Forskjellige Typer av Alternative energikilder
For flere tiår har det vært ganske mye diskusjon om skadene på miljøet ved forsøpling og pumping skadelige gasser i atmosfæren. Mange ideer om hvordan å beskytte miljøet har blitt satt på plass, enten ved sosial bevissthet eller ved lov, å bidra til å rydde opp jorden og redusere fremtidig forurensning. Disse ideene spenner fra resirkulering, for å plukke opp søppel, for å bruke alternative energikilder., Vi kommer til å fokusere på fordeler, muligheter og hindringer som kommer med bruken av alternativ energi.
Alternativ energi er best definert som bruk av andre energikilder enn tradisjonelle fossile brensler, som er ansett som miljøskadelige og er en mangelvare. Fossilt brensel består av naturgass, kull og olje. I dag, fossilt brensel er den mest brukte energikilden til å varme opp hjemmene våre og makt våre biler. Å bruke disse brensel som energi de må brennes, og brenning av disse brensel utgivelser skadelige gasser i atmosfæren, forårsaker forurensning., Et annet problem knyttet til fossilt brensel er deres forsyning: det er uklart hvor lenge olje og kull vil vare med våre gjeldende sats for forbruk, eller hvis nye reserver vil bli funnet før dagens reserver løpe ut. Estimater på hvor lang tid gjeldende reservene vil vare kjøre hvor som helst fra 20 år til 400 år. På grunn av disse utfordringene med fossilt brensel, flere mennesker begynner å bruke alternative energikilder. Enkelte populære alternative energikilder er vindkraft, hydroelectricity (vann-kraft), solenergi, biobrensel og hydrogen., Disse brensel alle har to ting til felles: de er en liten miljøpåvirkning på jorden og deres bærekraft (uendelig forsyning) som energikilde.
Så hvis alternative energikilder er ment å løse våre miljø-og tilførsel problemer, hvorfor har vi ikke slått til ved hjelp av alternative energikilder alene? Vel, det enkle svaret er at alternative energikilder har også en tendens til å ha felles barrierer for deres bruk så utbredt energikilder. Disse barrierene inkludere beliggenhet, lagring, høy pris for å produsere og bruke, og inkonsekvent energiforsyning.,
Vindkraft
Vindkraft er ikke en ny kilde av energi. For hundrevis av år har menneskene brukt den strøm av vind til å sende sine skip over havene og brukes vindmøller til å male korn og pumpe vann, og så tre. Kraften i vinden kan enklest sees ved hjelp av et barns vindmølle. Det grunnleggende konseptet er at når vindmølle er holdt opp i motgående vind strøm, vind fangster i kurven av bladene, noe som fører vindmøllen for å rotere. Dette er vind energi på jobben.,
En vindturbin fungerer omtrent som en gammeldags vindmølle på at den også bruker vinden er kinetisk energi (energi forårsaket av bevegelse) for å slå på bladene. Bladene spinne en sjakt som er koblet til en generator. En generator er en enhet som konverterer mekanisk energi til elektrisk energi. Inne i generatoren, en kobber spiral er flyttet gjennom et magnetfelt av den akselen som er koblet til bevegelige blader. Denne bevegelsen fører til en elektrisk strøm til å flyte gjennom kobber spiral. Når generatoren er mekanisk drevet av vinden via en vindturbin, kan det gjøre elektrisitet.,
Vindkraft vurdere en ren energikilde, fordi det er ingen kjemiske prosesser som er involvert i vindkraft generasjon. Ingen av produktene er laget, slik som karbondioksid, for å føre luft eller vann forurensning. Vind generasjon er en fornybar ressurs som aldri vil gå ut, og det er en stor energikilde for folk som bor i avsidesliggende områder der det kan være vanskelig å forsyne dem med kraft ved bruk av ledninger koblet til et kraftverk som er langt unna. Den faktiske plassen tatt opp av en vindturbin er relativt liten i forhold til andre alternative energikilder., En diameter på bare ca seks meter er nødvendig i bunnen, noe som gjør eiendomsmegling kostnaden for en vindturbin er relativt billig.
Et problem med å bruke vindkraft er at det er ikke alltid en garantert energi kilde. Når vinden ikke blåser, elektrisitet kan ikke bli generert, og en back up energikilde må være lettelse opp på. Vindmølleparker er nødvendig for kommersielle generasjon, som reiser spørsmålet om natur obstruksjon forårsaket av så mange vindturbiner stilt opp ved siden av hverandre. Mange mennesker ønsker ikke å se flere vindturbiner utenfor sitt kjøkken windows., Et annet problem er den fare disse bevegelige blader føre for fugler flyr gjennom området. Ny utbygging av vindturbiner har større blader som roter i lavere hastigheter, slik at fuglene kan se dem, og ikke bli fanget opp i bladene.
Hydroelectricity
begrepet hydroelectricity refererer til generering av elektrisitet gjennom kraften av vann. «Hydro» kommer fra det greske ordet hydra som betyr vann. Som vindkraft, ved å bruke vann for makt også har eldre røtter enn moderne tid. Vannhjul ble først brukt til å fange vann, energi og mekanisk male korn., De ble senere brukt til å pumpe vann, beskjære vanning, som driver sagbruk, og slår tekstilfabrikker. I dag bruker vi vann turbiner mye som vindturbiner til å generere elektrisitet.
Den vanligste kilden for å ta vare på kraften av vann i dag er vannkraft anlegg. Vannkraftverk krever vanligvis en dam bygd på en elv som skaper et reservoar av vann. Demningen holder vannet tilbake til portene åpner for å la vannet renne gjennom. Med hjelp av tyngdekraften, vannet renner gjennom en rørledning, som kalles en penstock, til turbin., Høyde endre gjennom penstock hjelper vannet til å bygge opp trykk som det nærmer turbinen. De bevegelige vann når turbinen og spinn turbinen blader. Over turbinen er en generator, som er koblet til turbinen via en aksling. Som generator i en vind turbin, generator i et vann turbin også produserer elektrisitet ved å flytte en rekke kobber spoler forbi magneter. En transformator tar elektrisitet produsert av generator og konverterer den til en høyere spenning og strømstyrke. Strømmen er nå klar for å slå bedrifter og hjem via kraftledninger.,
Vannkraft er en fornybar kilde som forårsaker ingen avfall eller forurensning. I motsetning til vindkraft, hydroelectricity er mer pålitelig. Energi kan lagres opp for bruk av dam holde tilbake vannet til mer energi kreves. Imidlertid, hydroelectricity krever en stor kraftverk, noe som er veldig dyre å bygge. Disse kraftverkene krever også bygge demninger på elver, endre økosystemet i området. I stedet for en elv i området ovenfor demningen, er det nå en stor innsjø som utvider seg over habitater av landdyr., Mengden og kvaliteten på vannet renner ut av dammen kan ha en ugunstig (negativ) effekt på levende planter på land og i vannet nedenfor.
Solenergi
Solenergi er ganske enkelt å bruke solens lys som energi. Dette kan gjøres ved hjelp av en solcelle å konvertere solens lys til elektrisitet, ved hjelp av solenergi termisk paneler som bruker sollyset til å varme opp luft og vann, eller passivt ved hjelp av solens energi ved å la sollys inn gjennom vinduene til å varme opp en bygning., Den totale energien vi får fra solen hvert år er rundt 35 000 euro ganger mer energi enn hva den menneskelige rase bruker, betyr dette strømkilde er trolig en av de beste kildene for fremtiden. Utfordringen ligger i å utnytte og lagre denne energien på en kostnadseffektiv måte.
En av de mest populære måter å utnytte solens energi er ved hjelp av photovoltaic (PV) celler, som er også kjent som solceller. PV celler arbeid ved å absorbere partikler av solenergi som utgjør sollys. Disse partiklene er kalt fotoner., Den absorberes fotoner er overført til en halvleder materiale, vanligvis silisium. (Halvledere er stoffer som leder elektrisitet lettere enn isolatorer, men ikke så lett som dirigenter som kobber.) Elektroner i halvledere er slått løs av innkommende fotoner, forlate mellomrom i mellom obligasjoner av atomer. Både løs elektroner og åpne plasser kan frakte en elektrisk strøm. PV celler er bygget med ett eller flere elektriske felt for å kontrollere flyten av elektroner, og dermed kontrollere flyten av gjeldende., Når metall kontakter er plassert på toppen og bunnen av en PV celle (omtrent som et batteri), kan vi trekke denne elektrisk strøm for å bruke det i vårt daglige liv.
Som den ovenfor alternative energikilder, solenergi er en fornybar og nonpolluting. I motsetning til vindmøller og hydroelectricity, photovoltaic konvertering til elektrisitet er direkte, det vil si en dyre, store generator er ikke nødvendig. Som vindturbiner, solenergi, kan også brukes på avsidesliggende steder hvor det ville være økonomisk umulig å gi strøm fra en langt borte kraftverk., Solenergi kan også være svært effektive i å gi varme og lys gjennom bruk av solenergi ovner, solvarme varmtvannsberedere, solenergi hjem ovner, og bruk av takvinduer.
Solenergi deler et felles ulempe med vindturbiner: deres uforutsigbarhet. Solenergi fungerer bare når solen er ute, gjør en PV ineffektiv trang celle om natten og hit eller savner i løpet av en overskyet dag. For disse tider, elektriske lagring behov for å bli satt i verk for å gjøre solenergi hovedstrømkilden. Mange former for solenergi er fortsatt ikke økonomisk og praktisk., Photovoltaic power-stasjoner er dyre å bygge, og er bare ca 10% effektiv i å produsere energi. Det tar omtrent fem år for et kraftverk for å produsere samme mengde energi som gikk inn til det innledende arbeidet med bygging av kraftstasjon. Med dagens teknologi, solenergi er best brukt på en mindre skala, som for eksempel det enkelte hjem.
Biodrivstoff
Det er mange energikilder som faller inn under kategorien av biodrivstoff: biomasse, biodiesel, etanol og metanol er bare noen få. Den grunnleggende ideen her er å bruke organiske stoffer (vanligvis plante-avledet) som drivstoff kilde., Biomasse refererer til bruk av søppel og vegetasjon som drivstoff kilde. Når søppel er rotne (brytes ned), produserer det en gass som heter metan som kan bli tatt til fange og senere brent for å produsere energi som kan omdannes til elektrisitet. Vegetasjon kan brennes direkte, mye som fossilt brensel, til å generere energi. Mens disse metodene ikke hjelper i kostnadene og bærekraftige områder, har de fortsatt føre til en betydelig miljøpåvirkning mye som fossilt brensel.
Etanol og metanol er to alkoholer som er laget av biomasse., Etanol er vanligvis laget av korn, men kan også være laget fra landbruket, logging, papir og avfall. Metanol er også kjent som tre alkohol fordi det kan være laget av tre, men de fleste metanol produseres ved bruk av naturgass fordi det er billigere. Mens biodiesel er alternativet for diesel motorer, etanol og metanol er alternativene for bensinmotorer. De fleste private kjøretøy har bensinmotorer og kan bruke etanol blandes med liten eller ingen endring av motoren. Etanol kan også brenner renere og gir lavere utslipp utslipp enn bensin., Men å sammenligne prisen på etanol med prisen på bensin er litt vanskelig. En liter ren etanol inneholder 34% mindre energi enn en liter ren bensin. En vanlig blanding av etanol, E85, en blanding av 85% etanol og 15% bensin og produserer 27% mindre drivstoff enn 100% bensin. Så for E85 til å koste mindre enn bensin, det må ha mer enn en 27% prisavslag enn bensin. Bensin som koster $3,00 en gallon har samme drivstoff som E85 som koster $2.19 en gallon.,
Biodiesel er laget ved å kombinere en vegetabilsk olje, for eksempel raps eller soya olje, og en alkohol som for eksempel metanol eller etanol. En katalysator er ofte lagt til for å øke hastigheten av reaksjonen mellom vegetabilsk olje og alkohol. Denne prosessen for å lage biodiesel kalles transesterification(for mer informasjon om transesterification, klikk her). Denne kjemiske prosessen fører til at glyserin å skille fra fett i vegetabilsk olje, og etterlot to produkter: methyl ester eller ethyl ester (det kjemiske navnet for biodiesel) og glyserin., Glyserin er et verdifullt biprodukt ofte brukt til å lage såper og andre produkter.
Biodiesel er ansett som et utmerket drivstoff fordi den er rentbrennende, og kan brukes i hvilket som helst diesel motor. Det er ofte blandet med vanlig petroleum diesel for å unngå komplikasjoner med kaldt vær i bruk. Ren biodiesel gels på en høyere temperatur enn petroleum diesel. (Soya biodiesel kjøpt i USA begynner å gel opp ved 40 °C.) Dette betyr at det er vanskeligere å starte en lastebil i minusgrader som kjører på biodiesel enn en lastebil som kjører på petroleum diesel., Biodiesel koster mer å produsere og derfor koster mer å kjøpe enn petroleum diesel. Ellers, biodiesel har en tendens til å fungere så godt som petroleum diesel. Ren biodiesel og biodiesel blander utgivelsen færre klimagasser, er biologisk nedbrytbare (stand til å brytes ned av naturlige prosesser), og kan forlenge levetiden til diesel motorer. Noen stasjoner som gir diesel også gi biodiesel. Disse forhandlerne er mer utbredt i Midtvesten stater. Her er et kart over forhandlere som selger biodiesel i Usa.,
Hydrogen
En av de mest lovende alternative drivstoff for fremtiden er hydrogen. Sitt store tilbud og rent brennende egenskaper har mange forskere og miljøbevisste innbyggere ser det som løsning for å erstatte fossilt brensel uten å drastisk endre vår nåværende livsstil og avhengighet av personlige kjøretøy. I motsetning til fossilt brensel, det er en ikke-carbon fuel så når det er brent den ikke produserer mer karbondioksid. Hydrogen er den enkleste og mest vanlige element som finnes på jorden, og er funnet i vann, luft, og alt organisk materiale., Men selv med disse alle disse positive, to store problemer med å stå i veien for å bruke hydrogen som viktigste drivstoff kilde: sin produksjon og lagring sin.
Det er to måter å produsere hydrogen: elektrolyse og reformering av naturgass. Elektrolyse innebærer bruk av elektrisk strøm for å splitte molekyl vann til hydrogen og oksygen. (For å skille hydrogen hjemme ved hjelp av elektrolyse, klikk her.,) I prosessen ved å omforme naturgass, metan (som er en viktigste komponenten i naturgass brukes til å produsere hydrogen) er oppvarmet ved hjelp av damp, forårsaker en reaksjon mellom metan og vanndamp som produserer hydrogen, karbondioksid og spor mengder karbonmonoksid. For øyeblikket, begge metodene bruker naturgass for å produsere hydrogen. Å reformere metan krever splitte hydrogen fra karbon i metan, men elektrolyse krever en strømkilde til å produsere elektrisitet for å splitte vann molekylet. Naturgass er oftest brukt som drivstoff kilde til å produsere denne elektrisitet., Siden begge disse metodene krever at forbruket av naturgass for å produsere hydrogen hydrogen koster mer å bruke enn naturgass.
Hydrogen kan brukes til elektriske kjøretøy på to måter: for å produsere strøm i en brenselcelle eller brukes direkte i en forbrenningsmotor. Ved hjelp av hydrogen i en brenselcelle er renere metode. En brenselcelle er en elektrokjemisk enhet som kombinerer hydrogen og oksygen for å produsere elektrisitet. Dens eneste av-produkter er varme og vann, som ikke forurenser miljøet., Når du bruker hydrogen direkte i en forbrenningsmotor, hydrogen er brent med luft utenfra (som er om lag to tredeler nitrogen) som produserer nitrogen basert nox-gasser, som kan føre til noen forurensing, og vanndamp. Om hydrogen brukes direkte i en forbrenningsmotor eller i en brenselcelle, begge metodene krever lagring av hydrogen til bruk som bilen er kjørt. På en vekt grunnlag, hydrogen produserer mest energi når de brennes i forhold til andre drivstoff — ett pund av hydrogen produserer 2.6 ganger mer energi enn ett pund av bensin., Men hydrogen er en gass, så en kilo hydrogen tar opp fire ganger så mye plass som gjør ett pund av bensin. For eksempel, en bil som rommer 15 liter bensin ville trenge for å holde 60 liter tilsvarer verdien av hydrogen til å produsere samme mengde energi. Tanken i kjøretøyet ville ha til å være på størrelse med to gjennomsnitt badekar til hold hydrogen som trengs for å drive en rimelig avstand uten tanking. Men, 15 liter bensin ville veie 90 kilo, mens 60 liter hydrogen ville bare veier 34 kg.,
for Å løse denne plassen problem, hydrogen kan bli omgjort til en væske som tar opp mindre plass enn hydrogen som gass, men for å slå hydrogen inn i en væske, det må være avkjølt og holdt til -423.2 ° Fahrenheit. Lagring av hydrogen som gass eller en væske er svært dyrt og tungvint. Likevel, det er håp i horisonten., United States Department of Energy har tilbudt stipend til forskere å finne måter å forbedre lagring av hydrogen på små biler ved å bedre komprimering og lng (liquefied natural gas av hydrogen, ved hjelp av metallhydrider til å lagre mer hydrogen uten å legge for mye vekt på kjøretøyet, og forbedre bruken av adsorbent materialer for å samle og holde hydrogen gass på overflaten av et solid., Men, selv om vi overvinne lagring problem, vi fremdeles står overfor hinder og bekostning av å erstatte alle bensin-drevne biler med hydrogen-drevne biler og erstatte bensin-stasjoner med hydrogen-stasjoner til å bli en hydrogen-basert Amerika.