可再生能源易于获取，不断补充，不会对环境或生活造成负面影响。相比之下，石油，煤炭和天然气的能源来自有限的不可再生的化石燃料资源。以不可再生的能源获取化石资源既困难又昂贵。此外，化石燃料的使用会破坏环境和生命。
介绍
许多可再生能源直接或间接地来自太阳光和热能：1.太阳会影响被捕获以产生风力的风向。 2.太阳热能促进水在地球上的蒸发，水被蒸发成雨水，然后流入河流和湖泊，在那里被大坝捕获，产生水力发电。 3.阳光和雨水有利于植物生长，其中含有被称为生物质的有机物质，可用于产生能量。 4.来自太阳光的热量加热了海洋中的地表水，海洋中地表水和深水之间的温差可以用作可再生能源。
但是，并非所有可再生能源都来自太阳。地热能来自地球上的内部热量，可用于发电和供暖。
由于月球对地球的引力作用，海洋中的潮汐产生了可再生能源。海洋中的能量也是由潮汐和潮汐运动产生的。
氢是地球上最丰富的元素，也是行星上所有水和空气中以及许多有机化合物中存在的重要可再生能源。氢本身并不是自然产生的气体，而是总是与其他元素结合在一起，例如水中的氧气（H2O）。氢与另一种元素分离后，就可以用作可再生能源。以下是利用我们的可再生能源的关键技术。
风力
古代曾使用风能（风能）来碾碎谷物并通过风车泵送水。今天，相当于风车的是用来发电的风力涡轮机。像风车一样，风力涡轮机也安装在塔上以捕获风能。风力涡轮机在离地面三十米或更高的地方，会产生最快和最少的湍流风，以产生电能。涡轮机捕获风能，使安装在其上的两个或三个叶片旋转，从而形成一个转子，从而激活发电机以发电。
风力涡轮机既可以相互连接以产生大量电能，也可以相互连接。与太阳能电池系统结合；或自己在农村地区抽水和供电。同样，它们用于改善配电系统中的电源。
风表：
它测量风速并将数据传输到控制器。
制动：
盘式制动器可以机械，电动或液压方式操作，以在紧急情况下停止转子。
控制器：
当风速在每小时13至25公里之间时，控制器打开设备；当风速超过每小时100公里时，控制器关闭设备。风力涡轮机不应以每小时超过100公里的风速运转，因为它们会使发电机过热。
齿轮箱：
变速箱将低速杆连接到高速杆，并将转速从每分钟30或60转（RPM）提高到每分钟1200和1500转，这是大多数发动机所需的速度。发电的发电机。变速箱既昂贵又笨重，因此工程师正在探索不需要变速箱的直接驱动的可能性。
高速酒吧
高速棒运行发电机。
低速酒吧：
转子使低速杆每分钟旋转30至60转。
涡轮通过面对风的三个叶片旋转。两叶风轮机吸收的风更少。风力涡轮机产生50至750千瓦的功率。小型涡轮机（小于50千瓦）用于牧场，房屋，抽水等。
太阳能
1.太阳能集中度
传统的发电厂使用化石燃料作为热源来烧开水，水的蒸汽使涡轮机转动，从而激活产生电能的发电机。但是，新一代的发电厂正在使用集中的太阳能代替矿物燃料来获取水蒸气。当前，有三种主要类型的系统来聚集太阳能：抛物线，平面和塔式。
平面系统
它使用碟形镜子将太阳能集中在容器内。热量传递到机器中的流体上。太阳热使流体在产生机械能的活塞或涡轮上膨胀，该机械能被用来激活产生电能的发电机或交流发电机。
抛物线系统
它们通过长而弯曲的矩形镜子聚集太阳热。这些镜子将光和太阳热聚集在镜子中心的管道上。来自太阳光线的热量加热了在管道内流动的油，该油用于烧开水，水的蒸汽激活传统的蒸汽发生器以产生电能。
塔式系统
使用大镜子将太阳热集中到装有盐的容器中，该容器安装在塔顶上。太阳热使流入容器的盐融化。来自熔融盐的热量用于产生蒸汽并通过常规的蒸汽发生器获得电力。熔融盐能有效地保留热量，因此在转化为电能之前，可以储存几天。这意味着通过该系统的电力可以在阴天或夜晚产生。
2.被动式太阳能
一些建筑物的设计充分利用了太阳能在照明和热量方面的优势。建筑物的南侧总是吸收大量的热量和阳光。因此，在建筑物和设施的南侧建有大窗户。同样，吸收太阳能的材料也安装在地板和墙壁上。这些地板和墙壁在白天会变热，而在最需要的夜晚会释放热量。
在一些建筑物的南侧，建造了“阳光空间”，实际上就像是温室，由透明材料制成，阳光穿过其中通过，从而加热了内部空间。在适当的“阳光空间”设计中，安装了风扇和管道，以将热量从“阳光空间”内部传递和分配到建筑物内部。在炎热季节，这些系统被减少阳光进入的窗帘“关闭”。
3.光伏太阳能
它用于直接从阳光中发电。称为光伏电池的太阳能电池将阳光直接转化为电能。这些类型的单元格还用于为计算器和手表供电。它们由半导体材料制成，类似于计算机“芯片”中使用的材料。当太阳光被这些材料吸收时，太阳能会撞击其原子中的松散电子，从而使它们流过半导体材料产生电能。将阳光（光子）转换为电（电压）的过程称为光伏效应
太阳能电池组合通常由十个平面模块组成，每个模块包含约40个太阳能电池。这些模块的每侧可以测量几米，并安装成与太阳成一定角度固定，或者安装在旋转的移动设备上，这些设备全天都在追逐阳光。当需要大量电力时，可以使用几个互连的模块。
在太阳能电池的薄膜中，使用仅几微米厚的半导体材料层。薄膜技术使在同一空间内将太阳能电池的数量增加一倍成为可能。这些电池可用于屋顶建筑。一些太阳能电池被设计为在高浓度的阳光下工作。这些太阳能电池内置于聚光收集器中，聚光收集器使用透镜聚焦并捕获更多的阳光照射在电池上。该系统包括利用尽可能多的阳光，具有优点和缺点。该系统的优点是它使用的半导体材料很少，价格昂贵。不利的一面是，这些镜片只能在阳光充足的地区使用。
太阳能电池的性能根据其将阳光转化为电能的效率来衡量。只有一部分阳光可以转化为电能，另一部分则被制造太阳能电池的材料反射或吸收。因此，典型的商用太阳能电池的效率约为15％。即，到达电池的太阳光的六分之一会发电。这样，低效率需要更多数量的太阳能电池，这增加了电力成本。许多研究集中在提高太阳能电池的效率上。应当指出，第一批太阳能电池建于1950年，效率不到4％。
4.太阳能热水
我们知道，根据物理定律，热量趋于上升，浅水比深水要温暖。阳光温暖了浅水区的底部。加热的底部将热量传递给水。这是太阳加热水的自然方式。
在某些系统中，平板太阳能收集器通常安装在屋顶的南侧。建筑物中大多数用于加热水的系统都有两个主要部分：集水器和储水箱。常用的扁平集热器安装在屋顶上，由一个薄的矩形盒子组成，带有透明的盖，面朝太阳。盒子内的相互连接的管中装有流体，该流体可以是水或将被加热的其他物质。这些管又安装在涂有黑色油漆的太阳能吸收板上，以吸收太阳光的热量。这样，聚集在收集器中的热量加热了通过管子的流体，进而加热了被加热的水。
水力发电
产生能量的水流可以被捕获并转化为电能。这是水力发电或水力发电。在普通的水力发电系统中，大坝被用在河流中以将水存储在大坝中。来自大坝的水流经涡轮机并使其转动。随着涡轮旋转，发电机被激活以发电。并非总是需要大坝来获得水力发电。一些水力发电厂仅使用狭窄的通道将河流中的所有水通过涡轮机引导。微型水力发电厂可以为牧场，农场或房屋提供足够的电力。
生物质能
人类使用生物质或生物能源已有数千年的历史。自人类开始以来，就一直使用这种来自蔬菜及其衍生物的能量来通过燃烧木材来烹饪和维持人体热量。当前，木材仍然是最大的生物质能源。但是，可以使用其他生物质能源。其中包括农作物的浪费；木本和油性蔬菜，是农业和林业的残余物；以及工业和城市废物产生的有机成分。甚至垃圾场中的气体（甲烷）也可用于获取生物质能。生物质可以用作燃料，能源和产品的生产，否则将使用化石材料来获取不可再生能源。
燃烧生物质释放的二氧化碳量与燃烧化石燃料释放的二氧化碳量相同。但是，化石燃料释放了数百万年前通过光合作用捕获的二氧化碳。这实质上向环境添加了“新”量的二氧化碳，而生物质仅释放了植物在最近的发育过程中捕获的二氧化碳。造纸厂的废物，锯木厂的废物和市政有机废物中发现了生物质的主要能源来源。另一方面，获得生物燃料的主要来源是玉米（乙醇）和大豆（生物柴油）的剩余和残渣。
与其他可再生能源不同，生物质可以直接转化为液体燃料，称为生物燃料，可以运输。最常见的生物燃料是乙醇和生物柴油。乙醇是啤酒和葡萄酒中的一种醇，是通过发酵任何类型的高碳水化合物的生物质制得的，并且它的制备方法与制啤酒的过程相似。目前，乙醇由淀粉和糖制成。在不久的将来，乙醇也可能由纤维素和半纤维素从构成大多数蔬菜的纤维废料中制得。乙醇主要用作汽油的添加剂，以提高辛烷值和减少一氧化碳排放。生物柴油是通过将酒精（通常是甲醇）与植物油，动物脂肪或回收的植物油混合而制成的，可以用作添加剂，通常减少20％，以减少车辆或发动机中的气体排放量柴油作为替代性可再生能源。
氢能
氢气可以填充汽车油箱，而不用汽油。可以通过管道将其用于家庭烹饪和取暖。同样，使用氢气，可以在同一位置产生电能，而不是通过传输来发送电能。氢气根本不会污染，因为使用时氢气仅散发水蒸气。
燃料电池通过电化学方式将氢和氧结合起来产生电能，从而使氢成为理想的通用燃料。氢是地球上最丰富的元素，因为它存在于所有与氧气结合的水（H2O）和空气中。但是，确实需要将其从水中移出，以进行运输，存储和使用。
目前，氢气是由天然气生产的，天然气是一种稀有且昂贵的矿物燃料，会释放二氧化碳。氢相对于其重量具有很高的能量，但相对于其体积却具有较低的能量。因此，需要用于存储和运输氢的技术。从这个意义上讲，提高燃料电池效率和耐用性的技术研究仍在发展中。研究人员正在努力使氢成为地球上最重要的能源。
研究主题包括：
- 改进燃料电池的技术和材料；开发有效和有竞争力的技术，以从可再生能源中获取氢气；开发能够有效和有竞争力地存储和运输氢的技术。
1.燃料电池
燃料电池具有由氢和氧产生能量而不产生污染的能力，这使它们具有吸引力。燃料电池的工作方式类似于通过化学反应而不是燃烧产生能量的电池，只是燃料电池需要提供氢气才能起作用。燃料电池通常由小型分层电池组成，各种类型的电池使用不同的催化剂和电解质。
2.制氢
在我们这个星球上，最简单，最常见的元素是氢，但这是与其他元素结合在一起发现的。以这种方式，要使氢可用，必须使用其他能源从发现水的水和其他化合物中提取氢。以下是一些可再生能源生产氢气的方法：
- 热化学氢：在无氧或有限氧的环境中加热生物质时，会产生包含氢和一氧化碳的气体混合物。从这种气体混合物中提取氢气：可以通过水煤气反应将混合物催化转化以增加可用的氢气量。电解氢气：通过电解可以从水中分离氢气和氢气（H2O）。氧气光伏电化学氢：使用半导体材料来产生将水中的氢与氧气分离的反应所需的电能光伏生物氢：发酵发酵糖和纤维素以产生氢的微生物的研究而不是酒精。
氢作为发电的可再生能源并不十分竞争，因为到目前为止，风是最便宜的可再生能源。然而，氢可以用作运输车辆中的燃料。
3.储氢
由于氢的密度低，氢需要较大的空间来存储和运输。这对于运输车辆和储罐显然是不切实际的。氢目前在加压罐中被压缩，但是该方法仍然不足，因为其体积大于其运输，存储和加工所需的体积。
在液态氢中，燃料的密度增加了一倍，但要增加其密度，则需要大量的能量才能将其温度降低至-253°C。同样，需要昂贵的由绝缘材料制成的罐来维持温度，即使如此，氢气量仍要比处理所需的氢气量更大。
氢存储的研究主要集中在使用纳米管以及其他几何形式的简单碳原子（纳米结构），其尺寸不比氢分子大很多，并保持高密度空间半径。即，在小空间内的高密度。这些纳米结构具有在其表面上吸收氢的能力。研究人员已经开发出纳米尺度，其单位等于十亿分之一米。对可以增加储氢能力的纳米结构（主要是单壁纳米管）的特性进行了研究。这种类型的存储仍然很有希望。
地热能
1.直接使用
通常发现地热热水储备位于地球表面以下两公里多处，利用它们的能量可以直接提供热量。即，在地热储层中钻一口井以获得恒定的热水流。热水被泵送，管道输送并控制以分配到需要加热的地方。使用后，将冷水或温水注入地下土壤或在地表使用。该能量直接用于加热可用于家庭，工业，市政和温室用途。
2.电力生产
大多数发电系统都需要蒸汽来产生电能。蒸汽使涡轮机转动，从而启动发电发电机。
地热发电厂使用从深处散发出来的蒸汽。这样，避免了在发电过程中使用化石燃料加热水并产生蒸汽。
在地热发电厂中，它们利用地热储藏中来自地下土壤的干蒸汽进行工作，它们直接将从井中散发出来的蒸汽直接输送到涡轮发电机单元。
其他类型的地热发电厂使用温度高于182°C的水，该水以相同的压力从井中流向地面。随着水的流动，其压力降低，并且许多水转化为蒸汽，该蒸汽与水分离，用于涡轮发电机单元。水和蒸汽的残留物被注入到土壤中，因此资源是可持续的。
在二元循环地热发电厂中，水的使用温度较低（107°C至182°C）。在该系统中，使用热水来煮沸通常为低沸点（氨）的有机化合物的流体。流体在热交换器中蒸发，并用于转动涡轮机和激活发电机。残留的水注入到地下土壤中进行重新加热。在整个过程中，流体和水保持分开。小型地热发电厂在存在地热能源的农村地区具有潜力。
3.热泵
在地下土壤的前三米深度内，温度在10°C和16°C之间保持恒定。地下的这个恒定温度范围在冬季高于夏季，而在夏季则低于地表。通过抽水和温度分布，利用地下土壤中的恒定温度范围，用于建筑物的制冷或制热。该系统主要由三部分组成：1.地下热交换器。 2.泵。 3.风管。热交换器基本上由埋在建筑物附近地下的一系列管道组成。流体（通常是水和防冻剂）在管道内循环，吸收或驱散了地下土壤的热量。在冬天，泵从热交换器吸收热量，并将其泵送到将热量分配到建筑物中的管道。在夏季，水泵从建筑物内部吸收热量并将其泵送到地下热交换器。
海洋能源
海洋产生两种类型的可再生能源：1.由于日光的热量而产生热能。2.力学，由于潮汐和波浪。海洋是地球的70％，是太阳能和热能的最大收集者。困在海洋中的热量只有一小部分可以向世界大部分地区提供能源。太阳表面的热量比海洋深处的热量大。温度之间的这种差异会产生热能。
1.热能
海洋中的热能可用于各种应用，包括电力。共有三种发电系统：开式，闭式和混合式。闭环系统使用海洋表面的热水来蒸发低沸点流体，该流体的蒸汽使涡轮旋转并激活发电机以发电。
在开放循环中，海水在低压下煮沸以产生蒸汽，从而使涡轮机和发电机运转。混合循环是开放循环和封闭循环的组合。
2.机械能
海洋中的机械能与海洋热能有很大不同。尽管太阳会影响所有海洋活动，但潮汐是由月球的引力引起的，波浪主要是由风形成的。因此，潮汐和波浪是一种间歇性能源，而海洋中的热能或多或少是恒定的。以这种方式，需要装置来获得海洋中的机械能。大坝通常用于将潮汐能转化为电能，将海水引导到涡轮机上，涡轮机可以打开发电机。
另一方面，基本上可以使用三种系统将波浪能转化为电能：1.通道系统，它们将波捕获在储层中。2.操纵液压泵的浮动系统。3.振荡水柱系统，该系统使用波浪压缩容器内的空气。这些系统产生的机械能激活发电机或将其传递到流体，空气或水中，以运行涡轮发电机单元。
3.热能转换
这个过程利用储存在地球海洋中的热能发电。当较热的地表水与较冷的深层水之间的温度差约为20°C时，此过程效果最佳。这些温度差异的条件主要发生在热带沿海地区，北回归线和摩Cap座之间。为了从海洋深处升高冷水，以在温度之间产生差异，需要具有大口径管道的大型泵，这些大泵被淹没在大于1500米的海洋深处。
这个系统并不新鲜，早在1881年，法国物理学家Jaques Arsene d'Arsonval就提出了利用海洋热能的研究。然而，正是乔治·克劳德（James Arsene d'Arsonval）的门徒乔治·克劳德（Georges Claude）于1930年在古巴建造了第一家利用海洋热能的工厂。该系统使用低压涡轮产生了22千瓦的功率。乔治·克劳德（Georges Claude）本人于1935年在停靠在巴西沿海的10,000吨货船上建造了另一座工厂。
4.混合动力系统
通过上述混合系统，可以从海洋中获得淡水。一家发电量为2兆瓦的工厂每天可生产约4,300立方米（四十三万三十万升）的淡化水。
5.潮汐能
在所有沿海地区，在略长于24小时的时间段内都有两次高潮和两次低潮。当高潮和低潮之间的差至少为5米时，潮汐能可以转化为电能。星球上只有大约40个潮汐幅度存在差异的区域。也可以使用涡轮来利用潮汐的能量。涡轮机被放置在海洋中的水下，洋流通过它们并使它们旋转。某些速度在5到8节之间的洋流比大容量风车能产生更多的能量（风能）。这是因为海水的密度远高于空气的密度。以这样的方式，洋流比风携带更多的能量。
6.波能
各种设备直接从表面波或海面下的压力波动中提取能量。分析人士估计，海洋中的波浪可能会提供高达3万亿兆瓦的电力。可以利用海洋或沿海系统来利用波浪能。海洋系统通常安装在大于40米的深度处。这些系统使用复杂的机制，利用波浪的运动来激活产生电能的泵。其他海洋系统使用的软管连接到随海浪传播的浮标上。浮子的垂直向上和向下运动会拉伸并放松软管，从而对转动涡轮机的水加压。另一方面，经过特殊设计的平台船也可以利用波能。这些浮动平台通过将波浪汇入内部涡轮机来发电。
沿海系统用于从海浪中提取能量，例如振荡水柱，该振荡水柱由金属或混凝土结构淹没在海岸中，并在该线下方具有向海的开口水。该结构在水柱上方存储空气柱。波浪穿过空气柱时，会使水柱上升和下降。这两个往复运动压缩和减压气柱。然后，当波后退时，由于气压的降低，空气被拉动通过涡轮。
另一个系统包括一个内置于礁石中的狭窄通道。通道的狭窄导致波浪到达通道的高度增加。波浪溢出了运河的墙壁，并被捕获在池塘中，在那里储存的水被用来移动涡轮机并启动发电机。
另外，摆系统由一个矩形的盒子组成，该盒子的一侧向海洋敞开，安装了一个铰链盖，以便通过波浪的作用来回摆动。盖子的振荡运动产生能量，该能量用于操作液压泵和发电机。
参考：可再生能源实验室。
下载原始文件
