各種新能源的實(shí)際應(yīng)用
作者:化工綜合網(wǎng)發(fā)布時間:2022-01-31分類:催化劑及助劑瀏覽:88
新能源(new energy sources)是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。它的各種形式大都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部深處所產(chǎn)生的熱能(潮汐能例外)。包括了太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⑺芎秃Q竽芤约坝煽稍偕茉囱苌鰜淼纳锶剂虾蜌渌a(chǎn)生的能量。也可以說,新能源包括各種可再生能源和核能。相對于傳統(tǒng)能源,新能源普遍具有污染少、儲量大的特點(diǎn),對于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和資源(特別是化石能源)枯竭問題具有重要意義。同時,由于很多新能源分布均勻,對于解決由能源引發(fā)的戰(zhàn)爭也有著重要意義。
據(jù)世界斷言,石油,煤礦等資源將加速減少。核能,太陽能即將成為主要能源。
一、定義與分類
新能源是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。它的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部伸出所產(chǎn)生的熱能。包括了太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⑺芎秃Q竽芤约坝煽稍偕茉囱苌鰜淼纳锶剂虾蜌渌a(chǎn)生的能量。
聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)把新能源分為以下三大類:大中型水電;新可再生能源,包括小水電、太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Q竽埽淮┩干镔|(zhì)能。
一般地說,常規(guī)能源是指技術(shù)上比較成熟且已被大規(guī)模利用的能源,而新能源通常是指尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源。因此,煤、石油、天然氣以及大中型水電都被看作常規(guī)能源,而把太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Q竽芤约昂四堋淠艿茸鳛樾履茉础kS著技術(shù)的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展觀念的樹立,過去一直被是做垃圾的工業(yè)與生活有機(jī)廢棄物被重新認(rèn)識,作為一種能源資源化利用的物質(zhì)而受到深入的研究和開發(fā)利用,因此,廢棄物的資源化利用也可看作是新能源技術(shù)的一種形式。
新近才被人類開發(fā)利用、有待于進(jìn)一步研究發(fā)展的能量資源稱為新能源,相對于常規(guī)能源而言,在不同的歷史時期和科技水平情況下,新能源有不同的內(nèi)容。當(dāng)今社會,新能源通常指核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋錃獾取?br>
二、常見新能源形式概述
(具體內(nèi)容詳見各能源形式所對應(yīng)的詞條)
太陽能
太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種主要方式
廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風(fēng)能,化學(xué)能,水的勢能等由太陽能導(dǎo)致或轉(zhuǎn)化成的能量形式。
利用太陽能的方法主要有:太陽電能池,通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能;太陽能熱水器,利用太陽光的熱量加熱水,并利用熱水發(fā)電等。
太陽能可分為2種:
1.太陽能光伏 光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置,由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分,故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機(jī)提供能源,較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明,并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可連接,以產(chǎn)生更多電力。近年,天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。
2.太陽熱能 現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合,并運(yùn)用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運(yùn)用適當(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡猓ㄖ镆嗫衫锰柕墓夂蜔崮埽椒ㄊ窃谠O(shè)計時加入合適的裝備,例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。
核能
核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=質(zhì)量,c=光速常量。核能的釋放主要有三種形式:
A.核裂變能
所謂核裂變能是通過一些重原子核(如鈾-235、鈾-238、钚-239等)的裂變釋放出的能量
B.核聚變能
由兩個或兩個以上氫原子核(如氫的同位素—氘和氚)結(jié)合成一個較重的原子核,同時發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應(yīng)叫做核聚變反應(yīng),其釋放出的能量稱為核聚變能。
C.核衰變
和衰變是一種自然的慢得多的裂變形式,因其能量釋放緩慢而難以加以利用
核能的利用存在的主要問題:
(1)資源利用率低
(2)反應(yīng)后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素,其最終處理技術(shù)尚未完全解決
(3)反應(yīng)堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn)
(4)核不擴(kuò)散要求的約束,即核電站反應(yīng)堆中生成的钚-239受控制
(5)核電建設(shè)投資費(fèi)用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高,投資風(fēng)險較大
海洋能
海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),是一項亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源。
波浪發(fā)電,據(jù)科學(xué)家推算,地球上波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)90萬億度。目前,海上導(dǎo)航浮標(biāo)和燈塔已經(jīng)用上了波浪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電來照明。大型波浪發(fā)電機(jī)組也已問世。我國在也對波浪發(fā)電進(jìn)行研究和試驗(yàn),并制成了供航標(biāo)燈使用的發(fā)電裝置。
潮汐發(fā)電,據(jù)世界動力會議估計,到2020年,全世界潮汐發(fā)電量將達(dá)到1000-3000億千瓦。世界上最大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站,發(fā)電能力24萬千瓦,已經(jīng)工作了30多年。我國在浙江省建造了江廈潮汐電站,總?cè)萘窟_(dá)到3000千瓦。
風(fēng)能
風(fēng)能是太陽輻射下流動所形成的。風(fēng)能與其他能源相比,具有明顯的優(yōu)勢,它蘊(yùn)藏量大,是水能的10倍,分布廣泛,永不枯竭,對交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要。
風(fēng)力發(fā)電,是當(dāng)代人利用風(fēng)能最常見的形式,自19世紀(jì)末,丹麥研制成風(fēng)力發(fā)電機(jī)以來,人們認(rèn)識到石油等能源會枯竭,才重視風(fēng)能的發(fā)展。
1977年,聯(lián)邦德國在著名的風(fēng)谷--石勒蘇益格-荷爾斯泰因州的布隆坡特爾建造了一個世界上最大的發(fā)電風(fēng)車。該風(fēng)車高150米,每個漿葉長40米,重18噸,用玻璃鋼制成。到1994年,全世界的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量已達(dá)到300萬千瓦左右,每年發(fā)電約50億千瓦時。
生物質(zhì)能
生物質(zhì)能來源于生物質(zhì),也是太陽能以化學(xué)能形式貯存于生物中的一種能量形式,它直接或間接地來源于植物的光合作用。生物質(zhì)能是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的燃料。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富,而且是一種無害的能源。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸,其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地?zé)崮?br>
地球內(nèi)部熱源可來自重力分異、潮汐磨擦、化學(xué)反應(yīng)和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主要熱源。我國地?zé)豳Y源豐富,分布廣泛,已有5500處地?zé)狳c(diǎn),地?zé)崽?5個,地?zé)豳Y源總量約320萬兆瓦。
氫能
在眾多新能源中,氫能以其重量輕、無污染、熱值高、應(yīng)用面廣等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)脫穎而出,將成為21世紀(jì)的理想能源。氫能可以作飛機(jī)、汽車的燃料,可以用作推動火箭動力。
三、新能源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展,并在世界各地形成了一定的規(guī)模。目前,生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能以及水力發(fā)電、地?zé)崮艿鹊睦眉夹g(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用。
國際能源署(IEA)對2000~2030年國際電力的需求進(jìn)行了研究,研究表明,來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長速度將最快。IEA的研究認(rèn)為,在未來30年內(nèi)非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長得快,年增長速度近6%在2000~2030年間其總發(fā)電量將增加5倍,到2030年,它將提供世界總電力的4.4%,其中生物質(zhì)能將占其中的80%。
目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低,一方面是與不同國家的重視程度與政策有關(guān),另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān),尤其是技術(shù)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等據(jù)IEA的預(yù)測研究,在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降,從而增加它的競爭力。可再生能源利用的成本與多種因素有關(guān),因而成本預(yù)測的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢。
我國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃,并制定頒布了《中華人民共和國可再生能源法》,重點(diǎn)發(fā)展太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦谩=陙碓趪业拇罅Ψ龀窒拢覈陲L(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。
四、新能源的環(huán)境意義和能源安全戰(zhàn)略意義
我國能源需求的急劇增長打破了我國長期以來自給自足的能源供應(yīng)格局,自1993年起我國成為石油凈進(jìn)口國,且石油進(jìn)口量逐年增加,使得我國接入世界能源市場的競爭。由于我國化石能源尤其是石油和天然氣生產(chǎn)量的相對不足,未來我國能源供給對國際市場的依賴程度將越來越高。
國際貿(mào)易存在著很多的不確定因素,國際能源價格有可能隨著國際和平環(huán)境的改善而趨于穩(wěn)定,但也有可能隨著國際局勢的動蕩而波動。今后國際石油市場的不穩(wěn)定以及油價波動都將嚴(yán)重影響我國的石油供給,對經(jīng)濟(jì)社會造成很大的沖擊。大力發(fā)展可再生能源可相對減少我國能源需求中化石能源的比例和對進(jìn)口能源的以來程度,提高我國能源、經(jīng)濟(jì)安全。
此外,可再生能源與化石能源相比最直接的好處就是其環(huán)境污染少。
隨著能源危機(jī)日益臨近,新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要能源之一。其中太陽能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活,風(fēng)力發(fā)電偶爾可以看到或聽到,可是它們作為新能源如何在實(shí)際中去應(yīng)用?新能源的發(fā)展究竟會是怎樣的格局?這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的。
新能源(或稱可再生能源更貼切)主要有:太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后,國內(nèi)外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展,它不但會搶奪人類賴以生存的土地資源,更將會導(dǎo)致社會不健康發(fā)展;地?zé)崮艿拈_發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性,如大規(guī)模開發(fā)必將導(dǎo)致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞,必將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化;而風(fēng)能和太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源,他們必將成為今后替代能源主流。
太陽能發(fā)電具有布置簡便以及維護(hù)方便等特點(diǎn),應(yīng)用面較廣,現(xiàn)在全球裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)開始追趕傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電,在德國甚至接近全國發(fā)電總量的5%-8%,隨之而來的問題令我們意想不到,太陽能發(fā)電的時間局限性導(dǎo)致了對電網(wǎng)的沖擊,如何解決這一問題成為能源界的一大困惑。
風(fēng)力發(fā)電在19世紀(jì)末就開始登上歷史的舞臺,在一百多年的發(fā)展中,一直是新能源領(lǐng)域的獨(dú)孤求敗,由于它造價相對低廉,成了各個國家爭相發(fā)展的新能源首選,然而,隨著大型風(fēng)電場的不斷增多,占用的土地也日益擴(kuò)大,產(chǎn)生的社會矛盾日益突出,如何解決這一難題,成了我們又一困惑。
早在2001年,MUCE就為了開拓穩(wěn)定的海島通信電源而開展一項研究,經(jīng)過六年多研究和實(shí)踐,終于將一種成熟的新型應(yīng)用方式MUCE風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)向社會推廣,這種系統(tǒng)采用了我國自主研制的新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)和太陽能發(fā)電進(jìn)行10:3地結(jié)合,形成了相對穩(wěn)定的電力輸出。在建筑上、野外、通信基站、路燈、海島均進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,獲得了大量可靠的使用數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)的研究成果將為我國乃至世界的新能源發(fā)展帶來了新的動力。
新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)突破了傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速高、噪音大、抗風(fēng)能力差、受風(fēng)向影響等缺點(diǎn),采取了完全不同的設(shè)計理論,采用了新型結(jié)構(gòu)和材料,達(dá)到微風(fēng)啟動、無噪音、抗12級以上臺風(fēng)、不受風(fēng)向影響等性能,可大量用于別墅、多層及高層建筑、路燈等中小型應(yīng)用場合。以它為主建立的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn),也解決了太陽能發(fā)展中對電網(wǎng)沖擊等影響。
- 上一篇:稀土???
- 下一篇:上海東口塑料模具有限公司怎么樣?
- 催化劑及助劑排行
- 最近發(fā)表