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新能源简介与技术措施

发布时间:2010-11-17

 

一、 太阳能利用及其特点
    1、太阳能是地球接受到的太阳辐射能。太阳是一个巨大的能源,其总辐射能量约为3.75×1020MW。虽然太阳辐射到地球大气层的能量仅为总辐射能量的22亿分之一,但却仍高达1.73×1011MW,相当于每秒5×106t标准煤燃烧产生的热量。
太阳能既是一次能源,又是可再生能源,他资源丰富,对环境无任何污染。太阳能的主要缺点在于:1、能留密度低;2、其强度受季节、地点、气候等各种因素的影响,因此不稳定。正是这两个缺点限制了太阳能的有效利用

    2、太阳能的利用方式
太阳能是一种辐射能,具有即时性,必须及时转换成其它形式的能量才能被利用和储存。太阳能的利用方式包括光能利用、光电利用、光化学利用和光生物利用等。目前规模化利用的主要是光热利用和光电利用。

    3、太阳能的光热利用项目及原理
    太阳能光热利用包括太阳能热水器和热水工程以及太阳能空调制冷、太阳房、太阳能温室等。

    太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来,通过与工质(主要是水或空气)的相互作用转换成热能加以利用。目前应用最多的太阳能收集装置主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦型集热器三种。

    4、太阳能主要光电利用
    太阳能光电利用现阶段主要是直接发电,即采用太阳能电池进行光电的直接转换。此外,太阳能的间接发电技术是很具发展潜力的发电技术,它基于热动力循环的一种光—热—电利用技术,即利用太阳集热器收集太阳能并把它转化为工质的动能,驱动热机系统发电。

    5、太阳能的光电利用项目及原理
    太阳能的光电转换包括太阳能光伏电池发电、太阳能热动力发电和太阳能热化学发电等。太阳能光伏电池发电是利用了部分半导体材料在光照射下产生光伏效应的直接光电转换。热动力发电是利用集热装置收集太阳的辐射能并用来加热工质,推动热力机械进行循环做功来发电的间接光电转换。

    6、太阳能—氢能转换方式
    太阳能可以通过分解水或其他途径转换成氢能,即太阳能制氢,其方法主要有:1、太阳能电解水制氢;2、太阳能热分解水制氢;3、太阳能热化学循环制氢;4、太阳能光化学分解水制氢;5、太阳能光电化学电池分解水制氢;6、太阳光络合催化分解水制氢;7、生物光合作用制氢。

    7、太阳能—生物质能转换
    通过植物的光合作用,太阳能把二氧化碳和水合成有机物(生物质能)并放出氧气的过程。

二、风能利用及其特点
    1、风能简介
    风能是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动型成风,空气运动而产生的能量就叫做风能。

    据估计,到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转换为风能,但其总量仍然是十分可观的。全球风能约为2.74×109MW,其中可以利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的谁能总量还要大10倍。

    2、风能特点
    风能作为一种无污染和可再生的新能源有着关阔的发展前景。风能与其他能源相比,有明显的优点和突出的局限性。

    风能的优点表现为蕴藏量大,无污染,可再生,分布广泛,可就地取材,适应性强,发展潜力大。

    风能的局限性表现为能量密度低,稳定性差,地区差异大。

    3、风能的主要技术应用
    3.1、风力提水—风力提水从古至今一直得到较普遍的应用。

    3.2、风力发电—利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式,受到各国的高度重视,而且发展速度最快。

    3.3、风力助航—在机动船舶高度发达的今天,为节省燃油和提高航速,古老的风帆助航也得到了发展,电脑控制的风帆助航节油率可达15%。

    3.4、风力制热—风力制热是将风能转化为热能。目前有三种转化方法:一是风力发电,再将电能通过电阻丝变成热能;二是由风力机将风能转换成空气压缩能,在转换为热能;三是风力机将风能直接转换为热能。

三、地热能的利用及特点
    1、地热能简述
    地热能就是储存于地球内部的热量,指地壳内能够合理、科学地开发出来的岩石中的热量和地热流体中的热量,该种能源一方面来源于地球深处的高温熔融体,另一方面来源于放射性元素的衰变,简言之地热能就是地球内部蕴藏的热能。

    据估计,在地壳表层10Km的范围内,地热资源就达12.6×1023kJ,相当于4.6×1016t标准煤,即超过实际技术和经济力量可采煤储量热值的70000倍。

    2、地热能的类型
    2.1、水热型—即地球浅处(地下400~4500m)所见到的热水或水热蒸汽。水热型按温度高低可分为高温型(>150℃)、中温型(90~149℃)很低温型(<89℃)。

    2.2、地压型—即在某些大型沉积(或含油气)盆地深处存在着的高温高压流体,其中含有大量的甲烷气体。

    2.3、干热岩型—是特殊地质条件造成的高温但少水甚至无水的干热岩体,需要用人工注水的办法才能将其热能提取。

    2.4、岩浆型—即储存在高温(700~1200℃)熔融岩浆体中的巨大热能,但是如何开发现在仍处于研究阶段。

    3、地热能的应用
    3.1、地热发电—它是地热利用的最重要方式,原理是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能,然后带动发电机发电,分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两类。

    3.2、地热供暖—他是仅次于地热发电的地热利用方式,热能直接用于采暖、供热和供热水。

    3.3、地热务农—利用地热水进行灌溉和养殖。

    3.4、地热行医—利用地热水中一些特殊的化学元素的医疗效果行医。

四、海洋能的利用接特点
    1、海洋能的简述
    海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源,它包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、海水温差能和海水盐度差能。它的能源主要来自潮汐、涌流和波涛的冲击力、温度差及海水中溶解的化学成分。在上述能源中,目前仅有潮汐能被大规模利用。

    海洋能按其储存的能量形式可分为机械能、热能和化学能。潮汐能、波浪能、潮流能、海流能为机械能;海水温度差能为热能;海水盐度差能为化学能。

    波浪能是由风引起的海水沿水平方向周期性运动所产生的能量。全球海洋的波浪能达7×107MW,可供开发利用的波浪能为(2~3)×106MW,年发电量可达9×1013kW•h。
潮汐能是海水在月球和太阳等天体引力作用下进行有规律的升降运动所产生的能量。全球海洋的潮汐能约为3×106MW,年发电量可达1.2×1012Kw•h。

    海水温差能又称海洋热能,是表层海水和深层海水由于温差而蕴藏的热能资源。世界海洋的温差能达5×107MW,而可能转换为电能的海洋温差仅为2×106MW。

    海(潮)流能是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的动能。世界上可利用的海(潮)流能约5×104MW。

    盐度差能为在江河入海口处,含盐量高的海水与江河淡水之间有浓度差而产生的化学电位差能。世界海洋可利用的盐度差能约为2.6×106MW。

    2、海洋能的利用形式
    潮汐能的主要利用方式是潮汐发电;波浪发电是波浪能利用的主要方式,此外,波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等;温差能的利用是热力循环并发电;盐差能的发电应用研究还处于实验室试验阶段;海流能的利用方式主要是发电

    3、各类海洋能利用技术措施
    3.1、潮汐能发电
    所谓潮汐,是指海水时进时退、海面时涨时落的自然现象。潮汐是月球和太阳对地球万有引力共同作用的结果。在月球和太阳两者中,由于月球离地球更近,所以月球引力占主要地位,太阳的引潮力仅为月球的1/2。主要的潮汐循环有规律地与月球同步,但也随着地球-月球-太阳系的复杂作用而不断变化和调整。

    潮汐发电与水力发电的原理基本相似,它是利用潮水涨、落产生的水位所具有的势能来发电的,也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能,再把机械能变为电能的过程。

    具体来说,潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝,将海湾或河口与海洋隔开构成水库,再在堤坝内或坝房安装水轮发电机组,然后利用潮起潮落时海水水位的升降,使海水通过水轮机转动水轮发机组发电。

    潮汐能是一项取之不尽的电力能源,其发展方兴未艾。初步统计,目前全球世界潮汐电站的总装机容量为265GW。

    3.2、波浪能发电
    波浪能发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时将空气室中的空气顶上去,被压空气穿过正压水阀室进入正压汽缸,并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电,当波浪下落时,空气室内形成负压,使大气中的空气被吸入汽缸,并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机发电,其旋转方向不变。

    3.3、温差发电
    由于太阳光照射,海洋表层水温可达到25~30℃,而水下400~700m的深层冷水则为5~10℃,两者温差为20~24℃,这就为发电提供了一个总量巨大且比较稳定的能源,估计发电量可以达到10TW。

    海洋温差能发电的基本原理是利用海水表面的温海水(26~28℃)加热某些低沸点工质并使之汽化,或通过降压使海水气化以驱动汽轮机发电,同时利用从海底提取的冷海水(4~6℃)将做功后的乏汽冷凝,使之重新变为液体。

    3.4、盐差能发电
    当两种不同盐度的海水被一层只能通过水分而不能通过盐分的半透膜相分割时,两边的海水就会产生渗透压,促使水从浓度低的一侧向另一侧渗透,使浓度高的一侧水位升高,直至膜两侧的含盐量相等为止。盐差能发电利用的就是海水中的盐分浓度和淡水间的化学电势差。

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