可再生资源

可再生资源

大多数可再生能源都直接或间接来源于太阳，但并不是全部。地热能来源于地球内部的热量并具有多种用途，包括生产电能，加热或冷却建筑物。潮汐能来源于月球和太阳对地球的的引力。

太阳能

光伏（太阳能电池）系统直接将阳光转化成电能。太阳能电池和光伏电池由能吸收太阳光的半导体材料组成。太阳能撞击电子使其离开其原子，流过半导体产生电能。光伏电池通常有40个电池构成的模块组成。大约有10个这样的模块安装在光伏方阵中。光伏方阵可以为单座建筑供电，或为电厂大量供电。一座电厂也可以使用一套集中地太阳能系统，将太阳能转化为电能。用镜子将收集聚焦可以形成一个高强度的热源。这个热源能产生蒸汽和机械能使发电机运转来发电。

太阳能热水以及空间加热&冷却

太阳能热水加热器用太阳能加热水或容器内的热传导液体。分为被动式系统和主动式系统。一个典型的系统将减少加热一般的水所需热量的三分之二。有时候太阳能加热器的管道与室内现存的加热器连接在一起，而只要进水温度不低于室内加热器设定的温度，现存的加热器就不会启动。当低于设定温度时，室内加热气就会启动加热。高温太阳能热水加热器为大型商业和工业设施提供高效热水及其加热。

地热能

来自地球的热能，或者说地热能——地球+热能——可以或已经用于钻水井或蒸汽井，这个过程类似于开采石油。地热能是一种大量的、为充分利用的热能资源，它很清洁（很少释放或不释放温室气体），很可靠（系统平均可利用率为95%），并且是国产的（减少我们对国外石油的依赖）。

地热资源的范围从地表浅层到地表几英里以下的地热水和岩石，甚至下到极度高温熔化的岩石即岩浆。几英里或更深的井可以当作地下蓄水池储存蒸汽和热水，使它们能被带到地表并应用于各个方面。

现金运行的电厂有三种类型。

1、 干蒸汽电厂，直接用地热蒸汽驱动涡轮机。

2、 二次蒸汽电厂，将深的高压热水引入低压水槽，用现成的二次蒸汽驱动涡轮机。

3、双循环电厂，让比水的沸点低得多的二次液体流过适度的地热水。这导致二次液体蒸发驱动涡轮机。

地表的热水可以直接被输送到设备中用于加热建筑，促进温室里的植物生长，使洋葱和大蒜脱水，为渔业加热水，给牛奶消毒。一些城市将热水输送到公路和人行道的地下达到融雪的目的各区域加热设施应用热水输送管道网络给整个社区的建筑加热。

几乎所有地方的地表以上十英尺都保持着50到60华氏温度（即10到16摄氏度），一套地热加热泵系统包括埋在建筑附近地面浅层的管道，一个热交换器，以及建筑内的通风管道。在冬天，来源于相对温暖的地面的热量从热交换器到达室内。在夏天，室内的热

空气又从热交换器排到相对冷的地面。在夏天的热量转移当做无需费用的能源来加热水。

氢气

用氢气而不是汽油装满汽车燃料箱。将氢气输送到各家各户取代天然气用于加热和烹饪，也可就地发电而不是靠传输线路传送电力。并且使用后的遗留物只有水蒸气。用于发电和产热的氢和氧混合电化学燃料电池为使氢气成为理想的大众燃料提供了保证。使它成为一种理想的能源载体比成为燃料更好，因为氢产生于树木的生长并伴随雨水落下，它并不是自身自然产生的。它不能有开采和收获得到。但是其他的能源可以用于产生氢元素，然后将氢传输并保存起来以便不时之需。

现今大部分氢的产生靠天然气转化的水蒸气。但是天然气已经是一种很好的燃料并正迅速减少且变得昂贵。它也是一种化学燃料，所以在转化过程中会产生二氧化碳加剧温室效应。相对于它的重量氢气的能量巨大，但相对于它的体积氢气的能量很低，所以我们需要新的科学技术来储存和传送它。同时燃料电池技术才还有待发展，在效率和持久性方面还需提高。

生物能源

我们早已使用过生物能源或者说是生物能——来源于植物或植物性材料德能源——从人类钻木取火来烹饪食物和取暖开始。如今木材依旧是数量最多的生物能源资源，但是其他的生物资源也可以投入使用。包括粮食作物，草本植物和木本植物，农业或林业生产的遗留物，城市和工业生产遗留的废物中的有机成分。甚至是垃圾填埋产生的气体（如甲烷，天然气）也可以单座生物能源使用。

生物能源可以用作燃料，发电，或者用化石燃料生产的产品。在以下情况中，生物能源的使用大有益处，比如：

1、生物能源的应用有潜力最大限度的减少温室气体的排放。生物能源的燃烧与化石燃料的燃烧释放等量的二氧化碳。但是，化石燃料释放的是几百万年前的光合作用所吸收的二氧化碳——本质上是一种“新的”温室气体。生物能源则相反，释放的二氧化碳与其自身生长所吸收的二氧化碳达到平衡（这取决于有多少能源被用于种植，收获，加工这种燃料）。

2、生物能源的使用可以减少对国外石油的依赖，因为生物燃料是唯一可行的可再生液体输送燃料。

生物能源扶持着美国农业及进口工业。电力所用的主要生物原料是造纸厂、木材厂遗留废物，以及都市垃圾。对生物燃料来说，原料为玉米（用来制造乙醇）和大豆（用来制造生物柴油），这两者都是用的剩余农作物。

在不远的将来——有了国家再生能源实验室技术的发展——诸如玉米秸秆（植物的茎、叶、壳）和麦秆这样的农业废弃物将会投入使用。长期的计划包括种植和使用专用的能源作物，例如能在无法生长密集粮食作物的土地上大量种植的生长快速的树木和草。

生物燃料

不像其他的可再生能源资源，生物能源可以被直接转化为液体燃料，这称为“生物燃料”，他能很好的满足运输的要求。两种最常见的生物燃料类型为乙醇和生物柴油。

乙醇是一种酒精，跟啤酒和葡萄酒里的酒精一样。其制造过程与啤酒酿造类似，通过发酵含大量碳水化合物的生物。现今，乙醇由淀粉和糖制造而来，但是国家再生能源实验室的科学家正在发展新的技术使其能由纤维和半纤维制造而来，纤维是大多数植物的组成部分。

乙醇大多用于汽车的燃料添加剂来提高辛烷值并减少一氧化碳和其他烟雾气体排放。

生物柴油由酒精（通常是甲醇）和植物油，动物脂肪或可循环的烹饪油脂混合而成。可用作添加剂（一般为20%）来汽车尾气排放或单纯作为柴油发动机的一种可替换的可再生燃料。

海洋资源

海洋可以产生两种能源：来自太阳的热能和来自潮汐及海浪的机械能。

海洋面积为地球表面面积的70%,这使它成为世界最大的太阳能收集站。太阳使表面的海水比深海水温度高得多，这种温度差便产生了热能。仅仅是禁锢在海洋中的热量的很小一部分都可以为整个世界提供动力。

海洋热能有多种用途，包括发电。电力转换系统有三种：闭循环，开循环，以及开闭混合。闭循环系统用海洋表面的热水来蒸发工作流体，这种流体沸点低，例如氨。然后蒸汽扩散并驱动涡轮机。涡轮机便发动发电机发电。开循环系统实际上是在低压下煮沸海水。这将产生流过涡轮机/发电机的蒸汽。开闭混合系统则是结合了开循环系统和闭循环系统。

海洋机械能与海洋热能有很大不同。尽管太阳对整个海洋都有影响，但是潮汐主要受

月球对地球的引力影响，海浪主要受海风的影响。所以，潮汐和海浪是间歇性的能源资源，但海洋热能相对稳定。在者，不像热能源，潮汐能和海浪能源的电力转换通常涉及到机械装置。

大坝通常将水用于驱动涡轮机，启动发电机来把潮汐能转化为电能。对海浪能源转换，有三种基本的系统：将海浪引入水库的通道系统；驱动液压油泵的浮力系统；以及在集装箱用海浪压缩空气的振荡水柱系统。这些系统直接驱动发电机产生机械能，或传输工作流体，水，或空气驱动涡轮机/发电机来产生机械能