Las aplicaciones de la nanotecnologa en energas renovables-Una visin y comprensin integral

Ahmed Kadhim Hussein

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doi: 10.1016 / j.rser.2014.10.027

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Resumen

Uno de los grandes retos tecnolgicos en el siglo 21 es el desarrollo de tecnologas de energa renovable debido a graves problemas relacionados con la produccin y uso de energa.Una nueva rea de investigacin prometedora crece rpidamente que se llama Las nanotecnologas se consideran hoy en da una de las opciones ms recomendables para resolver este problema.Esta revisin tiene como objetivo introducir varias aplicaciones importantes de la nanotecnologa en los sistemas de energa renovable.Documentos revisados incluyendo trabajos tericos y experimentales relacionados con las aplicaciones de la nanotecnologa en solar, el hidrgeno, el viento, la biomasa, la geotrmica y la energa de las mareas.Una gran cantidad de literatura se revis y resumi cuidadosamente en unas tablas que sirven para dar una visin panormica sobre el papel de la nanotecnologa en la mejora de las diversas fuentes de energas renovables.Creemos que este trabajo puede ser considerado como un importante puente entre la nanotecnologa y todo tipo de energas renovables disponibles.Desde el otro lado, se necesitan ms investigaciones para estudiar el efecto de la nanotecnologa para mejorar la industria de las energas renovables, especialmente en energa geotrmica, elica y las energas de las mareas, ya que los papeles disponibles en estos campos son limitadas.

Palabras clave

La nanotecnologa;

Nano-energa;

Revisin de la literatura;

Energas renovables

Nomenclatura

Smbolo

Descripcin Unidad

LA

rea de la placa de absorcin [Ec.(3)] (m2)

Unc

rea de superficie de colector solar [Ec.(2)] (m2)

Ceff

calor especfico eficaz de los nanofluidos [Ec.(3)] (kJ / kg C)

FR

factor de eliminacin de calor del colector [Ec.(2)]

GT

la irradiacin solar global [Ec.(3)]

YO

actual [Ec.(1)] (A)

YO

la radiacin solar global [Ec.(2)]

k

conductividad trmica de la nanofluid [Ec.(1)] (W / m K)

l

Longitud [Ec.(1)] (m)

m

tasa de flujo msico del fluido de trabajo [Ec.(3)] (ml / h)

T1

temperatura del alambre en la condicin inicial [Ec.(1)] ( C)

T1

temperatura de entrada del fluido de trabajo [Ec.(3)] ( C)

T2

temperatura del alambre en la condicin final [Ec.(1)] ( C)

T2

temperatura de salida del fluido de trabajo [Ec.(3)] ( C)

Tuna

temperatura ambiente [Ec.(2)] ( C)

Tfi

Temperatura de entrada de fluido de colector solar [Ec.(2)] ( C)

t

tiempo [Ec.(1)] (s)

UL

Coeficiente global de prdidas de colector solar [Ec.(2)]

V

Tensin [Ec.(1)] (V)

Smbolos griegos

capacidad de absorcin de [Ec.(2)]

transmisividad [Ec.(2)]

eficiencia del colector instantnea [Ecs.(2)y(3)]

1. Introduccin

La energa renovable puede ser definida como un tipo de fuentes de energa que puede ser proporcionan luz, la electricidad y el calor sin contaminar el medio ambiente.La generacin de energa a partir de combustibles fsiles ha sido identificada como la principal causa de la contaminacin del medio ambiente.La ventaja obvia de energa renovable es que no se requiere de combustible, lo que elimina la emisin de dixido de carbono.El problema energtico mundial actual puede ser devuelto a los suministros de combustibles fsiles y la insuficiencia de las emisiones de gases excesivos resultantes de aumentar el consumo de combustibles fsiles.Se inform que el consumo actual de petrleo fue de 105veces ms rpido que la naturaleza puede crear y en este enorme tasa de consumo, las reservas de combustibles fsiles en el mundo se ver disminuida en 2050[1]y[2].Adems, es interesante mencionar que la demanda mundial de energa se prev que sea aproximadamente el 30 y el 46 TW en 2050 y 2100, respectivamente[3].Los combustibles fsiles son el petrleo crudo, carbn y gas natural.Ellos no son renovables, una vez quemados que se han ido para siempre.Estas fuentes proporcionan ms del 90% de nuestra demanda de energa, pero llevan un costo ambiental empinada.Por ejemplo, la concentracin de CO2en el medio ambiente han aumentado de (280-370 ppm) en los ltimos 150 aos.Se espera que pase (550 ppm) en este siglo[4].Sin embargo, debido a la enorme demanda de energa y la menor disponibilidad de combustibles fsiles hay un cambio hacia fuentes de energa renovables.Ejemplos de estas fuentes de energa incluyen energa solar, elica, biomasa, hidrgeno y las energas geotrmicas.Estas fuentes limpias se pueden utilizar en lugar de los combustibles fsiles convencionales y energa nuclear.Hoy en da, hay un enorme inters en este tema, ya que se espera que proporcione el 50% de la energa primaria del mundo 's en 2040. Por otra parte, la energa renovable puede ser jugar un papel crucial para reducir las emisiones de gases con el medio ambiente en un 70% durante 2050. Desde el otro lado, un nuevo campo de la ciencia crecido rpidamente que se llama nanotecnologa, tiene mucho y considerable atencin en los ltimos aos debido a muchas aplicaciones de ingeniera y tecnolgicos.Por ejemplo, los nano-materiales (es decir, partculas con dimetros