معرفی 5 تکنولوژی نوین در زمینه‌ی انرژی‌های تجدیدپذیر

انرژی‌های تجدیدپذیر آن‌هایی هستند که از منابعی تولید می‌شوند که انتهای محدودی ندارند، یا آن‌هایی هستند که می‌توانند از منابع طبیعی بازیافت شوند – مانند انرژی خورشیدی، نیروی باد و نیروی آب. اینها نمونه هایی هستند که با شنیدن اصطلاح “انرژی تجدیدپذیر” بیشتر به آنها فکر می کنیم، اما آنها تنها منابع نیستند.

ما هر روز از زندگی خود از انرژی استفاده می کنیم – دستگاه های الکترونیکی ما برای کار نیاز به برق دارند، چراغ های خیابان ما به همان میزان برای روشنایی نیاز دارند، وسایل نقلیه ما به بنزین و گازوئیل نیاز دارند. ما سوخت خانه های خود را با نفت خانگی، پروپان یا برق از یک شبکه ملی یا محلی برای روشنایی، گرمایش و برای تامین انرژی دستگاه هایمان تامین می کنیم. مکان‌هایی که ما کار می‌کنیم از رایانه‌ها، شبکه‌های تلفن، سیستم‌های امنیتی و سرورها، مانند مراکز خرید، پارکینگ‌ها، استادیوم‌های ورزشی، اتومبیل‌ها، هواپیماها و غیره استفاده می‌کنند. همه این موارد نیاز به انرژی از سوخت دارند.

با توافق جدیدی که در سال 2015 در اجلاس آب و هوای پاریس یا COP21 اتخاذ شد، جهان هر کاری که می تواند برای کاهش انتشار کربن و محدود کردن تغییرات میانگین دمای جهانی انجام می دهد. برای حرکت رو به جلو، ما همچنین باید بدانیم که تنها کارهای زیادی می‌توان در محدود کردن تولید گازهای گلخانه‌ای انجام داد، زیرا جمعیت انسانی تنها افزایش می‌یابد و تقاضاهای بیشتری را برای زیرساخت‌های انرژی ما ایجاد می‌کند (3). برای کمک بیشتر به محیط زیست و تضمین آینده کره زمین برای فرزندانمان و فرزندانشان، باید به سمت منابع تجدیدپذیر برای تولید انرژی خود برویم.

انرژی های تجدیدپذیر

بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی، افزایش میزان برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر از کمی بیش از 13 درصد در سال 2012 به 22 درصد در سال بعد افزایش یافته است. آنها همچنین پیش بینی می کنند که این رقم تا سال 2020 به 26 درصد برسد. از نظر کل تولید، انرژی های تجدیدپذیر 19 درصد از مصرف کنونی ما را تشکیل می دهند. بیشتر مدل‌های پیش‌بینی بلندمدت پیش‌بینی می‌کنند که استفاده از آن بین سال‌های 2012 تا 2040 سه برابر خواهد شد

برق خورشیدی

هنگامی که مردم به انرژی جایگزین یا تجدیدپذیر فکر می کنند، اولین تصویری که به ذهن خطور می کند اغلب صفحات خورشیدی بزرگ آبی یا مشکی روی پشت بام ها یا تابلوهای بزرگراه های قابل حمل آموزشگاه فنی است که یک پنل کوچک به آن متصل است. این پنل‌های خورشیدی که به عنوان ماژول‌های فتوولتائیک (یا ماژول‌های PV) نیز شناخته می‌شوند، نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند و برای دهه‌ها ستون فقرات انرژی‌های تجدیدپذیر بوده‌اند. اثر فتوولتائیک (نحوه تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی) بیش از صد سال پیش کشف شد! با این حال اجرای گسترده این فناوری بسیار تدریجی بوده است. تنها در سال‌های اخیر، فتوولتائیک‌ها به عنوان یک راه جایگزین برای تولید برق محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند.

در سال 1958 اولین ماژول های PV برای تامین انرژی ماهواره ها به فضا پرتاب شد. حتی امروزه، انرژی خورشیدی منبع اصلی انرژی در ایستگاه فضایی بین‌المللی است. در زمین نیز، PV به طور سنتی در مناطقی که هیچ منبع عملی برق وجود ندارد اما آفتاب فراوان وجود دارد استفاده می‌شود. پانل های خورشیدی اغلب برای برنامه های از راه دور استفاده می شوند: مانند برق رسانی به کابین ها، ماشین های RV، قایق ها و وسایل الکترونیکی کوچک زمانی که سرویس شبکه در دسترس نیست. امروزه، سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی «مرتبط با شبکه» یا «تعامل با شبکه» معمولاً توسط صاحبان خانه و مشاغل به‌عنوان روشی مقرون‌به‌صرفه برای گنجاندن برق خورشیدی در زندگی روزمره، با بهره‌گیری از انرژی خورشیدی موجود و در عین حال لذت بردن از شبکه ایمنی استفاده می‌شود. شبکه آب و برق

پانل های خورشیدی (یا ماژول های PV) چگونه کار می کنند

در اصطلاح بسیار ابتدایی، پنل خورشیدی (ماژول PV) وسیله ای است که جریان برق را در زیر نور خورشید تولید می کند. از این الکتریسیته می توان برای شارژ باتری ها استفاده کرد و با کمک یک اینورتر می تواند وسایل برقی معمولی خانگی یا “بارها” را تامین کند. ماژول های PV را می توان در سیستم های بدون باتری نیز استفاده کرد. اکثر پانل‌های خورشیدی (که به درستی «ماژول‌ها» نامیده می‌شوند) در قاب آلومینیومی قرار گرفته‌اند، روی آن‌ها با شیشه سکوریت شده پوشانده شده‌اند و با یک پشتی ضد آب مهر و موم شده‌اند. بین لایه‌های شیشه و پشتی، خود سلول‌های عکس‌العملی قرار دارند که اغلب از سیلیکون ساخته شده‌اند. در پشت ماژول یک جعبه اتصال وجود دارد که ممکن است دو کابل از آن خارج شود یا نباشد. اگر جعبه اتصال بدون کابل باشد، می توان آن را برای دسترسی به پایانه های الکتریکی باز کرد، جایی که می توان سیم ها را برای هدایت برق تولید شده از ماژول وصل کرد. اگر کابل هایی از قبل در محل وجود داشته باشد، جعبه اتصال معمولاً مهر و موم شده است و برای کاربر قابل دسترسی نیست. جعبه های اتصال آب بندی شده بیشتر رایج هستند.

پانل های خورشیدی را می توان به صورت جداگانه یا سیم کشی با هم برای تشکیل یک آرایه خورشیدی استفاده کرد. برای بارهای الکتریکی بزرگتر، دو نوع سیستم اصلی برای تامین برق خانه ها، کابین ها و ادارات و غیره وجود دارد: سیستم های مبتنی بر باتری مستقل (که سیستم های “خارج از شبکه” نیز نامیده می شوند) و سیستم های متصل به شبکه (همچنین شناخته می شوند). به عنوان “گرید-تعاملی” یا “عملی-تعاملی”). با مطالعه بیشتر در مورد هر دو، می خواهید تصمیم بگیرید که کدام سیستم برای نیازهای شما بهترین است.

ویژگی های برق خورشیدی

پانل های PV برق DC یا جریان مستقیم تولید می کنند. این همان نوع برقی است که توسط باتری ماشین شما یا باتری های دیگر تولید می شود. وسایل خانه ما از نوع دیگری از برق به نام AC یا جریان متناوب استفاده می کنند. الکتریسیته DC فقط در یک جهت جریان دارد، در حالی که جریان الکتریکی متناوب به سرعت تغییر جهت می دهد و مزایای خاصی را در انتقال (فاصله های بیشتر از طریق سیم های کوچکتر) ارائه می دهد.

برای استفاده از برق خورشیدی برای راه اندازی دستگاه های معمولی خانگی، به یک اینورتر خورشیدی دورهrevit mep نیاز دارید که DC را به AC تبدیل می کند. یک سیستم کوچک برای شارژ باتری ها یا تغذیه دستگاه های الکتریکی کوچک (مانند تلفن های همراه و پخش کننده های موسیقی شخصی) به اینورتر نیاز ندارد، اما مطمئن شوید که از آداپتورهای صحیح و در صورت نیاز مبدل یا محدود کننده ولتاژ استفاده کنید.

ماژول های PV نیز دارای رتبه بندی هستند. وات نامی یک پانل برابر است با ولتاژ کاری آن ضرب در جریان کار: وات = ولتاژ x آمپر. مقدار انرژی بر حسب وات ساعتی که یک پانل تولید می کند، حاصل ضرب وات پانل و تعداد ساعات نور خورشید با شدت کامل یا تابش نوری است که دریافت می کند.

انرژی تجدید پذیر بادی

نیروی باد یا انرژی باد فرآیندی را توصیف می کند که طی آن از باد برای تولید نیروی مکانیکی یا الکتریسیته استفاده می شود. توربین های بادی انرژی جنبشی باد را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. این توان مکانیکی می تواند برای کارهای خاص (مانند آسیاب غلات یا پمپاژ آب) استفاده شود یا توسط ژنراتور به برق تبدیل شود.

امروزه، بیشتر انرژی بادی از توربین ها باد دو یا سه پره پروانه مانند توربین را در اطراف روتور توربین می چرخاند. روتور به یک شفت اصلی متصل است که یک ژنراتور را برای تولید برق می چرخاند.

اگرچه این نام چندان مشخص نیست، اما نیروی باد در واقع نوعی انرژی خورشیدی است. نور خورشید باعث اختلاف دما در سطح زمین می شود و تفاوت در دمای سطح، هوای گرم را مجبور به بالا آمدن و ایجاد باد می کند. بنابراین بهره برداری از انرژی این بادها تابعی از انرژی خورشیدی است. آیا می خواهید اطلاعات کاملی در مورد باد و چگونگی وقوع آن در طبیعت داشته باشید؟ در این توضیح مفید ادامه مطلب را بخوانید.

متأسفانه، توربین‌های بادی و نیروی بادی بخش بزرگی از زمین را اشغال می‌کنند و راه‌اندازی این فرآیند می‌تواند پرهزینه باشد. هنگامی که توربین ها در نزدیکی مناطق مسکونی ساخته می شوند، می توانند پر سر و صدا و/یا نامناسب باشند. علاوه بر این، بسته به شرایط باد، میزان انرژی مهار شده از نیروی باد می تواند روزانه متفاوت باشد. صرف نظر از پیشرفت تکنولوژی، کشورهای بیشتری از راه حل های انرژی باد استفاده می کنند.

انرژی زیست توده

زیست توده آلی است، به این معنی که از موادی ساخته شده است که از موجودات زنده مانند گیاهان و حیوانات به دست می آید. متداول ترین مواد زیست توده ای که برای انرژی استفاده می شود گیاهان، چوب و زباله هستند. به این مواد خوراک زیست توده می گویند. انرژی زیست توده همچنین می تواند یک منبع انرژی تجدید ناپذیر باشد.

زیست توده حاوی انرژی است که ابتدا از خورشید به دست می آید: گیاهان انرژی خورشید را از طریق فتوسنتز جذب می کنند و دی اکسید کربن و آب را به مواد مغذی (کربوهیدرات ها) تبدیل می کنند.

انرژی حاصل از این موجودات می تواند از طریق مستقیم و غیر مستقیم به انرژی قابل استفاده تبدیل شود. زیست توده می تواند برای ایجاد گرما (مستقیم)، تبدیل به برق (مستقیم)، یا پردازش به سوخت زیستی (غیر مستقیم) سوخته شود.

تبدیل حرارتی

زیست توده را می توان با تبدیل حرارتی سوزاند و برای انرژی استفاده کرد. تبدیل حرارتی شامل حرارت دادن ماده اولیه زیست توده به منظور سوزاندن، آبگیری یا تثبیت آن است. آشناترین مواد اولیه زیست توده برای تبدیل حرارتی، مواد خام مانند زباله های جامد شهری (MSW) و ضایعات کارخانه های کاغذ یا چوب هستند.

انواع مختلف انرژی از طریق شلیک مستقیم، شلیک همزمان، تجزیه در اثر حرارت، تبدیل به گاز و تجزیه بی هوازی ایجاد می شود.

با این حال، قبل از سوزاندن زیست توده، باید آن را خشک کرد. به این فرآیند شیمیایی، ترفافشن می گویند. در حین شکستن، زیست توده تا حدود 200 درجه تا 320 درجه سانتیگراد (390 درجه تا 610 درجه فارنهایت) گرم می شود. زیست توده به قدری خشک می شود که توانایی جذب رطوبت یا پوسیدگی را از دست می دهد. حدود 20 درصد از جرم اولیه خود را از دست می دهد، اما 90 درصد از انرژی خود را حفظ می کند. انرژی و جرم از دست رفته را می توان برای سوخت رسانی به فرآیند شکستن استفاده کرد.

در طی ترفند، زیست توده به ماده ای خشک و سیاه شده تبدیل می شود. سپس به شکل بریکت فشرده می شود. بریکت های زیست توده بسیار آبگریز هستند، یعنی آب را دفع می کنند. این امر امکان نگهداری آنها را در مناطق مرطوب فراهم می کند. بریکت ها چگالی انرژی بالایی دارند و به راحتی در هنگام شلیک مستقیم یا همزمان سوزانده می شوند.

پیرولیز

پیرولیز یک روش مرتبط برای گرم کردن زیست توده است. در طی پیرولیز، زیست توده بدون حضور اکسیژن تا دمای 200 تا 300 درجه سانتیگراد (390 تا 570 درجه فارنهایت) گرم می شود. این از احتراق آن جلوگیری می کند و باعث می شود زیست توده از نظر شیمیایی تغییر کند. پیرولیز یک مایع تیره به نام روغن پیرولیز، یک گاز مصنوعی به نام گاز سنتزی و یک باقیمانده جامد به نام بیوچار تولید می کند. همه این اجزا را می توان برای انرژی استفاده کرد.  روغن پیرولیز که گاهی اوقات بیو اویل یا بیو خام نیز نامیده می شود، نوعی قیر است. می توان آن را برای تولید الکتریسیته احتراق کرد و همچنین به عنوان جزئی در سایر سوخت ها و پلاستیک ها استفاده می شود. دانشمندان و مهندسان در حال مطالعه روغن پیرولیز به عنوان یک جایگزین احتمالی برای نفت هستند.

گاز سنتزی را می توان به سوخت (مانند گاز طبیعی مصنوعی) تبدیل کرد. همچنین می توان آن را به متان تبدیل کرد و به عنوان جایگزینی برای گاز طبیعی استفاده کرد.

بیوچار نوعی زغال چوب است. بیوچار یک جامد غنی از کربن است که به ویژه در کشاورزی مفید است. بیوچار خاک را غنی می کند و از شسته شدن آفت کش ها و سایر مواد مغذی به رواناب جلوگیری می کند. Biochar همچنین یک سینک کربن عالی است. سینک های کربن مخزنی برای مواد شیمیایی حاوی کربن از جمله گازهای گلخانه ای هستند.

گازی سازی

زیست توده همچنین می تواند مستقیماً از طریق گازی شدن به انرژی تبدیل شود. در طول فرآیند تبدیل به گاز، یک ماده اولیه زیست توده (معمولا MSW) تا بیش از 700 درجه سانتیگراد (1300 درجه فارنهایت) با مقدار کنترل شده اکسیژن گرم می شود. مولکول ها تجزیه می شوند و گاز سنتز و سرباره تولید می کنند.

گاز سنتز ترکیبی از هیدروژن و مونوکسید کربن است. در طی تبدیل به گاز، گاز سنتز از گوگرد، ذرات، جیوه و سایر آلاینده ها پاک می شود. گاز سنتز تمیز را می توان برای گرما یا الکتریسیته احتراق کرد یا به سوخت های زیستی حمل و نقل، مواد شیمیایی و کود تبدیل کرد.

سرباره به صورت مایع شیشه ای و مذاب شکل می گیرد. می توان از آن برای ساخت زونا، سیمان یا آسفالت استفاده کرد.

کارخانه‌های گازرسانی صنعتی در سراسر جهان در حال ساخت هستند. آسیا و استرالیا در حال ساخت و راه اندازی بیشترین نیروگاه ها هستند، اگرچه یکی از بزرگترین نیروگاه های گازرسانی در جهان در حال حاضر در استاکتون-آن-تیس، انگلستان در حال ساخت است. این نیروگاه در نهایت قادر خواهد بود بیش از 350000 تن MSW را به انرژی کافی برای تامین انرژی 50000 خانه تبدیل کند.

تجزیه بی هوازی

تجزیه بی هوازی فرآیندی است که در آن میکروارگانیسم ها، معمولاً باکتری ها، مواد را در غیاب اکسیژن تجزیه می کنند. تجزیه بی هوازی یک فرآیند مهم در محل های دفن زباله است، جایی که زیست توده خرد و فشرده می شود و یک محیط بی هوازی (یا فقیر از اکسیژن) ایجاد می کند.

در یک محیط بی هوازی، زیست توده تجزیه می شود و متان تولید می کند که یک منبع انرژی ارزشمند است. این متان می تواند جایگزین سوخت های فسیلی شود.

علاوه بر دفن زباله، تجزیه بی هوازی را می توان در دامداری ها و دامداری ها نیز اجرا کرد. کود و سایر فضولات حیوانی را می توان به گونه ای تبدیل کرد که به طور پایدار نیازهای انرژی مزرعه را تامین کند.

سوخت زیستی

زیست توده تنها منبع انرژی تجدیدپذیر است که می تواند به سوخت های زیستی مایع مانند اتانول و بیودیزل تبدیل شود. سوخت زیستی برای تامین انرژی وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرد و در کشورهایی مانند سوئد، اتریش و ایالات متحده از طریق گازسازی تولید می شود.

اتانول از تخمیر زیست توده ای که کربوهیدرات بالایی دارد مانند نیشکر، گندم یا ذرت ساخته می شود. بیودیزل از ترکیب اتانول با چربی حیوانی، چربی پخت و پز بازیافت شده یا روغن نباتی ساخته می شود.

سوخت های زیستی به اندازه بنزین کارآمد نیستند. با این حال، آنها را می توان با بنزین ترکیب کرد تا به طور موثر وسایل نقلیه و ماشین آلات را تامین کند و انتشار گازهای گلخانه ای مرتبط با سوخت های فسیلی را منتشر نمی کند.

اتانول برای رشد محصولات زیستی (معمولا ذرت) به هکتار زمین کشاورزی نیاز دارد. حدود 1515 لیتر (400 گالن) اتانول توسط یک هکتار ذرت تولید می شود. اما این سطح زیر کشت برای کشت محصولات غذایی برای مصارف دیگر در دسترس نیست. کشت ذرت کافی برای اتانول نیز به دلیل عدم تنوع در کاشت و استفاده زیاد از آفت کش ها، فشاری را بر محیط زیست وارد می کند.

اتانول به یک جایگزین محبوب برای چوب در شومینه های مسکونی تبدیل شده است. وقتی می سوزد به صورت شعله گرما و به جای دود بخار آب می دهد.

اندازه ها و کاربردهای توربین بادی

توربین های بادی می توانند انرژی را برای استفاده در محل و همچنین برای صادرات برای فروش فراهم کنند. انرژی مورد نیاز اندازه توربین را تعیین می کند. اقتصاد توربین بادی زمانی به حداکثر می رسد که اندازه پروژه برای مطابقت با نیازهای انرژی بار طراحی شده باشد و در عین حال از صرفه جویی در مقیاس و سابقه تجهیزات نیز درآمدزایی شود. استفاده از انرژی در محل مسکونی به یک توربین کوچک (معمولاً کمتر از 10 کیلووات (کیلووات)) نیاز دارد که بتواند مقدار برق مورد نیاز خانه برای کار روزانه را تولید کند. ماشین های سایز متوسط می توانند برق صنعتی کافی برای مطابقت با بارهای تجاری بزرگتر در محل تولید کنند. ماشین‌های در مقیاس سودمند که تولید را برای ردپای زیرساخت و هزینه سایت به حداکثر می‌رسانند، برای پروژه‌های مقیاس ابزار مناسب هستند.

صرف نظر از اندازه پروژه، پروژه های متصل به شبکه برق نیاز به تاییدیه های تاسیساتی دارند و ممکن است قبل از شروع ساخت به مطالعات تاثیر شبکه نیاز داشته باشند.

مصرف انرژی در محل در مقیاس مسکونی

توربین های مسکونی و کوچک تقریباً به اندازه نیاز یک خانه انرژی تولید می کنند. از آنجایی که این توربین‌ها عموماً بر روی برج‌های کوتاه‌تر نصب می‌شوند، شما باید ارزیابی سایت را انجام دهید تا مشخص شود پروژه در کجا قرار می‌گیرد تا اطمینان حاصل شود که طبق طراحی انجام می‌شود. این توربین‌های بادی با پول نقد خریداری می‌شوند، بنابراین در حالی که بازگشت سرمایه می‌تواند مهم باشد، اما همیشه عامل تعیین‌کننده برای پیشرفت پروژه نیست. بسیاری از ایالت ها مشوق هایی را برای این دسته از ماشین ها فراهم می کنند. توربین های بادی در مقیاس مسکونی معمولاً ارزیابی دقیق منابع در محل را تضمین نمی کنند.

مصرف انرژی در مقیاس تجاری کوچک (10-50 کیلو وات)

این دسته از توربین های بادی انرژی بیشتری نسبت به مصرف متوسط خانه تولید می کند، اما می تواند برای مشاغل کوچک مناسب باشد. مزارع؛ دامداری؛ امکاناتی مانند مدارس، ساختمان‌های اداری یا بخشی از محوطه دانشگاه؛ یا یک بار عمومی مانند بیمارستان. این کلاس توربین معمولاً دارای سطح بالاتری از پیچیدگی ماشین است که منجر به راندمان و تولید توان بیشتر می شود، اما نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتر نیز دارد. با این حال، این توربین ها معمولاً به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به ماشین های بزرگتر نیاز دارند. این دسته از ماشین ها می تواند به اندازه یک خانه هزینه داشته باشد و کوچکترین اندازه پروژه ای است که ممکن است تامین مالی شود، که نیاز به بررسی وام دهنده دارد. پروژه‌هایی با این اندازه ممکن است نیاز به ارزیابی منابع در محل را نیز تحریک کنند، اما اغلب پروژه‌ها می‌توانند با استفاده از اندازه‌گیری‌های نزدیک و مکان‌یابی با تجربه و مدل‌سازی پروژه به جلو حرکت کنند.

مصرف انرژی تجاری در محل (50-250 کیلو وات)

این کلاس توربین بادی مقادیر تجاری برق تولید می‌کند و می‌تواند به خوبی با پردیس‌ها، امکانات بزرگ‌تر، جوامع و بارهای عمومی شهری بزرگ‌تر هماهنگ شود. این کلاس توربین‌های بادی دارای بسیاری از ویژگی‌های فنی و عملیاتی ماشین‌های مقیاس شهری است و اغلب بر روی دکل‌هایی نصب می‌شود که نیاز به مجوزهای ویژه و هماهنگی با سایر سازمان‌ها یا آژانس‌های نظارتی دارند. این توربین ها اغلب نشان دهنده سرمایه گذاری قابل توجهی هستند و بنابراین نیاز به تاییدیه های شرکتی یا سازمانی دارند. شراکت با بازیگران مالی در حین توسعه پروژه هایی با این اندازه برای مدیران تسهیلات غیرعادی نیست. این پروژه ها نیاز به مدل سازی پروژه با تجربه و دقیق با استفاده از داده های منابع باد در محل یا نزدیک دارند.

مصرف انرژی بزرگ تجاری یا صنعتی (500 کیلووات تا 1.5 مگاوات)

این کلاس توربین بادی در بالای ماشین‌های سایز متوسط قرار دارد و برای جوامع و بارهای صنعتی بسیار بزرگ در محل مناسب است و حتی می‌تواند اساس نیروگاه‌های بادی کوچک در شرایط خاص باشد. این کلاس ماشین معمولاً از نظر فناوری از توربین های مقیاس کاربردی قابل تشخیص نیست. برج ها اغلب بیش از 200 فوت هستند که باید به نور انسداد مجهز شوند. پروژه‌هایی با این اندازه مشارکت جامعه و تأیید یا تأیید را در همه سطوح تضمین می‌کنند. این طبقه، به جز در موقعیت‌های بسیار غیرمعمول، معمولاً از طریق وام‌دهندگان تجاری با الزامات دقت لازم تأمین مالی می‌شود و بنابراین به مطالعات امکان‌سنجی و کمپین‌های ارزیابی منابع در محل نیاز دارد.

انرژی تجدیدپذیر زمین گرمایی

وجود سنگ های داغ، سیال و نفوذپذیری در زیر زمین باعث ایجاد سیستم های زمین گرمایی طبیعی می شود. مسیرهای کوچک زیرزمینی مانند شکستگی ها، مایعات را از میان سنگ های داغ هدایت می کنند. در تولید الکتریسیته زمین گرمایی، این سیال را می توان به صورت انرژی به صورت گرما از طریق چاه ها به سطح زمین کشید. در سطح، این انرژی به بخار تبدیل می‌شود که توربین‌هایی را به حرکت در می‌آورد که برق تولید می‌کنند.

منابع هیدروترمال معمولی به طور طبیعی هر سه عنصر را در بر می گیرند. با این حال، گاهی اوقات، این شرایط به طور طبیعی وجود ندارد – به عنوان مثال، سنگ ها داغ هستند، اما فاقد نفوذپذیری یا جریان سیال کافی هستند. سیستم‌های زمین گرمایی پیشرفته (EGS) از مخازن ساخت بشر برای ایجاد شرایط مناسب با تزریق مایع به سنگ‌های داغ استفاده می‌کنند. این کار شکستگی ها را دوباره باز می کند و اندازه و اتصال مسیرهای مایع را افزایش می دهد. پس از ایجاد، یک EGS درست مانند یک سیستم زمین گرمایی طبیعی عمل می کند: سیالات موجود در حال حاضر انرژی را از طریق چاه ها به سطح منتقل می کنند، توربین ها را به حرکت در می آورند و برق تولید می کنند. با غلبه بر محدودیت های طبیعی در زیر سطح، EGS می تواند انرژی زمین گرمایی را در سراسر کشور گسترش دهد. با پیشرفت‌های EGS، زمین گرمایی می‌تواند تا سال 2050 به بیش از 40 میلیون خانه در ایالات متحده نیرو دهد و راه‌حل‌های گرمایش و سرمایش را در سراسر کشور ارائه کند.

نیروگاه های زمین گرمایی

نیروگاه های زمین گرمایی سیالات را از مخازن زیرزمینی به سطح می کشند تا بخار تولید کنند. سپس این بخار توربین هایی را به حرکت در می آورد که برق تولید می کنند. سه نوع اصلی از فناوری های نیروگاه زمین گرمایی وجود دارد: بخار خشک، بخار فلاش و چرخه دودویی. نوع تبدیل بخشی از طراحی نیروگاه است و به طور کلی به وضعیت سیال زیرسطحی (بخار یا آب) و دمای آن بستگی دارد.

نیروگاه بخار خشک

کارخانه‌های بخار خشک از سیالات گرمابی استفاده می‌کنند که در حال حاضر عمدتاً بخار هستند، که یک اتفاق طبیعی نسبتاً نادر است. بخار مستقیماً به یک توربین کشیده می شود که ژنراتوری را به حرکت در می آورد که برق تولید می کند. پس از متراکم شدن بخار، اغلب مجدداً به مخزن تزریق می شود.

سیستم‌های نیروگاه بخار خشک قدیمی‌ترین نوع نیروگاه‌های زمین گرمایی هستند که برای اولین بار در سال 1904 در لاردارلو ایتالیا مورد استفاده قرار گرفت. .

نیروگاه بخار فلش

نیروگاه های بخار فلاش رایج ترین نوع نیروگاه های زمین گرمایی هستند که امروزه کار می کنند. سیالات در دمای بیش از 182 درجه سانتیگراد / 360 درجه فارنهایت که از اعماق زیرزمین پمپاژ می شوند، تحت فشارهای بالا به یک مخزن کم فشار در سطح زمین می روند. تغییر فشار باعث می شود که بخشی از سیال به سرعت تبدیل یا “فلش” به بخار شود. سپس بخار یک توربین را به حرکت در می آورد که یک ژنراتور را به حرکت در می آورد. اگر مایعی در مخزن کم فشار باقی بماند، می توان آن را دوباره در مخزن دوم “فلش کرد” تا انرژی بیشتری استخراج کرد.

نیروگاه با چرخه دودویی

نیروگاه های زمین گرمایی چرخه دودویی می توانند از منابع زمین گرمایی با دمای پایین تر استفاده کنند و آنها را به یک فناوری مهم برای استقرار تولید برق زمین گرمایی در مکان های بیشتری تبدیل کند. نیروگاه‌های زمین گرمایی چرخه دودویی با سیستم‌های بخار خشک و بخار فلاش تفاوت دارند زیرا سیالات مخزن زمین گرمایی هرگز با واحدهای توربین نیروگاه تماس نمی‌گیرند. سیالات زمین گرمایی با دمای پایین (زیر 182 درجه سانتیگراد / 360 درجه فارنهایت) از یک مبدل حرارتی با یک سیال ثانویه یا “دودویی” عبور می کنند. این سیال دوتایی دارای نقطه جوش بسیار کمتری نسبت به آب است و گرمای متوسطی که از سیال زمین گرمایی حاصل می‌شود باعث می‌شود آن را به بخار تبدیل کند و سپس توربین‌ها را به حرکت درآورد، ژنراتورها را بچرخاند و الکتریسیته ایجاد کند.

منابع:

https://education.nationalgeographic.org/resource/biomass-energy/

https://www.environmentalscience.org/renewable-energy

https://www.energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation#:~:text=Geothermal%20power%20plants%20draw%20fluids,flash%20steam%2C%20and%20binary%20cycle.

https://windexchange.energy.gov/what-is-wind

https://www.altestore.com/diy-solar-resources/introduction-to-solar-electricity/https://justenergy.com/blog/introduction-to-wind-power-about/