新能源技術(shù)課件VIP

第五節(jié)新能源技術(shù)第三章當(dāng)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?zé)崮艿?；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(fēng)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?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能等。可再生能源：即不會(huì)隨它本身的轉(zhuǎn)化或人類的利用而越來越少，如水能、風(fēng)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(jī)——能源資源短缺煤儲(chǔ)量6800億噸，年消耗35億噸，可使用200年石油儲(chǔ)量3000億噸，年消耗40億噸，可使用70年能源消費(fèi)的費(fèi)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(duì)環(huán)境的污染研究和開發(fā)儲(chǔ)量豐富、無污染的新能源勢(shì)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(shí)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(yùn)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(yīng)釋放裂變能核聚變：輕元素的原子核發(fā)生聚合反應(yīng)釋放聚變能核反應(yīng)核裂變能如果1kg鈾全部裂變，它放出的原子能相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)所放出的化學(xué)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(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行核反應(yīng)堆及核電站鏈?zhǔn)椒磻?yīng)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(yīng)堆因過熱燒毀。導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動(dòng)氣輪機(jī)發(fā)電。核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)：核燃料＋慢化劑＋熱載體＋控制設(shè)施＋防護(hù)裝置。安全殼熱蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)冷蒸汽冷水熱水核電站是經(jīng)濟(jì)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(yùn)行的核電機(jī)組443座，分布在31個(gè)國家或地區(qū)，年發(fā)電量占世界總量的16%；反應(yīng)堆擁有量排名前三位的美國、法國、日本的反應(yīng)堆總和占全世界的49.4%，裝機(jī)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(jì)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(tái)機(jī)組906.8萬千瓦先后運(yùn)行2020年我國核電裝機(jī)容量將達(dá)到4000萬千瓦，占全國電力裝機(jī)容量的4%。

秦山核電站大亞灣核電站秦山三期核電站一號(hào)氣輪機(jī)組核聚變能一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)能釋放出17.6Mev的能量，平均每個(gè)核子放出能量是裂變的幾倍，是化學(xué)燃料的幾百萬倍作為聚變?nèi)剂系碾膬?chǔ)量在地球上是異常豐富的，能為人類提供1025Kw小時(shí)的能量，按目前世界能量的消耗率估計(jì)可用1010年以上聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是4He，無放射性，清潔能源。一座核聚變反應(yīng)堆，可連續(xù)工作3000年之久，可謂“人造太陽”實(shí)現(xiàn)受控核聚變作為工業(yè)應(yīng)用需要四個(gè)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(dá)到每立方厘米50萬億個(gè)約束時(shí)間長：對(duì)等離子體加以約束，使它能維持1秒以上的時(shí)間，以保證充分地發(fā)生核反應(yīng)約束時(shí)間長：對(duì)等離子體加以約束，即使它能維持1秒以上的時(shí)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(dá)到大氣壓的十億分之一的高度真空。大約有20多個(gè)國家建造了200余座核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)了各種受控?zé)岷朔磻?yīng)堆發(fā)電裝置

國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)劃提出近20年，選址耗時(shí)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(yīng)裝置——ITER的建設(shè)地點(diǎn)終于滑落法國南部的卡達(dá)拉什（Cadarache）

國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER為期30年、投資超過100億歐元的國際超大型科學(xué)合作項(xiàng)目，其意義不亞于國際空間站計(jì)劃和人類基因組計(jì)劃

該計(jì)劃已耗資120億美元，涉及領(lǐng)域包括超導(dǎo)研究、高真空、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、等離子計(jì)量和控制、信息通信、納米材料等多個(gè)學(xué)科。2010年前后建成，如果實(shí)現(xiàn),21世紀(jì)中葉有可能建成商業(yè)聚變堆并開始實(shí)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(shí)驗(yàn)裝置

2006年9月，耗時(shí)8年、耗資2億元人民幣的我國新一代“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置——位于合肥的全超導(dǎo)非圓截面核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)實(shí)現(xiàn)了跨國遠(yuǎn)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(diǎn)鼠標(biāo)即可輕松啟動(dòng)并運(yùn)行地球另一端的中國核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST的建成，使我國邁入磁約束核聚變領(lǐng)域先進(jìn)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(gè)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(jìn)行著氫聚合成氦的核聚變反應(yīng)，所以不斷地釋放出巨大的能量，并以輻射和對(duì)流的方式由核心向表面?zhèn)鬟f熱量，其氫的儲(chǔ)量足夠維持100億年太陽每小時(shí)輻射到地球的能量約為18萬兆瓦，相當(dāng)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(xiàng)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(jìn)行太陽能的實(shí)際利用——光熱利用、光電利用和光化學(xué)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(jī)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(jī)可以烘干糧食、煙葉、干果、農(nóng)副產(chǎn)品及木材等；主動(dòng)和被動(dòng)的太陽房是利用太陽能采暖，是空調(diào)的一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有實(shí)效的項(xiàng)目；可利用太陽能蒸餾器進(jìn)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(jī)構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對(duì)準(zhǔn)太陽，把入射光反射到位于場(chǎng)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(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電光電轉(zhuǎn)換利用太陽能通過半導(dǎo)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(biāo)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(jī)：日本研制成功世界上第一架太陽能照像機(jī)，重最僅475克，機(jī)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(jī)，其動(dòng)力由太陽能電池板供應(yīng)，只要有光線就能提供能源。太陽能汽車：日本東京電機(jī)大學(xué)設(shè)計(jì)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(dá)150公里，最適宜于日照時(shí)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(jī)：在法國的圖爾市，新建了世界上第一批太陽能電話機(jī)。設(shè)有這種電話機(jī)的電話亭的頂端裝設(shè)了太陽能電池，電話機(jī)完全依靠太陽能作無線通訊的能源。這種電話機(jī)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(jī)。四、地?zé)崮艿拈_發(fā)利用地球本身是一座巨大的天然儲(chǔ)熱庫。地殼、地幔、地核不同層次蘊(yùn)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(dá)1400℃。全世界地?zé)豳Y源的總量大約為14.5×1025焦，是全部煤炭資源的儲(chǔ)量的1.7億倍。接世界年耗10億t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，可滿足人類幾十萬年能源之用。地?zé)崮艿睦?O0-400℃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?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電是利用地?zé)崮艿拇硇约夹g(shù)和重要方向之一。地?zé)岚l(fā)電是通過熱能、機(jī)械能的中間轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能，但地?zé)岚l(fā)電所需的蒸汽能量是直接來源于地?zé)崮?，不需要燃料、鍋爐、運(yùn)輸設(shè)備等，因此，地?zé)岚l(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?zé)岚l(fā)電站成本低、清潔環(huán)保

地?zé)岚l(fā)電全世界地?zé)岚l(fā)電站約有300座，總裝機(jī)容量接近1×104Mw，分布在20多個(gè)國家，其中美國占40%。我國用于發(fā)電的地?zé)豳Y源主要集中在西藏、云南的橫斷山脈一線，全國地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量88%集中在西藏，第一座地?zé)犭娬狙虬司娬疽逊€(wěn)定運(yùn)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(qiáng)；來源廣品質(zhì)最純潔；能量形式多；儲(chǔ)運(yùn)方便用氫能取代碳?xì)浠衔锬茉矗瑢⑹且粋€(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)真正做到大量而又廉價(jià)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(xué)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(shí)驗(yàn)室階段，距離大規(guī)模工業(yè)實(shí)用化，還有一個(gè)相當(dāng)大的距離液態(tài)氫從1960年首次作為太空火箭的動(dòng)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(jì)在日內(nèi)瓦發(fā)布Vadhò液氫動(dòng)力概念車

六、生物質(zhì)能的利用生物質(zhì)能，即蘊(yùn)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(xué)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(jī)垃圾、工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢水和其他野生植物等生物質(zhì)能的特點(diǎn)

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(shí)需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對(duì)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(yīng)；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(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)，這是生物質(zhì)通過化學(xué)方法轉(zhuǎn)換為燃料物質(zhì)的技術(shù)，主要包括有機(jī)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(dòng)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?xì)浠衔镆挥€三角大戟可生產(chǎn)相當(dāng)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(fēng)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(jìn)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(shí)。1月-251月-25Sunday,January5,2025人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)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