Yenilenebilir enerji teknolojileri, sera gazı emisyonlarını azaltmak ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına geçiş yapmak için gereklidir. Ancak, verimlilik ve fizibiliteleri temel termodinamik ilkeler tarafından kısıtlanmaktadır.Bu kısıtlamalar gerçekçi beklentiler ve teknolojik gelişimleri anlamamıza yardımcı olur.

Temel Termodinamik Prensipleri

Termodinamik enerji dönüşümünü bir şekilde diğerine yönetir. Termodinamik'lerin ikinci yasası, izole bir sistemde entropinin enerji dönüşüm süreçlerinin verimliliğini kısıtlayan bir sistem olduğunu belirtir.Bu ilke, güneş panellerinden rüzgar türbinlerine kadar tüm yenilenebilir enerji sistemlerini etkiler.

Güneş Güçlerinde Sınırlamalar

Fotovoltaic (PV) hücreler güneş ışığı elektrik haline getirir, ancak verimlilikleri, tek parça hücreler için yaklaşık% 33 olan şok edici sınır tarafından sınırlıdır. Bu limit, foton enerjileri ve malzemenin bandgapları ile ilgili termodinamik düşüncelerden doğar.

Rüzgar Enerji Kısıtları

Rüzgar türbinleri, hareket havadan gelen kinetik enerjiyi alır. Betz limiti, hiçbir türbin rüzgardaki kinetik enerjinin% 59,3'ünü yakalayamaz.Bu temel sınır sonuçları, tam enerji çekilmesini önlemek için hava ihtiyacından kaynaklanmaktadır.

Diğer Yenilenebilir Teknolojiler

Geoterm ve hidroelektrik sistemleri de termodinamik kısıtlamalarla karşı karşıyadır. Örneğin, jeotermal enerji santrallerinin verimliliği, Dünya'nın termal özellikleri ile sınırlı olan ısı kaynağı ve lavabo arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Benzer şekilde, hidroelektrik verimliliği su akışından mevcut olan potansiyel enerji ile sınırlıdır.