I 5 principali tipi di fonti energetiche rinnovabili
Questo articolo getta luce sui primi cinque tipi di fonti di energia rinnovabile. I tipi sono: 1. Energia solare 2. Energia eolica 3. Energia geotermica 4. Energia delle maree 5. Energia da biomassa.
Fonte di energia rinnovabile: Tipo 1. Energia solare:
I raggi diretti del sole tappati nelle celle fotovoltaiche possono essere convertiti in energia. Questa energia è conosciuta come energia solare.
Processi:
Finora, due processi sono considerati molto efficaci per sfruttare l'energia solare:
1. Fotovoltaico:
È un processo di conversione della luce solare diretta in energia elettrica attraverso dispositivi a semiconduttore. Ha diverse applicazioni. Ma il processo di conversione è costoso, tre volte più costoso dell'energia eolica e dell'energia solare termica. La continua ricerca ha, tuttavia, abbassato il costo di produzione e aumentato la sua efficienza e durata.
Alla fine degli anni '90, questa tecnologia è migliorata in modo significativo ed è diventata economicamente redditizia. La ricerca sta procedendo a ridurre i costi dei materiali semiconduttori, il miglioramento del processo di conversione e la composizione del pannello solare.
A questo proposito, si sono evoluti tre tipi di sistemi fotovoltaici:
(a) Struttura monocristallina o policristallina,
(b) Struttura o modulo del concentratore e
(c) Modulo a film sottile.
Le celle in silicio monocristallino e in silicio policristallino sono sistemi popolari per raccogliere l'energia solare. Nel sistema concentratore, le unità tracciano la posizione del sole e di conseguenza preparano le cellule, usando lenti o specchi per ricevere la luce del sole. Questo è meglio dei collettori a piastre piatte.
Il fotovoltaico 'Thin-film' è composto da materiale semiconduttore più fine, depositato su vetro o acciaio inossidabile. Questo sistema è meno costoso. Le strutture utilizzano silicio amorfo, ora utilizzato commercialmente in vari paesi.
Tecnologia solare termica:
La tecnologia solare termica, popolarmente conosciuta come Luz System (inventata da Luz International Limited) consiste in specchi di tipo trogolo con strumenti di rilevamento della luce e microprocessori per attingere e convertire i raggi solari in energia.
I raggi del sole in arrivo sono riflessi da specchi sui tubi di acciaio rivestiti. Una speciale varietà di olio viene portata attraverso il tubo e riscaldata a 411, 6 ° C. Creerà un vapore surriscaldato che avvierà un generatore di turbina elettrica. In questo sistema, l'energia immagazzinata può essere utilizzata anche durante la notte.
Una joint venture è stata sponsorizzata da Israele e Stati Uniti. Arnold J. Glodman e Patrick Francois, due ingegneri, hanno inventato questo impianto, creato nel deserto del Mojave a Los Angeles nel 1989. Questo sistema ha alcuni vantaggi rispetto a tutte le altre fonti di energia non rinnovabili .
È competitivo in termini di costi, rispettoso dell'ambiente e facile da costruire. È il 7% più efficace delle centrali a carbone o a base di petrolio e il 10% più efficace delle centrali nucleari. Questo tipo di impianto sarà più efficace nelle zone soleggiate e luminose di tutto il mondo.
Produzione:
L'energia solare, nonostante il calo dei costi, contribuisce ancora a meno dello 0, 5% della produzione energetica globale. Ma, considerando il costo di riduzione e il vasto potenziale, è probabile che cresca costantemente. In India e Cina, è ora sempre più utilizzato in apparecchi come scaldabagni, essiccatoi, cucine, ecc.
La Cina, a questo proposito, è in vantaggio rispetto agli altri paesi in cui vengono fabbricati 20.000 metri quadrati di collettori di calore. Alcuni paesi stanno ora seriamente cercando di utilizzare l'energia solare nell'elettrificazione rurale. La Repubblica Dominicana, ad esempio, ha avviato un programma congiunto, con una società statunitense - Enersol Associates - per estendere l'energia elettrica alle aree rurali. Anche Sri Lanka e Indonesia sono sulla stessa strada.
La produzione di energia elettrica da energia solare non è molto alta. È inferiore a 700 GWH. Quattro quinti di esso sono prodotti dagli Stati Uniti, in particolare nei deserti della California, dove vengono prodotti 600 MW di energia solare. Anche Israele sta producendo una certa quantità di energia. Ora le luci portatili, i calcolatori, i caricabatterie sono alimentati dall'energia solare.
prospettive:
La prospettiva dell'energia solare è senza limiti. Sebbene la diffusione delle celle fotovoltaiche non sia all'altezza delle aspettative, la sua efficienza è aumentata in modo significativo. Ci si aspetta che aumenti molto di più quando il prezzo scende. Un ulteriore progresso tecnologico di questa cella porterà l'energia solare a conquistare un enorme mercato nei prossimi anni.
Fonte di energia rinnovabile: tipo 2. Energia eolica:
L'energia eolica è assolutamente senza inquinamento, fonte di energia rinnovabile inesauribile. Il meccanismo di conversione dell'energia dal soffiare del vento è molto semplice e praticato fin dal periodo medievale. L'energia cinetica del vento, attraverso le turbine, viene convertita in energia elettrica.
I sistemi eolici planetari sulla terra sono molto prevedibili e coerenti.
In base alle caratteristiche, alla velocità e al modello di soffiatura dei sistemi eolici, può essere suddiviso in tre tipi:
1. Sistemi eolici permanenti,
2. Sistemi eolici locali e
3. Brezza costiera, terrestre e marina.
I sistemi eolici permanenti sono alisei-occidentali; sistemi eolici locali come il monsone in stagione. Oltre ai venti forti costieri, le brezze terrestri e marine sono molto consistenti e così potenti che, se usate correttamente, possono produrre quantità apprezzabili di energia elettrica senza alcun costo ricorrente significativo.
Produzione:
Finora, solo pochi paesi erano in grado di sfruttare una considerevole quantità di elettricità dall'energia eolica. Gli Stati Uniti producono il massimo - 2.700 Giga-watt ore nel 1993-94, seguiti da Danimarca-744 Giga-wattora e Australia -125 Giga-wattora.
Nel 1999 sono in funzione 20.000 turbine eoliche, distribuite in 12 paesi con una capacità installata di oltre 2.200 megawatt.
Tra i paesi consumatori, la Danimarca registra il tasso di crescita massimo in cui 3.400 turbine contribuiscono al 3% del fabbisogno energetico totale. Gli Stati Uniti - il più grande paese produttore di energia eolica - hanno, tuttavia, la maggior parte delle stazioni di generazione confinate in California, dove circa 15.000 turbine contribuiscono all'1% del fabbisogno nazionale.
L'India, per quanto riguarda la produzione di energia eolica, non è molto indietro. Ha un programma ambizioso per installare 250 turbine azionate dal vento, con una capacità totale di 45 megawatt, distribuite in 12 luoghi adatti, in particolare nelle aree costiere. Le turbine indiane altamente affidabili, come stimato dal Ministero dell'energia e dell'energia, saranno in grado di produrre 3.000 megawatt nel prossimo futuro.
Il ministero delle fonti non convenzionali di energia sta sviluppando energia eolica in India per ridurre il peso della bolletta delle importazioni di petrolio. Il potenziale della generazione di energia eolica del Paese supera i 150.000 megawatt, di cui 1/4 è recuperabile.
vantaggi:
1. Rispettoso dell'ambiente e senza inquinamento.
2. I costi operativi e di manutenzione sono minimi.
3. La pianificazione, la relazione sul progetto, la relazione sulla fattibilità tecnica e la costruzione richiedono solo pochi mesi.
4. Le piccole turbine richiedono una tecnologia semplice.
5. Piccole turbine spesso utili per la trasmissione in aree remote. Pertanto, le perdite di trasmissione sono evitate.
svantaggi:
1. Rispetto ai combustibili fossili, non è ancora economicamente sostenibile poiché la produzione è molto bassa e irregolare.
2. La maggior parte delle macchine deve essere importata dagli Stati Uniti e dall'Europa.
3. La costruzione è molto difficile dato che i siti sono per lo più inaccessibili, terreno ostile.
4. Il soffiare del vento potrebbe essere irregolare.
Il futuro dell'energia eolica:
Diversi esperimenti di sviluppo dell'energia eolica negli ultimi due decenni (1980-2000) hanno portato a una riduzione del prezzo della tecnologia e ad una maggiore adattabilità delle macchine in diverse condizioni. Le turbine eoliche sono ora relativamente più economiche e il costo è sceso a un terzo del prezzo precedente.
Quando sul mercato verranno prodotti disegni molto migliori, sarà meno costoso delle centrali a carbone o petrolio. Sarà quindi l'energia del mondo futuro.
Fonte di energia rinnovabile: tipo # 3. Energia geotermica:
Sotto la crosta terrestre (12-60 km di spessore) la temperatura aumenta con la profondità.
Il secondo strato di mantello ha uno spessore di circa 3.000 km. Terzo viene il nucleo esterno che è di circa 2.000 km di spessore. Il nucleo interno (4 ° strato) è di circa 1.500 km
La temperatura al centro della terra può salire a 4.800 ° C dove tutti i materiali pesanti come il nichel, il ferro ecc. Vengono convertiti in stato di lava fusa.
Se si formano fessure o crepe nella crosta e nel mantello, allora il magma del mantello esce vigorosamente. Questa tremenda energia termica può essere sfruttata con successo e può essere convertita in energia elettrica. È popolarmente noto come "energia geotermica".
Questa energia è ora considerata una delle principali fonti di energia che potrebbe alleviare l'attuale crisi energetica del mondo. Le possibili aree in cui è possibile sfruttare l'energia geotermica sono geyser, sorgenti calde, vulcani, ecc.
L'uso dell'energia geotermica è antico quanto la stessa civiltà. Le sorgenti calde e geyser vengono utilizzate dal periodo medievale.
Il primo tentativo moderno (1890) di sfruttare il calore del sottosuolo fu fatto nella città di Boise, nell'Idaho (USA), dove fu costruita una rete di condutture per l'acqua calda per dare calore agli edifici circostanti. Questa pianta funziona ancora senza intoppi.
Successivamente, questa idea si diffuse in Europa. Nel 1904, il sistema di conversione dell'energia indigena fu applicato nel distretto italiano della Toscana. La Nuova Zelanda era il terzo paese, dove nel 1958 fu costruito un impianto geotermico a Wairaka per produrre 300 MW di potenza.
Le intrusioni magmatiche che escono da una profondità di sei-sette miglia (10 km) spesso creano una grande pozza d'acqua in cui la temperatura può superare i 260 ° C (500 ° F). Spesso, questi producono grandi geyser come Old Faithful nel Parco di Yellowstone, USA Questi geyser e sorgenti termali sono la fonte di energia senza fine durante tutto l'anno, se opportunamente sfruttati.
La tecnologia degli impianti geotermici è molto semplice. Strati o crepe porosi di acqua superficiale - percolano molto in profondità e trovano punti caldi, una speciale formazione geologica, che diventa molto calda. L'acqua calda viene quindi espulsa automaticamente verso l'alto e raccolta per produrre energia. Se non viene espulso, può essere raccolto attraverso l'operazione di perforazione.
I processi comuni nelle unità geotermiche sono:
1. Il vapore naturale espulso entra direttamente nei tubi per guidare i motori di generazione.
2. L'acqua calda proveniente dal sottosuolo viene utilizzata per scopi di riscaldamento residenziale o industriale.
3. L'acqua superficiale fredda viene iniettata nei serbatoi sotterranei caldi che producono vapore utilizzato nelle turbine.
Produzione:
L'energia geotermica è una delle fonti di energia in più rapida crescita. Nel 1995-96, la produzione mondiale era di 48 milioni di chilowattora, registrando un aumento del 69% dal 1985.
USA è il più grande produttore di energia geotermica, producendo 18.000 milioni di ore KW, registrando una crescita del 58% dal 1985. Il primo tentativo di produrre energia da questa fonte fu nel 1890 nella città di Boise, nell'Idaho. Dal 1960, sono stati fatti sforzi per stimare l'acqua geotermica e il potenziale di vapore nei geyser della California. Fino al 1990, 20 centrali elettriche in 150 pozzi di acqua calda e vapore hanno iniziato a contribuire al 3% dell'energia elettrica consumata in California.
Nel 1979, un pozzo geotermico fu trivellato a Chesapeake Bay-shore, nel Maryland. I potenziali siti per la produzione geotermica sono stati assegnati dalla Georgia del Sud al New Jersey.
Il Messico, le Filippine, l'Italia, il Giappone e tutti gli altri paesi infestati dal vulcano producono un'enorme quantità di energia geotermica.
vantaggi:
1. Una fonte di energia versatile con più usabilità.
2. Ha un potenziale immenso, se battuto correttamente.
3. Rilevare il punto caldo sotto la superficie terrestre è molto facile attraverso le immagini satellitari.
4. Costi ricorrenti trascurabili.
svantaggi:
1. Il cedimento del terreno può verificarsi.
2. I minerali sotterranei possono contaminare l'acqua locale.
3. Costi iniziali elevati.
Fonte di energia rinnovabile: Tipo # 4. Energia delle maree:
Le correnti oceaniche sono il magazzino di energia infinita. Dall'inizio del XVII-XVIII secolo sono stati compiuti sforzi persistenti per creare un sistema energetico più efficiente dalle ondate di marea incessanti della corrente oceanica. La costa del New England negli Stati Uniti ha assistito a questo esperimento per oltre 300 anni.
Il primo progetto di energia delle maree è, forse, il cervello del Dr. Franklin Roosevelt. A Bay of Fundy, in Canada, ha stimato che la variazione dell'altezza delle maree supera i 10-15 m. (Da 30 a 50 piedi). Questo sforzo è andato invano. Dopo il 1980, il governo canadese riprende il progetto e costruisce una diga lunga 8 km (cinque miglia) per sfruttare l'energia delle maree.
Da allora, sono stati effettuati almeno 15 progetti di marea nella zona di Fundy Bay. Notevoli tra questi sono Annapolis, Shepody, Cabscook e Amherst ecc.
La Francia è anche uno dei principali produttori di energia delle maree. L'estuario di La Ranee è il più grande in Francia dove la produzione di energia elettrica incontra la domanda del quartiere. San Michele è un'altra area in cui si svolgono lavori di costruzione. Anche Severn nel Regno Unito e la baia di Kislaya in Russia producono energia elettrica delle maree. Il governo indiano sta pianificando di installare alcuni progetti di energia mareomotrice nella costa orientale e nel Golfo di Kutch.
Fonte di energia rinnovabile: Tipo # 5. Energia da biomassa:
Le biomasse si riferiscono all'energia che può essere sfruttata dalla combustione di qualsiasi forma naturale di crescita. Può trattarsi sia di rifiuti di origine animale che di raccolti, in genere combustibile, legno, sterco e residui colturali.
La biomassa è una potenziale fonte di conversione energetica. Può essere convertito in energia elettrica, energia termica o gas per cucinare e alimentare i motori. Da un lato spazzerà via i rifiuti o la spazzatura e produrrà energia dall'altra.
Ciò migliorerà la vita economica delle zone rurali nei paesi sottosviluppati e in via di sviluppo, ridurrà l'inquinamento ambientale, migliorerà l'autosufficienza e ridurrà la pressione sul legno combustibile. Una fonte di energia multi-benefica davvero!
L'energia da biomassa è nettamente diversa nelle regioni rurali e urbane-industriali:
1. Nelle regioni urbane-industriali lo smaltimento dei rifiuti solidi pone gravi problemi. Può essere preso come materia prima per produrre elettricità. Secondo le stime, ogni kg di questi rifiuti solidi può produrre 12.000 BTU di energia. Questa energia può essere convenientemente utilizzata nei normali generatori.
Processi:
Il riciclaggio dei rifiuti e il processo di generazione di energia è molto semplice. La spazzatura richiede essiccazione, triturazione e filtrazione dell'aria per rimuovere l'umidità e le particelle non combustibili.
2. L'economia rurale può anche utilizzare con successo la biomassa per la produzione di energia e le acque reflue urbane come fertilizzante sul campo. Carburante, sterco e residui di colture possono essere convertiti con successo in energia dopo la gassificazione. Questa biomassa gassificata può essere convertita in energia elettrica o utilizzata come combustibile per cucinare o per motori.
Processi:
Il processo di conversione è noto anche dal 1940. Ma il nuovo processo di gassificazione è più efficiente. Le turbine a gas o la gassificazione della biomassa possono convertire la biomassa in gas, utilizzabile come il gas di carbone. Sono stati fatti tentativi con successo per la piantagione di biomassa e la gassificazione su larga scala nelle piantagioni di canna da zucchero brasiliane in cui il succo di canna da zucchero viene convertito in alcol etilico, utilizzabile nelle automobili.
Analoghi esperimenti di successo sono ora condotti negli Stati Uniti per utilizzare estratti di soia per produrre carburante per automobili. Anche l'etanolo fermentato con canna da zucchero viene usato con successo nel carburante per il trasporto. Questi possono alla fine ridurre la dipendenza dal petrolio.
vantaggi:
1. L'elettrificazione nelle aree rurali sarà più economica e più facile.
2. Genererà occupazione nelle aree rurali nello sviluppo di paesi popolosi.
3. Ridurre la dipendenza dai combustibili fossili importati.
4. Eco-friendly, i residui sono biodegradabili.
I problemi:
La conversione della biomassa in energia non è, tuttavia, esente da problemi.
I problemi principali sono:
1. Le piantagioni di biomassa possono ostacolare l'equilibrio ecologico.
2. L'erosione del suolo accelererà.
3. I nutrienti del suolo saranno esauriti.
Elettricità di biogas nel mondo in via di sviluppo:
Nei paesi densamente popolati del Sud-est asiatico, il digestore di biogas ha inaugurato una nuova speranza per combattere la crescente crisi energetica. La semplice fermentazione di sostanze organiche attraverso camere a gas costruite in modo indigeno sta producendo energia necessaria per l'elettrificazione domestica, la cottura, il riscaldamento e il pompaggio dell'acqua. Lo sterco di vacca viene utilizzato come combustibile principale, disponibile all'interno della famiglia senza alcun costo aggiuntivo.
Attualmente, la Cina e l'India hanno almeno 7 milioni e 2 milioni di digestori di biogas, rispettivamente.
Questi digestori hanno diversi pregi:
1. Più economico da installare.
2. Il processo è semplice.
3. Il funzionamento è pulito.
4. Aumenta l'autosufficienza.
5. Una forma rinnovabile di produzione di energia.
Le camere a gas hanno percorso una lunga strada dai campi di concentramento di Naji. Poi (1940-45) le "camere a gas" di Naji in Germania erano camere di morte. Ora sono bio (vita) -camburi. Come disse il famoso fisico Kapitza: Parlare di energia atomica in termini di bomba atomica è paragonabile a parlare di elettricità in articoli di catena elettrica.
