创新的能源和技术

可再生能源和技术在当今社会正在经历某种程度的复兴。近年来,替代能源技术的巨大进步为我们带来了太阳能房屋、风力企业以及其他一切。

这是替代能源行业的令人兴奋的时刻,在下一个技术角落围绕着更多的创新。然而,在这些扩张时期,它可以获得占据业界的库存,它已经存在,它正在何处。为此,让我们引导您通过可再生能源的历史,现在有一些令人兴奋的新技术,我们可能在未来几年内看到。

替代能源技术的历史

化石燃料作为一个悠久的历史,作为中国的能源 - 2000年中国的纪录,BC描述了中国人燃烧煤炭供暖和烹饪,当中国人用它来制造盐水中的盐水- 蒸发器。石油油也有其在中国的起源,在第一世纪,它被精致为灯泡燃料,润滑剂和军用工具。

当煤炭作为蒸汽发动机和其他应用的主要能源接管时,化石燃料真的只开始接管。此时,煤炭,石油和天然气丰富,看似无穷无尽,并且它们为工业革命的蒸汽和燃烧发动机提供了足够的力量。

虽然最近的历史可能让人觉得化石燃料从一开始就垄断了能源行业,但事实远非如此。事实上,可再生能源的存在时间和化石燃料一样长,甚至更长:

水力发电:尽管水车的起源存在争议,但这些不可思议的机器是在公元前200年左右发明的,并迅速传遍欧洲和中东,用于磨坊、铁匠和木工行业。这些水车通常取代了人力或动物劳动,减少了小型工业所需的资源数量,并简化了生产过程。这些水轮一直在公众的视线中,在接下来的几个世纪里,它们继续在水道上被经常使用,它们的设计没有太大的变化——也就是说,直到19世纪后期。

1882年,第一家大型水力发电工厂在威斯康星州开始工作,进一步尝试在水力发电厂进行。1935年,胡佛大坝建成,直到1948年成为世界上最大的水力发电厂。此外,进一步的水力电厂自全球建造和改进,将水力发电保持为更受欢迎的发电方法之一。

风力发电:10世纪的波斯发明了风车,用来磨谷物和从井里抽水,帮助灌溉花园。从那里开始,风车传遍了中东和亚洲,最终传到了欧洲。然而,在荷兰工程师的帮助下,风车达到了新的水平,他们开发出了比以往任何时候都更大、更高效的风车,在欧洲内外引起了流行度的跃升。

最终,风车漂洋过海来到了美洲,在那里,它成为了美国的自耕农和西部的铁路建设者的流行工具,他们需要一种廉价而有效的方式从井里抽水。这些抽水风车逐渐占领了西部,慷慨地估计他们数量超过600万到十九世纪末。

第一个能发电的风车出现在1888年,当时查尔斯·f·布拉什开发了一个巨大的风车来发电。这个巨大的成功能够持续地为一个家庭提供350个白炽灯,两个拱形灯和三个电动机,以及408个蓄电池的帮助。最终,发电风车的想法流行起来,导致第一个商用发电风力涡轮机在1927年出售。从那时起,风力涡轮机得到了进一步的发展和普及。

太阳能发电:第一个太阳能发电系统是在19世纪中期在法国开发的,最初是为了产生蒸汽来驱动机器。这是当时人们对化石燃料可能最终耗尽的担忧做出的反应。最初,这些太阳能系统利用镜子将热量直接加热到水源,产生蒸汽来驱动机器。类似的太阳能发电系统今天仍在使用,尽管它们现在被设计用来发电而不是产生动能。

然而,直到1876年,威廉·格里尔斯·亚当斯(William Grylls Adams)和理查德·埃文斯·戴(Richard Evans Day)发现硒暴露在光线下可以产生电流时,纯太阳能发电才出现。这一发现改变了物理学的面貌,并将纯太阳能的概念引入了世界。1953年,贝尔实验室研制出了第一块硅太阳能电池。从那时起,太阳能的进一步发展使其成为当今最有前途的替代能源之一。

生物燃料:从木材和农业废料到蜂蜡和乙醇,历史上有许多生物燃料被使用。然而,在18世纪,这些能源与看似无穷无尽的煤炭相比相形见绌,导致它们在工业革命兴起时被淘汰。

生物燃料能源产业成为重灾区在19世纪,尽管乙醇的人气激增鲸油灯燃料在1830年代,乙醇行业在1860年遭受了沉重打击亚伯拉罕·林肯(Abraham Lincoln)引入了一个巨大的精神税收资助内战,扩展到乙醇的税收。这项税收使得工业乙醇几乎从能源工业中消失,直到20世纪初th当时,泰迪·罗斯福(Teddy Roosevelt)说服国会提高税收,并重新引入乙醇作为大型石油公司的竞争对手。

随着税收的取消,乙醇工业又开始蓬勃发展。它还允许对乙醇进行研究——研究发现,乙醇等酒精比石油燃料具有许多优势,包括更清洁的排放。乙醇的使用甚至在大萧条时期作为昂贵石油的廉价替代品而得到推广。从那时起,乙醇工业逐渐发展成为今天的能源巨头。

地热:相对于其他列出的替代能源,地热是一个更新的系统。第一个地热供暖系统于1892年在爱达荷州的博伊西市开始使用200个家庭和40个企业.从那以后,世界对地热能产生了兴趣。世界上第一个地热发电厂于1921年在加利福尼亚建成,从那时起,地热能逐渐普及。

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虽然这些历史漫长、复杂,而且相互影响很大,但它们把我们带到了今天,化石燃料现在被认为是对环境最有害的燃料来源。因此,世界各国都在寻求替代能源,以减少温室气体排放到大气中。这与我们时代的快速技术进步相结合,导致了近年来的进一步进步,导致了我们今天享受的替代能源产业的蓬勃发展。

今天的替代能源技术!

今天,大约16%的全球能源消耗来自可再生资源,占可再生能源的全球电力的19%。该行业比以往任何时候都大,每年都会继续增长,部分是由于替代能源所取得的令人难以置信的进展。

这些技术进步的一些行业包括以下内容:

风能:风能利用风力的动能,并利用它来运行发电涡轮机。这种形式的能源生产正在全球范围内慢慢获得动力,全球增长率保持在每年20%左右。这种增长主要是因为风能是最清洁的能源形式之一。

尽管清洁,风能还不是完美的。风能的主要问题是天气条件的变化——风可能不会总是在涡轮机所在的地区吹,这可能会在特别静止的日子造成电力短缺。此外,还有一些关于涡轮机对当地生态系统的影响的担忧,比如当地天气和动物行为的变化,尽管这些影响几乎不为人所知。

科学家们提出的最近解决方案之一是浮动风车的创造15000英尺的高空. 这些飞船将由四个螺旋桨保持漂浮,这四个螺旋桨将兼作涡轮机,并通过电缆向地球反馈电力。这些漂浮的风车不仅可以减少对当地天气的影响,而且还可以提供更稳定的能源生产,因为高空风更强劲、更稳定。

类似于这些漂浮风车的是风飞艇,被称为火星(Magenn空气转子系统)。这些极轻的风力涡轮机用氦气吊起来,并固定在地面上。缆绳不仅可以作为接地工具,还可以作为电缆将产生的电力传输到连接的电网或电池。虽然不是为强风设计的,但飞艇很容易运输,非常适合偏远地区。

随着技术和建筑的进步,将涡轮机集成到建筑中也成为可能。第一个例子是在巴林世界贸易中心,它在2007年安装了风力涡轮机。双子摩天大楼设计有三个风力涡轮机叶片,由塔楼之间的桥梁支撑。总之,这些涡轮机提供大约11%到15%的建筑能源需求,相当于为300个正常大小的家庭提供一年的能源。

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太阳能:和风能一样,太阳能不需要额外的燃料,也不会产生污染。在太阳能发电系统中,太阳光要么被捕获为热能,要么被光电管转化为电能。

虽然理想和可持续的,太阳能电池对于许多人来说是非常昂贵的,而太阳能电池所需的空间通常比大多数人都在乎捐赠。此外,这些面板的生产率在每天到日常天气和空气条件。

为了克服这些缺点,太阳能电池生产公司一直在开发越来越薄的太阳能电池,其中一些以屋顶瓦的形式出现。虽然仍然昂贵,这些屋顶瓷砖消除了过去不吸引人的太阳能电池板,将它们与屋顶完全结合起来,这样业主就不必为了功能而牺牲美观。

此外,商业太阳能发电公司正在寻求太阳能收集板的替代设计,以减轻负面天气的影响。例如,西西里岛的阿基米德电站是世界上第一个使用熔盐作为传输流体的太阳能发电厂。

在这个系统中,抛物面镜将太阳光集中到携带液体盐的耐热管道上。然后这些液体被收集到罐中,用来产生蒸汽,然后用于发电。与这种类型的传统太阳能发电厂使用的合成油不同,熔盐可以在更高的温度下工作,储存足够的能量,在夜晚或阴天继续发电。

水电能源:流动的水可以用来发电,这是一种高效和流行的发电方式。据目前估计,水电供应了全世界大约16%的电力。

更常见的水力发电站是以人工水坝的形式出现的,在这种形式下,流经大坝系统的水流会带动发电涡轮。虽然这些水电大坝很常见,但它们确实有一些主要的缺点——温室气体排放和人口迁移。

最近人们发现,水力发电大坝可以产生大量的温室气体,主要是二氧化碳和甲烷,通过腐烂被淹没的植物材料。在更极端的情况下,这些排放可以与燃烧化石燃料的工厂相媲美。此外,这些大坝的建造通常会涉及大量人口的迁移——在2009年中国最近的三峡大坝建设中,190万人被政府重新安置一些历史遗迹也被淹没了。

技术进步导致水电技术的主要进步和典型水电大坝的几种替代品。这些替代方案中的一种被称为波浪蛇,这是一种英国制造的浮管,其利用波浪的上下运动来产生足够的能量来产生足够的能量为1000多个家庭供电

地热能源:地热能量来自储存在地球内的热量,并使用地热电厂利用,通常在构造板边界附近建造。在这些领域,地热资源往往更接近地球表面,使能量更容易进入。

世界上最大的地热发电厂群被称为间歇泉,位于加利福尼亚州北部的马亚卡马斯山脉。这些发电厂利用干流作为能源,提供了该地区60%的电力需求。

生物质能:生物质能,也称为生物燃料,生产了全球大约10%的能源。这种普通的能源生产过程包括从有机物中释放化学能,通常是通过燃烧或转化为酒精燃料,如乙醇。木材、农业副产品和动物排泄物都是在这个过程中使用的有机产品。

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虽然这种能量来源是可再生的,但它不干净。燃烧的有机物产生大量二氧化碳,类似于燃烧的化石燃料。科学家目前正在寻找最小化或抵消这一碳生产的方法 - 可能比我们可以燃烧它们的速度更快或通过将生物量分解成氢气,以便在燃料电池中脱落,以便在燃料电池中脱落。

例如,位于荷兰的世界上最大的生物质发电厂完全依靠鸡粪发电。植物转换约44万吨鸡粪每年约2.7亿千瓦的电力,足够9万户家庭使用。这家工厂不仅使用可再生能源,而且还消除了国内多余的鸡肉垃圾,这些垃圾会产生温室气体甲烷。

这些领域不断取得进展,以减少成本和副产品。然而,世界的能源需求持续上升,这就是为什么世界各地的科学家仍在研究新的能源生产方法,而不是更传统的替代能源。

可再生能源新技术

虽然传统的能源替代方案继续前进,但许多科学家正在寻求新的方式来产生和储存能量。虽然许多仍处于理论或原型阶段,但以下是正在研究的最新可再生能源技术:

反物质能源:虽然这听起来像是科幻小说里的东西,但反物质是真实存在的,而且它已经被用于现代技术中。反物质是物质的物理对立面,由相同的质量组成,但具有相反的原子属性。当物质和反物质相遇时,它们会相互抵消,释放出巨大的能量。

虽然我们还没有利用反物质作为燃料来源,但物理学家认为这是可能的。主要缺点是什么?宇宙中几乎没有反物质,尽管它可以在实验室中产生,但它只能以很小的数量产生——代价很高。考虑到材料的波动性,储存也是一个问题。虽然这些问题还有待解决,但美国宇航局和顶尖科学家目前正在对其进行研究,将其作为太空飞行和其他领域的潜在燃料来源。

燃料电池:氢燃料电池远不是一项新技术——由威廉·罗伯特·格罗夫于1838年发明,这种燃料电池最初被称为“格罗夫电池”,是一种氢基电池,旨在不使用煤炭发电。虽然燃料电池是一项古老的技术,但人们对它的兴趣正在激增,这被认为是未来储能的一种可能。这些燃料电池仅使用氢气和氧气发电,比化石燃料运行的内燃机效率更高,同时只排放副产品水。

这种能源的唯一缺点是地球上的大部分氢与氧结合生成水。为了把它们分开,我们需要其他能源。如果这些能源包括化石燃料,那么燃料电池对环境的好处就毫无意义了。此外,氢气不容易压缩或不安全,这意味着它需要大罐储存,这使得它不适用于车辆。氢气也倾向于通过它的容器,在结构上削弱它们,同时失去燃料。

海洋热能:海洋热能转换,简称OTEC,利用70%的土地被水覆盖收集太阳能,利用海洋温暖的上部和寒冷的下部之间的温差来发电。

实现这一点的方式通常取决于任何给定电厂使用的循环类型。闭式循环OTEC电厂使用低沸点的液体,如氨水,将其放入温暖的海水中煮沸。产生的蒸汽使一个发电涡轮机运转,然后蒸汽用冷海水冷却。

在开放循环中,没有中间液体 - 温暖的海水被转化为低压蒸汽,然后在冷却到淡水中之前用于产生电力。混合系统使用封闭系统为开放循环供电。

虽然这些系统有发电机、淡水资源和海洋生物养殖三种功能,但目前运营的OTEC工厂效率仅为1%至3%,因此成本非常低。除非对其进行改造以改善这种低效率状况,否则大型替代能源公司不太可能对其进行追求。

这些只是当今世界各地的科学家和能源公司所追求的许多新型替代能源中的一小部分。尽管这些新技术仍在不断完善,但是,推动更传统的可再生能源的技术是许多业内人士关注的焦点。

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