《新能源材料與器件》教學(xué)課件-05其他新能源技術(shù)

第五章生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)風(fēng)能技術(shù)海洋能技術(shù)地?zé)崮芗夹g(shù)頁巖油氣技術(shù)其他新能源技術(shù)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)25.1生物質(zhì)能

生物質(zhì)能是指通過植物的光合作用而將太陽輻射能量以一種生物質(zhì)形式儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能源，也稱為“綠色能源”，包括地球上所有動物、植物、微生物以及由這些生物產(chǎn)生的排泄物和代謝物所具有的全部能量。生物質(zhì)能的種類

世界上生物質(zhì)能種類繁多，包括農(nóng)作物與農(nóng)業(yè)有機(jī)殘余物（秸稈、果核、玉米芯、蔗渣等）、木材與森林工業(yè)殘余物（木屑、樹枝、樹葉、樹根等）、動物排泄物、江河湖泊沉積物與水生植物（藻類等）、農(nóng)副產(chǎn)品加工后的有機(jī)廢物、油料作物（棉籽、馬籽、油桐等）、城市生活與工業(yè)有些廢棄物（垃圾和食品、屠宰、制酒、造紙工業(yè)的排泄物等）等。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)35.1生物質(zhì)能的開發(fā)價值生物質(zhì)能號稱世界第四大能源。生物質(zhì)能來源于太陽輻射能，是取之不盡用之不竭的可再生能源，據(jù)推算:

地球上每年由陸地植物儲存的太陽輻射能有1.917×1021J

海洋植物儲存的太陽輻射能有9.21×1020J

相當(dāng)于當(dāng)今世界一年耗能總量的10倍多。

地球上的生物資源極為豐富，全世界陸地和海洋每年可產(chǎn)生1.7×1011t的植物。1kg綠色植物的發(fā)熱量為1.67×107J，因而生物質(zhì)能每年產(chǎn)生的熱量是極其可觀的。生物質(zhì)能就是人類利用的主要能源，也是許多發(fā)展中國家目前最重要的能源。全世界約有25億人依靠生物質(zhì)能取暖、烹飪和照明?？茖W(xué)開發(fā)利用生物質(zhì)能既可獲得干凈無污染的新能源，又能利用城市垃圾和各類有機(jī)廢物。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)45.15.1.1直接燃燒法

生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換技術(shù)主要有三種：直接燃料、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換。（1）直接燃燒直接燃燒獲取熱量是最簡單的方法，但轉(zhuǎn)換效率很低，且污染環(huán)境。我國農(nóng)村傳統(tǒng)的燒柴灶熱效率5%～10%。大力推廣節(jié)柴灶可使熱效率提高到20%～30%，省柴30%～50%，是一種技術(shù)簡單、易推廣、效果明顯的節(jié)能措施。目前研制的生物質(zhì)壓塊燃料可以提高熱效率并能減少污染。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)55.15.1.2生物化學(xué)轉(zhuǎn)化（2）生物化學(xué)轉(zhuǎn)化生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)是通過微生物發(fā)酵方法將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成液體或氣體燃料。它包括生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換技術(shù)和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)。①生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換技術(shù)

20世紀(jì)90年代我國農(nóng)村廣泛推廣和使用的“沼氣”，就是通過這種生物轉(zhuǎn)化技術(shù)得到的。有機(jī)物質(zhì)在一定溫度和隔絕空氣的厭氧環(huán)境中，通過微生物-甲烷菌的發(fā)酵作用，產(chǎn)生以甲烷為主的可燃性混合氣體（沼氣）。產(chǎn)生沼氣的原料是秸稈、雜草、垃圾和糞便等。甲烷菌有嗜熱菌（45℃～60℃）、嗜溫菌（30℃～45℃）、喜冷菌（0℃～30℃）三種。產(chǎn)生沼氣的裝置主要是沼氣池。

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)65.1沼氣能的應(yīng)用沼氣可用作優(yōu)質(zhì)燃料、動力能源、烘干、養(yǎng)殖等。產(chǎn)生沼氣后的渣料還可用來種蘑菇，沼液、沼渣也是很好的有機(jī)肥料。沼氣的開發(fā)，有利于農(nóng)村燃料、肥料和飼料的解決，也有利于垃圾的無害化處理。更促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的良性循環(huán)和農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡。5.1.2生物化學(xué)轉(zhuǎn)化沼氣發(fā)電生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)75.1②生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換技術(shù)生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換技術(shù)是將生物原料在密閉容器內(nèi)經(jīng)高溫干餾分解制造乙醇等干凈的液體燃料。生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換技術(shù)所用的原料有糖質(zhì)、淀粉和纖維素等。巴西采用甘蔗渣為原料，每年可生產(chǎn)乙醇120億升，占其全國汽車燃料的62%，有800萬輛汽車使用摻22%酒精的汽油。我國用甜高粱桿為原料，增殖細(xì)胞技術(shù)三段錐形流化床轉(zhuǎn)化技術(shù)已獲成功，年產(chǎn)3000t的工業(yè)化裝置即將建成。

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)為合理有效利用生物質(zhì)能開拓了廣闊前景，對生物質(zhì)能的開發(fā)利用，是當(dāng)代人類新能源技術(shù)革新的重要任務(wù)。5.1.2生物化學(xué)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)85.1（3）熱化學(xué)轉(zhuǎn)換生物質(zhì)能的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定溫度和條件下通過化學(xué)方法使生物質(zhì)氣化、炭化、熱解和催化液化，生產(chǎn)燃料（氣態(tài)、液態(tài))和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。其方法有氣化法、熱分解法和有機(jī)溶劑提取法等。5.1.3熱化學(xué)轉(zhuǎn)化風(fēng)能技術(shù)95.25.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)風(fēng)能（WindEnergy）

空氣流動所形成的動能稱為風(fēng)能。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力分布不平衡，在水平氣壓梯度的作用下，空氣沿水平方向運(yùn)動形成風(fēng)。

風(fēng)能是可再生的清潔能源，儲量大、分布廣，但它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不穩(wěn)定。在一定的技術(shù)條件下，風(fēng)能可作為一種重要的能源得到開發(fā)利用。風(fēng)能利用是綜合性的工程技術(shù)，通過風(fēng)力機(jī)將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、電能和熱能等。

據(jù)估計到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為1300億干瓦，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)能技術(shù)105.25.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)能流密度：

能流密度是在一定空間范圍內(nèi)，單位面積（如平方米）所能取得的或單位重量（如公斤）能源所能產(chǎn)生的某種能源的能量或功率。是評價能源的主要指標(biāo)之一。風(fēng)速為v的流動空氣的動能：

E=1/2mv2能量密度：P=1/2ρv3（風(fēng)速越大、可獲得風(fēng)能P越大）風(fēng)能技術(shù)115.25.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)風(fēng)能開發(fā)的原因：

1）經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力化石能源的枯竭，經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，能源產(chǎn)業(yè)升級。2）環(huán)境驅(qū)動力人們環(huán)保意識的增強(qiáng)3）社會驅(qū)動力可創(chuàng)造很多就業(yè)機(jī)會4）技術(shù)驅(qū)動力空氣動力學(xué)的不斷進(jìn)步以及高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料的出現(xiàn)風(fēng)能技術(shù)125.25.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①風(fēng)能為潔凈的能量來源。②風(fēng)能設(shè)施日趨進(jìn)步，大量生產(chǎn)降低成本，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電成本已低于其它發(fā)電機(jī)。③風(fēng)能設(shè)施多為不立體化設(shè)施，可保護(hù)陸地和生態(tài)。④風(fēng)力發(fā)電是可再生能源，很環(huán)保，很潔凈。⑤風(fēng)力發(fā)電節(jié)能環(huán)保。風(fēng)能技術(shù)135.25.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)缺點(diǎn)：①風(fēng)力發(fā)電在生態(tài)上的問題是可能干擾鳥類，如美國堪薩斯州的松雞在風(fēng)車出現(xiàn)之后已漸漸消失。目前的解決方案是離岸發(fā)電，離岸發(fā)電價格較高但效率也高。②在一些地區(qū)、風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性不足：許多地區(qū)的風(fēng)力有間歇性，更糟糕的情況是如臺灣等地在電力需求較高的夏季及白日、是風(fēng)力較少的時間；必須等待壓縮空氣等儲能技術(shù)發(fā)展。③風(fēng)力發(fā)電需要大量土地興建風(fēng)力發(fā)電場，才可以生產(chǎn)比較多的能源。④進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)會發(fā)出龐大的噪音，所以要找一些空曠的地方來興建。⑤現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電還未成熟，還有相當(dāng)發(fā)展空間。風(fēng)能技術(shù)145.25.2.1風(fēng)能的特點(diǎn)限制和弊端：風(fēng)能利用存在一些限制及弊端1）風(fēng)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定；2）風(fēng)能利用受地理位置限制嚴(yán)重；3）風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率低；4）風(fēng)能是新型能源，相應(yīng)的使用設(shè)備也不是很成熟。5）在地勢比較開闊，障礙物較少的地方或地勢較高的地方適合用風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能技術(shù)155.25.2.2風(fēng)能資源風(fēng)能資源（WindResource）風(fēng)能資源是指人類可利用的自然界的風(fēng)能。又因?yàn)轱L(fēng)能具有“周而復(fù)始，可以再生”的特點(diǎn)，因此，又屬于“可再生能源”。風(fēng)能資源在地球各地的分布主要取決于該地區(qū)的風(fēng)速大小，其次與該地區(qū)上空空氣密度有關(guān)。風(fēng)能資源受地形的影響較大，因?yàn)轱L(fēng)的流動性大，風(fēng)速時空變化復(fù)雜，特別是在地形復(fù)雜的地區(qū)，可能會出現(xiàn)這樣的情況：在風(fēng)能資源豐富區(qū)中，個別地方風(fēng)能卻很貧乏。風(fēng)能技術(shù)165.25.2.2風(fēng)能資源全球陸上風(fēng)速分布呈如下普遍規(guī)律：赤道地區(qū)風(fēng)速普遍較小，基本都處于3m/s以下；南北回歸線附近是全球風(fēng)資源豐富地區(qū)，該區(qū)域風(fēng)速普遍較高，基本都處于6-7m/s以上；沿海風(fēng)速高于內(nèi)陸。風(fēng)能技術(shù)175.25.2.2風(fēng)能資源全球風(fēng)速主要集中在以下幾個區(qū)域：整個歐亞大陸，東亞、中亞、以及西亞阿拉伯半島地區(qū)；北非撒哈拉沙漠地區(qū)，南非；澳大利亞及新西蘭島嶼；北美特別是美國大陸、南美中部、中美加勒比海地區(qū)。風(fēng)能技術(shù)185.25.2.2風(fēng)能資源歐洲歐洲是世界風(fēng)能利用最發(fā)達(dá)的地區(qū)，其風(fēng)資源非常豐富。歐洲沿海地區(qū)風(fēng)資源最為豐富，主要包括英國和冰島沿海、西班牙、法國、德國和挪威的大西洋沿海，以及波羅的海沿海地區(qū)，其年平均風(fēng)速可達(dá)9m/s以上。整個歐洲大陸，除了伊比利亞半島中部、意大利北部、羅馬尼亞和保加利亞等部分東南歐地區(qū)以及土耳其地區(qū)以外（該區(qū)域風(fēng)速較小，在4至5m/s以下），其他大部分地區(qū)的風(fēng)速都較大，基本在6至7m/s以上。風(fēng)能技術(shù)195.25.2.2風(fēng)能資源中亞地區(qū)：草原，大部分地區(qū)都在6至7m/s.蘊(yùn)含的風(fēng)能十分豐富阿拉伯半島及其沿海：沙漠大部分地區(qū)部在6至7m/s蒙古高原：風(fēng)速能達(dá)到9m/s，但空氣密度低，風(fēng)功幸密度很低南亞次大陸沿海：風(fēng)速均在6至7m/s以上。氣候復(fù)雜多變，不利于風(fēng)能開發(fā)關(guān)亞洲亞洲東部及其沿海地區(qū)：風(fēng)速均在6至7m/s以上，甚至部分區(qū)域的風(fēng)速甚至達(dá)到8到9m/s。地震臺風(fēng)海嘯等自然災(zāi)部及共害較多，不利于風(fēng)能開發(fā)風(fēng)能技術(shù)205.25.2.2風(fēng)能資源非洲撒哈拉沙漠：沙漠及以北地區(qū)風(fēng)速基本在6-7m/s以上沙漠以南風(fēng)速較低，大部分地區(qū)均在5m/s以下，部分地區(qū)甚至不到3m/s，只有南非陸上風(fēng)力資源較好，其風(fēng)速可以達(dá)到7m/s沿海：南部沿海風(fēng)速很大，達(dá)到8-9m/s以上中東部沿海風(fēng)速也較大，達(dá)到6-7m/s，具有較大資源儲量風(fēng)能技術(shù)215.25.2.2風(fēng)能資源南美洲阿根廷：全境均處于風(fēng)資源豐富區(qū)，風(fēng)速均在6m/s以上；其南部地區(qū)的風(fēng)速甚至達(dá)到8至9m/s巴西：東南部的高原地區(qū)風(fēng)速在7m/s以上；安第斯山脈地區(qū)風(fēng)速達(dá)到9m/s以上沿海：東部沿海以及南部沿海地區(qū)的風(fēng)速普遍達(dá)到8至9m/s澳洲陸地：風(fēng)速均在7m/s以上沿海：風(fēng)速都在8至9m/s風(fēng)能技術(shù)225.25.2.2風(fēng)能資源我國風(fēng)能資源分布根據(jù)全國風(fēng)能詳查和評價結(jié)果，我國陸上50m高度年平均風(fēng)功率密度≥300瓦/平方米的風(fēng)能資源理論儲量為73億干瓦。風(fēng)能資源豐富和較豐富的地區(qū)主要分布在兩個大帶里。第一是三北（東北、華北、西北）地區(qū)豐富帶；第二是沿海及其島嶼地豐富帶。另外在一些地區(qū)由于湖泊和特殊地形的影響，風(fēng)能也較豐富，成為內(nèi)陸風(fēng)能豐富地區(qū)。風(fēng)能技術(shù)235.25.2.2風(fēng)能資源我國風(fēng)能資源分布三北地區(qū)東北、華北、西北地區(qū)豐富帶處于中高緯度，風(fēng)能功率密度在200~300瓦/mm以上，有的可達(dá)500瓦/m2以上如阿拉山口、達(dá)圾城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁等、可利用的小時數(shù)在5000小時以上，有的可達(dá)7000小時以上沿海及島嶼沿海豐富帶年有效風(fēng)能功率密度在200瓦/m2以上，將風(fēng)能功率密度線平行于海岸線，沿海島嶼風(fēng)能功率密度在500瓦/m2以上如臺山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南湊、馬祖、馬公，東沙等，可利用小時數(shù)約在7000-8000小時內(nèi)陸湖泊和特殊地形的影響，風(fēng)能也較豐富如鄱陽湖附近較周圍地區(qū)風(fēng)能就大，湖南衡山、安徽的黃山、云南太華山等也較平地風(fēng)能為大風(fēng)能技術(shù)245.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史人類使用風(fēng)能歷史：人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前。古埃及、中國、古巴比倫是世界上最早利用風(fēng)能的國家之一。公元前利用風(fēng)力提水、灌溉、磨面、舂米，用風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)。由于石油短缺，現(xiàn)代化帆船在近代得到了極大的重視。到了宋代更是中國應(yīng)用風(fēng)車的全盛時代，當(dāng)時流行的垂直軸風(fēng)車，一直沿用至今。風(fēng)能技術(shù)255.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史人類使用風(fēng)能歷史：在蒸汽機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)能曾經(jīng)作為重要的動力，用于船舶航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面和鋸木等。公元前3000年，古埃及人很早就已經(jīng)學(xué)會了駕駛帆船，在尼羅河上馭風(fēng)而行。風(fēng)能技術(shù)265.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史人類使用風(fēng)能歷史：立式風(fēng)車是一種由風(fēng)力驅(qū)動使輪軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，旋轉(zhuǎn)的輪軸帶動磨或水車，從而達(dá)到磨麥或取水灌溉的目的，它發(fā)明于宋代。風(fēng)能技術(shù)275.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史人類使用風(fēng)能歷史：1888年，美國人查爾斯布魯斯（CharlesBrush）在克里夫蘭建成第一座可以發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它高17米，使用了144個時片，發(fā)電能力為12千瓦。風(fēng)能技術(shù)285.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史人類使用風(fēng)能歷史：1891年，丹麥物理學(xué)家PoulLaCour發(fā)現(xiàn)，葉片較少但旋轉(zhuǎn)較快的風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率高于葉片多但轉(zhuǎn)速慢的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。應(yīng)用這一原理，他設(shè)計建造了一座使用4個葉片、發(fā)電能力為25干瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這成為現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模本。風(fēng)能技術(shù)295.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史人類使用風(fēng)能歷史：1980年左右，商業(yè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)不斷增大，發(fā)電能力50干瓦的發(fā)電機(jī)逐漸成為主流。北歐國家和美國的加利福尼亞風(fēng)力發(fā)電市場迅速擴(kuò)張。90年代之后，空氣污染和氣候變化逐漸引起人們的注意，風(fēng)力發(fā)電作為一種可持續(xù)清潔能源被許多政府加以推廣，尤其是在歐洲。現(xiàn)在德國、丹麥和西班牙成為全球風(fēng)能業(yè)的三巨頭，僅丹麥的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商，便控制了全球風(fēng)力發(fā)電機(jī)近40%的市場份額。但是，風(fēng)能也有著很大的隱患，比如影響鳥類的遷徙、影響水的循環(huán)等等，正所謂有利有弊。風(fēng)能技術(shù)305.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史現(xiàn)代風(fēng)能的主要四大應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力提水風(fēng)帆助航風(fēng)力制熱風(fēng)能技術(shù)315.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電原理：把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風(fēng)力發(fā)電。利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)能技術(shù)325.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史風(fēng)力制熱風(fēng)力制熱原理：風(fēng)吹動風(fēng)車使風(fēng)車轉(zhuǎn)動，通過傳動裝置使風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動轉(zhuǎn)子上的葉片轉(zhuǎn)動，使水與葉片、桶內(nèi)壁發(fā)生摩擦、撞擊產(chǎn)生熱量。風(fēng)能技術(shù)335.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史風(fēng)力提水一類是高揚(yáng)程小流量的風(fēng)力提水機(jī)，它與活塞泵配合提取深井地下水，主要用于草原、牧區(qū)，為人畜提供飲水。另一類是低揚(yáng)程大流量的風(fēng)力提水機(jī)，它與螺旋泵相配，提取河水，湖水主要用于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖或海水制鹽。風(fēng)力提水機(jī)在我國用途廣闊，如“黃淮河平原的鹽堿改造工程”就大規(guī)模采用風(fēng)力提水機(jī)來改良土壤。風(fēng)能技術(shù)345.25.2.3風(fēng)能的應(yīng)用與歷史風(fēng)力助航風(fēng)力助航的原理總的受力=水動力+空氣動力+擾動1.水動力是水作用在船體上的力2.空氣動力是風(fēng)作用在帆上的力，擾動是依賴于海況的風(fēng)、浪和氣流的波動力當(dāng)帆船如圖1所示順風(fēng)行駛時。由“流速增加，壓強(qiáng)降低”的伯努利原理知道，當(dāng)空氣向一個方向流動時，它向側(cè)面作用的力就要相對減小。如圖2所示，船正是在風(fēng)的靜壓力推動下前進(jìn)的。帆所受靜壓力的產(chǎn)生，主要是帆具有像機(jī)翼一樣的弧形。圖3為當(dāng)氣流通過帆或機(jī)示意圖海洋能技術(shù)355.3

海洋能是蘊(yùn)藏在海洋中的可再生能源。海洋占地球面積的71%，卻集中了地球上97%的水量。太陽到達(dá)地球的能量，大部分落在海洋的上空中和海水中，部分轉(zhuǎn)化為各種形式海洋能。

海洋能是潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能、潮流能和海流能等不同的能源形態(tài)。其中，溫差能是熱能，潮汐、波浪、海流都是機(jī)械能，海水鹽度差是化學(xué)能。這些能量以潮汐、波浪、溫度差、海流等形式存在于海洋之中。海洋能技術(shù)是將海洋能轉(zhuǎn)換成電能或機(jī)械能的技術(shù)。海洋能技術(shù)365.35.3.1潮汐能潮汐能：潮汐能指在漲潮和落潮過程中產(chǎn)生的勢能。潮汐能的強(qiáng)度和潮頭數(shù)量和落差有關(guān)。通常潮頭落差大于3m的潮汐就具有產(chǎn)能利用價值。潮汐能主要用于發(fā)電。海洋能技術(shù)375.35.3.1潮汐能潮汐發(fā)電的原理利用高低潮位的落差帶動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動理：通過水庫漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi)，以勢能的形式保存，在落潮時放出海水，推動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。與河水相比，蓄積的海水落差不大，但流量較大，并且呈間歇性，從而潮汐發(fā)電的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。海洋能技術(shù)385.35.3.1潮汐能潮汐發(fā)電潮汐發(fā)電是水力發(fā)電的一種。在有條件的海灣或感潮口建筑堤壩、閘門和廠房，圍成水庫，水庫水位與外海潮位之間形成一定的潮差（即工作水頭），從而可驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。與潮汐發(fā)電相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步極為迅速，已開發(fā)出多種將潮汐能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械設(shè)備，如螺旋漿式水輪機(jī)、軸流式水輪機(jī)、開敞環(huán)流式水輪機(jī)等，日本甚至開始利用人造衛(wèi)星提供潮流信息資料。利用潮汐發(fā)電日趨成熟，已進(jìn)入實(shí)用階段。海洋能技術(shù)395.35.3.1潮汐能世界主要潮汐電站海洋能技術(shù)405.35.3.2海水動能（1）波浪能波浪能指蘊(yùn)藏在海面波浪中的動能和勢能。波浪能主要用于發(fā)電，同時也可用于輸送和抽運(yùn)水、供暖、海水脫鹽和制造氫氣。海洋能技術(shù)415.35.3.2海水動能（2）海流能海流能是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動所產(chǎn)生的能量，是另一種以動能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。水下風(fēng)車發(fā)電機(jī)海洋能技術(shù)425.35.3.2海水動能（3）海風(fēng)能近海風(fēng)能是風(fēng)能地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。在海洋上，風(fēng)力比陸地上更加強(qiáng)勁，方向也更加單一，據(jù)專家估測，一臺同樣功率的海洋風(fēng)電機(jī)在一年內(nèi)的產(chǎn)電量，能比陸地風(fēng)電機(jī)提高70%。海洋能技術(shù)435.35.3.3海水溫差能海水溫差能是指涵養(yǎng)表層海水和深層海水之間水溫差的熱能，是海洋能的一種重要形式。低緯度的海面水溫較高，與深層冷水存在溫度差，而儲存著溫差熱能，其能量與溫差的大小和水量成正比。優(yōu)點(diǎn)：取之不盡用之不竭不受潮汐和海浪的影響屬于自然能源，不會造成環(huán)境污染有利于提高海洋漁業(yè)產(chǎn)量海洋能技術(shù)445.35.3.3海水溫差能海水溫差能的應(yīng)用海水淡化

開式循環(huán)和混合式循環(huán)系統(tǒng)本身就是一個海水淡化器，開式循環(huán)的冷凝水和混合式循環(huán)蒸發(fā)器的冷凝水就是淡水，可供人們飲用或農(nóng)業(yè)利用。美國太平洋高技術(shù)研究國際中心設(shè)計了一個多功能的MW級OTEC系統(tǒng)，除發(fā)電以外，佑計每天可產(chǎn)淡水4750m3，足夠2萬人使用。制冷和空調(diào)排放的深層冷海水一方面可以用來冷凝淡水，還可以用于冷水空調(diào)系統(tǒng)中。運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)空調(diào)的25%。海水養(yǎng)殖深海冷水含有豐富的氮、磷、硅等營養(yǎng)鹽類，十分有利于海水養(yǎng)殖。據(jù)計算，一座4萬kW的OTEC電站，其深海水流量約800m3/s。這些海水每年可輸送約8000噸的氮到海洋表層，能增產(chǎn)8萬噸干海藻或800噸魚。熱帶農(nóng)業(yè)夏威夷大學(xué)首先提出把冷海水用于農(nóng)業(yè)的想法。在地下埋一排冷水管，創(chuàng)造出熱帶地區(qū)沒有的低溫氣候環(huán)境。此系統(tǒng)由于大氣中的水分子在管子表面上的冷凝還可以產(chǎn)生滴灌效果。經(jīng)過幾年的研究，商業(yè)開發(fā)人員已建起一個占地4100m2的試驗(yàn)點(diǎn)。海洋能技術(shù)455.35.3.4海水鹽差能鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學(xué)電位差能，是以化學(xué)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。主要存在與河海交接處。同時，淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。海洋能技術(shù)465.35.3.4海水鹽差能發(fā)電原理當(dāng)把兩種濃度不同的鹽溶液倒在同一容器中時，那么濃溶液中的鹽類離子就會自發(fā)地向稀溶中擴(kuò)散，直到兩者濃度相等為止。所以，鹽差能發(fā)電，就是利用兩種含鹽濃度不同的海水化學(xué)電位差能，并將其轉(zhuǎn)換為有效電能。在17℃時，如果有1摩爾鹽類從濃溶液中擴(kuò)散到稀溶液中去，就會釋放出5500焦的能量。海洋能技術(shù)475.35.3.4海水鹽差能其基本方式是將不同鹽濃度的海水之間的化學(xué)電位差能轉(zhuǎn)換成水的勢能，再利用水輪機(jī)發(fā)電，具體主要有滲透壓式、蒸汽壓式和機(jī)械一化學(xué)式等，其中滲透壓式方案最受重視。1.滲透壓法將一層半滲透膜放在不同鹽度的兩種海水之間，通過這個膜會產(chǎn)生一個壓力梯度，迫使水從鹽度低的一側(cè)通過膜向鹽度高的一側(cè)滲透，從而稀釋高鹽度的水，直到膜兩側(cè)水的鹽度相等為止。此壓力稱為滲透壓，它與海水的鹽濃度及溫度有關(guān)。目前提出的滲透壓式鹽差能轉(zhuǎn)換方法主要有水壓塔滲壓系統(tǒng)和強(qiáng)力滲壓系統(tǒng)兩種。海洋能技術(shù)485.35.3.4海水鹽差能2.太陽能鹽水池此方法不利用滲透式，吸收陽光到達(dá)鹽水池塘底部的熱量。以淡水和鹽水之間的密度差異和自然對流的影響，其中日曬造成的“熱對流現(xiàn)象”阻止熱上升，而達(dá)到吸熱和儲熱的效果。太陽能鹽水池，在理論上也可以用來產(chǎn)生滲透功率，如果從太陽能熱蒸發(fā)被用來創(chuàng)建一個鹽度梯度，在此鹽度梯度的勢能利用直接使用上述前三種方法之一，如電析方法。最新進(jìn)展Statkraft公司從1997年開始研究鹽差能利用裝置，2003年建成世界上第一個專門研究鹽差能的實(shí)驗(yàn)室，2008年設(shè)計并建設(shè)一座功率為2~4kW的鹽差能發(fā)電站。地?zé)崮芗夹g(shù)495.4地?zé)崮苁怯傻貧こ槿〉奶烊粺崮?，這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量，地?zé)崮苁强稍偕Y源，利用地下熱能為人類服務(wù)就是地?zé)崮芾谩５責(zé)崮芾每煞譃榘l(fā)電利用和直接利用，一般用高于150℃的地?zé)崃黧w發(fā)電，中低溫地?zé)豳Y源直接利用。根據(jù)地?zé)崃黧w的具體溫度，利用又有所不同。20~50℃：沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫、脫水加工；50~100℃：供暖，溫室、家庭用熱水、、工業(yè)干燥；100~150℃：雙循環(huán)發(fā)電，供暖、制冷、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類、罐頭食品；150~200℃；雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥、工業(yè)熱加工；200~400℃：直接發(fā)電及綜合利用。地?zé)崮芗夹g(shù)505.4地?zé)岱植?.環(huán)太平詳?shù)責(zé)釒?.大西洋洋中脊型地?zé)釒?.紅?！獊喍场獤|非裂谷型地?zé)釒?.地中海一喜馬拉雅縫合線型地?zé)釒У責(zé)崮芗夹g(shù)515.45.4.1發(fā)電利用地?zé)岚l(fā)電地?zé)崮芗夹g(shù)525.45.4.1發(fā)電利用地?zé)岚l(fā)電蒸汽型背壓式汽輪機(jī)發(fā)電凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電熱水型閃蒸地?zé)岚l(fā)電單級閃蒸兩級閃蒸全流法雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電單級雙循環(huán)兩級雙循環(huán)閃蒸雙循環(huán)聯(lián)合海洋能技術(shù)535.4（1）蒸汽型地?zé)岚l(fā)電背壓式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)首先把干蒸汽從蒸汽井中引出，先加以凈化，然后就可把蒸汽通人汽輪機(jī)做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的蒸汽，可直接排入大氣；也可用于工業(yè)生產(chǎn)中的加熱過程。應(yīng)用：這種系統(tǒng)大多用于地?zé)嵴羝胁荒Y(jié)氣體含熏很高的場合，或青綜舍利用于工農(nóng)亞生產(chǎn)和生活的場合。5.4.1發(fā)電利用海洋能技術(shù)545.4（1）蒸汽型地?zé)岚l(fā)電凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，由于蒸汽在汽輪機(jī)中能膨脹到很低的壓力，因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排入混合式凝汽器，并在其中被循環(huán)水泵打入冷卻水所冷卻而凝結(jié)成水，然后排走。5.4.1發(fā)電利用海洋能技術(shù)555.4（2）熱水型地?zé)岚l(fā)電5.4.1發(fā)電利用熱水型地?zé)岚l(fā)電是地?zé)岚l(fā)電的主要方式。目前熱水型地?zé)犭娬居袃煞N循環(huán)系統(tǒng)：①閃蒸系統(tǒng)。當(dāng)高壓熱水從熱水井中抽至地面，于壓力降低部分熱水會沸騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機(jī)做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當(dāng)然最好是再回注入地層。②雙循環(huán)系統(tǒng)。地?zé)崴紫攘鹘?jīng)熱交換器，將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進(jìn)人汽輪機(jī)做功使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入凝汽器，再通過熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地?zé)崴畡t從熱交換器回注入地層。這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)和不凝結(jié)氣體含量高的地?zé)豳Y源。發(fā)展雙循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)高效的熱交換器。海洋能技術(shù)565.4（2）熱水型地?zé)岚l(fā)電5.4.1發(fā)電利用閃蒸法地?zé)岚l(fā)電原理將地?zé)峋趤淼牡責(zé)崴人偷介W蒸器中進(jìn)行降壓閃蒸（或稱擴(kuò)容）使其產(chǎn)生部分蒸汽，再引入到常規(guī)汽輪機(jī)做功發(fā)電。汽輪機(jī)排出的蒸汽在混合式蒸汽器內(nèi)冷凝成水，送往冷卻塔，分離器中剩下的含鹽水排人環(huán)境或打入地下，或引入第二級低壓閃蒸分離器中，分離出的低壓蒸汽再引入汽輪機(jī)做功。用這種方法產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電就叫作閃蒸法地?zé)岚l(fā)電。海洋能技術(shù)575.4（2）熱水型地?zé)岚l(fā)電5.4.1發(fā)電利用雙循環(huán)系統(tǒng)地?zé)岚l(fā)電原理通過熱交換器利用地下熱水來加熱某種沸點(diǎn)的工質(zhì)，使之變?yōu)檎羝?，?/p>