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清洁能源与自然

能源是一切生命生涯的基础,植物需要吸收光能,动物需要摄入食物的化学能。人类由于发明并使用了煤炭而步入现代化社会,在某种意义上讲,人类社会的生长离不开优质能源的泛起和先进能源手艺的使用。所谓优质能源就是指能量密度高、易获得、可控制的能源。

凭证是否可再生、使用方法、开发周期等能源可以划分为多种类型。现现在温室效应的情形压力下,生长清洁能源已成为全球社会的共识。点击下图,让我们一起相识种种清洁能源吧!

1) 风能是什么?

是因空气流做功而提供应人类的一种可使用的能量,属于可再生能源(包括水能,生物能等)?掌骶哂械亩艹品缒?掌魉僭礁,动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的行动去推动发电机,以爆发电力。

2) 全球风能总量有多大,在中国风力资源主要漫衍在那里呢?

全球的风能约为2.74万亿千瓦,其中可使用的风能为200亿千瓦(现在全球风电装机约3.2亿千瓦),比地球上可开发使用的水能总量还要大10倍。我国10米高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦,其中现实可开发使用的风能资源储量为2.53亿千瓦。

中国近海风能资源约为陆地的3倍,中国可开发风能资源总量约为10亿千瓦。东南沿海及其周围岛屿是风能资源富厚地区,新疆北部、内蒙古 、甘肃北部也是中国风能资源富厚的地区。黑龙江、吉林东部、河北北部及辽东半岛的风能资源也较好。

青藏高原随风速大,但海拔高、空气密度小,以是有用风能密度也较低。云南、贵州、四川、甘肃、陕西南部、河南、湖南西部、福建、广东、广西的山区及新疆塔里木盆地和西藏的雅鲁藏布江为风能资源缺氨韶域。其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量划分为1143万千瓦、2421万千瓦、3433万千瓦和6178万千瓦,是中国大陆风能储备最富厚的地区。

风能是一种清洁的自然能源,不会像通例能源(如煤电,油电)那样造成情形污染的问题。平均每装一台单机容量为1兆瓦的风能发电机,每年可以减排2000吨二氧化碳(相当于莳植1平方英里的树木)、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。风能爆发1兆瓦小时的电量可以镌汰0.8~0.9吨的温室气体,相当于煤或矿物燃料一年爆发的气体量。并且风机不会危害鸟类和其它野生动物。在通例能源紧迫和全球生态情形恶化的双重压力下,风能作为一种高效清洁的新能源有着重大的生长潜力。


3) 风能的使用

风能的使用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。以风能作动力,就是使用风来直接发动种种机械装置,如发动水泵提水等这种风力发念头的优点是:投资少、工效高、经济耐用。

4) 何谓风力发电?风力发电的基本事情原理是什么?

众所周知,风是空气流动的效果,它是由地球自转和太阳辐射配相助用形成的。以风力为动力做功,驱动发电机旋转(风能转换为机械能),爆发能量(机械能转换为电能),这种发电方法叫做风力发电。

5) 生长风力发电具有什么优势?

风电手艺日趋成熟,产品质量可靠,可用率已达95%以上,已是一种清静可靠的能源,风力发电的经济性日益提高,发电本钱已靠近煤电,低于油电与核电,若计及煤电的情形;び虢煌ㄔ耸涞募浣油蹲,则风电经济性将优于煤电。风力发电场建设工期短,单台机组装置仅需几周,从土建、装置到投产,只需半年至一年时间,是煤电、核电无可相比的。

投资规模无邪,有几多钱装几多机。对沿海岛屿,交通未便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以抵达的农村、边疆来说,可作为解决生产和生涯能源的一种有用途径。

6) 什么是风电?

风力发电。虺品绲绯。,是将多台大型并网式的风力发电机装置在风能资源好的园地,凭证地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电。风力发电机就像种庄稼一样排列在地面上,故形象地称为“风力田”。风力发电场于20世纪80年月初在美国的加利福尼亚州兴起,现在被全天下鼎力大举生长风电的各个国家普遍接纳。

1)什么是原子能?

原子是由质子、中子和电子组成。 原子的焦点部分称为原子核,由质子和中子组成。原子能即原子核能,是核结构爆发转变时放出的能量。
例如,核电站所用的核燃料中有用因素是铀235,若是能让1千克铀235的原子核所有门裂成碎片(裂变),则它可以释放出相当于2700吨标准煤完全燃烧所放出的能量。

2)什么是核电站?

核电站是使用核能来大规模生产电力的发电站。它与我们常见的火力发电厂一样,都用蒸汽推动汽轮机旋转,发动发电机发电。它们的主要差别在于蒸汽供应系统;鸬缯疽览等忌栈剂(煤、石油或自然气)释放的化学能制造蒸汽,核电站则依赖核燃料的核裂变反应释放的核能来制造蒸汽。

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1) 太阳能是什么?

一样平常是指太阳光的辐射能量,在现代一样平常用作发电。太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能,其中约二十亿分之一抵达地球大气层,是地球上光和热的源泉自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生涯,而自昔人类也明确以阳光晒干物件,但在化石燃料镌汰下,才有意把太阳能进一步生长。

太阳能的使用有被动式使用(光热转换)和光电转换两种方法。

2) 我国太阳能资源漫衍

在我国,西藏西部太阳能资源最富厚,最高达每平方米2333千瓦时(日辐射量每平方米6.4千瓦时),居天下第二位,仅次于撒哈拉大沙漠。凭证各地接受太阳总辐射量的几多,可将天下划分为五类地区。

3) 太阳能的使用

(1) 光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等。

(2) 光与电的转换,如太阳能电池板、太阳能车、船等。

太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换历程中不爆发其他有害的气体或固体废物,是一种环保、清静、无污染的新型能源。现在开展的对太阳能综合使用的全生命评估(LCA)效果显示,以往的太阳能光电转换的使用方法,由于依赖太阳能电池板这一生产历程中高污染、高耗能的质料,因此使用本钱和情形价钱都较高。现在研究的热电在太阳能热使用偏向上。

4) 光热发电是什么?

太阳能光热发电是指使用大规模阵列抛物或碟形镜面网络太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,团结古板汽轮发电机的工艺,从而抵达发电的目的。接纳太阳能光热发电手艺,阻止了腾贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太阳能发电的本钱。并且,这种形式的太阳能使用尚有一个其他形式的太阳能转换所无法相比的优势,即太阳能所烧热的水可以贮保存重大的容器中,在太阳落山后几个小时仍然能够发动汽轮发电。

5) 什么是光热电站?

这种发电站就是先将太阳能转酿成热能,然后再通过机械能装置转酿成电能。热能充当了从太阳能到电能的“中介人”。太阳能热电站的能量转换它与漫衍式聚光器的主要区别是吸热装置差别。电站有一个高塔,塔顶上装有锅炉(中心吸收器),塔的周围装有平面反射镜(定日镜),它把阳光反射后集中在锅炉上,把锅炉内的事情物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道一部分运送到汽轮发电机,一部分运送到储热器把热能贮存起来,以备无阳光时使用。现在美国、日本等国已建成少量太阳能发电站。我国也已开展了大宗的研究与试验事情,特殊是在漫衍式和塔式太阳能发电站方面,已取得可喜的希望。

6) 光热发电的原理

太阳能光热发电的原理是,通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能网络装置,使用太阳能加热网络装置内的传热介质(液体或气体),再加热水形成蒸汽发动或者直接发动发电机发电。太阳能热发电在早上6点钟以前即可供应能量,之后可一连供应能量到24点,这是光伏发电所不可抵达的。

7) 光热发电的优势在那里?

从手艺角度上看,光热发电有其独到的三大优势。一是上网功率平稳,时间长K剂吭普谇樾,现在蓄热时间10小时左右,而光伏却没有蓄电系统。二是余热综合使用,这是其他新能源所没有的特征。这个特征可使光热发电与通例能源实现互补,实现减煤目的,抵达节能减排效果。三是优异的情形特征。光热发电每千千瓦时电量倾轧二氧化碳仅有12千克,光伏发电是110千克,自然气发电为435千克,煤电为900千克。

8) 光伏发电是什么?

光伏发电是使用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种手艺。这种手艺的要害元件是太阳能电池。太阳能电池经由串联后举行封装;た尚纬纱竺婊奶舻绯刈榧,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

9) 什么是光伏电站?

光伏电站是使用太阳能电池半导体质料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有自力运行和并网运行两种方法。

10) 光伏发电的原理是什么呢?

光伏发电是凭证光生伏特效应原理,使用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。岂论是自力使用照旧并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件组成,不涉及机械部件。光伏发电装备极为精炼,可靠稳固寿命长、装置维护轻盈。理论上讲,光伏发电手艺可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。

11) 光伏发电优点有哪些?

(1) 太阳能取之不尽,用之不竭,地球外貌接受的太阳辐射能,足够知足现在全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上装置太阳能光伏系统,所发电力就可以知足全球的需要。太阳能发电清静可靠,不会遭受能源;蛉剂鲜谐〔晃裙痰墓セ;

(2) 太阳能随处可处,可就近供电,不必长距离运送,阻止了长距离输电线路的损失;

(3) 太阳能不必燃料,运行本钱很低;

(4) 太阳能发电没有运动部件,不易用损坏,维护简朴,特殊适合于无人值守情形下使用;

(5) 太阳能发电不会爆发任何放弃物,没有污染、噪声等公害,对情形无不良影响,是理想的清洁能源;

(6) 太阳能发电系统建设周期短,利便无邪,并且可以凭证负荷的增减,恣意添加或镌汰太阳能方阵容量,阻止铺张。

12) 住民太阳能发电优势众多,多在哪?

现在,我国能源工业结构主要以火电为主,每年向大气中排放大宗的二氧化碳、二氧化硫等污染物。而我国太阳能资源却很富厚。数据显示,太阳能发电资源能抵达2.1万亿千瓦,只需开发1%即抵达210亿千瓦,这在国家节能减排事业中施展主要作用。

一是能量投入产出比高。重新建电站所消耗能量与电站运行周期内的发电量之比看,太阳能发电可达10~15倍,在光照优异的地区可抵达15~20倍,这么重大的能量产出与其他能源相比有很大优势。

二是从电站建设本钱看,随着太阳能发电的大规模应用和推广,尤其是晶体硅工业和光伏发电手艺的日趋成熟,修建房顶、外墙等平台的复合开发使用,每千瓦太阳能发电建设本钱在近几年内可能降至7000元~10000元,相比其他可再生能源具有同样经济优势。

三是碳排放量最少。从现在种种发电方法的碳排放量来看,煤电为275克,油发电为20克,自然气发电为181克,风力发电为204克,而太阳能发电则靠近零排放。若是装置90平方米的太阳能发电装备,日发电量最高可抵达18度,年发电量平均抵达5000度,相当于节约约1900公斤标准煤,减排二氧化碳6吨。
四是转换环节最少最直接。太阳能发电直接将太阳辐射能转换为电能,对太阳能的转换环节较少、使用也最为直接。

13) 我的屋顶想装太阳能发电,系统包括些什么?

太阳能光伏发电系统主要是由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等装备组成,其各部分装备的作用是:

(1)太阳能电池方阵。太阳电池方阵由太阳电池组合板和方阵支架组成。由于单个太阳电池的电压一样平常较量低,以是通常都要把它们串、并联组成有适用价值的太阳电池板,作为一个应用单位,然后凭证供电要求,再由多个应用单位的串、并联组成太阳能电池方阵。太阳能电池板(某些半导体质料,主要是多晶硅、单晶硅以及非晶硅,经由一定工艺组装起来)是太阳能光伏系统中的最主要组成部分,也是太阳能光伏发电系统中价值最高的部分。太阳能电池板在有光照情形下,电池吸收光能,电池两头泛起异号电荷的积累,即爆发“光生电压”,这就是“光电效应”。在光电效应的作用下,太阳能电池的两头爆发电动势,将光能转换成电能,它是能量转换的器件。

(2)蓄电池组。其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。在太阳能并网发电系统中,可不加蓄电池组。

(3)控制器。对电能举行调理和控制的装置。

(4)逆变器。是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的直流电转换成交流电的装备,是光伏并网发电系统的要害部件。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方法,可分为自力运行逆变器和并网逆变器。自力运行逆变器用于自力运行的太阳能电池发电系统,为自力负载供电。

1) 海洋能源是什么?

海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、海浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋外貌的太阳能以及海洋生物质能等。海洋能的体现形式多种多样,通常包括:潮汐能、海浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。

2) 潮汐能

潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。潮汐能包括潮汐和潮流两种运动方法所包括的能量,潮流在涨落中蕴藏着重大能量,这种能量是永恒的、无污染的能量。潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮流流动所爆发的能量成为潮汐能。

3) 海浪能

海浪能是指海洋外貌海浪所具有的动能和势能,是海洋能源中能量最不稳固的一种能源。海浪能是由风把能量转达给海洋而爆发的,它实质上是吸收了风能而形成的。

4) 温差能

温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。海洋是地球上一个重大的太阳能集热和蓄热器。由太阳投射到地球外貌的太阳能大部分被海水吸收,使海洋表层水温升高。赤道周围太阳直射多,其海域的表层温度可达25~28℃,波斯湾和红海由于被炎热的陆地困绕,其海面水温可达35℃。而在海洋深处50O~1000米处海水温度却只有3~6℃。这个笔直的温差就是一个可供使用的重大能源。在大部分热带和亚热带海区,表层水温顺1000米深处的水温相差20℃以上,这是热能转换所需的最小温差。

5) 盐差能

盐差能是以化学能形态泛起的海洋能。地球上的水分为两大类:淡水和咸水。全天下水的总储量为152.6立方千米,其中97.2%为漫衍在大洋和浅海中的咸水。在陆地水中,2.15%为位于南北极的冰盖和高山的冰川中的储水,余下的0.65%才是可供人类直接使用的淡水。海洋的咸水中含有种种矿物和大宗的食盐,1立方千米的海水里即含有3600万吨食盐。在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差(相当于240米的水头)。

6) 海流能

海流能是另一种以动能形态泛起的海洋能。所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳固的流动以及由于节能环保潮汐导致的有纪律的海水流动。其中一种是海水环流,是指大宗的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。海水流动会爆发重大能量。

1) 生物质能是什么?

生物质是指由光相助用而爆发的种种有机体,光相助用使用空气中的二氧化碳和土壤中的水,将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气。在种种可再生能源中,生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮保存生物中的一种能量形式,是以生物质为载体的能量,是一种唯一可再生的碳源,可转化成通例固态、液态和气态燃料。

生物能是第四大能源,生物质遍布天下各地,其蕴藏量极大。天下上生物质资源数目重大,形式繁多,其中包括薪柴、农林作物、尤其是为了生产能源而莳植的能源作物,农业和林业残剩物,食物加工和林产品加工的下脚料,都会固体放弃物,生涯污水和水生植物等等(中国生物质资源主要是农业放弃物及农林产品加工业放弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生涯垃圾等四个方面)。生物质能的原始能量泉源于太阳,以是从广义上讲,生物质能是太阳能的一种体现形式。

2) 生物质能的使用

生物质能是一种清洁优质的可再生能源,有着普遍的用途。

(1) 农作物秸秆是能源

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是我国农村的古板燃料。秸秆资源与农业主要是莳植业生产关系十分亲近。

据统计,我国农作物秸秆年产出量为6.04亿吨,其中造肥还田及其网络损失约占15%,剩余5.134亿吨?苫竦玫呐┳魑锝崭5.134亿吨除了作为饲料、工业质料之外,其余大部分还可作为农户伙食、取暖和燃料,现在天下农村作为能源的秸秆消耗量约2.862亿吨,但大多处于低效使用方法即直接在柴灶上燃烧,其转换效率仅为10%~20%左右。接纳秸秆气化手艺,通过对秸秆不完全燃烧或干馏,获得可燃气作燃料;蚪崭淹ü锓⒔捅⒄悠魅剂。这些生物质能转化手艺可提高能源使用2~4倍,因此,加速秸秆的优质化转换使用势在必行。

(2) 垃圾发电

垃圾发电是把种种垃圾网络后,举行分类处置惩罚。其中:一是对燃烧值较高的举行高温燃烧(也彻底祛除了病源性生物和侵蚀性有神秘物),在高温燃烧(爆发的烟雾经由处置惩罚)中爆发的热能转化为高温蒸气,推动涡轮机转动,使发电机爆发电能。二是对不可燃烧的有机物举行发酵、厌氧处置惩罚,最后干燥脱硫,爆发一种气体叫甲烷,也叫沼气。再经燃烧,把热能转化为蒸气,推动涡轮机转动,发动发电机爆发电能。

(3) 沼气

沼气发酵又叫厌氧消化,是指使用人畜粪便、秸秆、污水等种种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下,被种类繁多的沼气发酵微生物剖析转化,最终爆发沼气的历程。在这个历程中,微生物是最活跃的因素,它们把种种固体或是消融状态的重大有机物,凭证各自的营养需要,举行剖析转化,最终天生沼气。沼气是一种混淆气体,可以燃烧,由于这种气体最先是在沼泽中发明的,以是称为沼气,它的主要因素是甲烷占55%~70%左右,二氧化碳占25%~40%左右,别的尚有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。

(4) 新能源“生物柴油”

“生物柴油”是一种石油替换品。众所周知,通俗柴油是从石油中提炼的,而“生物柴油”则可从动物、植物的脂肪中提取,在美国,现在主要从大豆中提取。这是由于美国的大豆产量很高,价钱也自制。别的,用“生物柴油”作汽车燃料对环保也有起劲意义——排放的废气所含的二氧化碳远没有用通俗柴油那么多,而二氧化碳正是加剧温室效应的罪魁罪魁。美国康奈尔大学的生态与农业科学专家戴维•迪温塔尔教授曾对数种替换能源作了深入研究,效果发明,“大豆柴油”是一种极好的替换能源。与乙醇相较量,生产一律量的“大豆柴油”所消耗的能源要低得多。别的,原本使用通俗柴油为燃料的发念头无须改动,就可改用“大豆柴油”,只是现在“大豆柴油”的生产本钱还偏高,故售价略高于通俗柴油。时下在美国,越来越多的私人车和政府及企业的车辆最先使用“生物柴油”,或通俗柴油与“生物柴油”的混淆燃料。据悉,生产“生物柴油”尚有另一种质料:餐馆用过的放弃食用油和炸过薯条的黄油。

(5) 能源新秀——海带

巨型海带的适用价值,在外洋已有实例可查。据海内一位专家指出,美国政府在加州外?⒘艘黄婊400平方千米的海底农场,专门莳植巨型海带,每到收获季节,以特殊的采收船采收之后,或使用海带自己具有的细菌自然发酵,或以人工要领加速发酵,它一年所爆发的合整自然气高达6.226多亿立方米,可供5万生齿的都会一年之用,这是以美国家庭的燃料耗用量而言的。

(6) 能源新秀——巨藻

巨藻可以用来提炼藻胶,制造五光十色的塑料、纤维板,也是制药工业的质料。近年来,科学家们对巨藻举行了新的研究,发明它含有富厚的甲烷因素,可以用来制造煤气。这一发明是引人瞩目的。美国有关方面乐观地预计,这一新的绿色能源具有诱人的远景。未来,它甚至可以知足美国对甲烷的需求。
巨藻可以在大陆架海域举行大规模养殖。由于成藻的叶片较集中于海水外貌,这就为机械化收割提供了有利条件。巨藻的生长速率是极为惊人的,每昼夜可长高30厘米,一年可以收割3次。

最近,日本出光兴产中央研究所的生物化学研究所等组成的科研小组宣布,他们乐成地从一种淡水藻类中提取出了石油。这种藻类在吸收二氧化碳举行光相助用的历程中体内蓄集了石油。在研究历程中发明,这种藻类不但二氧化碳的吸收率高,并且其石油天生能力远远凌驾预想的水平。提取出的石油不但发热量高,并且氮、硫含量少。

3) 生物质能的优点有哪些?

生物质能具备下列优点:

(1) 提供低硫燃料;

(2) 提供廉价能源(于某些条件下);

(3) 将有机物转化成燃料可镌汰情形公害(例如,垃圾燃料);

(4) 与其他非古板性能源相较量,手艺上的难题较少。

4) 生物质能的转化手艺

生物质能的开发和使用具有重大的潜力,主要包括两方面:一是建设以沼气为中心的农村新能量、物质循环系统,使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来,解决燃料问题;二是建设能量农场、能量林场及海洋能量农场。

(1) 生物质汽化

将固体生物质转化为气体燃料,称为生物质汽化。其基来源理是含碳物质在不充分氧化(燃烧)的情形下,会爆发出可燃的一氧化碳气体,即煤气。制造煤气的装备称为汽化炉,人们居心不给足氧气,让含碳物质在没有足够的空气的情形下燃烧,“焖”出一氧化碳来。

(2) 生物质液化

将固体生物质转化为液体燃料,称为生物质液化。它包括间接液化和直接液化两种。间接液化是指通过微生物作用或化学合成要领天生液体燃料,如乙醇(酒精)、甲醇;直接液化则是接纳机械要领,用压榨或提取等工艺获得可燃烧的油品,如棉籽油等植物油,经提炼成为可替换柴油的燃料。

(3) 生物质热剖析

这是一项很有潜力的手艺,用于制取人造石油。一些生物质通过热剖析,可制取生物油、生物炭和可燃烧气体,使生物质获得充分使用。

(4) 能源农场

即建设以获取能源为目的的生物质生产基地,以能源农场的形式大规模培育生物质,并加工成可使用的能源。要对土地举行合理妄想,尽可能使用山地、非耕荒地和水域,选择适合外地生长条件的生物质品种举行培育、滋生,以获得足够数目的高产能植物。在海洋、水域,要充分使用海藻和水生物提取能源,建设海洋能源农场或江河能源农场。同时,将基因工程等现代生物手艺普遍应用于能源农场中,以提高能源转化率。

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