Top 5 tipos de fuentes de energía renovable
Este artículo arroja luz sobre los cinco principales tipos de fuentes de energía renovables. Los tipos son: 1. Energía solar 2. Energía eólica 3. Energía geotérmica 4. Energía de marea 5. Energía de biomasa.
Fuente de energía renovable: Tipo # 1. Energía solar:
Los rayos solares directos captados en células fotovoltaicas se pueden convertir en energía. Esta energía es conocida como energía solar.
Procesos:
Hasta ahora, dos procesos se consideran muy efectivos para aprovechar la energía solar:
1. Fotovoltaica:
Es un proceso de conversión de la luz solar directa en energía eléctrica a través de dispositivos semiconductores. Tiene varias aplicaciones. Pero el proceso de conversión es costoso: tres veces más caro que la energía eólica y la energía solar térmica. Sin embargo, la investigación continua ha reducido el costo de producción y ha aumentado su eficiencia y vida útil.
A fines de la década de 1990, esta tecnología mejoró significativamente y se volvió económicamente viable. Se están realizando investigaciones para reducir los costos de los materiales semiconductores, la mejora del proceso de conversión y la composición del panel solar.
En este sentido, tres tipos de sistemas fotovoltaicos han evolucionado:
(a) Estructura monocristalina o policristalina,
(b) Estructura o Módulo del Concentrador, y
(c) Módulo de película delgada.
Las celdas de silicio monocristalino y de silicio policristalino son sistemas populares para recolectar energía solar. En el Sistema concentrador, las unidades rastrean la posición del sol y, en consecuencia, preparan las células, utilizando lentes o espejos para recibir la luz solar. Esto es mejor que los colectores de placa plana.
Los paneles fotovoltaicos de "capa fina" están compuestos por el mejor material semiconductor, depositado en vidrio o acero inoxidable. Este sistema es menos costoso. Las estructuras utilizan silicio amorfo, que ahora se usa comercialmente en varios países.
Tecnología térmica solar:
La tecnología térmica solar, conocida popularmente como Sistema de Luz (inventada por Luz International Limited) consiste en espejos con forma de canal con instrumentos y microprocesadores de detección de luz para aprovechar y convertir los rayos solares en energía.
Los rayos del sol entrantes son reflejados por espejos a tubos de acero recubiertos. Una variedad especial de aceite se vierte a través de la tubería y se calienta hasta 411.6 ° C. Creará vapor supercalentado que pondrá en marcha el generador eléctrico de turbina. En este sistema, la energía almacenada se puede utilizar también durante la noche.
Una empresa conjunta fue patrocinada por Israel y EE. UU. Arnold J. Glodman y Patrick Francois, dos ingenieros, inventaron esta planta por primera vez y se instalaron en el desierto de Mojave en Los Ángeles en 1989. Este sistema tiene algunas ventajas relativas sobre todas las demás fuentes de energía no renovables. .
Es rentable, respetuoso con el medio ambiente y fácil de construir. Es un 7% más efectivo que las plantas a base de carbón o petróleo y un 10% más efectivo que las plantas nucleares. Este tipo de planta será más eficaz en las áreas soleadas y brillantes de todo el mundo.
Producción:
La energía solar, a pesar de la disminución de los costos, aún contribuye con menos del 0.5% de la producción mundial de energía. Pero, considerando la reducción del costo y el vasto potencial, es probable que crezca de manera constante. En India y China, ahora se usa cada vez más en aparatos como calentadores de agua, secadores de cultivos, cocinas, etc.
China, en este sentido, está por delante de otros países donde se fabrican 20, 000 metros cuadrados de colectores de calor. Algunos países están intentando seriamente utilizar la energía solar en la electrificación rural. República Dominicana, por ejemplo, inició un programa conjunto con una empresa estadounidense, Enersol Associates, para extender la electricidad a las áreas rurales. Sri Lanka e Indonesia también están en el mismo camino.
La producción de energía eléctrica a partir de energía solar no es muy alta. Es menos de 700 GWH. Cuatro quintas partes de la misma es producida por EE. UU., Especialmente en los desiertos de California, donde se producen 600 MW de energía solar. Israel también está produciendo cierta cantidad de energía. Ahora las luces portátiles, las calculadoras, los cargadores de baterías funcionan con energía solar.
Perspectivas:
La perspectiva de la energía solar es ilimitada. Aunque la propagación de las células fotovoltaicas no está a la altura de las expectativas, su eficiencia ha aumentado significativamente. Se espera que aumente mucho más cuando baja el precio. Un mayor avance tecnológico de esta célula llevará a la energía solar a captar un gran mercado en los próximos años.
Fuente de energía renovable: Tipo # 2. Energía eólica:
La energía eólica es una fuente de energía renovable inagotable y absolutamente libre de contaminación. El mecanismo de conversión de energía del viento es muy simple y se practica desde la época medieval. La energía cinética del viento, a través de turbinas, se convierte en energía eléctrica.
Los sistemas de viento planetarios en la tierra son muy predecibles y consistentes.
Según las características, la velocidad y el patrón de soplado de los sistemas de viento, se puede dividir en tres tipos:
1. Sistemas eólicos permanentes,
2. Sistemas eólicos locales, y
3. Costa, tierra y brisa marina.
Los sistemas de vientos permanentes son vientos alisios: vientos del oeste; Los sistemas eólicos locales como el monzón soplan en temporada. Además de los fuertes vientos costeros, las brisas terrestres y marinas son muy consistentes y tan poderosas que, si se usan adecuadamente, pueden producir una cantidad apreciable de electricidad sin un costo recurrente significativo.
Producción:
Hasta ahora, solo unos pocos países pudieron aprovechar una cantidad considerable de electricidad de la energía eólica. Estados Unidos produce un máximo de 2.700 Giga vatios por hora en 1993-94, seguido de Dinamarca de 744 Giga vatios por hora y Australia de 125 Giga vatios por hora.
En 1999, 20, 000 turbinas eólicas están en operación, distribuidas en 12 países con una capacidad instalada de más de 2, 200 megavatios.
Entre los países consumidores, Dinamarca está registrando la tasa de crecimiento máxima donde 3, 400 turbinas contribuyen con el 3% de su requerimiento total de energía. EE. UU., El mayor productor de energía eólica, tiene, sin embargo, la mayoría de las estaciones generadoras confinadas en California, donde unas 15, 000 turbinas contribuyen con el 1% de los requisitos nacionales.
India, con respecto a la producción de energía eólica, no se está quedando muy atrás. Tiene un ambicioso programa para instalar 250 turbinas eólicas, con una capacidad total de 45 megavatios, repartidas en 12 ubicaciones adecuadas, específicamente en las zonas costeras. Las turbinas indias altamente confiables, según lo estimado por el Ministerio de Energía y Energía, podrán producir 3, 000 megavatios en un futuro cercano.
El Ministerio de Fuentes de Energía No Convencionales está desarrollando energía eólica en India para disminuir la carga de la factura de importación de petróleo. El potencial de generación de energía eólica del país supera los 150, 000 megavatios, de los cuales 1/4 es recuperable.
Ventajas:
1. Favorable al medio ambiente y libre de contaminación.
2. Los costos operativos y de mantenimiento son mínimos.
3. La planificación, el informe del proyecto, el informe de viabilidad técnica y la construcción requieren solo unos pocos meses.
4. Las turbinas pequeñas requieren una tecnología simple.
5. Pequeñas turbinas a menudo útiles para la transmisión en áreas remotas. Las pérdidas de transmisión son, por lo tanto, evitadas.
Desventajas:
1. En comparación con los combustibles fósiles, todavía no es económicamente viable ya que la producción es muy baja y errática.
2. La mayoría de las máquinas se importarán de Estados Unidos y Europa.
3. La construcción es muy difícil, ya que la mayoría de los sitios se encuentran en un terreno hostil e inaccesible.
4. El soplo del viento puede ser errático.
Futuro de la energía eólica:
Diferentes experimentos de desarrollos de energía eólica en las últimas dos décadas (1980-2000) han dado como resultado un precio reducido de la tecnología y una mayor adaptabilidad de las máquinas en diferentes condiciones. Las turbinas eólicas ahora son comparativamente más baratas y el costo se ha reducido a un tercio del precio anterior.
Cuando en el mercado vendrán diseños mucho mejores, será más barato que las plantas a base de carbón o petróleo. Entonces será la energía del mundo futuro.
Fuente de energía renovable: Tipo # 3. Energía geotérmica:
Por debajo de la corteza terrestre (12-60 km de espesor) la temperatura aumenta con la profundidad.
La segunda capa, el manto es de unos 3.000 km de espesor. En tercer lugar viene el núcleo exterior que es de unos 2.000 km de espesor. El núcleo interno (4ª capa) es de unos 1.500 km.
La temperatura en el núcleo de la tierra puede llegar a 4.800 ° C, donde todos los materiales pesados como el níquel, el hierro, etc. se convierten en estado de lava fundida.
Si se forman fisuras o grietas en la corteza y el manto, entonces el magma del manto sale vigorosamente. Esta tremenda energía térmica se puede aprovechar con éxito y se puede convertir en energía eléctrica. Es popularmente conocido como 'Energía geotérmica'.
Esta energía ahora se considera una de las fuentes de energía clave que podrían aliviar la actual crisis energética del mundo. Las posibles áreas donde se puede aprovechar la energía geotérmica son géiseres, aguas termales, volcanes, etc.
El uso de la energía geotérmica es tan antiguo como la civilización misma. Las aguas termales y los géiseres se utilizan desde la época medieval.
El primer intento exitoso moderno (1890) de aprovechar el calor subterráneo se realizó en la ciudad de Boise, Idaho (EE. UU.), Donde se construyó una red de tuberías de agua caliente para dar calor a los edificios circundantes. Esta planta sigue funcionando sin problemas.
Posteriormente, esta idea se difundió en Europa. En 1904, el sistema de conversión de energía indígena se aplicó en el distrito de Toscana, Italia. Nueva Zelanda fue el tercer país, donde se construyó una planta geotérmica en Wairaka en 1958 para producir 300 MW de potencia.
Las intrusiones magmáticas que salen de una profundidad de seis-siete millas (10 km) a menudo crean una gran piscina de agua donde la temperatura puede exceder los 500 ° F (260 ° C). A menudo, estos producen grandes géiseres como Old Faithful en Yellowstone Park, EE. UU. Estos géiseres y aguas termales son la fuente de energía interminable durante todo el año, si se utilizan adecuadamente.
La tecnología de las plantas geotérmicas es muy sencilla. El agua superficial, a través de capas o grietas porosas, se filtra muy profundo y encuentra puntos calientes, una formación geológica especial, que se calienta mucho. Esta agua caliente se expulsa automáticamente hacia arriba y se recoge para producir energía. Si no se expulsa, se puede recoger a través de la operación de perforación.
Los procesos comunes en unidades geotérmicas son:
1. El vapor natural expulsado entra directamente en las tuberías para impulsar los motores generadores.
2. El agua caliente subterránea se utiliza para fines de calefacción residencial o industrial.
3. El agua fría de la superficie se inyecta a los depósitos subterráneos calientes que producen vapor usado en las turbinas.
Producción:
La energía geotérmica es una de las fuentes de energía de más rápido crecimiento. En 1995-96, la producción mundial fue de 48, 040 millones de kilovatios por hora, registrando un aumento del 69% desde 1985.
EE. UU. Es el mayor productor de energía geotérmica, produciendo 18, 000 millones de KW por hora, registrando un crecimiento del 58% desde 1985. El primer intento de producir energía a partir de esta fuente fue en 1890 en la ciudad de Boise, Idaho. Desde 1960, se hicieron esfuerzos para estimar el potencial geotérmico de agua y vapor en los géiseres de California. Hasta 1990, 20 centrales eléctricas en 150 pozos de agua caliente y vapor comenzaron a aportar el 3% de la electricidad consumida en California.
En 1979, se perforó un pozo geotérmico en Chesapeake Bay-shore, Maryland. Los sitios potenciales para la producción geotérmica se han asignado desde el sur de Georgia hasta Nueva Jersey.
México, Filipinas, Italia, Japón y todos los demás países infestados por volcanes ahora producen una enorme cantidad de energía geotérmica.
Ventajas:
1. Una fuente de energía versátil con múltiples posibilidades de uso.
2. Tiene un inmenso potencial, si se toca correctamente.
3. La detección de puntos calientes debajo de la superficie de la tierra es muy fácil a través de imágenes satelitales.
4. Costo recurrente despreciable.
Desventajas:
1. El hundimiento del suelo puede ocurrir.
2. Los minerales subterráneos pueden contaminar el agua local.
3. Los costos iniciales son altos.
Fuente de energía renovable: Tipo # 4. Energía de marea:
Las corrientes oceánicas son el almacén de energía infinita. Desde principios del siglo XVII-XVIII, se hicieron esfuerzos persistentes para crear un sistema de energía más eficiente a partir de las incesantes mareas de la corriente oceánica. La costa de Nueva Inglaterra en EE. UU. Ha sido testigo de este experimento durante más de 300 años.
El primer proyecto de energía de las mareas es, tal vez, el niño cerebro del Dr. Franklin Roosevelt. En Bay of Fundy, Canadá, estimó que la variación de la altura de las mareas supera los 10-15 m. (30 a 50 pies). Este esfuerzo fue en vano. Después de 1980, el gobierno canadiense tomó nuevamente el proyecto y construyó una represa de 8 km (cinco millas) para aprovechar la energía de las mareas.
Desde entonces, al menos 15 proyectos de mareas se han llevado a cabo en el área de Fundy Bay. Entre estos se encuentran Annapolis, Shepody, Cabscook y Amherst, etc.
Francia es también un productor líder de energía de las mareas. El estuario de La Ranee es el más grande de Francia, donde la producción de electricidad satisface la demanda del vecindario. San Miguel es otra área donde se están realizando obras de construcción. Severn en el Reino Unido y la Bahía de Kislaya en Rusia también producen electricidad de marea. El gobierno indio ahora planea establecer algunos proyectos de energía de las mareas en la costa este y en el Golfo de Kutch.
Fuente de energía renovable: Tipo # 5. Energía de biomasa:
La biomasa se refiere a la energía que puede aprovecharse de la quema de cualquier forma natural de crecimiento. Puede ser tanto desechos de animales como de cultivos, generalmente madera de combustible, estiércol y residuos de cultivos.
La biomasa es una fuente potencial de conversión de energía. Se puede convertir en energía eléctrica, energía térmica o gas para cocinar y alimentar motores. Eliminará los residuos o la basura por un lado y producirá energía por el otro.
Esto mejorará la vida económica de las áreas rurales en los países subdesarrollados y en desarrollo, disminuirá la contaminación ambiental, aumentará la autosuficiencia y reducirá la presión sobre la leña. Una fuente de energía multi-beneficiosa de hecho!
La energía de biomasa es claramente diferente en las regiones rurales y urbanas-industriales:
1. En las regiones urbanas-industriales, la eliminación de residuos sólidos está planteando graves problemas. Se puede tomar como materia prima para producir electricidad. Según las estimaciones, cada kg de este residuo sólido puede producir 12, 000 BTU de energía. Esta energía puede ser utilizada convenientemente en generadores ordinarios.
Proceso:
El proceso de reciclaje de residuos y generación de energía es muy simple. La basura requiere secado, trituración y filtración de aire para eliminar la humedad y las partículas incombustibles.
2. La economía rural también puede utilizar con éxito la biomasa para la generación de energía y las aguas residuales urbanas como fertilizante en el campo. La leña, el estiércol y los residuos de cultivos pueden convertirse exitosamente en energía después de la gasificación. Esta biomasa gasificada puede convertirse en energía eléctrica o usarse como combustible para cocinar o motores.
Proceso:
El proceso de conversión es conocido incluso desde 1940. Pero el nuevo proceso de gasificación es más eficiente. Las turbinas de gas o los gasificantes de biomasa pueden convertir la biomasa en gas, utilizable como gas de carbón. Se hicieron intentos exitosos de plantación de biomasa y gasificación a gran escala en plantaciones de caña de azúcar brasileñas donde el jugo de caña de azúcar se convierte en alcohol etílico, utilizable en automóviles.
Actualmente se están llevando a cabo experimentos similares en Estados Unidos para utilizar extractos de soja para producir combustible para automóviles. También el etanol fermentado de caña de azúcar se está utilizando con éxito en el combustible de transporte. Estos pueden eventualmente reducir la dependencia del petróleo.
Ventajas:
1. La electrificación a zonas rurales será más barata y más fácil.
2. Generará empleo en las zonas rurales de los países en desarrollo.
3. Disminuir la dependencia del combustible fósil importado.
4. Respetuoso del medio ambiente, los residuos son biodegradables.
Problemas:
Sin embargo, la conversión de biomasa en energía no está exenta de problemas.
Los principales problemas son:
1. Las plantaciones de biomasa pueden dificultar el equilibrio ecológico.
2. La erosión del suelo se acelerará.
3. Los nutrientes del suelo se agotarán.
Electricidad de biogás en el mundo en desarrollo:
En los países densamente poblados del sudeste asiático, el digestor de biogás ha abierto una nueva esperanza para combatir la creciente crisis energética. La simple fermentación de sustancias orgánicas a través de cámaras de gas construidas en forma autóctona está produciendo la energía necesaria para la electrificación doméstica, la cocción, el calentamiento y el bombeo de agua. El estiércol de vaca se utiliza como combustible principal, disponible dentro del hogar sin costo adicional.
En la actualidad, China e India tienen al menos 7 millones y 2 millones de digestores de biogás, respectivamente.
Estos digestores tienen varios méritos:
1. Más barato de instalar.
2. El proceso es simple.
3. La operación es limpia.
4. Aumenta la autosuficiencia.
5. Una forma renovable de producción de energía.
Las cámaras de gas han recorrido un largo camino desde los campos de concentración de Naji. Luego (1940-45) las "cámaras de gas" de Naji Alemania fueron cámaras de la muerte. Ahora son bio (vida) -cámaras. Como dijo el famoso físico Kapitza: Hablar de energía atómica en términos de bomba atómica es comparable a hablar de electricidad en elementos de la cadena eléctrica.
