Top 10 des sources d'énergie renouvelables

Les ressources renouvelables sont celles qui peuvent être générées en permanence dans la nature et sont inépuisables, par exemple, le bois, l’énergie solaire, l’énergie éolienne, l’énergie marémotrice, l’énergie hydraulique, la biomasse énergétique, les biocarburants, l’énergie géothermique et l’hydrogène.Elles sont également appelées sources non conventionnelles. d'énergie et ils peuvent être utilisés encore et encore d'une manière sans fin.

1. Energie solaire:

Le soleil constitue une source d'énergie idéale, illimitée en approvisionnement, coûteuse, qui n'augmente pas la charge calorifique totale de la Terre et ne produit ni polluants de l'air ni de l'eau. C'est une alternative puissante aux combustibles fossiles et nucléaires. L'énergie solaire est si abondante mais, avec une efficacité de collecte de seulement 10%.

L'incidence quotidienne de l'énergie solaire est comprise entre 5 et 7 kWh / m ² dans différentes régions du pays. Cette énorme ressource d'énergie solaire peut être convertie en une autre forme d'énergie par le biais de voies de conversion thermiques ou photovoltaïques. La voie solaire thermique utilise un rayonnement sous forme de chaleur qui peut être converti en énergie mécanique, électrique ou chimique.

Limitations pour la production d'énergie solaire:

1. L'intensité de l'énergie solaire n'est pas constante.

2. La densité de l'énergie solaire est faible par rapport au pétrole, au gaz ou au charbon, etc.

3. Il y a un problème de collecte économique de l'énergie solaire sur une grande surface.

4. Problèmes de conception d'installations pouvant utiliser la lumière solaire diffuse.

Dispositifs solaires thermiques tels que cuisinières solaires, chauffe-eau solaires, séchoirs solaires, cellules photovoltaïques, installations solaires, four solaire, etc.

Capteur de chaleur solaire:

Ceux-ci peuvent être de nature passive ou active. Les collecteurs de chaleur solaires passifs sont des matériaux naturels tels que des pierres, des briques, etc. ou des matériaux tels que le verre, qui absorbent la chaleur le jour et la libèrent lentement la nuit. Les collecteurs solaires actifs pompent un moyen d’absorption de chaleur (air ou eau) à travers un petit collecteur qui est normalement placé au sommet du bâtiment.

Cellules solaires:

Ils sont également appelés cellules photovoltaïques ou cellules photovoltaïques. Les cellules solaires sont constituées de fines tranches de matériaux semi-conducteurs comme le silicium et le gallium. Lorsque les rayons solaires leur tombent dessus, il se produit une différence de potentiel qui provoque un flux d'électrons et produit de l'électricité.

Le silicium peut être obtenu à partir de silice et de sable, qui sont abondamment disponibles et peu coûteux. En utilisant de l'arséniure de gallium, du sulfure de cadmium ou du bore, l'efficacité de la cellule PV peut être améliorée. La différence de potentiel produite par une seule cellule de 4 cm ² est d'environ 0, 4-0, 5 V et produit un courant de 60 milliampères.

Cuiseur solaire:

Les cuisinières solaires utilisent la chaleur solaire en réfléchissant les rayonnements solaires à l'aide d'un miroir directement sur une feuille de verre recouvrant la boîte isolée noire dans laquelle sont conservés les aliments crus.

Réchauffeurs solaires:

Il se compose d'une boîte isolée peinte en noir de l'intérieur et d'un couvercle en verre pour recevoir et stocker la chaleur solaire. À l'intérieur de la boîte, il y a un serpentin en cuivre peint en noir à travers lequel on fait passer de l'eau froide qui est chauffée et qui s'écoule dans un réservoir de stockage. L'eau chaude du réservoir installé sur le toit est ensuite acheminée par des tuyaux dans des bâtiments tels que des hôtels et des hôpitaux.

Fours solaires:

Des milliers de miroirs de petits plans sont disposés dans des réflecteurs concaves, qui captent tous la chaleur solaire et produisent une température atteignant 3000 ° C.

Centrale thermique solaire:

L'énergie solaire est exploitée à grande échelle en utilisant des réflecteurs concaves qui font bouillir de l'eau pour produire de la vapeur. La turbine à vapeur entraîne un générateur pour produire de l'électricité. Une centrale solaire (capacité de 50 KWatt) a été installée à Gurgaon, Haryana.

2. Energie éolienne:

L'énergie éolienne est l'énergie des turbines qui créent l'électricité lorsque le vent tourne les pales des éoliennes. Un grand nombre d'éoliennes sont installées dans des grappes appelées parcs éoliens. L'éolienne est construite selon certaines spécifications afin de maximiser l'efficacité de la production d'énergie.

L'éolienne typique tourne à environ 10 à 25 tours par minute et le type de vent permettant cette rotation est d'environ 8 à 10 nœuds ou 10 milles à l'heure (16 km / h). Du point de vue météorologique, le vent est décrit comme un air en mouvement et est essentiellement un mouvement d'une zone de haute pression à une zone de basse pression.

Cette motion est renforcée lorsqu'il n'y a pas grand chose à perturber le flux global. Ainsi, la production d’énergie éolienne la plus efficace devrait être effectuée dans les zones de haute altitude ou au-dessus de l’eau libre. Le potentiel éolien de notre pays est estimé à environ 20 000 MW, alors que nous produisons actuellement environ 1020 MW. Le plus grand parc éolien de notre pays est situé près de Kanyakumari, dans le Tamil Nadu, produisant 380 MW d'électricité.

3. énergie hydraulique:

La première centrale hydroélectrique en Inde était une petite centrale hydroélectrique de 130 kW mise en service en 1897 à Sidrapong, près de Darjeeling, dans le Bengale occidental. Avec les progrès technologiques et l'augmentation des besoins en électricité, l'accent a été mis sur les grandes centrales hydroélectriques.

L'eau qui coule dans une rivière est recueillie en construisant un grand barrage où l'eau est stockée et laissée tomber. La pale de la turbine située au bas du barrage se déplace avec le mouvement rapide de l'eau, qui à son tour fait tourner le générateur et produit de l'électricité.

Nous pouvons également construire des mini ou micro centrales hydroélectriques sur le fleuve dans les régions montagneuses pour exploiter l'énergie hydraulique à petite échelle, mais la hauteur minimale des cascades devrait être de 10 mètres.

Avantages:

L'hydroélectricité présente plusieurs avantages tels que:

une. C'est une source d'énergie propre.

b. Il fournit des installations d'irrigation.

c. Il fournit de l'eau potable aux personnes vivant dans le désert du Rajasthan et du Gujarat, en particulier.

ré. Il est absolument non polluant, a une longue durée de vie et des coûts d’exploitation et de maintenance très bas.

e. Aide à contrôler les inondations et à rendre l’eau disponible pendant la saison morte pour l’irrigation et d’autres utilisations.

Problèmes:

Le site hydroélectrique (barrage) pose des problèmes environnementaux majeurs:

une. Les sites de barrage sont spécialement situés dans les zones forestières et agricoles et sont submergés pendant la construction.

b. Il provoque l'engorgement et l'envasement de l'eau.

c. Elle entraîne une perte de biodiversité et des impacts négatifs sur la population de poissons et d’autres organismes aquatiques.

ré. Personnes déplacées et créent des problèmes de réadaptation et des problèmes socio-économiques connexes.

e. Augmenter la sismicité en raison de la quantité importante d'eau retenue.

4. Énergie marémotrice:

Les marées océaniques produites par les forces gravitationnelles du soleil et de la lune contiennent une énorme quantité d’énergie. La «marée haute» et la «marée basse» se rapportent à la montée et à la descente des eaux dans l'océan. Une différence de plusieurs mètres est nécessaire entre la hauteur de la marée haute et la marée basse pour faire tourner les turbines.

L'énergie des marées peut être exploitée en construisant un barrage de marée. Pendant la marée haute, l'eau de mer pénètre dans le réservoir du barrage et fait tourner la turbine, qui produit de l'électricité en faisant tourner les générateurs. À marée basse, lorsque le niveau de la mer est bas, l'eau de mer stockée dans le barrage se déverse dans la mer et fait à nouveau tourner la turbine.

5. Énergie thermique des océans:

L'énergie disponible due à la différence de température de l'eau à la surface de l'océan tropical et à des niveaux plus profonds est appelée énergie thermique océanique (OTE). Une différence de 20 ° C ou plus est requise pour le fonctionnement des centrales OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion). L'eau de surface chaude de l'océan est utilisée pour faire bouillir un liquide comme l'ammoniac.

Les vapeurs à haute pression du liquide formé par l'ébullition sont ensuite utilisées pour faire tourner la turbine d'un générateur et produire de l'électricité. L'eau plus froide des océans profonds est pompée pour refroidir et condenser les vapeurs en un liquide.

6. Énergie géothermique:

L'énergie géothermique est la chaleur de la Terre. C'est propre et durable. Les ressources en énergie géothermique vont du sol peu profond à l’eau chaude et aux roches chaudes trouvées à quelques kilomètres sous la surface de la Terre, et même plus en profondeur jusqu’aux températures extrêmement élevées de la roche en fusion appelée magma.

La vapeur ou l'eau chaude sort du sol naturellement par des fissures en forme de geysers naturels. Parfois, la vapeur ou l'eau bouillante sous la terre ne trouve aucun endroit où sortir. Nous pouvons forer artificiellement un trou jusqu’aux roches chaudes et y insérer un tuyau pour que la vapeur ou l’eau chaude jaillisse à travers le tuyau à haute pression, ce qui fait tourner les turbines d’un générateur pour produire de l’électricité.

7. énergie de la biomasse:

Nous utilisons l'énergie de la biomasse ou bioénergie, l'énergie de la matière organique depuis des milliers d'années, depuis que les gens ont commencé à brûler du bois pour cuire des aliments ou pour se tenir au chaud. Et aujourd'hui, le bois est toujours notre plus grande ressource énergétique issue de la biomasse.

Mais de nombreuses autres sources de biomasse peuvent maintenant être utilisées, notamment les plantes, les résidus d’agriculture ou de sylviculture et la composante organique des déchets municipaux et industriels. Même les émanations des sites d'enfouissement peuvent être utilisées comme source d'énergie issue de la biomasse.

L’utilisation de l’énergie de la biomasse a le potentiel de réduire considérablement nos émissions de gaz à effet de serre. La biomasse génère à peu près la même quantité de dioxyde de carbone que les combustibles fossiles, mais chaque fois qu’une nouvelle usine grandit, le dioxyde de carbone est réellement éliminé de l’atmosphère.

Les émissions nettes de dioxyde de carbone seront nulles tant que les centrales continueront d'être réapprovisionnées à des fins d'énergie de la biomasse. Ces cultures énergétiques, telles que les arbres et les herbes à croissance rapide, sont appelées réserves de biomasse. L'utilisation de stocks de biomasse peut également contribuer à augmenter les profits du secteur agricole.

La combustion de résidus végétaux ou de déchets animaux provoque la pollution de l'air et génère beaucoup de cendres sous forme de résidus. La combustion des excréments détruit les nutriments essentiels tels que l'azote et le phosphore. Il est donc plus utile de convertir la biomasse en biogaz ou en biocarburants.

8. biogaz:

Le biogaz est un mélange de méthane, de dioxyde de carbone, d'hydrogène et d'hydrogène sulfite, les principaux composants étant le méthane. Le biogaz est produit par la dégradation anaérobie de déchets d’animaux (parfois de végétaux) en présence d’eau. La dégradation anaérobie signifie la décomposition de la matière organique par des bactéries en l'absence d'oxygène.

Le biogaz est un carburant non polluant, propre et peu coûteux, très utile pour les zones rurales où de nombreux déchets d’animaux et de déchets agricoles sont disponibles. Il y a un approvisionnement direct en gaz de l'usine et il n'y a pas de problème de stockage. La boue restante est un engrais riche contenant de la biomasse bactérienne et la plupart des nutriments préservés en tant que tels.

Les installations de biogaz utilisées dans notre pays sont essentiellement de deux types:

1. Installation de biogaz à dôme fixe:

Une installation à dôme fixe consiste en un digesteur avec un réservoir de gaz fixe, non mobile, qui repose sur le digesteur. Lorsque la production de gaz commence, le lisier est déplacé dans le réservoir de compensation. La pression de gaz augmente avec le volume de gaz stocké et la différence de hauteur entre le niveau de suspension dans le digesteur et le niveau de suspension dans le réservoir de compensation.

Alors que le digesteur souterrain est protégé des basses températures la nuit et pendant les saisons froides, le soleil et les saisons chaudes mettent plus de temps à chauffer le digesteur. Aucune fluctuation de température jour / nuit dans le digesteur n'influence positivement les processus bactériologiques.

La construction d’usines à dôme fixe nécessite une main-d’œuvre importante, créant ainsi des emplois locaux. «Les plantes à dôme fixe ne sont pas faciles à construire. Ils ne devraient être construits que là où la construction peut être supervisée par des techniciens biogaz expérimentés. Sinon, les plantes risquent de ne pas être étanches aux gaz.

2. Installation de biogaz à tambour flottant:

Les installations à tambour flottant sont composées d’un digesteur souterrain et d’un réservoir de gaz en mouvement. Le réservoir de gaz flotte soit directement sur le lisier de fermentation, soit dans une chemise d’eau propre. Le gaz est collecté dans le ballon à gaz, qui monte ou descend, en fonction de la quantité de gaz stockée. Le tambour de gaz est empêché de basculer par un cadre de guidage. Si le tambour flotte dans une chemise d'eau, il ne peut pas rester coincé, même dans un substrat très chargé en solides.

Dans le passé, les installations à tambour flottant étaient principalement construites en Inde. Une installation à tambour flottant comprend un digesteur cylindrique ou en forme de dôme et un réservoir de gaz flottant flottant. Le réservoir de gaz flotte directement dans la suspension de fermentation ou dans une chemise d’eau séparée.

Le tambour dans lequel le biogaz est collecté a un cadre de guidage interne et / ou externe qui assure la stabilité et maintient le tambour en position verticale. Si du biogaz est produit, le tambour remonte, si le gaz est consommé, le réservoir de gaz recule.

Le fût en acier est relativement coûteux et demande beaucoup d’entretien. Enlever la rouille et la peinture doit être effectuée régulièrement. La durée de vie du tambour est courte (jusqu'à 15 ans; environ cinq ans dans les régions côtières tropicales). Si des substrats fibreux sont utilisés, le réservoir de gaz a tendance à se «coincer» dans l'écume flottante résultante.

9. Biocarburants:

Contrairement à d'autres sources d'énergie renouvelables, la biomasse peut être convertie directement en combustibles liquides, appelés «biocarburants», afin de répondre aux besoins en carburant des transports. Les deux types les plus courants de biocarburants utilisés aujourd'hui sont l'éthanol et le biodiesel.

L'éthanol est un alcool, comme dans la bière et le vin (bien que l'éthanol utilisé comme carburant soit modifié pour le rendre non-potable). Il est le plus souvent fabriqué en faisant fermenter toute biomasse riche en glucides selon un processus similaire à celui de la fabrication de la bière.

Aujourd'hui, l'éthanol est fabriqué à partir d'amidons et de sucres, mais les scientifiques de NREL développent une technologie permettant de le fabriquer à partir de cellulose et d'hémicellulose, le matériau fibreux qui constitue l'essentiel de la plupart des matières végétales.

L'éthanol peut également être produit par un processus appelé gazéification. Les systèmes de gazéification utilisent des températures élevées et un environnement pauvre en oxygène pour convertir la biomasse en gaz de synthèse, un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Le gaz de synthèse, ou «gaz de synthèse», peut ensuite être transformé chimiquement en éthanol et autres carburants.

L'éthanol est principalement utilisé comme agent de mélange avec l'essence pour augmenter l'indice d'octane et réduire les émissions de monoxyde de carbone et d'autres sources de smog. Certains véhicules, appelés véhicules à carburant flexible, sont conçus pour fonctionner au carburant E85, un carburant de remplacement avec une teneur en éthanol beaucoup plus élevée que l'essence ordinaire.

Le biodiesel est fabriqué en combinant de l'alcool (généralement du méthanol) avec de l'huile végétale, de la graisse animale ou de la graisse de cuisine recyclée. Il peut être utilisé comme additif (généralement 20%) pour réduire les émissions des véhicules ou sous sa forme pure comme carburant de remplacement renouvelable pour les moteurs diesel.

Les recherches sur la production de carburants de transport liquides à partir d'algues microscopiques, ou micro-algues, sont en train de renaître chez NREL. Ces micro-organismes utilisent l'énergie du soleil pour associer le dioxyde de carbone à de l'eau afin de créer de la biomasse plus efficacement et plus rapidement que les plantes terrestres.

Les souches de microalgues riches en huile sont capables de produire des matières premières pour un certain nombre de carburants de transport - biodiesel, diesel et essence «verts» et carburéacteur - tout en atténuant les effets du dioxyde de carbone émis par des sources telles que les centrales électriques.

10. hydrogène:

L'hydrogène (H2) fait l'objet d'explorations agressives en tant que carburant pour les véhicules de tourisme. Il peut être utilisé dans les piles à combustible pour alimenter des moteurs électriques ou dans des moteurs à combustion interne (ICE). C'est un carburant respectueux de l'environnement qui pourrait réduire considérablement notre dépendance au pétrole importé, mais plusieurs défis importants doivent être surmontés avant de pouvoir être largement utilisés.

Avantages du carburant hydrogène:

1. Produit localement:

L’hydrogène peut être produit localement à partir de plusieurs sources, ce qui réduit notre dépendance aux importations de pétrole.

2. Respectueux de l'environnement:

L'hydrogène ne produit pas de polluants atmosphériques ni de gaz à effet de serre lorsqu'il est utilisé dans des piles à combustible. il ne produit que des oxydes d'azote (NO _X ) lorsqu'il est brûlé dans des ICE.

Défis du carburant à l'hydrogène:

1. Coût du carburant et disponibilité:

La production d’hydrogène est actuellement coûteuse et n’est disponible que dans quelques endroits, principalement en Californie.

2. Coût du véhicule et disponibilité:

Les véhicules à pile à combustible sont actuellement beaucoup trop chers pour la plupart des consommateurs, et ils ne sont disponibles que pour quelques parcs de démonstration.

3. Stockage de carburant à bord:

L'hydrogène contient beaucoup moins d'énergie que l'essence ou le diesel en volume, ce qui empêche les véhicules à hydrogène d'aller aussi loin que les véhicules à essence entre des remplissages d'environ 300 milles. La technologie s'améliore, mais les systèmes de stockage d'hydrogène embarqués ne répondent pas encore aux objectifs de taille, de poids et de coûts pour la commercialisation.