在多大程度上水力发电是可再生能源吗?

Question

一个更广泛的“可再生”的发电方式是利用水力发电,即利用水下降或流动的运动。一些最常见的实现是河大坝和潮汐电站。

所有水电站显然从水中移除一些动能,通常要求将涡轮机。我好奇的是是否删除此能量实际上是可持续的,即能源是否引入回这些水体的速率极快,我们不需要担心水的消耗我们的身体的动能。

也许有人会说,把动能从海洋,规模是一个明显的不可能,但这给我的印象是一个愚蠢的假设的稀释的假设显然,这变成了假的。二百年前,人们认为海洋是如此令人难以置信的巨大的那个人永远不可能有环境对他们的影响。今天,我们站,海洋酸化,变暖,和过度捕捞是主要的环境问题。

同样的问题,为风能参数可以重复。

我们知道确切的收费模式和能量传递到地球上的水分(风)系统是什么?

是什么大规模的潜在环境影响删除从我们身体的水动能?

(注意:在这些环境影响,请关注著名的影响不像当地生态系统遭到破坏,失去了土地,噪音污染,等等。我主要感兴趣的这种发电方式是如何影响我们的自然系统的能量存储和流通,像海洋和风力电流。)

下面的问题是八卦,但是这是一个很好的追问:能源甚至是如何引入我们的海洋和风力当前系统吗?例如,我认为月球的推拉负责海洋的潮汐运动。太阳玩什么影响?整个系统的能量转移的速度有多快?

备注:我强烈支持使用风力和水力发电能源的进一步使用化石燃料。然而,我仍然认为这是重要的做研究的实际提高presumed-renewable能源,我们不想结束与另一个化石可燃物类型的情况,我们意识到依赖这些能源及其恶性环境副作用很久之后热情普遍采用。

Answer 1

波浪发电,水电(run-of-river和存储)和风能,都是间接形式的太阳能。潮汐发电是不同的,我们可以处理在一个单独的问题。全球潮汐发电尚未在千瓦的规模,所以它是微小的。

风对来自太阳加热地球的不同部分以不同的速率,由于日晒的角度,不同的云层,不同表面反射率,和不同表面材料的比热。温度差异产生气流。

波对来自风,所以他们twice-indirect形式的太阳能。

阳光在水面上加速蒸发,水蒸气变成云,给他们大量的引力势。那雨落,有时到高的土地,从那里可以聚集成存储电力利用的水库,或者它流入河流,然后利用run-of-river水电。

有多少力量?从太阳日晒,在地球大气层外边界的强度大约1400瓦特/平方米。地球的反照率大概是30%左右,即平均约400瓦反射回太空,使平均照射到地球大约1000瓦特/平方米。来自太阳的照片看到的地球表面:无论地球在其轨道上绕自己的轴,绕太阳,太阳把地球直径的光盘,所以表面积暴露于太阳就是\π美元乘以地球半径的平方,也就是大约300公里。

传入的太阳辐射是1000美元\乘以6300000 ^ 2 \ \π\大约125 \ * 10 ^ {15}\ rm \ W美元

当前人类非食品消费能源17 TW,即17美元\ * 10 ^ {12}\ rm \ W美元,大概是四个数量级小于日晒。

有一个有趣的开放学术讨论(看到“造型方法攻击波”一节)我们可以从风身体上提取多少能量:一些模型表示这只是几倍的所有能量我们目前使用;还有人说这是另一个数量级又多。无论哪种方式,它是超出我们所需要的,因此,尽管这是一个有趣的造型的讨论,现在答案不会改变任何东西。

也有开放的学术讨论的影响消除兆瓦的风能,地区气候。然而,区域气候已经一个更加不确定的部分长期气候预测;再加上能源开采的高不确定性,以及提取的具体作用是什么,我们得到很多投机和很少的有用的信息。这没能阻止人们试图模型,和报告他们的研究结果:但是矮不确定性结果。

和利用可再生能源并不能改变什么重大的地球热量预算总额,因为几乎所有的1000美元\ \ mathrm {W / m ^ 2}从太阳已经结束美元低品位热量。如果用于电力,电力会习惯,几乎所有的它会最终成为低品位热量。的一些改变当我们接近100%的可再生能源是我们将不再注射大约15太瓦的能源来自化石和核到生物圈(2 TW是可再生能源)。但只有0.01%的日晒。