Возобновляемая энергия - Краткое руководство

Renewable energyэто термин, используемый для обозначения форм энергии, которые естественным образом получаются из окружающей среды и из источников, которые могут быть восполнены естественным путем. К ним относятся солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, гидроэнергетика и биомасса.

Термин «возобновляемая энергия» не следует путать с альтернативной энергией, которая описывает источники энергии вне обычных форм, таких как бензин, которые считаются более экологически чистыми или менее вредными.

Преимущества возобновляемой энергии

Преимущества использования возобновляемых источников энергии:

Меньшие затраты на техническое обслуживание, поскольку большинство источников влечет за собой небольшое количество движущихся частей или их отсутствие, следовательно, меньше механических повреждений.
Они экономичны и могут сократить расходы на ископаемое топливо.
Они практически не выделяют отходов в окружающую среду.
Возобновляемые источники энергии не истощаются. Следовательно, у них есть лучшая перспектива на будущее.

Источники солнечной энергии

В этом руководстве объясняются пять основных источников возобновляемой энергии. Каждый источник будет кратко рассмотрен, хотя подробное обсуждение будет предоставлено в следующих главах.

Solar energy- Энергия Солнца называется солнечной энергией. Солнечная энергия может использоваться как активная солнечная энергия, так и пассивная солнечная энергия. Активная солнечная энергия напрямую расходуется на такие действия, как сушка одежды и нагревание воздуха. Технологии предоставили несколько способов использовать этот богатый ресурс.
Geothermal energy- Имеется в виду тепловая энергия, хранящаяся под землей в течение миллионов лет через земное образование. Он использует богатые запасы неиспользованной тепловой энергии, которая существует под земной корой.
Hydro-power - Это основной возобновляемый источник энергии, который сегодня используется во всем мире для производства электроэнергии.
Wind energy - В древности энергия ветра использовалась для движения кораблей, воздействуя на паруса.
Biomass energy - В производстве энергии это относится к предприятиям по переработке отходов, которые используются для производства энергии путем сжигания.

Солнечная энергия - это энергия, полученная за счет поглощения тепла и света от Солнца. Энергия Солнца называется солнечной энергией. Технологии предоставили несколько способов использовать этот богатый ресурс. Она считается зеленой технологией, поскольку не выделяет парниковые газы. Солнечная энергия доступна в изобилии и уже давно используется как электричество и как источник тепла.

Солнечные технологии можно в общих чертах классифицировать как -

Active Solar- Активные солнечные технологии включают использование фотоэлектрических систем, концентрированной солнечной энергии и солнечного нагрева воды для использования энергии. Активная солнечная энергия напрямую расходуется на такие действия, как сушка одежды и нагревание воздуха.
Passive Solar - Пассивные солнечные технологии включают ориентацию здания на Солнце, выбор материалов с благоприятной тепловой массой или светорассеивающими свойствами, а также проектирование пространств с естественной циркуляцией воздуха.

Преобразование солнечной энергии

Солнечная энергия - это энергия, полученная путем улавливания тепла и света от Солнца. Метод получения электричества из солнечного света называется фотоэлектрическим методом. Это достигается с помощью полупроводникового материала.

Другая форма получения солнечной энергии - это тепловые технологии, которые дают два метода отбора энергии.

Первый - это концентрация солнечной энергии, которая направляет солнечную энергию на работу тепловых турбин.
Второй метод - это системы отопления и охлаждения, используемые в солнечном нагреве воды и кондиционировании воздуха соответственно.

Ниже приведен процесс преобразования солнечной энергии в электричество, чтобы использовать ее в повседневной деятельности.

Поглощение несущих энергию частиц солнечными лучами называется фотонами.
Фотоэлектрическое преобразование внутри солнечных элементов.
Комбинация тока от нескольких ячеек. Этот шаг необходим, поскольку одна ячейка имеет напряжение менее 0,5 В.
Преобразование результирующего постоянного тока в переменный.

В следующей главе мы изучим фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии в электричество.

Важно, чтобы у нас были некоторые базовые знания о PN-переходах, прежде чем мы перейдем к изучению концепции фотоэлектрического эффекта.

PN-переход

PN-переход был изобретен Расселом из лабораторий Bell в США. Это соединение между двумя полупроводниками, то есть P-типа и N-типа. Рассел обнаружил, что два полупроводника имеют интересное поведение на стыке, которое вызывает проводимость только в одном направлении.

Полупроводник P-типа имеет дырки (отсутствие электронов) в качестве основных носителей заряда. Полупроводник N-типа имеет электроны в качестве основных носителей заряда.

На схеме, приведенной выше, на стыке -

Дополнительные заряды диффундируют к противоположным переходам, так что положительный на p-стороне получает отрицательные заряды и нейтрализует их.
Точно так же негативы на N-стороне получают положительные заряды и нейтрализуют их.
Это образует запас (m) с каждой стороны, где истощаются дополнительные заряды, чтобы сделать эту область нейтральной и находящейся в состоянии равновесия. Этот регион называютdepletion layer и никакой заряд с обеих сторон кресты.
Слой истощения создает потенциальный барьер и, следовательно, требует внешнего напряжения для его преодоления. Этот процесс называетсяbiasing.
Провести в forward biasingприложенное напряжение должно перекачивать электроны (отрицательные) от n-перехода к p-стороне перехода. Непрерывный ток гарантирует постоянное движение электронов для заполнения дырок, следовательно, проводимость через обедненный слой.
Реверсирование приложенного напряжения в процессе, называемом reverse biasing, заставляет дырки и электроны расходиться, увеличивая обедненный слой.
Внешняя нагрузка подключена к солнечному элементу с положительным выводом, подключенным к пластинам на стороне N, а отрицательный вывод - к пластинам на стороне P. Потенциальная разница создаетсяphotovoltaic эффект.

Ток, полученный за счет смещения электронов фотонами, недостаточен для получения значительной разности потенциалов. Таким образом, ток удерживается, чтобы вызвать дальнейшие столкновения и высвободить больше электронов.

Фотоэлектрический эффект

В солнечном элементе используется концепция pn-перехода для улавливания солнечной энергии. На следующем рисунке показан уровень Ферми полупроводника.

Чтобы полупроводник мог проводить, электроны должны пересечь запрещенную зону от валентной зоны до зоны проводимости. Этим электронам требуется некоторая энергия, чтобы сместиться и пересечь валентную щель. В солнечных элементах фотоны, испускаемые Солнцем, обеспечивают необходимую энергию для преодоления разрыва.

Фотон, падающий на поверхность, может быть поглощен, отражен или передан. Если он отражается или проходит, он не помогает выбить электрон и, таким образом, расходуется. Следовательно, фотон должен поглощаться, чтобы обеспечить энергию, необходимую для смещения и перемещения электронов через валентную щель.

Если E _ph - это энергия фотона, а EG - это пороговая энергия для пересечения запрещенной зоны, то возможные результаты, когда фотон сталкивается с поверхностью полупроводника, следующие:

E_ph < E_G - В этом случае фотон не достигнет порога и просто пройдет.
E_ph = E_G - У фотона есть точный порог, чтобы сместить электрон и создать дырочную электронную пару.
E_ph > E_G- Энергия фотона превышает пороговую. Это создает пару электрон-дырка, хотя это пустая трата, так как электрон движется обратно вниз по энергетической щели.

Поглощение солнечного излучения

В большинстве случаев коэффициент поглощения полупроводника используется для определения эффективности поглощения энергии Солнца. Низкий коэффициент означает плохое поглощение. Следовательно, то, как далеко уходит фотон, зависит как от коэффициента поглощения ( α ), так и от длины волны излучения ( λ ).

$$\alpha\:=\:\frac{4\pi k}{\lambda}$$

Где, k - коэффициент экстинкции.

Чтобы построить солнечную панель, требуется несколько солнечных элементов, сделанных из легированного кремния, как обсуждалось ранее. Эти ячейки соединены последовательно, чтобы сложить результирующий ток. Это дает полосы сгруппированных ячеек, называемые модулем. Один модуль может быть встроен в солнечную панель или объединен с другими в случаях, когда требуется большая панель.

Солнечная панель состоит из нескольких слоев, в которых размещены фотоэлектрические элементы. Эти слои используются для защиты хрупких клеток.

Иллюстрация слоев приведена ниже -

Слои состоят из следующих частей -

Cover Glass- Это верхняя крышка, она прозрачна, чтобы пропускать свет. Это предохраняет клетки от механических повреждений. Он сделан из твердого стекла для защиты от царапин.
Non-reflective layer- Кремний может отражать большую часть солнечного света. Поэтому этот слой используется для противодействия этому и обеспечения максимального поглощения фотонов. Другими словами, это способствует максимальному усвоению.
Contact grid- На этом слое все контакты, соединяющие верхнюю и нижнюю части ячеек, соединяются вместе. Контакт распространяется на внешние части панели, такие как контроллер заряда, блок сумматора и аккумуляторную батарею или систему электросети.
P and N Silicon plates- Этот слой на самом деле представляет собой комбинацию двух слоев - слоя кремния, легированного N, и слоя кремния, легированного P. Этот слой придает цвет солнечной панели.
Back plate- Это твердый слой для поддержки кристаллических фотоэлектрических панелей. Иногда для изготовления тонкопленочных панелей можно использовать гибкие синтетические волокна.

Алюминиевый каркас обрамляет панель и делает ее устойчивой к атмосферным воздействиям. Преимущества -

Рама обеспечивает возможность крепления панели на таких поверхностях, как крыши.
Каркас достаточно плотный, чтобы защитить панель от экстремальных погодных условий, таких как шторм.

Солнечная панель также должна находиться под постоянным уходом, чтобы на нее не попадали частицы пыли. В процессе установки панели следует закрепить под углом для получения максимального света. Пропорциональная батарея должна быть установлена на место, если не используется напрямую, чтобы избежать отходов.

Эффективность означает отношение потребляемой мощности к выходной мощности. В случае фотоэлектрической установки КПД - это отношение выходной мощности в виде электричества к солнечной энергии, падающей на элемент.

Теперь, выходная мощность, p _m = напряжение (v) * ток (I) в цепи (максимальное значение).

И, входная мощность P _i = падающая энергия G (Вт · м ^-2 ) * площадь поверхности ячейки, A (м ² ).

Таким образом, эффективность рассчитывается как -

$$\eta\:=\:\frac{P_{m}}{G\: \times\:A_{c}}$$

Где P _m должна быть максимальной мощностью цепи. Это достигается за счет использования напряжения в разомкнутой цепи (V _oc ) и тока в цепи короткого замыкания (I _sc ) и коэффициента заполнения (FF).

$$P_{max}\:=\:V_{OC}I_{SC}FF$$

Эти измерения должны быть измерены при стандартных условиях, т. Е. 25 ° C, воздушная масса 1,5 гм ^-3 и падающая энергия G = 1000 Втм ^-2 .

Факторы, которые влияют на выход фотоэлектрического элемента, включают:

Длина волны падающего света
Рекомбинация электронов и дырок
Электрическое сопротивление
Temperature
Коэффициент заполнения
Коэффициент отражения материала

Следовательно, чтобы максимизировать мощность, ячейка должна быть сконструирована так, чтобы иметь большее заполнение, т.е. используемую площадь поверхности. Расположение солнечного элемента также определяет его мощность по двум причинам. Во-первых, угол определяет уровень отражения на ячейке, а во-вторых, расположение определяет количество солнечного света, улавливаемого с 9:00 до 15:00. Для максимальной эффективности важно избегать затенения ячеек.

В фотоэлектрической технологии используются две технологии; кристаллическая форма и аморфный кремний. Аморфные вещества все еще являются новым исследованием, и для достижения оптимальных характеристик может потребоваться больше времени.

Кристаллические клетки

Технология кристаллического кремния дает два типа фотоэлектрических элементов:

Mono-crystalline cells- Монокристаллический солнечный элемент состоит из монокристаллического цилиндра, отрезанного для производства всех пластин в массиве. Пластины имеют круглую форму, хотя иногда их можно разрезать на другие формы для использования в кристаллах. Для него характерен однородный синий цвет. Другие функции включают в себя -
- Относительно высокая эффективность среди всех фотоэлектрических технологий, доступных сегодня.
- Самая дорогая ячейка, потому что она разработана из чисто такого же кристалла.
- Ячейки жесткие и должны быть правильно расположены и закреплены на жесткой основе.
Poly-crystalline cells- Они также известны как солодово-кристаллические ячейки и изготавливаются путем заливки кремния в квадратную форму. Затем полученный отливок разрезают на несколько квадратных пластин. Квадратный блок состоит из нескольких кристаллов, состоящих из массивов синих вариаций. Это технология, лежащая в основе блестящей, подобной драгоценному камню поверхности некоторых солнечных панелей, представленных сегодня на рынке. Поликристаллические ячейки имеют отличительные особенности, в том числе:
- Немного менее эффективен по сравнению с монокристаллическими ячейками.
- Дешевле монокристаллического.
- Меньше отходов материала (очищенного кремния).
- Учитывая солнечные панели той же спецификации, поликристаллическая панель немного шире, чем монокристаллический аналог.

Аморфные клетки

Thin-Film PVs- Использование аморфной формы кремния для изготовления фотоэлементов - это новая технология, которую эксперты все еще исследуют, чтобы обуздать проблемы кристаллических форм. Характеристики этой технологии включают в себя:

Они намного дешевле, чем обе кристаллические формы.
Они гибкие. Таким образом, они должны иметь подвижное крепление, чтобы наилучшим образом использовать эту функцию. Однако форма поверхности должна соответствовать форме панели в целях безопасности.
Менее подвержен потере мощности из-за потери ячеек. Кроме того, они более эффективны в тускло освещенном помещении.
Менее прочный. Они постепенно вырождаются с точки зрения выработки энергии, особенно в течение первого месяца, прежде чем обретут стабильность.
Наименее эффективен в производстве энергии и поэтому занимает большую площадь
Новая технология позволяет устанавливать панель на оконные стекла и криволинейные поверхности.

Свойства фотоэлектрических цепей

Эквивалентная схема фотоэлектрического элемента приведена ниже -

Полученный ток, I _ph = Площадь ячейки * Интенсивность света, H * коэффициент отклика, ξ.

Учитывая, потери из-за сопротивления проводника = R _p

Потери из-за неидеальных проводников = R _s

Если ячейка производит ток I при напряжении V, то соотношение между I и U отдельной ячейки выражается как -

Текущий, $I\:=\:I_{ph}-I_{o}[\exp\lgroup\frac{\lgroup U_{cell}+I_{cell}R_{s}\rgroup}{U_{t}}-1\rgroup]-\frac{\lgroup U_{cell}+I_{cell}R_{s} \rgroup}{R_{p}}$

Где тепловое напряжение определяется как $U_{t}\:=\:\frac{qkT}{e}$

Температура указана в Кельвинах, K = 1,38 ^-23 (константа Боумена), e = 1,602e ^-19 .

Получая максимальные I и U, мы можем получить максимальную мощность.

I _max получается, когда V = 0, т.е. короткое замыкание, а V _max получается, когда I = 0, т.е.

Note - Элементы, включенные параллельно, добавляют ток, а элементы, включенные последовательно, добавляют напряжение.

Геотермальная энергия - это тепловая энергия, которая хранится под землей в течение миллионов лет в процессе образования земли. Он использует богатые запасы неиспользованной тепловой энергии, которая существует под земной корой.

Geothermal energyзависит от конкретного объекта, но может быть очень дешевым, особенно при использовании для прямого нагрева. Оценить мощность от этого источника сложно, поскольку он находится под землей при чрезвычайно высоких температурах.

Земная кора имеет огромную тепловую (тепловую) энергию, запасаемую за миллионы лет. Между земной корой и поверхностью существует огромная разница температур. Разница температур известна какgeothermal gradient. Этой энергии достаточно, чтобы расплавить камень. Расплавленная порода, называемая магмой, иногда извергается через трещины на поверхности земли в виде вулканов. Геотермальная энергия преобразуется в электричество.

Присутствие геотермальных отложений в виде горячей геотермальной жидкости - признак хорошего места. На участке должен быть неглубокий водоносный горизонт для закачки воды. Собственный геотермальный продукт должен иметь температуру около 300o F.

Преимущества геотермальной энергии

Основные преимущества включают в себя -

Топливо не сжигается, так как тепло поступает из обширного подземного резервуара. Возобновляемый источник энергии может снизить риск нехватки ископаемого топлива.
Он не имеет выбросов и производит 10% двуокиси углерода, что очень мало по сравнению с количеством, потребляемым растениями.
В отличие от других источников возобновляемой энергии (солнечная, ветровая и водная), на нее не влияет то, будут ли они всегда доступны в течение всего года.
Геотермальная энергия относительно менее дорога, особенно при прямом использовании, например, в качестве источника тепла в теплицах.

Единственный недостаток геотермальной энергии - это выделение сероводорода, определяемое характерным запахом тухлых яиц.

Расширенные геотермальные источники (EGS)

В некоторых геотермальных источниках вода закачивается в скважины, содержащие геотермальные отложения. Внутри этих отложений вода перегревается и превращается в пар. Вода закачивается под очень высоким давлением, чтобы заполнить трещины в горных породах.

Некоторая более низкотемпературная геотермальная энергия используется непосредственно в виде тепла. Теплицы можно снабжать этой энергией в качестве регулятора температуры. Этот метод также используется в рыболовстве и добыче полезных ископаемых.

Принцип заключается в использовании тепловой энергии за счет нагрева воды до пара. Геотермальная энергия использует высокие температуры ниже земной коры. Горячий пар или вода нагревают жидкость, которая, в свою очередь, расширяется и вращает турбины, вырабатывающие электричество.

Используются три формы. Они следующие -

Электростанции с сухим паром

По сути, станции сухого пара используют пар, который вытекает из геологических отложений, для нагрева вторичной жидкости, которая вращает турбины для выработки электроэнергии. Пар выходит с температурой до 150 градусов, достаточно горячий, чтобы расширить жидкость в геотермальной установке. Это один из старейших методов геотермального электричества. Расширение вторичной жидкости производит механическую энергию, необходимую для вращения турбин для выработки электроэнергии.

Флэш-паровые электростанции

Вода в колодцах под высоким давлением отводится в область более низкого давления. Этот сдвиг давления приводит к испарению воды с выделением пара при высокой температуре. Этот пар отделяется от воды и используется для нагрева жидкости, вращающей турбины в генераторе. При таком давлении газ имеет очень высокую температуру.

Электростанции бинарного цикла

Использование разницы в точках кипения, определяемой плотностью, является самым последним из используемых методов. В системе используется жидкость с гораздо более низкой температурой кипения, чем вода. В этом методе используется вода с температурой 58 градусов для нагрева вторичной жидкости до более низкой точки кипения. Вода нагревает жидкость и заставляет ее испаряться из-за более низкой точки кипения, а также вращает турбины для выработки электроэнергии.

Геофизика - это область науки, изучающая свойства Земли и окружающей среды. Это изучение магнитных и гравитационных полей, внутренних свойств Земли, водных циклов, образования минеральных отложений и взаимоотношений Солнца с Землей.

Геофизика специализируется на поиске ресурсов под земной корой и определении потенциальных угроз, таких как землетрясения. Это также влечет за собой качественный анализ для определения лучших участков для добычи полезных ископаемых, бурения нефтяных и геотермальных месторождений.

Отрасли геофизики

Различные разделы геофизики -

Study of solid earth- Свойства твердой земли варьируются от тектонических исследований до сейсмического анализа землетрясений. Это направление изучает месторождения нефти и полезных ископаемых. Образцы почвы анализируются на предмет необычных отложений или текстуры.
Study of water- Это исследование пресной воды, а также воды под поверхностью земли. Изучение воды проводится гидрологами, которые анализируют водный цикл и уровень грунтовых вод. Океанография, изучение океанов и земли под ними, также попадает в эту категорию.
Study of air- Воздух - важнейший компонент Земли. Изучение воздуха помогает прогнозировать погодные условия и защищать от экстремальных условий, таких как ураганы.
Life and geophysics- Взаимодействие организмов и земли - важный фактор. Важно отметить, что нефтяные отложения в основном возникают в результате разложения. Условия под землей изучаются, чтобы оценить их влияние на существование организмов.

Водоносные горизонты

Некоторые породы, называемые водоносными горизонтами, создают хорошую среду для естественного протекания воды. Эти породы пористые и фильтруют протекающую воду. Водоносные горизонты - лучшее место для бурения скважин для обеспечения постоянного потока воды. Камни, из которых состоят хорошие водоносные горизонты, - это песок, гранит, конгломерат, песчаник и трещиноватая известь.

Водоносные горизонты располагаются ниже уровня грунтовых вод, так что осадки немедленно пополняют воду, откачиваемую из колодцев. Водоносные горизонты очень важны для поддержания круговорота воды на Земле. Скважины пробурены в водоносные горизонты, окруженные непористой породой. Эти камни создают давление, которое помогает перекачивать воду. Такие колодцы известны как артезианские колодцы.

Гидрогеологические испытания

Гидрогеология использует несколько тестов в водоносных горизонтах для определения их характеристик. Эти испытания проводятся в контролируемой среде, называемой контрольными скважинами.

Три основных теста:

Pumping test- Вода забирается и закачивается обратно в скважину с постоянными интервалами. В результате изменений фиксируется поведение соседних скважин. Этот тест помогает определить проницаемость водоносных горизонтов, окружающих скважину.
Slug test- Слизень означает быстрое изменение уровня воды. В этом тесте измеряется влияние на соседние скважины и время, необходимое для восстановления исходного уровня. Это может быть достигнуто путем забора воды из озера или закачкой воды в колодец, чтобы резко изменить уровень.
Constant-head test- Это делается с использованием экспериментальной скважины, называемой контрольной. В контрольной скважине термальную просадку можно поддерживать на уровне. Эффект зафиксирован для соседних скважин. Регулярное рисование из колодца может повредить уровень грунтовых вод. Это может вызвать депрессию и нарушение потока.

Гидроэлектроэнергетика (ГЭС) - это основной возобновляемый источник энергии, который сегодня используется во всем мире для производства электроэнергии. Он использует основные законы физики. Падающая под высоким давлением вода имеет высокую кинетическую энергию. На станции HEP падающая вода вращает турбины. Генератор посредством магнитной индукции преобразует механическую энергию турбин в электричество.

Гидроэлектростанция

Это техника использования воды плотины, падающей с высоты, для вращения турбин генератора. Механическая энергия преобразуется в электрическую форму и подается в национальную энергосистему. Следующая диаграмма показывает схему гидроэлектростанции.

Местоположение гидроэлектростанции должно быть проанализировано экспертом, чтобы определить эффективный напор для максимальной эффективности. Гидравлические системы также используются для использования концепции на более медленных и медленно движущихся водных потоках.

Одним из преимуществ гидроэнергетики является то, что вода доступна для других целей после выработки. Река с большим потоком и истоком является лучшим источником гидроэнергетики.

Скорость потока означает скорость, с которой вода проходит через определенную точку реки за секунду. Напор относится к вертикальному расстоянию от вершины склона до электростанции.

Плотина с большим перепадом построена для увеличения потенциальной энергии воды. Впускной патрубок расположен внизу, где давление наиболее высокое. Затем вода под действием силы тяжести течет через затвор. На этом уровне кинетической энергии достаточно для вращения турбин.

Оценка мощности

Мощность плотины можно оценить двумя факторами - потоком воды и напором.

Flowозначает объем, проходящий через данный участок реки в данный момент времени. Расход выражается в м ³ / с.
Head это расстояние по вертикали, через которое падает вода.

Теоретически мощность прямо пропорциональна указанным выше факторам, т.е.

P = Q*H*c

Где,

P - ожидаемая мощность
Q- расход в м ³ / с
H - Голова в м
c - постоянная (плотность * гравитация)

Следовательно, принимая плотность воды равной 1000 гм ^-3, а плотность - 1,9 -

P = 1000*1.9*Q*H

Энергия требуется, чтобы вращать турбины генератора, чтобы вызвать электромагнитную индукцию.

Насосное хранилище - это метод, используемый для повторного использования воды после того, как она прошла через турбины. В частности, гидроаккумулирующая система повышает общую эффективность плотины.

Гидроэлектростанция состоит из трех основных компонентов. Они -

Первый - это плотина, создающая напор воды. Вода падает с основания плотины с большой скоростью и обеспечивает кинетическую энергию для вращения турбин.
Вторая составляющая - резервуар. Водохранилище - это место за плотиной, где хранится вода. Вода в водохранилище расположена выше, чем остальная часть конструкции плотины. Высота воды в резервуаре определяет, сколько потенциальной энергии обладает вода. Чем выше высота воды, тем больше ее потенциальная энергия.
Третий компонент - это электростанция, на которой вырабатывается электроэнергия и которая подключена к сети.

Оценка ресурсов для небольшой установки

Перед установкой мини-гидроэлектростанции важно определить близлежащий ресурс, который можно использовать. Хороший поток с довольно постоянным потоком (м ³ / с) - это ресурс, который стоит использовать.

Река с хорошим течением может использовать скорость воды для вращения водяного колеса. Горные склоны или склоны холмов лучше всего подходят для гидроэнергетики. Как упоминалось ранее, для определения приблизительной выходной мощности необходимо учитывать как исток, так и сток реки.

Зная параметры, примерная мощность определяется следующим образом -

Head in feet * flow in gallons per meter / 10 = power in Watts

В голове также могут быть единицы давления для ровной реки.

Метод шланговых трубок

Этот метод используется для определения напора в нижнем потоке для погружной турбины.

Требования к методу шланговых трубок включают гибкий трубопровод (предпочтительно садовую лошадь), воронку и измерительный материал. Ручей должен быть достаточно мелким, чтобы можно было пройти вброд (проверьте глубину реки перед началом). Процедура установки шлангового метода описана ниже.

Сначала протяните шланг от точки, где поток начинает спускаться. Во-вторых, поднимите конец шланга, пока вода не перестанет течь. Определите расстояние по вертикали и повторите то же самое для других разделов, пока не будет достигнуто желаемое место. На рисунке ниже показаны различные головки в каждом разделе.

Determining head

Определение потока

Расход нормального потока для бытовой гидроэнергетики можно определить следующими двумя методами:

Float method- в этой технике поплавок с измеренным весом выпускается в ровной части потока и регистрируется время, необходимое для преодоления измеренного расстояния. Расстояние в метрах делится на время в секундах, необходимое для определения скорости. Стоит отметить, что поплавок не должен касаться земли. Если он слишком тяжелый и касается русла ручья, можно выбрать поплавок меньшего размера.
Bucket method- Это достигается за счет перекрытия ручья и его отвода в ведро. Затем записывается скорость его заполнения. Это делается в галлонах в секунду. Для большей точности используйте ведро со стандартной мерой.

Есть две широкие классификации турбин, а именно импульсные турбины и реактивные турбины. Выбор турбин зависит от напора и расхода. Другие факторы, которые следует учитывать, - это глубина, стоимость и требуемая эффективность.

Импульсные турбины

В импульсных турбинах скорость воды ударяется о лопасти турбинного колеса, создавая механическую энергию. Вода стекает с нижней части турбины после поворота колеса.

В импульсных турбинах вода со скоростью ударяется о лопатки турбинного колеса, создавая механическую энергию. Вода стекает с нижней части турбины после поворота колеса.

Типы импульсных турбин

Импульсные турбины бывают двух типов -

Pelton wheel- Этот тип колеса имеет форсунки, которые направляют воду в вентилируемое пространство. Вода попадает на ведра бегуна и вызывает вращающий момент. Это колесо не требует отсасывающих труб. Была разработана разновидность турго-колеса, которая выглядит как лопасти вентилятора, заключенные по краям. Вода просто проходит через вентиляторы и вызывает вращение. Он разработан для высокого напора и низкого расхода.
Cross-flow- колесо имеет барабанное сечение с удлиненным соплом, прямоугольной формы. Направляющие лопатки открывания направляют воду на желоб. Вода проходит через лезвия дважды, когда входит и выходит.

Реакционные турбины

В реактивных турбинах мощность вырабатывается как давлением, так и ударом движущейся воды, потому что бегунок расположен в центре потока. Они в основном подходят для более высокого расхода и более низкого напора. Вода попадает на все лезвия, а не на отдельные лезвия одновременно.

Реакционные турбины бывают трех типов -

Propeller turbinesиметь бегун с тремя-шестью лопастями. Вода постоянно попадает на все лезвия под постоянным давлением, чтобы сбалансировать бегун. Есть вариации пропеллерной турбины, то есть лампочка, каплан, трубка и страфло.
Francis turbineиспользует бегунок с девятью или более фиксированными ведрами. Вода может течь прямо над турбиной для создания постоянного вращательного движения.
Free-fallтурбины используют кинетическую энергию воды, а не потенциальную энергию, используемую большинством турбин. Вот почему они широко известны какkineticтурбины. Они действуют в естественной обстановке ручьев и рек. Они также могут работать с океанскими приливами.

Гидроэнергетика может использоваться для бытовых нужд при постоянном расходе воды. В большинстве случаев поток и падение не обеспечивают достаточной мощности для вращения обычных турбин. Для решения этой проблемы сегодня на рынке доступны небольшие системы, называемые микрогидравлическими системами. Системы состоят из небольших генераторов, установленных в реках или ручьях и работающих от импульсных турбин. Фактически, большинство используют колесо Пелтона.

Компоненты гидроэлектростанции

Ниже приведены основные компоненты микрогидроэлектростанции:

Intake- Генератор должен располагаться рядом с воздухозаборником. Это может быть достигнуто путем перекрытия воды для создания необходимого напора и повышения давления.
Penstock- Это область гравитационного падения из водозабора. Для микрогидро проектов используются трубы от впуска до рабочего колеса турбины.
Turbines- Тип используемой турбины зависит от размера потока и желаемой мощности. Для большинства небольших гидросистем эффективно работает колесо Пелтона. В случае низкого напора можно использовать погружные реактивные турбины, и в этом случае давление воды поворачивает лопасти.
Controls- Органы управления предотвращают перезарядку аккумулятора. Они регулируют это, направляя избыточную мощность на самосвальную нагрузку.
Dump load- Это просто альтернативный источник питания с высоким сопротивлением, используемый, когда аккумулятор полностью заряжен. Они могут включать водонагреватели или даже систему кондиционирования воздуха.
Battery- Микрогидравлические системы не производят большой мощности, как обычные системы переменного тока. Чтобы использовать его для ряда энергетических нужд, необходимо накопление энергии. Батареи позволяют сохранять требуемую мощность. Они также обеспечивают энергию во время перебоев в электроснабжении.
Metering- Это важно для мониторинга энергопотребления по отношению к источнику питания. Это может помочь понять важные характеристики системы, а также выявить неисправности.
Disconnect- В любой системе электропроводки должна быть защита от избыточного питания. Устройство с автоматическим выключателем должно быть установлено на сети, чтобы предотвратить повреждение любого устройства, подключенного к гидросистеме.

Гидравлический поршневой насос работает в соответствии с основными законами физики, поднимая воду против гравитационного притяжения на высоту выше, чем у источника. Этот насос работает без внешнего источника энергии, такого как сжигание топлива. Единственная энергия - это кинетическая энергия перекачиваемой воды. Чем больше напор, тем больше прокачиваемое расстояние.

Как это устроено?

Чтобы понять, как работает гидроцилиндр, важно знать принцип гидроудара.

Fluid hammer- Эффект гидравлического удара возникает, когда жидкость (в данном случае вода) принудительно останавливается или ее направление внезапно меняется. Происходит скачок давления, и волна возвращается к источнику жидкости. Это может быть опасным явлением, вызывающим разрыв или обрушение шин и труб.

Вода поступает в насос через впускное отверстие (5) с некоторой кинетической энергией от напора и закрывает клапан (6).
Когда 6 закрыты, а 3 изначально закрыты, вода образует водяной молоток, который создает давление в трубе и открывает клапан (3), отправляя немного воды через выпускное отверстие (1).
Поскольку поток поднимается вверх, вода течет медленно и вскоре снова падает, закрывая 3.
Гидравлический удар накапливается и возвращается по трубе, создавая всасывающую силу, которая открывает сливной клапан 6.

Процесс повторяется каждый раз с повышением давления.

Этикетка 2 - это регулятор давления, содержащий воздух. Он смягчает удары при приближении 6 и проталкивании воды через 3. Он помогает защитить трубопровод от ударов, которые могут привести к разрыву, а также усиливает эффект откачки. Эффективность поршня составляет от 60 до 80 процентов. Это не отражает напрямую соотношение количества закачиваемой воды, поскольку зависит от вертикальной высоты закачиваемой воды. Другими словами, это эффективность эффекта перекачки энергии от эффекта водяного молота.

Решенный пример 1

Рассчитайте расчетную мощность турбины с КПД 85%. Скорость потока реки составляет 80 кубометров в секунду, а водозабор находится в 147 метрах от места расположения турбин генератора.

Solution -

Мощность определяется как W = КПД * напор * расход * плотность * сила тяжести.

Переводя удельную плотность воды в единицы СИ, получаем 1000кгм ^-3.

Подставляя значения в формулу -

Р = 0,85 * 1000 * 80 * 9,81 * 147

P = 97 мегаватт

Решенный пример 2

Учитывая, что фактическая мощность, полученная в конкретный день, составляла 1,440,000 кВтч; рассчитать КПД генератора. Предположим, что сила тяжести равна 9,81 мс ^-2 . Удельная плотность воды 1 гсм ^-3 .

Solution -

Дано: 1-дневная поставка = 288000 кВтч

Мощность = 1440000/24

= 60 мВт

КПД = источник питания / ожидаемая мощность * 100

= 60/97 * 100

Эффективность системы составляет 66,67%.

В древние времена ветер использовался для движения парусов кораблей. В этой главе мы увидим, как энергия ветра используется для производства электроэнергии.

А turbineпреобразует кинетическую энергию ветра в полезную механическую энергию. Эту энергию можно использовать в механической форме или вращать турбины генератора и производить электричество. Как и в гидроэнергетических системах, энергия ветра используется путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую.

Ветровые турбины в основном подразделяются на два типа: ветряные турбины с горизонтальной осью и ветровые турбины с вертикальной осью. Сегодня все чаще появляются большие площади, на которых установлены ветряные турбины, то есть ветряные электростанции.

Характеристики ветра

Есть общие характеристики ветра, в то время как другие более специфичны для местности. Некоторые из специфических характеристик сайта включают в себя:

Mean wind speed - Это оценивает годовой выход ветра, но не дает распределения.
Wind speed distribution- Есть три аспекта: годовые, суточные и сезонные характеристики. При выборе участка необходимо знать, как меняется скорость ветра и как его разброс.
Turbulance- Это хаотичное движение ветра по непредсказуемым схемам. Турбулентность возникает в результате непрерывно меняющихся свойств движения ветра, которые влияют на выработку энергии и усталость лопастей.
Long term fluctuation- Нерегулярный ветер вызывает непредсказуемое энергоснабжение. Перед установкой ветряной турбины следует изучить территорию на предмет постоянного потока ветра.
Distribution of wind direction - Это более важно при позиционировании лопастей, особенно для типов с горизонтальной осью.
Wind shear - Сдвиг - это изменение направления, скорости или высоты ветра, на которой возникает максимальная скорость.

Модели скорости ветра

Характер ветра важен и часто анализируется с помощью wind spectrum. Высокое значение спектра ветра представляет собой большое изменение скорости ветра в данном временном интервале. Если они представлены на графике, пики отображают турбулентность, возникающую со временем.

Распределение скорости ветра

Есть три дистрибутива -

Diurnal - Обусловлено разницей температур днем и ночью.
Depressions - Встречаются с четырехдневными интервалами вдоль побережья.
Annual - Распределение зависит от широты.

Чтобы понять энергию ветра, мы придерживаемся теории сохранения массы и сохранения энергии. Предполагается, что показанный ниже канал представляет собой ветер, втекающий в лопатки турбины и выходящий из них.

Предполагается, что скорость V _a является средней величиной V ₁ и V ₂ . Кинетическая энергия в устье трубки определяется как:

KE = 1/2 мВ ²

KE измененной энергии = 1/2 мВ ₁² - 1/2 мВ ₂²

1/2 м (V ₁² - V ₂² )

Поскольку m = pAV _a, то изменение KE, Pk = 1/2 pAV _a (V ₁² - V ₂² )

При дальнейшем упрощении расчетная энергия ветра выражается как -

KE, pk = 0,5925 * 1 / 2pAV ₁³

Теория элемента лезвия

Теория лопаточного элемента предполагает, что поток в данной части лопасти ветряной турбины не влияет на соседние части. Этот участок на лопатке называется кольцевым пространством. Импульс рассчитывается для каждогоannulus. Затем все полученные значения суммируются, чтобы представить лопасть и, следовательно, весь винт.

Предполагается, что в каждом кольцевом пространстве индуцируется равномерно распределенная скорость.

Динамическое соответствие

Модель динамического притока была включена для улучшения оценок по теории элементов лезвия и момента. Основная концепция динамики в теории потока помогает оценить влияние турбулентности лопастей. Область развертки находится в динамическом состоянии, чтобы помочь в получении оценки средней скорости.

Теория BEM дает оценки только при устойчивом ветре, но очевидно, что турбулентность должна возникать. Однако это учитывается базовой моделью динамического притока, чтобы обеспечить более реалистичную оценку.

Вырабатываемая ветровая энергия, особенно в горизонтальной оси, как известно, является произведением конечной скорости, общего количества используемых лопастей и отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению стороны с крыловым крылом. Переход к новому устойчивому состоянию равновесия хорошо объясняетсяDynamic Inflow Method (DIM).

Метод динамического притока

DIM также известен как теория динамического следа и основан на индуцированном потоке, который обычно не является установившимся. Он рассчитывает приток, вертикальный к ротору, с учетом его влияния на динамический поток.

При этом просто учитывается эффект следа или просто скорость воздуха, выровненная по вертикали с роторами, вызванная вращением лопастей. Однако предполагается, что тангенциальная скорость постоянна. Это называетсяWake effect а его лобовое сопротивление снижает эффективность ветряной турбины.

Производство электроэнергии

Кинетическая энергия ветра преобразуется ветряными турбинами в электричество. Они используют древнюю концепцию, используемую в ветряных мельницах, хотя и с присущими им технологиями, такими как датчики, для определения направления ветра. Некоторые ветряные турбины имеют тормозную систему, которая останавливается в случае сильного ветра, чтобы защитить ротор и лопасти от повреждений.

К валу ротора подключены шестерни, которые ускоряют лопасти до скорости, подходящей для генератора. Внутри генератора возникает электромагнитная индукция (основной метод преобразования механической энергии в электрическую). Вал вращает цилиндрический магнит против катушки электрического провода.

Вся электроэнергия от турбин ветряной электростанции ассимилируется в сеть и преобразуется в высокое напряжение. На самом деле это обычный метод передачи электроэнергии в сети.

Необходимы большие лезвия с наконечниками, хотя это должно определяться шумом, который возникает из-за широких лезвий. Ветряная электростанция может иметь до 100 генераторов, что приведет к увеличению шума.

Есть две широкие классификации ветряных турбин -

Ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT)
Ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT)

Давайте обсудим эти два типа ветряных турбин немного подробнее.

Ветровые турбины с горизонтальной осью

Это турбины, похожие на ветряные, верхняя часть вала которых направлена в сторону ветра. Поскольку они должны быть направлены навстречу ветру, меньшие турбины управляются ветровыми лопатками, установленными на конструкции. У более крупных турбин есть датчики ветра с сервоприводом для поворота турбин.

Они также оснащены коробками передач для ускорения медленного вращения, чтобы сделать его достаточно сильным для турбин генератора. Лезвия достаточно жесткие, чтобы не ломаться и не гнуться из-за крутящего момента ветра.

Этот тип устанавливается на башне; следовательно, они испытывают ветры с высокой скоростью. Они немного изогнуты, чтобы уменьшить площадь захвата. Более низкая зона захвата снижает сопротивление, что может вызвать усталость и поломку.

Ветровые турбины с вертикальной осью

Главный корень установлен на вертикальном валу. Это устраняет трудности, связанные с горизонтальными ветряками. Подтипы включают -

Дариус Ветряная турбина

Это также известно как турбина взбивания яиц и напоминает огромную взбивальную машину для яиц. Он эффективен, но может иметь большее время простоя и, следовательно, менее надежен. Для повышения прочности (площадь лезвия над площадью ротора) следует использовать три или более лезвия.

Яростная ветряная турбина

Эти типы имеют большую надежность, чем турбины Darius. Проблема в том, что их нельзя устанавливать на башни. Поэтому они подвергаются турбулентным и нерегулярным ветрам. Поскольку это турбины тормозного типа, они менее эффективны по сравнению с HAWT. Преимущество в том, что они способны противостоять сильной турбулентности.

Большинство VAWT не могут запускаться самостоятельно и требуют внешней энергии, чтобы дать им толчок. Для оптимальной работы VAWT следует устанавливать на крышах. Крыша направляет ветер в лопасти.

Biomassозначает живые организмы и те, которые недавно умерли. Он не включает те организмы, которые уже преобразованы в ископаемое топливо. В производстве энергии это относится к мусороперерабатывающим заводам, которые используются для производства энергии путем сжигания.

Методы преобразования на биотопливо многочисленны и в основном классифицируются как chemical, thermal и biochemical. Это старейший и самый распространенный источник возобновляемой энергии. Имеет множество методов преобразования.

Direct combustionТрадиционно использовалось древесное топливо. Расширенные процессы, такие какpyrolysis(процесс производства древесного угля), ферментация и анаэробное сбраживание превращают эти источники в более плотные и легкие для транспортировки формы, такие как масло и этанол. Уголь - продукт процесса пиролиза, который укрепляет вещество, сжигая его в отсутствие кислорода.

Bio-fuelэто термин, который относится к топливу, полученному из биомассы. Как упоминалось ранее, биомасса - это любое органическое вещество, как живое, так и мертвое, от растений до органических отходов. В большинстве случаев биомасса, богатая маслом или сахаром, идеально подходит для производства энергии.

Срок bio-energyотносится к энергии, полученной от живых или мертвых организмов. Сюда не входит ископаемое топливо. Мы можем классифицировать биотопливо по источникам или по поколениям.

Классификация биотоплива по источникам

Wood fuel- Получено из деревьев, кустов или кустарников. Примеры древесного топлива включают древесный уголь и древесину.
Agro-fuels- Получается из биомассы сельскохозяйственных продуктов, таких как мертвые культуры, или из других частей растений, таких как злаки. Агротопливо в основном производится из сахара и масличных культур.
Municipal by-products- Получено из отходов, собранных в крупных городах. Есть две категории бытовых отходов. Биотопливо из твердых отходов получают в результате прямого сжигания твердых отходов промышленных или коммерческих организаций. Биотопливо из жидких / газовых отходов получается в результате ферментации собранных отходов.

Классификация биотоплива по поколениям

First generation- Получено из сахарного растительного масла и животных жиров, спрессованных в масло для сжигания в двигателях или ферментированных и переработанных в этанол для той же цели. Конечными продуктами являются масла, биодизельное топливо, спирт, синтез-газ, твердое биотопливо и биогаз.
Second generation- Получено из целлюлозы и отходов (непищевых). Эти отходы получают из стеблей сельскохозяйственных культур и древесины, био-водорода, био-спирта, диметилформамида ДМФ, древесного дизельного топлива, смешанного спирта и биодиметилового эфира ДМЭ.
Third generation- Содержится в водорослях, считается, что они дают большой выход энергии при невысокой стоимости. Энергия водорослей известна как oil-gae.

Органический материал превращается в пригодную для использования форму, известную как биоэнергетика. Материалы, используемые в процессе производства энергии, называются сырьем.

Чтобы лучше понять биомассу, мы сначала исследуем различные источники.

Производство биомассы означает увеличение количества органического вещества. Это добавление органических веществ в данную область или популяцию. Биомасса считается возобновляемой энергией, потому что она пополняется по мере роста растений и животных.

Есть две формы производства -

Primary productionотносится к производству энергии растениями посредством фотосинтеза. Избыточная генерируемая энергия сохраняется и составляет общую биомассу в экосистеме. Первичная продукция может быть оценена по общему лесному покрову в конкретный год.
Secondary productionпоглощение органического вещества тканями организма организмами. Он включает прием пищи животными, то есть кормление другими животными или растениями. Это также связано с разложением органических веществ микроорганизмами. Вторичное производство можно оценить как общее количество произведенного мяса за год.

Хотя биомассу можно измерить как массу организмов, живущих и мертвых в данной среде, производство оценить труднее. Это можно оценить только как увеличение объема, хотя часть дополнительной биомассы могла быть замещена естественными процессами.

Прямое сжигание тепла

Прямое сжигание для получения тепла - это самый старый метод преобразования биомассы в энергию со времен самых ранних цивилизаций. Термохимическая конверсия (сжигание) может быть достигнута несколькими способами с использованием различного сырья.

Автономное сжигание

Генераторы на основе биомассы используют дизельное топливо, полученное из растительных масел, в качестве топлива для дизельных генераторов. Генераторы сжигают органическое дизельное топливо для производства энергии для производства электроэнергии.

Известно, что комбинированные теплоэлектростанции вырабатывают электроэнергию и полезную тепловую энергию. В керамической промышленности тепло используется для сушки таких продуктов, как глиняная плитка.
Некоторые электростанции используют биомассу для нагрева воды и производства пара для выработки электроэнергии. Биомасса сжигается, чтобы произвести достаточно тепла, чтобы вскипятить воду.
На предприятиях по производству твердых бытовых отходов твердые отходы сжигаются для производства электроэнергии. Этот тип подвержен критике, поскольку твердые отходы в основном содержат токсичные газы из пластмасс и синтетических волокон.

Совместное сжигание биомассы

Помимо автономного сжигания, биомассу можно смешивать с другими ископаемыми видами топлива и сжигать для получения энергии. Это называется совместной стрельбой.

Биомассу можно было непосредственно сжигать в виде угля. Это называется прямым совместным сжиганием.
В других случаях биомасса сначала перерабатывается в газ, а затем превращается в синтез-газ.
В третьем случае ископаемое топливо сжигается в другой печи, а произведенная энергия затем используется для предварительного нагрева воды на паровой электростанции.

Типы горения

Различные типы горения:

Fixed bed combustion - Это метод, при котором твердая биомасса сначала разрезается на мелкие кусочки, а затем сжигается на плоской неподвижной поверхности.
Moving bed combustion- В этом методе решетка настроена на постоянное и равномерное движение, оставляя после себя золу. Топливо горит на уровне сгорания.
Fluid-bed combustion- Топливо кипятится под высоким давлением в смеси с песком. Песок служит для равномерного распределения тепла.
Burner combustion - В этом методе древесная пыль и мелкая пыль помещаются в горелку, аналогичную горелке для жидкого топлива.
Rotary furnace combustion- Печная печь используется для сжигания органических веществ с высоким содержанием влаги. Таким образом сжигаются такие отходы, как остатки пищи или другие влажные сельскохозяйственные отходы.

Пиролиз

Pyrolysisэто еще одна форма переработки биотоплива путем сжигания при очень высоких температурах без кислорода, что может привести к полному сгоранию. Это вызывает необратимые физические и химические изменения. Отсутствие процессов окисления или галогенирования приводит к очень плотному биотопливу, которое можно использовать для сжигания, совместного сжигания или преобразовать в газ.

Slow pyrolysisпроисходит при температуре около 400oC. Это процесс изготовления твердого древесного угля.
Fast pyrolysisпроисходит при температуре от 450 ° C до 600 ° C и приводит к образованию органического газа, паров пиролиза и древесного угля. Пар перерабатывается путем конденсации в жидкую форму в виде бионефти. Это необходимо сделать в течение 1 секунды, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию. Получающаяся в результате жидкость представляет собой жидкость темно-коричневого цвета, более плотную, чем древесная биомасса, и имеет равное содержание энергии.

Био-масло имеет ряд преимуществ. Его легче транспортировать, сжигать и хранить. Многие виды сырья могут быть переработаны путем пиролиза для производства бионефти.

Приведенная ниже диаграмма объясняет процесс преобразования энергии в пригодную для использования форму из биотоплива посредством пиролиза.

Алкогольная ферментация

Алкогольная ферментация - это процесс, при котором сахар превращается в целлюлозу. В результате процесса образуются этанол и диоксид углерода в качестве побочных продуктов. Этот процесс считается анаэробным, так как он происходит в отсутствие кислорода. Помимо выпечки хлеба и производства алкогольных напитков, этот процесс производит алкогольное топливо. Химическая формула спиртового брожения определяется следующим образом:

$C_{6}H_{12}O_{6}+yeast\longrightarrow\:2C_{2}H_{5}OH+2CO_{2}$

Сахарный тростник является основным сырьем для этого процесса, особенно в сухой среде. Кусочки кукурузы или сахара используются в регионах с умеренным климатом.

Применение продуктов

Продукты имеют следующие приложения -

Acetone продукт, используемый для производства пищевых добавок, растворения клея, разбавления краски, удаления жира и в косметических продуктах.
Hydrogenиспользуется как охлаждающий агент в энергетике. Он также используется в водородных элементах для производства энергии.
Butanolобеспечивает лучшее топливо, чем этанол. Он также используется в качестве ингредиента в красках, косметических продуктах, смолах, красителях, экстрактах полимеров и при производстве синтетического волокна.
Ethanolиспользуется в качестве топлива, компонента краски и добавки к антисептикам. Он также используется в алкогольных напитках.

Анаэробное переваривание биогаза

Anaerobic digestionэто биологический процесс, при котором органическое вещество расщепляется с образованием биогаза в отсутствие кислорода. Микроорганизмы, такие как ацидогенные бактерии и ацетогены, превращают биоразлагаемые вещества в биогаз. Помимо того, что это источник энергии, это также метод захоронения отходов и метод защиты окружающей среды.

Основное уравнение этого преобразования, которое дает диоксид углерода и метан, выглядит следующим образом:

$C_{6}H_{12}O_{6}\longrightarrow\:3CO_{2}+3CH_{4}$

Пошаговый процесс объясняется ниже -

Step 1- Распад органического вещества на крупные молекулы для преобразования. Этот процесс известен как гидролиз.
Step 2- Ацидогены действуют на разложившееся вещество, превращая их в летучие жирные кислоты (ЛЖК) наряду с аммиаком, CO2 и сероводородом. Процесс называется ацидогенезом.
Step 3 - ЛЖК далее распадаются на уксусную кислоту, диоксид углерода и водород.
Step 4 - Заключительный этап - комбинация вышеуказанных выбросов для получения метанола, диоксида углерода и воды.

Распечатать