Quali sono i diversi tipi di progetto di energia rinnovabile?
Un progetto di energia rinnovabile mira a generare energia in modo sostenibile non sfruttando le risorse naturali esauribili come i combustibili fossili. L'energia nucleare non è considerata sostenibile perché richiede l'estrazione di depositi di uranio non rinnovabili. I progetti di energia rinnovabile utilizzano un'ampia varietà di fonti energetiche che possono essere suddivise in quattro tipi principali: luce, calore, cinetica e chimica. L'energia solare è un esempio di luce come fonte di energia; l'energia solare e geotermica sono esempi di calore come fonte di energia; energia idroelettrica, vento, onde e energia delle maree sono esempi di energia cinetica o energia del movimento; e la biomassa e l'energia dei biocarburanti sono esempi di energia chimica, o l'energia bloccata nei composti chimici che possono essere rilasciati dalla combustione.
Sebbene il calore possa essere utilizzato direttamente per riscaldare gli edifici, l'obiettivo abituale di un progetto di energia rinnovabile è generare elettricità. L'energia solare può generare elettricità attraverso l'effetto fotoelettrico, per cui alcune sostanze producono una corrente elettrica per esposizione alla luce, ma la maggior parte dell'elettricità viene generata utilizzando turbine che potrebbero essere pilotate dal vapore prodotto da fonti naturali di calore o direttamente da fonti di energia cinetica. I biocarburanti potrebbero essere utilizzati direttamente per alimentare i veicoli, in alternativa ai combustibili fossili.
Le preoccupazioni per l'esaurimento delle fonti di energia non rinnovabili hanno portato alla diffusa attuazione di progetti di energia rinnovabile. Anche i cambiamenti climatici, l'inquinamento e la sicurezza delle centrali nucleari sono preoccupazioni che hanno contribuito alla ricerca di energie rinnovabili. Numerose ricerche sono state condotte per trovare modi efficienti ed economici di sfruttare le fonti di energia rinnovabile.
L'energia solare può essere sfruttata in due modi principali. Le celle fotovoltaiche, spesso chiamate celle solari, convertono la luce direttamente in elettricità e possono essere raggruppate in grandi pannelli solari che generano quantità significative di energia. Questi possono essere impiegati su piccola scala per fornire elettricità alle case o in array estesi per la produzione di elettricità su larga scala.
Un altro metodo per sfruttare l'energia solare è usare gli specchi per focalizzare l'energia del sole su un bersaglio. Questo genera calore per guidare una centrale elettrica che potrebbe produrre vapore per guidare una turbina o utilizzare l'espansione di gas riscaldato per guidare un pistone. In alternativa, su scala ridotta, il calore può essere utilizzato direttamente per fornire acqua calda o per cucinare.
Un progetto di energia rinnovabile basato sull'energia geotermica utilizza il calore proveniente dal nucleo della Terra come fonte di energia. Non si esaurirà per miliardi di anni, quindi è considerato rinnovabile. I progetti di energia alternativa potrebbero sfruttare l'energia geotermica usando l'acqua calda naturale vicino alla superficie per riscaldare gli edifici o pompando l'acqua in fonti di calore in profondità nel sottosuolo, convertendola in vapore in turbine elettriche.
I progetti idroelettrici su larga scala sfruttano l'energia potenziale di corpi idrici elevati, usando il flusso d'acqua alimentato per gravità per guidare le turbine. Questi progetti richiedono terreno adatto e quantità significative di acque superficiali e la maggior parte degli schemi idroelettrici ha comportato la costruzione di dighe e l'allagamento di aree di terra. Sono stati inoltre implementati progetti su piccola scala che coinvolgono l'acqua corrente dei fiumi.
L'energia eolica è sfruttata usando le turbine eoliche. Questi sono normalmente costituiti da tre pale montate su una colonna di metallo. La rotazione delle pale aziona una turbina per la generazione di elettricità. Le turbine eoliche possono essere installate singolarmente per fornire energia agli edifici, ma per la produzione di elettricità su larga scala, devono essere installate in gran numero, creando "parchi eolici" che coprono vaste aree di terra.
I progetti di energia rinnovabile basati sull'energia delle onde e delle maree generano elettricità utilizzando il movimento dell'acqua dell'oceano. I generatori di energia delle onde sfruttano il movimento delle onde oceaniche e si affidano alla conversione del moto ondoso in moto rotazionale. Ciò potrebbe essere ottenuto da impianti a terra che utilizzano le onde in entrata per forzare l'aria attraverso una camera in una turbina o da strutture offshore che catturano l'energia cinetica delle onde e la usano per pompare il fluido verso un impianto a terra. Esistono molti design, alcuni con tubi lunghi e flessibili che galleggiano in superficie e altri con barriere a cerniera che si muovono avanti e indietro.
L'energia delle maree può essere catturata usando una diga che agisce come una diga attraverso un estuario del fiume di marea. L'acqua proveniente dalle maree in entrata o in uscita viene forzata attraverso i tunnel per guidare le turbine. Sebbene il potenziale di generazione di energia sia considerevole, le barriere di marea generano elettricità solo quando le maree scorrono e potrebbero interrompere delicati ecosistemi dell'estuario.
Un progetto di energia rinnovabile da biomassa utilizza energia chimica bloccata in materiali organici. Questi progetti potrebbero utilizzare direttamente la biomassa bruciando rifiuti agricoli o utilizzandola per produrre carburanti alternativi, come l'etanolo dalla fermentazione della canna da zucchero o il metano da fognature e rifiuti animali. Sebbene queste risorse siano rinnovabili, i biocarburanti producono anidride carbonica proprio come i combustibili fossili, quindi molti credono che contribuiscano al cambiamento climatico.