什么是可再生能源?其类型有哪些
可再生能源指的是在自然界可以循环再生,取之不尽,用之不竭的能源。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。
1、太阳能
地球的形成与太阳密切相关,它无时无刻不从太阳获取大量辐射的光和热,经植物的光合作用转化为生物质的化学能。埋藏在地下的动植物残骸经漫长的地质作用转化为煤炭、石油、天然气等化石能源。
江河湖海中的水,经日晒蒸发,再凝聚降落在高山丘陵形成水力能;空气经太阳光照射加热,因密度差而形成风能。因此地球上的主要能源都来自太阳,可以说,太阳能是地球上主要能源的总来源。
2、石油
石油被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。是地质勘探的主要对象之一。石油属于生物沉积变油,不可再生;后者认为石油是由地壳内本身的碳生成,与生物无关,可再生。
石油主要被用来作为燃油和汽油,也是许多化学工业产品,如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
3、核能
目前利用的是核裂变能,主要是用于发电。核能资源十分丰富,已探明天然铀可利用的核裂变能量相当于18500-25600亿吨标准煤。核电的生产和核电站的运行,事实上是清洁和安全的。
4、风能
风由太阳辐射热引起。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。风能就是空气的动能,风能的大小决定于风速和空气的密度。
5、海洋能
海洋能包括潮汐能、波浪引起的机械能和热能。海洋能同时也涉及一个更广的范畴,包括海面上空的风能、海水表面的太阳能和海里的生物质能。由于海洋能具有可再生性和不污染环境等优点,因此是一种亟待开发的具有战略意义的新能源。
能源短缺危机一直是国际关注的问题,影响深远广泛。除了担心石油等目前主要能源会出现「采尽枯竭」的一天外,亦要面对这些能源对地球环境造成的伤害。不少专家已曾作过警告,若再找不到新型能源取代现有的,那麼不久以后,人类就只能回到石器时代生活。
面对能源危机问题,全球有关专家都积极寻找解决办法,因为科技不断进步,对能源的需求亦愈来愈大,消耗量肯定有增无减。而在长时间的钻研和开发下,有专家预言,未来世界可使用的能源主要有以下十种。
1.洁净煤:胜在用途广泛
科学家表示,洁净煤经过去硫、去氮等特别处理,或将煤进行气化,让固体的煤转换成气体,以便更乾净及有效地燃烧。而随�科技进步,生产洁净煤的成本会大幅下降,有助普及化。不过科学家也表示,纵使洁净煤不如一般煤那麼污染环境,但始终不如其他能源那样洁净。它之所以成为未来重要能源之一,只因其用途实在非常广泛,特别是可以转换成电能,既便宜而且简单。
2.地热能:能源取之不尽
未来能源最重要的一点,是能够用之不竭,取之不尽。地热能是来自地壳之下的高温能源,源源不绝,只要装置接收地热的仪器,就能产生并输出能量。一个典型的地热能电场可以轻松的输送100MW电量,这是风能和太阳能所无法相比的。
3.氢:巨大能源储备
虽然氢本身不能当作能源,氢燃料却是一个巨大的能源储备。氢可以随意的从水中提取,拥有很好的能量比例,氢经燃烧后会产生水蒸气,而水蒸气就可以产生电能。但问题是,如何降低用氢作为能源媒介的成本,使之大众化。
4.人工光合作用:善用太阳能源
其实,地球上几乎所有能源均来自太阳,因此,善用太阳就等於解决能源问题。科学家从植物的光合作用中取得灵感,只要能够研究出人工光合作用,那麼无论在直接产生电能,还是产生氢气,这种方式都能够解决目前的能源问题。可是,人工光合作用是一个非常长的研发过程,还有很多问题有待解决。
5.太阳热能:发电能力强劲
从太阳获取热能相当简单,用这一热能产生热水,然后利用热水发电。太阳热能在那些拥有大面积太阳暴晒区域的地方,有�重要的能源贡献作用。只是,受到天气、体积及成本的限制,太阳能始终未能大众化。但科学家相信,只要发明出小型且能够产生大量能源的太阳能吸收板,那就不用担心能源危机。
6.Gratzel太阳能电池:开发成本经济
这种电池只是传统太阳能电池造价的五分之一,且可避免非常消耗能量的完美硅晶圆制造过程。不过,这种电池的效率还有待进一步提升,目前能够发挥的功能只有33%左右。
7.太阳能光电:使用成本实惠
目前科学家掌握的太阳能光电技术,虽然昂贵且效率低,但若能更广泛的使用,也能有相当重要的影响。关键是太阳能电池能否成功研制,因为来自太阳的能量源源不断,若能成功研发,产生太阳能光电能量的机器以后几乎毋须维持费用,令成本大减。
8.波浪能:既方便亦环保
涌起的波浪带有能量,我们能从中获得相当多的能源。波浪能量转换器,就是一个在水中半漂浮的设备,目前这设备已在葡萄牙使用。波浪能虽然既环保又方便,可惜受到地域限制,不是每个国家都能受惠。
9.核能「钍」:减少废料产生
科学家称,第三代核反应堆已经非常安全,只会产生很少的高危废物,比烧煤炭的火力发电厂洁净得多。而且,核电厂占据一小块地方,却能产生大量能源,亦不会排放二氧化碳。使用「钍」作为核燃料,会使核能有更佳的应用,能显著减少核废料的产生及危险情况。而且,钍的蕴含量是铀的三倍多,因此以钍来产生的核能,将会是未来的重要能源供应方式。
10.风能:规模可大可小
风能是可再生能源中最经济的,在运作过程中不消耗任何能源,既可以大规模的兴建风力发电厂,也能安装在家中使用。只是,目前风能会受到天气变化影响,但科学家相信,未来若能做到在有风的时候大量制造及储存能源,风能乃不可多得的重要能源。
1、太阳能:直接来自于太阳辐射。
2、生物能:由绿色植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能,储存在体内,可沿食物链单向流动,最终转化为热能散失掉。
3、风能:由太阳辐射提供能量,因冷热不均产生气压差异,导致空气水平运动——风的形成。
4、水能:由太阳辐射提供能量,产生水循环,来自海洋的暖湿空气,受热上升,太阳能转化为势能,当在高山上形成降水后,水往低处流,势能转化为动能,就是水能。
5、海洋能:包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力,波浪、洋流的能量主要是受风的影响。
6、地热能:来自于地球内部放射性元素的衰变。
上述能源都是可再生能源,而且是直接来自于自然界的一次能源。楼上有提到氢能的,它应属于可再生能源,因为生产氢能的原料是取之不尽、用之不竭的。但它是经过人类加工的二次能源。如果这样举例的话,沼气、焦炭、蒸汽(蒸汽机的动力)也是可再生能源。
非可再生能源:煤、石油、天然气、核矿石等一次能源,以及汽油、柴油、煤油等二次能源。