Topp 10 förnybara energiresurser

Förnybara resurser är de som kan genereras kontinuerligt i naturen och är outtömliga, t.ex. trä, solenergi, vindkraft, tidvatten energi, vattenkraft, biomassa energi, biobränslen, geotermisk energi och väte. De är också kända som icke konventionella källor av energi och de kan användas igen och igen på ett oändligt sätt.

1. Solenergi:

Solen erbjuder en idealisk energikälla, obegränsad tillgång, dyr, vilket inte bidrar till jordens totala värmebelastning och producerar inte luft- och vattenföroreningar. Det är ett kraftfullt alternativ till fossila och kärnbränslen. Solenergi är så riklig men med en samlingseffektivitet på endast 10%.

Den dagliga solenergihöjden är mellan 5 och 7 kWh / m ² i olika delar av landet. Denna enorma solenergiresurs kan omvandlas till annan form av energi genom termiska eller fotovoltaiska omvandlingsvägar. Solvarmevägen använder strålning i form av värme som i sin tur kan omvandlas till mekanisk, elektrisk eller kemisk energi.

Begränsningar för solkraftproduktion:

1. Intensitet av solenergi är inte konstant.

2. Solenergin är låg i jämförelse med olja, gas eller kol etc.

3. Det finns problem att ekonomiskt samla in solenergi över stort område.

4. Problem med att designa anläggningar som kan använda diffust solljus.

Solvärmeapparater som solkokare, solvärmare, soltorkar, solceller, solkraft, solugn etc.

Solvärmesamlare:

Dessa kan vara passiva eller aktiva i naturen. Passiva solvärmekollektorer är naturliga material som stenar, tegel etc. eller material som glas som absorberar värme under dagen och släpper det långsamt på natten. Aktiva soluppsamlare pumpar ett värmeabsorberande medium (luft eller vatten) genom en liten samlare som normalt placeras på toppen av byggnaden.

Solceller:

De är också kända som fotovoltaiska celler eller PV-celler. Solceller är gjorda av tunna skivor av halvledarmaterial som kisel och gallium. När solstrålningar faller på dem, produceras en potentiell skillnad som orsakar flöde av elektroner och producerar elektricitet.

Silikon kan erhållas från kiseldioxid och sand, vilket är rikligt tillgängligt och billigt. Genom att använda galliumarsenid, kadmiumsulfid eller bor kan effektiviteten hos PV-cellen förbättras. Den potentiella skillnaden som produceras av en enda cell med en storlek av 4 cm är ungefär 0, 4-0, 5 V och ger en ström på 60 milliampere.

Solkokare:

Solkällor använder solvärme genom att reflektera solstrålarna med en spegel direkt på ett glasskikt som täcker den svarta isolerade låda inom vilken den råa maten hålls.

Solvärmare:

Den består av en isolerad låda målade svart inifrån och med ett glaslock för att ta emot och lagra solvärme. Inuti lådan har det svartfärgad kopparspole genom vilket kallt vatten som ska flöda in, vilket blir uppvärmt och rinner ut i en lagertank. Varmvattnet från lagertanken monterat på tak levereras sedan genom rör till byggnader som hotell och sjukhus.

Solugnar:

Här är tusentals småplanspeglar anordnade i konkava reflektorer, som alla samlar solvärmen och producerar så hög en temperatur som 3000 ° C.

Solvärmeverk:

Solenergi utnyttjas i stor skala genom att använda konkava reflektorer som orsakar kokning av vatten för att producera ånga. Ångturbinen driver en generator för att producera el. En solkraftverk (50 K Watt kapacitet) har installerats på Gurgaon, Haryana.

2. Vindkraft:

Vindkraft är energi från turbiner som skapar el när vinden vrider blad av vindkraftverk. Ett stort antal vindkraftverk installeras i kluster som kallas vindkraftparker. Vindturbinen är byggd för en viss specifikation för att maximera effektiviteten i kraftproduktionen.

Den typiska turbinen kretsar vid cirka 10 till 25 varv per minut och den typ av vind som ger denna rotation är cirka åtta till 10 knop eller 10 mil per timme (16 km / h). Från ett meteorologiskt perspektiv beskrivs vind som rörlig luft och är i huvudsak en rörelse från ett område med högt tryck till ett lågt tryck.

Denna rörelse förbättras när det är litet att störa det totala flödet. Således bör den mest effektiva vindkraftverksenergineringen ske i områden med hög höjd eller över öppet vatten. Vindkraftpotentialen i vårt land uppskattas till cirka 20 000 MW, medan vi idag producerar cirka 1020 MW. Den största vindkraftparken i vårt land ligger nära Kanyakumari i Tamil Nadu som genererar 380 MW, el.

3. Vattenkraft:

Den första vattenkraftverkstationen i Indien var en liten vattenkraftstation på 130 kW i 1897 vid Sidrapong nära Darjeeling i västra Bengal. Med framsteg inom teknik och ökat krav på el, skiftades betoningen till stora vattenkraftverk.

Vattnet som strömmar i en flod samlas genom att bygga en stor damm där vattnet lagras och får falla från höjden. Bladet på turbinen ligger vid botten av dammen rör sig med det snabbt rörliga vattnet som i sin tur roterar generatorn och producerar el.

Vi kan också konstruera mini- eller mikrokraftverk på floden i kuperade områden för att utnyttja hydroenergin i liten skala, men minsta höjden på vattenfallen ska vara 10 meter.

fördelar:

Vattenkraft har flera fördelar som:

en. Det är en ren energikälla.

b. Det ger bevattningsanläggningar.

c. Det ger dricksvatten till människor som lever, särskilt i öken av Rajasthan och Gujarat.

d. Det är absolut icke förorenande, har ett långt liv och har mycket låga drift- och underhållskostnader.

e. Hjälpa till att kontrollera översvämningar och göra vatten tillgängligt under regniga årstider för bevattning och andra användningsområden.

problem:

Hydro power site (dam) har stora miljöproblem:

en. Damområdena är speciellt skogs- och jordbruksområdena och blir nedsänkt under byggandet.

b. Det orsakar vattenskogning och siltation.

c. Det orsakar förlust av biologisk mångfald och fiskpopulationen och andra vattenlevande organismer påverkas negativt.

d. Förflyttade lokalbefolkningen och skapa problem med rehabilitering och relaterade socioekonomiska problem.

e. Öka seismiciteten på grund av stor volym vattenpåverkat.

4. Tidvatten Energi:

Ocean tidvatten som produceras av gravitationskrafter av sol och måne innehåller enorma mängder energi. "Högvatten" och "lågvatten" avser uppgång och fall av vatten i havet. En skillnad på flera meter krävs mellan höjden av högvatten och lågvatten för att snurra turbinerna.

Tidvattenenergin kan utnyttjas genom att bygga en tidvattenbarriär. Under högvatten strömmar havsvattnet in i spärren och vrider turbinen, som i sin tur producerar el genom att rotera generatorer. Under lågvatten, när havsnivån är låg, strömmar havsvattnet i spärrreservoaren ut i havet och vrider turbinen igen.

5. Ocean Termisk Energi:

Den energi som finns tillgänglig på grund av skillnaden i temperaturen på vatten vid ytan av det tropiska havet och på djupare nivåer kallas Ocean Thermal Energy (OTE). En skillnad på 20 ° C eller mer krävs för drift av OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) kraftverk. Det varma vattnet i havet används för att koka en vätska som ammoniak.

Högtrycksångor av vätskan som bildas genom kokning används sedan för att vrida turbinen hos en generator och producera el. Det kallare vattnet från de djupare oceanerna pumpas för att kyla och kondensera ångorna i vätska.

6. Geotermisk energi:

Geotermisk energi är värmen från jorden. Det är rent och hållbart. Resurser av geotermisk energi sträcker sig från grunda marken till hett vatten och het rock som hittades några miles under jordens yta och ner ännu djupare till de extremt höga temperaturer av smält sten som kallas magma.

Ångan eller hett vatten kommer naturligt ut ur marken genom sprickor i form av naturliga gejsrar. Ibland finner inte ångan eller kokande vatten under jorden någon plats att komma ut. Vi kan artificiellt borra ett hål upp till de heta stenarna och genom att lägga ett rör i det gör ångan eller hett vatten sprutar ut genom röret vid högt tryck vilket gör turbinerna hos en generator för att producera el.

7. Biomassa Energi:

Vi har använt biomassa energi eller bioenergi, energin från organiskt material i tusentals år, ända sedan människor började bränna trä för att laga mat eller hålla sig varm. Och idag är trä fortfarande vår största biomassa energi resurs.

Men många andra källor till biomassa kan nu användas, inklusive växter, rester från jordbruk eller skogsbruk, och den organiska delen av kommunalt och industriellt avfall. Även rök från deponier kan användas som en biomassa energikälla.

Användningen av biomassa energi har potential att kraftigt minska våra utsläpp av växthusgaser. Biomassa genererar ungefär samma mängd koldioxid som fossila bränslen, men varje gång en ny växt växer, tas koldioxid faktiskt bort från atmosfären.

Nettosemissionen av koldioxid kommer att vara noll så länge som växter fortsätter att fyllas på för biomassanvändning. Dessa energigrödor, såsom snabbväxande träd och gräs, kallas biomassamaterial. Användningen av biobränslefoder kan också bidra till att öka vinsten för jordbruksindustrin.

Förbränning av växtrester eller animaliskt avfall orsakar luftförorening och producerar mycket ask som avfallsrester. Förbränning av damm förstör väsentliga näringsämnen som kväve och fosfor. Det är därför mer användbart att omvandla biomassan till biogas eller biobränslen.

8. Biogas:

Biogas är en blandning av metan, koldioxid, väte och vätesulfit, de viktigaste beståndsdelarna är metan. Biogas produceras genom anaerob nedbrytning av animaliskt avfall (ibland plantavfall) i närvaro av vatten. Anaerob nedbrytning innebär nedbrytning av organiskt material genom bakterier i frånvaro av syre.

Biogas är ett icke-förorenande, rent och lågt bränsle som är mycket användbart för landsbygden där mycket animaliskt avfall och jordbruksavfall är tillgängliga. Det finns en direkt tillförsel av gas från anläggningen och det finns inget lagringsproblem. Slammet kvar är ett rikt gödselmedel som innehåller bakteriel biomassa med de flesta näringsämnen som konserveras som sådana.

Biogasväxter som används i vårt land är i grunden av två typer:

1. Biogasanläggning med fast kupol typ:

En fastkupolanläggning består av en kokare med en fast, ej rörlig gashållare som sitter ovanpå kokaren. När gasproduktionen startas förskjuts uppslamningen i kompensationstanken. Gastrycket ökar med volymen lagrad gas och höjdskillnaden mellan uppslamningsnivån i kokaren och uppslamningsnivån i kompensationstanken.

Medan den underjordiska kokaren skyddas mot låga temperaturer på natten och under kalla årstider, tar solsken och varma årstider längre tid att värma upp kokaren. Inga dag- / nattfluktuationer i temperaturen i kokaren påverkar positivt de bakteriologiska processerna.

Byggandet av fasta kupolanläggningar är arbetskrävande och skapar därmed lokal sysselsättning. "Fast-dome-växter är inte lätta att bygga. De bör endast byggas där konstruktion kan övervakas av erfarna biogas tekniker. Annars kan växterna inte vara gastäta.

2. Biogasanläggning med flytande trumma:

Flytande trummor består av en underjordisk kokare och en rörlig gashållare. Gashållaren flyter antingen direkt på jäsningslösningen eller i en egen vattenjacka. Gasen uppsamlas i gastrumman, vilken stiger eller rör sig ned, i enlighet med den lagrade gasmängden. Gas trumman hindras från att lutas av en styrram. Om trumman flyter i en vattenjacka, kan den inte fastna, även i substrat med högt fast innehåll.

Tidigare byggdes flytande trumplantor huvudsakligen i Indien. En flytande trumman består av en cylindrisk eller kupolformad kokare och en rörlig, flytande gashållare eller trumma. Gashållaren flyter antingen direkt i fermentslammet eller i en separat vattenjacka.

Den trumma där biogasen samlar upp har en intern och / eller extern styrram som ger stabilitet och håller trumman upprätt. Om biogas produceras, rör sig trumman upp, om gasen konsumeras sänker gashållaren tillbaka.

Ståltrumman är relativt dyr och underhållsintensiv. Avlägsnande av rost och målning måste utföras regelbundet. Trummens livstid är kort (upp till 15 år, i tropiska kustregioner ca fem år). Om fibrösa substrat används, visar gashållaren en tendens att "fastna" i det resulterande flytande skummet.

9. Bio-bränslen:

Till skillnad från andra förnybara energikällor kan biomassa omvandlas direkt till flytande bränslen, kallad "biobränslen", för att hjälpa till att uppfylla transportbränslebehoven. De två vanligaste typerna av biobränslen som används idag är etanol och biodiesel.

Etanol är en alkohol, samma som i öl och vin (även om etanol används som bränsle är modifierat för att göra det otänkbart). Det görs oftast genom att fermentera någon biomassa hög i kolhydrater genom en process som liknar ölbröd.

Idag tillverkas etanol av stärkelse och socker, men NREL-forskare utvecklar teknik för att göra det möjligt att göra det från cellulosa och hemicellulosa, det fibrösa materialet som utgör den största delen av växtmaterialet.

Etanol kan också framställas genom ett förfarande som kallas förgasning. Förgasningssystem använder höga temperaturer och en miljö med låg syre för att omvandla biomassa till syntesgas, en blandning av väte och kolmonoxid. Syntesgasen eller "syngas" kan sedan omvandlas kemiskt till etanol och andra bränslen.

Etanol används mest som blandningsmedel med bensin för att öka oktan och skära ner kolmonoxid och andra smogskador. Vissa fordon, kallade Flexibla Bränslefordon, är utformade att köra på E85, ett alternativt bränsle med mycket högre etanolinnehåll än vanlig bensin.

Biodiesel tillverkas genom att kombinera alkohol (vanligtvis metanol) med vegetabilisk olja, djurfett eller återvunnet matlagningsfett. Den kan användas som additiv (typiskt 20%) för att minska fordonets utsläpp eller i ren form som ett förnybart alternativt bränsle för dieselmotorer.

Forskning på produktion av flytande transportbränslen från mikroskopiska alger eller mikroalger återkommer på NREL. Dessa mikroorganismer använder solens energi för att kombinera koldioxid med vatten för att skapa biomassa mer effektivt och snabbt än jordbruksväxter.

Oljerika mikroalgerstammar kan producera råmaterialet för ett antal transportbränslen - biodiesel, "grön" diesel och bensin och jetbränsle - samtidigt som effekterna av koldioxid frigörs från källor som kraftverk.

10. Vätgas:

Vätgas (H ₂ ) analyseras aggressivt som bränsle för personbilar. Den kan användas i bränsleceller för att driva elmotorer eller brännas i förbränningsmotorer (ICE). Det är ett miljövänligt bränsle som har potential att dramatiskt minska vårt beroende av importerad olja, men flera viktiga utmaningar måste övervinnas innan den kan användas allmänt.

Fördelar med vätebränsle:

1. Tillverkad Inhemskt:

Vätgas kan produceras inhemskt från flera källor, vilket minskar vårt beroende av petroleumsimport.

2. Miljövänlig:

Vätgas producerar inga luftföroreningar eller växthusgaser när de används i bränsleceller. Det producerar endast kväveoxider (NO _X ) när de brinner i ICE.

Utmaningar av vätebränsle:

1. Bränslekostnad och tillgänglighet:

Väte är för närvarande dyrt att producera och är endast tillgängligt på en handfull platser, mestadels i Kalifornien.

2. Fordonskostnad och tillgänglighet:

Bränslecellfordon är för närvarande alltför dyra för de flesta konsumenter att ha råd med, och de är bara tillgängliga för några demonstrationsflottor.

3. Bränsleförvaring ombord:

Vätgas innehåller mycket mindre energi än bensin eller diesel på volymbasis, vilket gör det svårt för vätefordon att gå så långt som bensinfordon mellan fyllning-ca 300 mil. Tekniken förbättras, men bränsleförvaringssystemen ombord uppfyller ännu inte storlek, vikt och kostnadsmål för kommersialisering.