Een complete gids voor 7 hernieuwbare energiebronnen

Wat is hernieuwbare energie en hoe werkt het?

Heeft u zich afgevraagd wat "hernieuwbare energie" werkelijk betekent? Hernieuwbare energiebronnen worden letterlijk gevonden in zonlicht, in de lucht, diep onder de grond en in onze oceanen. Ze maken deel uit van de fysieke structuur van de planeet, wat betekent dat ze voortdurend op natuurlijke wijze worden vernieuwd. Ze kunnen gewoon niet opraken.

Deze duurzame energiebronnen worden vaak 'alternatieve energie' genoemd omdat ze worden beschouwd als een alternatief voor traditionele fossiele brandstoffen zoals olie en steenkool. Het feit dat een energiebron hernieuwbaar is, wil nog niet zeggen dat deze 100 procent milieuvriendelijk is. Dammen benutten bijvoorbeeld de kracht van bewegend water, maar ze kunnen ook vissen en dieren in het wild schaden. Windturbines gebruiken de energie van de zon om schone elektriciteit op te wekken, maar het productieproces heeft gevolgen voor het milieu.

Alles bij elkaar genomen hebben alternatieve energiebronnen echter een veel kleinere ecologische voetafdruk dan fossiele brandstoffen. Daarom zijn hernieuwbare energiebronnen zo belangrijk - ze zijn ons ticket naar een minder vervuilde wereld. Zelfs als we de dreiging van klimaatverandering niet onder ogen zouden zien, is het minimaliseren van vervuiling de basis voor een goede gezondheid.

En wat goed is voor het milieu, wordt economisch steeds beter voor huiseigenaren en bedrijven. Met name zonne- en windenergie zijn tegenwoordig in veel delen van de wereld goedkoper dan fossiele brandstoffen en de prijs blijft jaarlijks dalen.

Dus hoe werkt hernieuwbare energie? Hier is een blik op zeven schone energiebronnen die direct of indirect kunnen worden aangesproken om onze wereld groener te maken en de opwarming van de aarde tegen te gaan. Naast aardwarmte en waterstof speelt de zon een belangrijke rol in elk van deze soorten hernieuwbare energie.

 

Groen en schoon: duurzame energiebronnen

Vijf soorten alternatieve energie worden opgewekt door een natuurlijk proces te benutten, zoals zonlicht of golven. Het zijn over het algemeen de meest duurzame vormen van energie.

Zonne energie

Zonlicht is een hernieuwbare hulpbron en het meest directe gebruik ervan wordt bereikt door de energie van de zon op te vangen. Er worden verschillende zonne-energietechnologieën gebruikt om de energie en het licht van de zon om te zetten in warmte: verlichting, warm water, elektriciteit en (paradoxaal genoeg) koelsystemen voor bedrijven en industrie.

Fotovoltaïsche (PV) systemen gebruiken zonnecellen om zonlicht om te zetten in elektriciteit. Warmwatersystemen op zonne-energie kunnen worden gebruikt om gebouwen te verwarmen door water door vlakke zonnecollectoren te laten circuleren. Gespiegelde gerechten die zijn gericht op het koken van water in een conventionele stoomgenerator, kunnen elektriciteit produceren door de warmte van de zon te concentreren. Commerciële en industriële gebouwen kunnen ook gebruikmaken van de energie van de zon voor grootschalige behoeften zoals ventilatie, verwarming en koeling. Ten slotte kunnen doordachte architectonische ontwerpen passief profiteren van de zon als lichtbron voor verwarming en koeling.

 

Huiseigenaren, bedrijven en overheidsinstanties kunnen op vele manieren profiteren van de voordelen van zonne-energie: Installeer een zonnestelsel voor thuis of commerciële zonnepanelen; een gebouw bouwen of renoveren om warmwater-, koel- of ventilatiesystemen op zonne-energie op te nemen; ontwerp vanuit het niets structuren die profiteren van de natuurlijke eigenschappen van de zon voor passieve verwarming en verlichting.

 

De wind vangen

Wind kan worden beschouwd als een vorm van zonne-energie vanwege de ongelijke verwarming en afkoeling van de atmosfeer die wind veroorzaakt (evenals de rotatie van de aarde en andere topografische factoren). Windstroming kan worden opgevangen door windturbines en omgezet in elektriciteit. Op kleinere schaal worden tegenwoordig nog steeds windmolens gebruikt om water op boerderijen te pompen.

Windenergie-opwekkingssystemen van commerciële kwaliteit zijn beschikbaar om te voldoen aan de behoeften aan hernieuwbare energie van veel organisaties.

Enkele windturbines kunnen elektriciteit opwekken als aanvulling op een bestaande stroomvoorziening. Als de wind waait, compenseert het door het systeem opgewekte vermogen de behoefte aan door het nut geleverde elektriciteit.

Windparken op utiliteitsschaal wekken elektriciteit op die kan worden gekocht op de groothandelsmarkt voor elektriciteit, hetzij contractueel, hetzij via een concurrerende biedprocedure.

 

Geothermie: kracht van de aarde

Geothermische energie wordt gewonnen uit de warmte van de aarde. Deze warmte kan worden gewonnen dicht bij het oppervlak of uit verwarmde rotsen en reservoirs met heet water mijlen onder onze voeten.

Geothermische energiecentrales gebruiken deze warmtebronnen om elektriciteit op te wekken. Op een veel kleinere schaal kan een geothermisch warmtepompsysteem de constante temperatuur van de grond die zich slechts 3 meter onder het oppervlak bevindt, gebruiken om in de winter warmte te leveren aan een nabijgelegen gebouw of om het in de zomer te helpen koelen.

Aardwarmte kan onderdeel zijn van een commerciële utiliteitsenergieoplossing op grote schaal of kan onderdeel zijn van een duurzame praktijk op lokaal niveau. Direct gebruik van aardwarmte kan het verwarmen van kantoorgebouwen of fabrieken omvatten; helpen bij het kweken van kasplanten; het verwarmen van water bij viskwekerijen; en helpen bij verschillende industriële processen (bijvoorbeeld pasteuriseren van melk).

Van waterraderen tot waterkracht

Waterkracht is geen nieuwe uitvinding, hoewel de waterraderen die ooit werden gebruikt om de korenmolens en zagerijen van vroeger te laten werken, nu grotendeels functioneren als historische locaties en musea.

 

Tegenwoordig wordt de kinetische energie van stromende rivieren op een heel andere manier opgevangen en omgezet in waterkracht. Waarschijnlijk wordt het meest bekende type waterkracht opgewekt door een systeem waarbij dammen worden gebouwd om water op te slaan in een reservoir dat, wanneer het wordt vrijgegeven, door turbines stroomt om elektriciteit te produceren.

Dit staat bekend als "pompaccumulatie-waterkracht", waarbij water wordt gecirculeerd tussen de onderste en bovenste reservoirs om de elektriciteitsopwekking te regelen tussen tijden van lage en piekvraag.

Een ander type, "run-of-river-waterkracht" genaamd, leidt een deel van de rivierstroom door een kanaal en vereist geen dam. Waterkrachtcentrales kunnen in omvang variëren van enorme projecten zoals Hoover Dam tot micro-waterkrachtsystemen.

Het directe gebruik van waterkracht is natuurlijk afhankelijk van de geografische locatie. Ervan uitgaande dat een betrouwbare waterwegbron toegankelijk en beschikbaar is, kunnen micro-waterkrachtcentrales worden gebouwd om elektriciteit te leveren aan landbouwbedrijven en ranchbedrijven of kleine gemeenten.

Kleine steden kunnen de energie van lokale waterwegen benutten door waterkrachtsystemen van gemiddelde grootte te bouwen.

Kracht uit de oceaan

Er zijn twee soorten energie die door de oceaan kunnen worden geproduceerd: thermische energie uit de warmte van de zon en mechanische energie uit de beweging van getijden en golven.

Thermische energie uit de oceaan kan worden omgezet in elektriciteit met behulp van een paar verschillende systemen die afhankelijk zijn van warme oppervlaktewatertemperaturen. "Mechanische energie van de oceaan" maakt gebruik van de eb en vloed van getijden die worden veroorzaakt door de rotatie van de aarde en de gravitatie-invloed van de maan. Energie van door de wind aangedreven golven kan ook worden omgezet en gebruikt om de elektriciteitskosten te verlagen.

Er zijn ook minder ontwikkelde technologieën die oceaanstromingen, oceaanwinden en saliniteitsgradiënten gebruiken als bronnen van energieconversie.

Koud oceaanwater van diep onder het oppervlak kan worden gebruikt om gebouwen te koelen (waarbij ontzilt water vaak als bijproduct wordt geproduceerd), en kustgemeenschappen kunnen de methoden gebruiken om de hierboven beschreven natuurlijke oceaanenergie aan te boren om de gemeentelijke stroom- en energiebehoeften aan te vullen.

Oceaanenergie is een evoluerende bron van alternatieve energieproductie, en met meer dan 70 procent van het oppervlak van onze planeet bedekt door de oceaan, ziet de toekomst er veelbelovend uit, afhankelijk van de regio's en regelgevende richtlijnen.

Andere alternatieve energiebronnen

Deze twee soorten hernieuwbare energie moeten met mechanische middelen worden geproduceerd in plaats van via een natuurlijk proces.

 

Bio-energie is een soort hernieuwbare energie die wordt gewonnen uit biomassa om warmte en elektriciteit op te wekken of om vloeibare brandstoffen zoals ethanol en biodiesel voor transport te produceren.

Biomassa verwijst naar alle organische stoffen die afkomstig zijn van recent levende planten of dieren. Hoewel bio-energie ongeveer evenveel kooldioxide genereert als fossiele brandstoffen, worden de vervangende planten gekweekt als biomassa om een ​​gelijke hoeveelheid CO2 uit de atmosfeer te verwijderen, waardoor de milieu-impact relatief neutraal blijft.

Er zijn verschillende systemen die worden gebruikt om dit soort elektriciteit op te wekken, variërend van het direct verbranden van biomassa tot het opvangen en gebruiken van methaangas dat wordt geproduceerd door de natuurlijke afbraak van organisch materiaal.

Hoe wordt bio-energie gebruikt? Bedrijven of organisaties die goederen of mensen vervoeren, kunnen hun wagenpark ombouwen naar voertuigen die biobrandstoffen zoals ethanol of biodiesel gebruiken.

Elektrische bus

Productiefaciliteiten kunnen worden uitgerust om biomassa rechtstreeks te verbranden om stoom te produceren die wordt opgevangen door een turbine om elektriciteit op te wekken.

In sommige gevallen kan dit proces een tweeledig doel hebben door zowel de faciliteit van stroom te voorzien als deze te verwarmen. Papierfabrieken kunnen bijvoorbeeld houtafval gebruiken om elektriciteit te produceren en stoom voor verwarming. Landbouwbedrijven kunnen afval van vee omzetten in elektriciteit met behulp van kleine, modulaire systemen.

Steden kunnen het methaangas dat ontstaat door de anaërobe vergisting van organisch afval op stortplaatsen aftappen en gebruiken als brandstof voor het opwekken van elektriciteit.

Waterstof: hoge energie / lage vervuiling

Waterstof is het eenvoudigste (bestaande uit één proton en één elektron) en het meest voorkomende element in het universum, maar het komt van nature niet voor als gas op aarde. In plaats daarvan wordt het aangetroffen in organische verbindingen (koolwaterstoffen zoals benzine, aardgas, methanol en propaan) en water (H2O). Waterstof kan onder bepaalde omstandigheden ook worden geproduceerd door sommige algen en bacteriën die zonlicht als energiebron gebruiken.

Waterstof is rijk aan energie, maar produceert bij verbranding weinig of geen vervuiling. Vloeibare waterstof wordt sinds de jaren vijftig gebruikt om spaceshuttles en andere raketten in een baan om de aarde te brengen. Waterstofbrandstofcellen zetten de potentiële chemische energie van waterstof om in elektriciteit, met zuiver water en warmte als enige bijproducten.

De commercialisering van deze brandstofcellen als een praktische bron van groene energie zal echter waarschijnlijk beperkt blijven totdat de kosten dalen en de duurzaamheid verbetert. Bijna alle waterstof die wordt gebruikt, wordt in de industrie gebruikt om aardolie te raffineren, metalen te behandelen, kunstmest te produceren en voedsel te verwerken. Bovendien worden waterstof-brandstofcellen gebruikt als energiebron waar waterstof- en zuurstofatomen worden gecombineerd om elektriciteit op te wekken.

Er rijden momenteel ook een paar honderd voertuigen op waterstof, een aantal dat zou kunnen stijgen naarmate de productiekosten van brandstofcellen dalen en het aantal tankstations toeneemt. Andere praktische toepassingen voor dit type hernieuwbare energie zijn onder meer grote brandstofcellen die noodstroom leveren aan gebouwen en afgelegen locaties, elektrische motorvoertuigen die worden aangedreven door waterstofbrandstofcellen en zeeschepen die worden aangedreven door waterstofbrandstofcellen.