, zijn ontworpen om op E85 te rijden, een alternatieve brandstof met een veel hoger ethanolgehalte dan gewone benzine.

Biodiesel wordt gemaakt door alcohol (meestal methanol) te combineren met plantaardige olie, dierlijk vet of gerecycled kookvet. Het kan worden gebruikt als een additief (meestal 20%) om de uitstoot van voertuigen te verminderen of in zijn pure vorm als een hernieuwbare alternatieve brandstof voor dieselmotoren.

Onderzoek naar de productie van vloeibare transportbrandstoffen van microscopisch kleine algen, of microalgen, komt opnieuw naar voren bij NREL. Deze micro-organismen gebruiken de energie van de zon om kooldioxide te combineren met water om biomassa efficiënter en sneller te maken dan terrestrische planten.

Olierijke microalgenstammen zijn in staat om de grondstof te produceren voor een aantal transportbrandstoffen - biodiesel, "groene" diesel en benzine en vliegtuigbrandstof - terwijl ze de effecten van kooldioxide die vrijkomen bij bronnen zoals elektriciteitscentrales, beperken.

10. Waterstof:

Waterstof (H ₂ ) wordt op agressieve wijze verkend als brandstof voor personenauto's. Het kan worden gebruikt in brandstofcellen om elektrische motoren van energie te voorzien of worden verbrand in verbrandingsmotoren (ICE's). Het is een milieuvriendelijke brandstof die de potentie heeft om onze afhankelijkheid van geïmporteerde olie drastisch te verminderen, maar een aantal belangrijke uitdagingen moet worden overwonnen voordat deze op grote schaal kan worden gebruikt.

Voordelen van waterstofbrandstof:

1. Geproduceerd in eigen land:

Waterstof kan in eigen land uit verschillende bronnen worden geproduceerd, waardoor onze afhankelijkheid van invoer van aardolie wordt verminderd.

2. Milieuvriendelijk:

Waterstof produceert geen luchtverontreinigende stoffen of broeikasgassen bij gebruik in brandstofcellen; het produceert alleen stikstofoxiden (NO _X ) bij verbranding in ICE's.

Uitdagingen van waterstofbrandstof:

1. Brandstofkosten en beschikbaarheid:

Waterstof is momenteel duur in productie en is alleen beschikbaar op een handvol locaties, voornamelijk in Californië.

2. Voertuigkosten en beschikbaarheid:

Brandstofcelvoertuigen zijn op dit moment veel te duur voor de meeste consumenten om het zich te veroorloven, en ze zijn alleen beschikbaar voor een paar demonstratiefolies.

3. Brandstofopslag aan boord:

Waterstof bevat veel minder energie dan benzine of diesel per volume-eenheid, waardoor het voor waterstofvoertuigen moeilijk wordt om tot aan benzinevoertuigen tussen de tankbeurten in te rijden - ongeveer 300 mijl. De technologie verbetert, maar de waterstofopslagsystemen aan boord voldoen nog niet aan de doelstellingen voor grootte, gewicht en kosten voor commercialisering.