Quale processo trasforma l' energia solare in combustibile immagazzinabile e trasportabile?
doc-14780
I processi chimici solari utilizzano l' energia solare per produrre reazioni chimiche. Questi processi producono energia di compensazione che altrimenti verrebbe da una fonte di combustibili fossili e possono anche convertire l' energia solare in combustibili immagazzinabili e trasportabili. Le reazioni chimiche indotte dal sole possono essere suddivise in reazioni chimiche termochimiche o fotochimiche. La fotosintesi artificiale può produrre una varietà di combustibili. La chimica catalitica multielettronica coinvolta nella produzione di combustibili a base di carbonio (come il metanolo) dalla riduzione dell' anidride carbonica è impegnativa; un' alternativa praticabile è la produzione di idrogeno dai protoni, anche se l' uso dell' acqua come fonte di elettroni (come fanno le piante) richiede padroneggiare l' ossidazione multielettronica di due molecole di acqua per l' ossigeno molecolare. Alcuni prevedono che entro il 2050 saranno operativi impianti solari nelle aree metropolitane costiere - la scissione dell' acqua di mare che fornisce idrogeno da far passare attraverso le adiacenti centrali elettriche a celle a combustibile e il sottoprodotto puro dell' acqua che entra direttamente nel sistema idrico comunale. Un' altra visione riguarda tutte le strutture umane che ricoprono la superficie terrestre (cioè strade, veicoli ed edifici) facendo la fotosintesi in modo più efficiente rispetto alle piante.
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doc-13702
Nel 2013, la Cina è leader mondiale nella produzione di energia rinnovabile, con una capacità totale di 378 GW, principalmente da energia idroelettrica ed eolica. A partire dal 2014, la Cina è leader mondiale nella produzione e nell' utilizzo di energia eolica, solare fotovoltaico e tecnologie smart grid, che generano quasi la stessa quantità di energia idrica, eolica e solare di tutte le centrali elettriche di Francia e Germania combinate. Il settore delle energie rinnovabili in Cina sta crescendo più velocemente dei combustibili fossili e della capacità nucleare. Dal 2005, la produzione di celle solari in Cina è aumentata di 100 volte. Con l' aumento della produzione cinese di energia rinnovabile, i costi delle tecnologie energetiche rinnovabili sono diminuiti. L' innovazione ha contribuito, ma il principale fattore trainante della riduzione dei costi è stata l' espansione del mercato.
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doc-14752
La radiazione solare è assorbita dalla superficie terrestre terrestre, dagli oceani - che coprono circa il 71% del globo - e dall' atmosfera. L' aria calda contenente acqua evaporata dagli oceani sale, provocando circolazione atmosferica o convezione. Quando l' aria raggiunge un' altitudine elevata, dove la temperatura è bassa, il vapore acqueo si condensa in nuvole che piovono sulla superficie terrestre, completando il ciclo dell' acqua. Il calore latente di condensazione dell' acqua amplifica la convezione, producendo fenomeni atmosferici come vento, cicloni e anticicloni. La luce solare assorbita dagli oceani e dalle masse terrestri mantiene la superficie ad una temperatura media di 14 °C. Con la fotosintesi le piante verdi convertono l' energia solare in energia chimicamente immagazzinata, che produce cibo, legno e biomassa da cui derivano i combustibili fossili.
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doc-13727
A partire dal 2012, le energie rinnovabili svolgono un ruolo importante nel mix energetico di molti paesi a livello mondiale. Le energie rinnovabili stanno diventando sempre più economiche sia nei paesi in via di sviluppo che in quelli sviluppati. I prezzi delle tecnologie per le energie rinnovabili, in particolare l' energia eolica e solare, hanno continuato a diminuire, rendendo le energie rinnovabili competitive rispetto alle fonti energetiche convenzionali. Senza condizioni di parità, tuttavia, l' elevata penetrazione sul mercato delle energie rinnovabili dipende ancora da una solida politica promozionale. Le sovvenzioni per i combustibili fossili, che sono di gran lunga superiori a quelle per le energie rinnovabili, rimangono in vigore e devono essere eliminate rapidamente.
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doc-13486
Rispetto all' alternativa principale, il motore diesel, le ferrovie elettriche offrono una maggiore efficienza energetica, minori emissioni e minori costi operativi. Le locomotive elettriche sono di solito più silenziose, potenti, reattive e affidabili rispetto ai diesel. Non hanno emissioni locali, un vantaggio importante nelle gallerie e nelle aree urbane. Alcuni sistemi di trazione elettrica forniscono una frenatura rigenerativa che trasforma l' energia cinetica del treno in energia elettrica e la restituisce al sistema di alimentazione per essere utilizzata da altri treni o dalla rete pubblica. Mentre le locomotive diesel bruciano petrolio, l' elettricità è generata da diverse fonti, tra cui molte che non producono anidride carbonica come l' energia nucleare e forme rinnovabili, tra cui idroelettrica, geotermica, eolica e solare.
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doc-5289
In un processo ciclico vi sono limiti rigorosi per la conversione efficiente del calore in lavoro, ad es. in un motore termico, come descritto dal teorema di Carnot e dalla seconda legge della termodinamica. Tuttavia, alcune trasformazioni energetiche possono essere abbastanza efficienti. La direzione delle trasformazioni nell' energia (quale tipo di energia si trasforma in quale altro tipo) è spesso determinata dall' entropia (uguale energia distribuita tra tutti i gradi di libertà disponibili). In pratica, tutte le trasformazioni energetiche sono permesse su piccola scala, ma alcune trasformazioni di grandi dimensioni non sono permesse perché è statisticamente improbabile che l' energia o la materia si muovano casualmente in forme più concentrate o spazi più piccoli.
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doc-12725
Il Portogallo dispone di notevoli risorse di energia eolica e fluviale, le due fonti rinnovabili più efficienti dal punto di vista dei costi. Dall' inizio del XXI secolo, si è registrata una tendenza verso lo sviluppo di un' industria delle risorse rinnovabili e la riduzione sia del consumo che dell' uso delle risorse fossili. Nel 2006, la più grande centrale solare del mondo a quella data, la centrale fotovoltaica di Moura, ha iniziato ad operare nei pressi di Moura, nel sud del mondo, mentre la prima centrale ad onde commerciali, l' Aguçadoura Wave Farm, è stata inaugurata nella regione del Nord (2008). Alla fine del 2006, il 66% della produzione elettrica del paese proveniva da centrali a carbone e a combustibile, il 29% da dighe idroelettriche e il 6% dall' energia eolica.
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doc-5290
Le trasformazioni di energia nell' universo nel corso del tempo sono caratterizzate da vari tipi di energia potenziale che è stata disponibile dal Big Bang successivamente essere "rilasciato" (trasformato in più tipi attivi di energia come l' energia cinetica o radiante) quando un meccanismo di attivazione è disponibile. Esempi familiari di tali processi includono il decadimento nucleare, in cui l' energia viene rilasciata che originariamente era "immagazzinata" in isotopi pesanti (come uranio e torio), per nucleosintesi, un processo che in ultima analisi utilizza l' energia potenziale gravitazionale liberata dal collasso gravitazionale delle supernovae, per immagazzinare energia nella creazione di questi elementi pesanti prima che venissero incorporati nel sistema solare e nella Terra. Questa energia viene attivata e rilasciata nelle bombe a fissione nucleare o nella produzione di energia nucleare civile. Allo stesso modo, nel caso di un' esplosione chimica, l' energia chimica potenziale viene trasformata in energia cinetica ed energia termica in un tempo molto breve. Ancora un altro esempio è quello di un pendolo. Nei punti più alti l' energia cinetica è pari a zero e l' energia potenziale gravitazionale è al massimo. Al suo punto più basso l' energia cinetica è al massimo ed è pari alla diminuzione di energia potenziale. Se uno (unrealisticamente) ipotizza che non ci sia attrito o altre perdite, la conversione di energia tra questi processi sarebbe perfetta, e il pendolo continuerebbe a oscillare per sempre.
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doc-7693
La densità di energia per unità di volume di idrogeno liquido e idrogeno gassoso compresso a qualsiasi pressione praticabile è significativamente inferiore a quella delle fonti di combustibile tradizionali, anche se la densità di energia per unità di massa di combustibile è superiore. Tuttavia, l' idrogeno elementare è stato ampiamente discusso nel contesto dell' energia, quale possibile vettore energetico futuro su scala economica. Ad esempio, la cattura e lo stoccaggio del CO2 2, seguiti dalla cattura e dallo stoccaggio del carbonio, potrebbero essere effettuati nel punto di produzione di CO2 2 a partire da combustibili fossili. L' idrogeno utilizzato nei trasporti brucerebbe in modo relativamente pulito, con alcune emissioni di NOx, ma senza emissioni di carbonio. Tuttavia, i costi di infrastruttura associati alla piena conversione ad un' economia basata sull' idrogeno sarebbero considerevoli. Le celle a combustibile possono convertire l' idrogeno e l' ossigeno direttamente in elettricità in modo più efficiente rispetto ai motori a combustione interna.
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doc-6256
Nel maggio 2005, GE ha annunciato il lancio di un programma denominato "Ecomagination", destinato, secondo le parole del CEO Jeff Immelt,"a sviluppare le soluzioni di domani come l' energia solare, le locomotive ibride, le celle a combustibile, i motori aerei a basse emissioni, i materiali più leggeri e resistenti, l' illuminazione efficiente e la tecnologia di purificazione dell' acqua". L' annuncio ha spinto un pezzo op-ed nel New York Times a osservare che,"mentre General Electric maggiore enfasi sulla tecnologia pulita sarà probabilmente portare a prodotti migliorati e beneficiare della sua linea di fondo, la credibilità del signor Immelt come portavoce sulla politica nazionale in materia di ambiente è fatalmente viziato a causa dell' intransigenza della sua azienda nel ripulire la propria eredità tossica". Maggio 2005.
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doc-14765
Tecnologie di concentrazione solare come paraboliche, catarifrangenti e riflettori Scheffler possono fornire calore di processo per applicazioni commerciali e industriali. Il primo sistema commerciale è stato il Solar Total Energy Project (STEP) a Shenandoah, Georgia, USA, dove un campo di 114 stoviglie paraboliche forniva il 50% del riscaldamento di processo, dell' aria condizionata e del fabbisogno elettrico di una fabbrica di abbigliamento. Questo sistema di cogenerazione, collegato alla rete elettrica, forniva 400 kW di elettricità più energia termica sotto forma di vapore da 401 kW e acqua refrigerata da 468 kW, ed aveva un accumulo termico di un' ora di carico massimo. I bacini di evaporazione sono piscine poco profonde che concentrano i solidi disciolti attraverso l' evaporazione. L' utilizzo di stagni evaporativi per ottenere sale dall' acqua di mare è una delle più antiche applicazioni dell' energia solare. Gli usi moderni comprendono la concentrazione di soluzioni saline utilizzate nell' estrazione di percolato e la rimozione dei solidi disciolti dai flussi di rifiuti. Le linee di abbigliamento, gli indumenti e le rastrelliere asciugano i capi attraverso l' evaporazione del vento e della luce solare senza consumare elettricità o gas. In alcuni stati della legislazione statunitense protegge il "diritto di asciugare" i vestiti. I collettori traspiranti non smaltati (UTC) sono pareti forate rivolte verso il sole utilizzate per preriscaldare l' aria di ventilazione. Gli UTC possono aumentare la temperatura dell' aria in ingresso fino a 22 °C (40 °F) e fornire temperature di uscita di 45-60 °C (113-140 °F). Il breve periodo di ammortamento dei collettori traspiranti (da 3 a 12 anni) li rende un' alternativa più economica rispetto ai sistemi di raccolta vetrati. Nel 2003 sono stati installati in tutto il mondo oltre 80 sistemi con una superficie collettori combinata di 35.000 metri quadrati (380.000 piedi quadrati), tra cui un collettore di 860 m2 (9.300 piedi quadrati) in Costa Rica utilizzato per l' essiccazione dei chicchi di caffè e un collettore di 1.300 m2 (14.000 piedi quadrati) a Coimbatore, India, utilizzato per l' essiccazione delle calze.
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