不同类型的替代能源
几十年来，通过乱扔垃圾和将有害气体落入大气中对环境造成的损害有很多讨论。关于如何保护环境的许多想法已经通过社会意识或法律来解决，以帮助清理地球并减少未来的污染。这些想法范围从回收到拾取垃圾到使用替代能源。我们将专注于使用替代能源的益处，可能性和障碍。
替代能源最好被定义为使用传统化石燃料以外的能源的使用，这些能源被认为是环境有害的，并且供不应求。化石燃料由天然气，煤炭和油组成。目前，化石燃料是最常用的能源来加热我们的房屋和电力。要将这些燃料用作能量，它们必须烧伤，并且这些燃料的燃烧将有害气体释放到大气中，导致污染。与化石燃料相关的另一个问题是他们的供应：目前还不清楚油和煤炭储备将持续到我们目前的消费率，或者如果在当前储备用完之前将找到新的储备。估计当前储备持续时间将在20年至400年的任何地方运行。由于这些对化石燃料的担忧，更多的人开始使用替代能源。一些流行的替代能源是风力电力，水力电力（水电），太阳能，生物燃料和氢气。这些燃料都有两个共同的事情：它们对地球的小环境影响及其可持续性（永不结束供应）作为能源。
因此，如果替代能源应该解决我们的环境和供应问题，为什么我们没有切换到仅使用替代能源来源？嗯，简单的答案是，替代能源也倾向于将其用作广泛的能源具有共同的障碍。这些障碍包括所在地，储存，生产和使用的高成本，以及不一致的能源供应。
风力
风力不是一个新的能量来源。数百年来，人类使用了风的力量来送他们的船只穿过海洋，并使用风车进行研磨，泵水和锯木。使用孩子的风车最容易看到风的力量。基本概念是，当风车在迎面而来的风电流时，风绕叶片的曲线，导致风车旋转。这是风在工作中的能量。
风力涡轮机效果很像古老的风车，因为它也使用风动能（由运动引起的能量）转动刀片。刀片旋转连接到a的轴发电机。发电机是将机械能转换成电能的装置。在发电机内部，铜线线圈通过连接到移动刀片的轴移动通过磁场。该运动导致电流流过铜线线圈。当发电机通过风力涡轮机机械地由风电动通电时，它可以电力。
风电是一种清洁能源，因为风力发电没有涉及的化学过程。没有副产品，如二氧化碳，导致空气或水污染。风世是一种永远不会耗尽的可再生资源，它是居住在偏远地区的人的伟大能源，在偏远地区，通过使用连接到远处的电厂的电线可能难以提供电力。与其他替代能源相比，风力涡轮机的实际空间相对较小。在基地需要仅需要大约六英尺的直径，使风力涡轮机的房地产成本相对便宜。
使用风力的问题是它并不总是有保证的能源。当风不吹时，不能产生电，并且必须依赖备份能源。商业一代需要风电场，这提高了由如此多的风力涡轮机引起的风景障碍问题。许多人不希望看到厨房外的多个风力涡轮机。另一个问题是这些移动刀片导致鸟类飞过该地区的危险。风力涡轮机的新建具有较大的刀片，可在较慢的速度下旋转，使鸟类可能会看到它们而不是夹在刀片中。
水电
期限水电指的是通过水的力量发电。“Hydro”来自希腊语hydra，意思是水。与风能一样，以水为动力的历史也早于现代。水轮最初是用来捕捉水的能量和机械研磨谷物的。它们后来被用于抽水、灌溉作物、驱动锯木厂和纺织厂。今天，我们使用水轮机发电就像风力涡轮机一样。
今天捕获水电的最常见来源是水力发电设备。水力发电设备通常需要在河流上建造的坝，从而产生水库。大坝将水抬回到盖茨打开以允许水穿过。在重力的帮助下，水贯穿一条管道，称为a栏，涡轮机。通过钢笔的高度改变有助于水在接近涡轮机时积压压力。移动的水到达涡轮机并旋转涡轮机的刀片。在涡轮机上方是发电机，其通过轴连接到涡轮机。与风力涡轮机中的发电机一样，水轮机中的发电机也通过移动一系列铜卷的磁铁来产生电力。然后，变压器采用发电机产生的电力并将其转换为更高的电压电流。电力现在已准备好通过电源线为企业和家庭提供电力。
水力发电是一种不产生废物和污染的可再生能源。与风力发电不同，水力发电更可靠。这些能量可以被储存起来供水坝蓄水使用，直到需要更多的能量。然而，水力发电需要一个大的发电厂，这是非常昂贵的建设。这些发电厂还需要在河流上修建水坝，从而改变该地区的生态系统。大坝上方的区域不再是一条河，现在是一个大湖，覆盖了陆地动物的栖息地。从大坝流出的水的数量和质量会对生活在陆地和水下的植物产生不利的影响。
太阳能
太阳能只是使用太阳的光作为能量。这可以通过使用太阳能电池将Sun的光线转换为电力，使用太阳能电池使用阳光来热量和水，或通过让阳光通过窗户加热建筑物来被动地使用太阳的能量来实现。我们每年从太阳收到的总能量比人类使用的时间更多35000倍，这意味着这一电源可能是未来最好的来源之一。挑战在于以成本效益的方式利用和储存这种能量。
利用太阳能量的最流行方式之一是使用光伏（PV）细胞，这些电池也被称为太阳能电池。PV细胞通过吸收构成阳光的太阳能粒子。这些颗粒称为光子。吸收的光子被转移到半导体材料，通常是硅。（半导体是比绝缘体更容易导电电力但不像铜一样容易地传导电的物质。）半导体中的电子通过进入的光子敲出松散，留在原子键之间的空间。松动的电子和开放空间都可以承载电流。PV电池用一个或多个电场构建以控制电子的流动，从而控制电流的流动。当金属触点放置在PV电池的顶部和底部（像电池一样）上时，我们可以提取这种电流以在日常生活中使用它。
与上述替代能源一样，太阳能是可再生的，无污染的。与风力涡轮机和水力发电不同，光电转换为电能是直接的，这意味着不需要昂贵、笨重的发电机。与风力涡轮机一样，太阳能也可以用于偏远地区，因为从经济上讲，从遥远的发电厂提供电力是不可能的。通过使用太阳能烤箱、太阳能热水器、太阳能家用热水器和天窗，太阳能发电也可以非常有效地提供热和光。
太阳能分享了风力涡轮机的普通缺点：它们的不可预测性。太阳能仅在太阳出来时工作，在阴天的夜晚造成光伏电池，在阴天中击中或错过。对于这些时间，需要实现蓄电，以便使太阳能发电主电源。许多形式的太阳能仍然不经济实用。光伏发电站的构建成本昂贵，并且在生产能量方面仅效率约为10％。电站需要大约五年时间，产生相同数量的能量，进入了电站的初始建筑。利用当前的技术，太阳能最佳地用于较小的尺度，例如个别房屋。
生物燃料
在生物燃料类别下有许多能源：生物质，生物柴油，乙醇和甲醇只是几个。这里的基本思想是使用有机物（通常是植物衍生）作为燃料源。生物量指使用垃圾和植被作为燃料源。当垃圾分解时（破裂）它产生一种称为甲烷的气体，可以捕获，后来燃烧以产生可以变成电力的能量。植被可以直接燃烧，很像化石燃料，产生能量。虽然这些方法确实有助于成本和可持续性区域，但它们仍然对化石燃料相似的影响很大。
乙醇和甲醇是由生物质制成的两种醇。乙醇通常由玉米制成，但也可以用农业，测井和纸质废物制成。甲醇也称为木醇，因为它可以由木材制成;然而，大多数甲醇使用天然气生产，因为它更便宜。虽然生物柴油是柴油发动机的替代方案，但乙醇和甲醇是汽油发动机的替代品。大多数私人车辆都有汽油发动机，可以使用乙醇混合物，很少或没有发动机的改进。乙醇还燃烧清洁剂，并产生比汽油的更低温室排放量。然而，比较乙醇的价格与汽油价格有点棘手。一加仑纯乙醇含有比一加仑纯汽油的能量减少34％。普通乙醇混合物E85是85％乙醇和15％汽油的混合物，比100％汽油产生27％的燃料经济性。 So in order for E85 to cost less than gasoline, it must have more than a 27% price reduction than gasoline. Gasoline that costs $3.00 a gallon has the same fuel economy as E85 that costs $2.19 a gallon.
生物柴油通过组合植物油，例如油菜或豆油，以及甲醇或乙醇等醇制成。通常添加催化剂以增加植物油和醇之间的反应速率。这个过程被称为生物柴油酯交换（有关替代的更多信息，请单击这里）。这种化学方法使甘油与植物油中的脂肪分离，留下两种产品：甲酯或乙酯（生物柴油的化学名称）和甘油。甘油是一种有价值的副产品，通常用于制造肥皂和其他产品。
生物柴油被认为是理想的燃料，因为它是清洁的燃烧，可用于任何柴油发动机。它通常与普通石油柴油混合，以避免寒冷天气使用的并发症。纯生物柴油凝胶比石油柴油更高的温度。（在美国在美国购买的大豆生物柴油开始凝胶到约40°F。）这意味着它更难于在生物柴油上运行的子零温度，而不是在石油柴油上运行的卡车。生物柴油的成本更多地生产，因此比石油柴油所需的成本更多。否则，生物柴油往往会工作以及石油柴油。纯生物柴油和生物柴油混合释放较少的温室气体，可生物降解（能够通过自然过程分解），并且可以延长柴油发动机的寿命。提供柴油的一些灌装站也提供生物柴油。这些零售商在中西部的国家更为普遍。这里有一个地图在美国销售生物柴油的零售商。
氢
未来最有前途的替代燃料之一是氢。它的大量供应和清洁燃烧特性有许多科学家和环保的公民，希望它作为更换化石燃料的解决方案，而不会大大改变我们目前的生活方式和依赖个人车辆。与化石燃料不同，它是一种非碳燃料，所以当它燃烧时，它不会产生更多的二氧化碳。氢是地球上最简单，最丰富的元素，在水，空气和所有有机物中发现。然而，即使有了这些问题，也是两个主要问题妨碍了使用氢作为主要燃料来源的方式：其生产及其存储。
生产氢气的方法主要有两种:电解和重整天然气。电解就是利用电流将水分子分解成氢和氧。(如果想在家里用电解方法分离氢气，请点击这里。）在改进天然气的过程中，使用蒸汽加热甲烷（其是用于生产氢气的天然气中的主要成分），导致甲烷和水蒸气之间产生氢气，二氧化碳和痕量的反应一氧化碳。目前，两种方法都使用天然气生产氢气。重整甲烷需要将氢从甲烷中的碳分成，但电解需要电源以产生电力以分离水分子。天然气最常被用作生产该电力的燃料源。由于这两种方法都需要消耗天然气来产生氢气，因此氢成本多于天然气。
氢气可以用两种方式用于动力车辆：在燃料电池中产生电力或直接在内燃机中使用。使用氢气燃料电池是更干净的方法。燃料电池是一种电化学装置，它结合氢和氧来发电。它唯一的副产品是热量和水，它们不会污染环境。当在内燃机中直接使用氢气时，氢气会与外部空气(约三分之二的氮气)一起燃烧，产生氮基的氧化物和水蒸气，这会造成一些污染。无论氢是直接用在内燃机上还是用在燃料电池上，这两种方法都需要储存氢以供车辆行驶时使用。按重量计算，与其他燃料相比，氢燃烧时产生的能量最多——一磅氢产生的能量是一磅汽油的2.6倍。然而，氢气是一种气体，所以一磅氢气所占的空间是一磅汽油的四倍。例如，一辆装有15加仑汽油的汽车需要装有60加仑等量的氢才能产生同样的能量。为了在不加油的情况下行驶一段合理的距离，车上的燃料箱必须有两个普通浴缸那么大，才能容纳所需的氢气。然而，15加仑的汽油重90磅，而60加仑的氢只有34磅。
为了解决这个空间问题，氢可以转化为液体，这比氢气作为气体所占的空间要少，但为了将氢转化为液体，必须将其冷却并保持在零下423.2华氏度。以气体或液体的形式储存氢非常昂贵和笨重。不过，希望仍在眼前。美国能源部向科学家提供资助，帮助他们找到改善小型汽车氢气储存的方法，包括改善氢气的压缩和液化，使用金属氢化物储存更多的氢气，而不增加汽车的重量，以及改进吸附剂材料的使用来收集和保持固体表面的氢气。然而，即使我们克服了储存问题，我们仍然面临着障碍和费用，以氢动力汽车取代所有的汽油动力汽车，以氢加油站取代汽油加油站，成为一个以氢为基础的美国。
