新能源技術(shù)課件

第五節(jié)新能源技術(shù)第三章當代高新技術(shù)的發(fā)展一、能源概述能源是指能夠直接或經(jīng)過轉(zhuǎn)換而獲取某種能量的自然資源。能源的分類來自于地球本身，如核能、地熱能等；來自于球外天體，如宇宙射線及太陽能，以及由太陽引起的水能、風能、波浪能、海洋溫差能、生物質(zhì)能、光合作用等；來自于地球和其他星體的相互作用，如潮汐能。能源的分類常規(guī)能源：如煤炭、石油、天然氣、薪柴燃料、水能等；新能源：如核能、太陽能、地熱能、潮汐能、生物質(zhì)能等?？稍偕茉矗杭床粫S它本身的轉(zhuǎn)化或人類的利用而越來越少，如水能、風能、潮汐能、太陽能、生物質(zhì)能等；非再生能源：它隨人類的利用而越來越少，如石油、煤、天然氣、核燃料等。能源危機——能源資源短缺煤儲量6800億噸，年消耗35億噸，可使用200年石油儲量3000億噸，年消耗40億噸，可使用70年能源消費的費用迅速增加——能源資源的勘探、開采越來越難，投入資金多、建設(shè)周期長、科技含量高人類所面臨的能源問題人類所面臨的能源問題能源對環(huán)境的污染研究和開發(fā)儲量豐富、無污染的新能源勢在必行二、核能的開發(fā)及利用核能又稱原子能或原子核能。它是原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時發(fā)出的能量。核能是一種高度密集的能量，目前地球上還沒有任何一種能源可以與之相比。使原子核內(nèi)蘊藏的巨大能量釋放出來方法有兩種核裂變：重元素的原子核發(fā)生分裂反應釋放裂變能核聚變：輕元素的原子核發(fā)生聚合反應釋放聚變能核反應核裂變能如果1kg鈾全部裂變，它放出的原子能相當于2500噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時所放出的化學能將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)換成熱能，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)和設(shè)施，稱為核電站。反應堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈式裂變反應就在其中進行核反應堆及核電站鏈式反應產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能避免反應堆因過熱燒毀。導出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動氣輪機發(fā)電。核反應堆的結(jié)構(gòu)：核燃料＋慢化劑＋熱載體＋控制設(shè)施＋防護裝置。安全殼熱蒸汽汽輪機發(fā)電機冷蒸汽冷水熱水核電站是經(jīng)濟的能源雖然核電站的投資高于燃煤電廠，但是，由于核燃料成本顯著地低于燃煤成本，使得目前核電站的總發(fā)電成本低于燒煤電廠。核電站在一些國家已經(jīng)成為主要的能量來源之一。截止2005年9月底，全世界正在運行的核電機組443座，分布在31個國家或地區(qū)，年發(fā)電量占世界總量的16%；反應堆擁有量排名前三位的美國、法國、日本的反應堆總和占全世界的49.4%，裝機容量占56.9%。我國核電站發(fā)展情況1991年12月我國第一座自行設(shè)計制造的30萬千瓦秦山壓水堆核電站并網(wǎng)發(fā)電目前已有6座核電站共11臺機組906.8萬千瓦先后運行2020年我國核電裝機容量將達到4000萬千瓦，占全國電力裝機容量的4%。

秦山核電站大亞灣核電站秦山三期核電站一號氣輪機組核聚變能一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個氦核時能釋放出17.6Mev的能量，平均每個核子放出能量是裂變的幾倍，是化學燃料的幾百萬倍作為聚變?nèi)剂系碾膬α吭诘厍蛏鲜钱惓ＸS富的，能為人類提供1025Kw小時的能量，按目前世界能量的消耗率估計可用1010年以上聚變反應的產(chǎn)物是4He，無放射性，清潔能源。一座核聚變反應堆，可連續(xù)工作3000年之久，可謂“人造太陽”實現(xiàn)受控核聚變作為工業(yè)應用需要四個條件

超高溫：把氘和氘等輕元素加熱到1—2億℃，克服粒子相互間的庫侖斥力高密度：使中子的密度達到每立方厘米50萬億個約束時間長：對等離子體加以約束，使它能維持1秒以上的時間，以保證充分地發(fā)生核反應約束時間長：對等離子體加以約束，即使它能維持1秒以上的時間

保持干凈：從原料到容器須高度純潔，容器在裝入核燃料前就必須達到大氣壓的十億分之一的高度真空。大約有20多個國家建造了200余座核聚變實驗裝置，設(shè)計了各種受控熱核反應堆發(fā)電裝置

國際熱核聚變實驗堆ITER

美國、日本、俄羅斯、歐州共同體決定共同出資興建ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)——“人造太陽”計劃ITER（道路）：用受控核聚變發(fā)電，走和平利用核能的道路，為人類尋找可替代的潔凈能源。在計劃提出近20年，選址耗時18年后，全球最大、代表世界未來能源科技最高水平的核聚變反應裝置——ITER的建設(shè)地點終于滑落法國南部的卡達拉什（Cadarache）

國際熱核聚變實驗堆ITER為期30年、投資超過100億歐元的國際超大型科學合作項目，其意義不亞于國際空間站計劃和人類基因組計劃

該計劃已耗資120億美元，涉及領(lǐng)域包括超導研究、高真空、環(huán)境科學、生命科學、等離子計量和控制、信息通信、納米材料等多個學科。2010年前后建成，如果實現(xiàn),21世紀中葉有可能建成商業(yè)聚變堆并開始實際使用聚變能磁約束聚變裝置——ITERITER的環(huán)形真空室我國新一代“人造太陽”實驗裝置

2006年9月，耗時8年、耗資2億元人民幣的我國新一代“人造太陽”實驗裝置——位于合肥的全超導非圓截面核聚變實驗裝置(EAST)實現(xiàn)了跨國遠程控制的等離子體放電美國通用原子能公司(GeneralAtomicsUSA)專家通過專用數(shù)據(jù)網(wǎng)，輕點鼠標即可輕松啟動并運行地球另一端的中國核聚變實驗裝置EAST的建成，使我國邁入磁約束核聚變領(lǐng)域先進國家行列。中國的人造太陽.wmv

積極開發(fā)、合理利用核能源切爾諾貝利核電站爆炸及影響

三、太陽能——未來最理想的能源太陽是一個熾熱的氣態(tài)球體，沒有固體的星體或核心。由于太陽內(nèi)部持續(xù)進行著氫聚合成氦的核聚變反應，所以不斷地釋放出巨大的能量，并以輻射和對流的方式由核心向表面?zhèn)鬟f熱量，其氫的儲量足夠維持100億年太陽每小時輻射到地球的能量約為18萬兆瓦，相當于燃燒90兆噸優(yōu)質(zhì)煤的熱量；太陽能是取之不盡，用之不竭的且無污染的能源。太陽能的利用太陽能利用涉及多項技術(shù)問題具有共性的技術(shù)是太陽能采集、太陽能轉(zhuǎn)換、太陽能貯存和太陽能傳輸，將這些技術(shù)與其它相關(guān)技術(shù)結(jié)合在一起，便能進行太陽能的實際利用——光熱利用、光電利用和光化學利用。光熱轉(zhuǎn)換利用太陽能利用太陽輻射能加熱集熱器，把吸收的熱能轉(zhuǎn)換為機械能或電能。德國青年自制太陽能汽車環(huán)游世界太陽能烘干機可以烘干糧食、煙葉、干果、農(nóng)副產(chǎn)品及木材等；主動和被動的太陽房是利用太陽能采暖，是空調(diào)的一種簡單、經(jīng)濟、有實效的項目；可利用太陽能蒸餾器進行海水淡化……太陽能熱發(fā)電集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面鏡、跟蹤機構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對準太陽，把入射光反射到位于場地中心附近的高塔頂端的接受器上，將太陽的能量聚集在一起，加熱來驅(qū)動汽輪機發(fā)電光電轉(zhuǎn)換利用太陽能通過半導體材料直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?直流電)。太陽能電池的種類主要有硅、硫化鎘、砷化鎵等電池。太陽能電池技術(shù)較成熟，主要用于航天、無人燈塔、無線電中繼站、無人氣象站、浮標和電圍欄等作為電源。薄如紙片的太陽電池澳大利亞節(jié)能環(huán)保船長翅膀太陽方舟：世界上最酷最大的太陽能建筑太陽能新產(chǎn)品太陽能照像機：日本研制成功世界上第一架太陽能照像機，重最僅475克，機內(nèi)裝有高效太陽能電池板和蓄電池，蓄足電力可連續(xù)使用4年。美國一家公司也生產(chǎn)出了一種新型的135照像機，其動力由太陽能電池板供應，只要有光線就能提供能源。太陽能汽車：日本東京電機大學設(shè)計出一種輕型太陽能轎車，其車頂上安裝了兩組蓄電池，利用太陽光充電后交替使用。一組蓄電池充電后可行駛110公里，夏季日照最長季節(jié)可達150公里，最適宜于日照時間長的地區(qū)使用。不用燃油，不污染環(huán)境。太陽能新產(chǎn)品太陽能電話機：在法國的圖爾市，新建了世界上第一批太陽能電話機。設(shè)有這種電話機的電話亭的頂端裝設(shè)了太陽能電池，電話機完全依靠太陽能作無線通訊的能源。這種電話機話音清晰無障礙。它將在法國各公路沿線普遍設(shè)立。英國一家無線電公司，也研制成功了類似的電話機。四、地熱能的開發(fā)利用地球本身是一座巨大的天然儲熱庫。地殼、地幔、地核不同層次蘊藏著不同量的熱能。從地面向下，在15Km以內(nèi)，深度每增加100m，溫度平均升高3℃左右。在100Km深處，溫度高達1400℃。全世界地熱資源的總量大約為14.5×1025焦，是全部煤炭資源的儲量的1.7億倍。接世界年耗10億t標準煤計算，可滿足人類幾十萬年能源之用。地熱能的利用2O0-400℃直接發(fā)電及綜合利用；150-200℃雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥、工業(yè)熱加工；10O-15O℃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；50-100℃供暖，溫室、家庭用熱水、工業(yè)干燥；20-50℃沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫、脫水加工地熱發(fā)電地熱發(fā)電是利用地熱能的代表性技術(shù)和重要方向之一。地熱發(fā)電是通過熱能、機械能的中間轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能，但地熱發(fā)電所需的蒸汽能量是直接來源于地熱能，不需要燃料、鍋爐、運輸設(shè)備等，因此，地熱發(fā)電是一種比煤、石油、天然氣、核能等發(fā)電便宜得多的能源利用方式。俄堪察加半島地熱發(fā)電站成本低、清潔環(huán)保

地熱發(fā)電全世界地熱發(fā)電站約有300座，總裝機容量接近1×104Mw，分布在20多個國家，其中美國占40%。我國用于發(fā)電的地熱資源主要集中在西藏、云南的橫斷山脈一線，全國地熱發(fā)電裝機容量88%集中在西藏，第一座地熱電站羊八井電站已穩(wěn)定運行了近30年。五、氫能的開發(fā)利用氫能也叫氫燃料，是新型的“二次能源”，在超低溫和高壓下可成為液態(tài)重量輕；熱值高；“爆發(fā)力”強；來源廣品質(zhì)最純潔；能量形式多；儲運方便用氫能取代碳氫化合物能源，將是一個重要發(fā)展趨勢真正做到大量而又廉價地獲取氫能還存在著一定的技術(shù)問題

五、氫能的開發(fā)利用太陽熱分解水制氫法、太陽能電解水制氫法、太陽能光電化學電池分解水制氫法、模擬植物光合作用分解水制氫法、太陽光絡(luò)合催化分解水制氫法、微生物發(fā)酵制氫法、光合微生物制氫法等高技術(shù)制氫方法絕大部分仍處于理論研究和實驗室階段，距離大規(guī)模工業(yè)實用化，還有一個相當大的距離液態(tài)氫從1960年首次作為太空火箭的動力燃料，發(fā)展到今天已成為各種航天器的基本燃料意大利設(shè)計在日內(nèi)瓦發(fā)布Vadhò液氫動力概念車

六、生物質(zhì)能的利用生物質(zhì)能，即蘊藏在生物質(zhì)中的能量,是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量自然界各種植物、人畜排泄物等廢物轉(zhuǎn)化成的能源，如薪柴、沼氣、生物柴油、燃料乙醇、林業(yè)加工廢棄物、農(nóng)作物秸稈、城市有機垃圾、工農(nóng)業(yè)有機廢水和其他野生植物等生物質(zhì)能的特點

可再生性，生物質(zhì)能由于通過植物的光合作用可以再生，可保證能源的永續(xù)利用；低污染性，生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SO2等較少，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應；廣泛分布性，缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質(zhì)能；總量十分豐富，僅次于煤炭、石油和天然氣。

利用現(xiàn)代技術(shù)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量的方法

生物轉(zhuǎn)換技術(shù)，將生物質(zhì)通過微生物發(fā)酵方法轉(zhuǎn)換為液體或氣體燃料的技術(shù)，如酒精、沼氣的生產(chǎn)技術(shù)；化學轉(zhuǎn)換技術(shù)，這是生物質(zhì)通過化學方法轉(zhuǎn)換為燃料物質(zhì)的技術(shù)，主要包括有機溶劑提取法、氣化法、熱分解法。

生物柴油

以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料，通過酯交換工藝制成、可代替柴油的再生性燃油大戟科、蘿摩科、菊科、桃金娘科以及豆科植物，從它們的莖、葉傷口處有乳白色或黃褐色液體流出來，其中含有與石油成分相似的碳氫化合物一英畝三角大戟可生產(chǎn)相當于50噸石油的燃料

一公頃象草平均每年可收獲12t生物石油

三角大戟七、能源的合理使用風能的利用工廠熱能造福居民生活七、能源的合理使用英國充分利用可再生能源七、能源的合理使用七、能源的合理使用節(jié)能減排新方法再生能源進萬家課后作業(yè)

樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。1月-251月-25Sunday,January5,2025人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。09:58:2609:58:2609:581/5/20259:58:26AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。1月-2509:58:2609:5