新能源ppt教学讲解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五节新能源技术,第三章 当代高新技术的发展,第五节新能源技术第三章 当代高新技术的发展,1,一、能源概述,能源是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。,能源的分类,来自于地球本身，如核能、地热能等；,来自于球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等；,来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。,一、能源概述能源是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资,2,能源的分类,常规能源,：如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；,新能源,：如核能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等。,可再生能源,：,即不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少，如水能、风能、潮汐能、太阳能、生物质能等；,非再生能源,：,它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。,能源的分类常规能源：如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；,3,能源危机,能源资源短缺,煤储量,6800,亿吨，年消耗,35,亿吨，可使用,200,年,石油储量,3000,亿吨，年消耗,40,亿吨，可使用,70,年,能源消费的费用迅速增加,能源资源的勘探、开采越来越难，投入资金多、建设周期长、科技含量高,人类所面临的能源问题,能源危机能源资源短缺人类所面临的能源问题,4,人类所面临的能源问题,能源对环境的污染,研究和开发储量丰富、无污染的新能源势在必行,人类所面临的能源问题能源对环境的污染,5,二、核能的开发及利用,核能又称原子能或原子核能。它是原子核结构发生变化时发出的能量。核能是一种高度密集的能量，目前地球上还没有任何一种能源可以与之相比。,使原子核内蕴藏的巨大能量释放出来方法有两种,核裂变：重元素的原子核发生分裂反应释放裂变能,核聚变：轻元素的原子核发生聚合反应释放聚变能,二、核能的开发及利用核能又称原子能或原子核能。它是原子核结构,6,核反应,核反应,7,核裂变能,如果,1kg,铀全部裂变，它放出的原子能相当于,2500,吨优质煤完全燃烧时所放出的化学能,将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能的系统和设施，称为核电站。,反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行,核裂变能如果1kg铀全部裂变，它放出的原子能相当于2500吨,8,核反应堆及核电站,链式反应产生大量热能。用循环水,(,或其他物质,),带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发电。,核反应堆的结构：核燃料慢化剂热载体控制设施防护装置。,安全壳,热蒸汽,汽轮机,发电机,冷蒸汽,冷水,热水,核反应堆及核电站链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物质),9,核电站是经济的能源,虽然核电站的投资高于燃煤电厂，但是，由于核燃料成本显著地低于燃煤成本，使得目前核电站的总发电成本低于烧煤电厂。,核电站在一些国家已经成为主要的能量来源之一。,截止,2005,年,9,月底，全世界正在运行的核电机组,443,座，分布在,31,个国家或地区，年发电量占世界总量的,16%,；反应堆拥有量排名前三位的美国、法国、日本的反应堆总和占全世界的,49.4%,，装机容量占,56.9%,。,核电站是经济的能源虽然核电站的投资高于燃煤电厂，但是，由于核,10,我国核电站发展情况,1991,年,12,月我国第一座自行设计制造的,30,万千瓦秦山压水堆核电站并网发电,目前已有,6,座核电站共,11,台机组,906.8,万千瓦先后运行,2020,年我国核电装机容量将达到,4000,万千瓦，占全国电力装机容量的,4%,。,秦山核电站,大亚湾核电站,秦山三期核电站一号气轮机组,我国核电站发展情况1991年12月我国第一座自行设计制造的3,11,核聚变能,一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时能释放出,17.6Mev,的能量，平均每个核子放出能量是裂变的几倍，是化学燃料的几百万倍,作为聚变燃料的氘的储量在地球上是异常丰富的，能为人类提供,10,25,Kw,小时的能量，按目前世界能量的消耗率估计可用,10,10,年以上,聚变反应的产物是,4,He,，无放射性，清洁能源。,一座核聚变反应堆，可连续工作,3000,年之久，可谓“人造太阳”,核聚变能一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时能释放出17.6M,12,实现受控核聚变作为工业应用需要四个条件,超高温：,把氘和氘等轻元素加热到,12,亿，克服粒子相互间的库仑斥力,高密度：,使中子的密度达到每立方厘米,50,万亿个,约束时间长：对等离子体加以约束，使它能维持,1,秒以上的时间，以保证充分地发生核反应,约束时间长,：对等离子体加以约束，即使它能维持,1,秒以上的时间,保持干净：,从原料到容器须高度纯洁，容器在装入核燃料前就必须达到大气压的十亿分之一的高度真空。,大约有,20,多个国家建造了,200,余座核聚变实验装置，设计了各种受控热核反应堆发电装置,实现受控核聚变作为工业应用需要四个条件 超高温：把氘和氘等轻,13,国际热核聚变实验堆,ITER,美国、日本、俄罗斯、欧州共同体决定共同出资兴建,ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor),“人造太阳”计划,ITER,（道路）：用受控核聚变发电，走和平利用核能的道路，为人类寻找可替代的洁净能源。,在计划提出近,20,年，选址耗时,18,年后，全球最大、代表世界未来能源科技最高水平的核聚变反应装置,ITER,的建设地点终于滑落法国南部的卡达拉什（,Cadarache,）,国际热核聚变实验堆ITER 美国、日本、俄罗斯、欧州共同体决,14,国际热核聚变实验堆,ITER,为期,30,年、投资超过,100,亿欧元的国际超大型科学合作项目，其意义不亚于国际空间站计划和人类基因组计划,该计划已耗资,120,亿美元，涉及领域包括超导研究、高真空、环境科学、生命科学、等离子计量和控制、信息通信、纳米材料等多个学科。,2010,年前后建成，如果实现, 21,世纪中叶有可能建成商业聚变堆并开始实际使用聚变能,磁约束聚变装置,ITER,ITER,的环形真空室,国际热核聚变实验堆ITER为期30年、投资超过,15,我国新一代“人造太阳” 实验装置,2006,年,9,月，耗时,8,年、耗资,2,亿元人民币的我国新一代“人造太阳” 实验装置,位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置,(EAST),实现了跨国远程控制的等离子体放电,美国通用原子能公司,(General Atomics USA),专家通过专用数据网，轻点鼠标即可轻松启动并运行地球另一端的中国核聚变实验装置,EAST,的建成，使我国迈入磁约束核聚变领域先进国家行列。,中国的人造太阳,.wmv,我国新一代“人造太阳” 实验装置 2006年9月，耗时8年、,16,积极开发、合理利用核能源,切尔诺贝利核电站爆炸及影响,积极开发、合理利用核能源切尔诺贝利核电站爆炸及影响,17,三、太阳能,未来最理想的能源,太阳是一个炽热的气态球体，没有固体的星体或核心。由于太阳内部持续进行着氢聚合成氦的核聚变反应，所以不断地释放出巨大的能量，并以辐射和对流的方式由核心向表面传递热量，其氢的储量足够维持100亿年,太阳每小时辐射到地球的能量约为18万兆瓦，相当于燃烧90兆吨优质煤的热量；太阳能是取之不尽，用之不竭的且无污染的能源。,三、太阳能未来最理想的能源太阳是一个炽热的气态球体，没,18,太阳能的利用,太阳能利用涉及多项技术问题,具有共性的技术是太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用,光热利用、光电利用和光化学利用。,太阳能的利用太阳能利用涉及多项技术问题,19,光热转换利用太阳能,利用太阳辐射能加热集热器，把吸收的热能转换为机械能或电能。,德国青年自制太阳能汽车环游世界,太阳能烘干机可以烘干粮食、烟叶、干果、农副产品及木材等；,主动和被动的太阳房是利用太阳能采暖，是空调的一种简单、经济、有实效的项目；,可利用太阳能蒸馏器进行海水淡化,光热转换利用太阳能利用太阳辐射能加热集热器，把吸收的热能转换,20,太阳能热发电,集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上，将,太阳的能量聚集在一起，加热来驱动汽轮机发电,太阳能热发电集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、,21,光电转换利用太阳能,通过半导体材料直接将太阳辐射能转变为电能(直流电)。,太阳能电池的种类主要有硅、硫化镉、砷化镓等电池。,太阳能电池技术较成熟，主要用于航天、无人灯塔、无线电中继站、无人气象站、浮标和电围栏等作为电源。,光电转换利用太阳能通过半导体材料直接将太阳辐射,22,薄如纸片的太阳电池,澳大利亚节能环保船长翅膀,太阳方舟：世界上最酷最大的太阳能建筑,薄如纸片的太阳电池澳大利亚节能环保船长翅膀,23,太阳能新产品,太阳能照像机,：日本研制成功世界上第一架太阳能照像机，重最仅475克，机内装有高效太阳能电池板和蓄电池，蓄足电力可连续使用4年。美国一家公司也生产出了一种新型的135照像机，其动力由太阳能电池板供应，只要有光线就能提供能源。,太阳能汽车,：日本东京电机大学设计出一种轻型太阳能轿车，其车顶上安装了两组蓄电池，利用太阳光充电后交替使用。一组蓄电池充电后可行驶110公里，夏季日照最长季节可达150公里，最适宜于日照时间长的地区使用。不用燃油，不污染环境。,太阳能新产品太阳能照像机：日本研制成功世界上第一架太阳能照像,24,太阳能新产品,太阳能电话机,：在法国的图尔市，新建了世界上第一批太阳能电话机。设有这种电话机的电话亭的顶端装设了太阳能电池，电话机完全依靠太阳能作无线通讯的能源。这种电话机话音清晰无障碍。它将在法国各公路沿线普遍设立。,英国一家无线电公司，也研制成功了类似的电话机。,太阳能新产品太阳能电话机：在法国的图尔市，新建了世界上第一批,25,四、地热能的开发利用,地球本身是一座巨大的天然储热库。地壳、地幔、地核不同层次蕴藏着不同量的热能。从地面向下，在,15Km,以内，深度每增加,100m,，温度平均升高,3,左右。在,100Km,深处，温度高达,1400,。,全世界地热资源的总量大约为,14.510,25,焦，是全部煤炭资源的储量的,1.7,亿倍。接世界年耗,10,亿,t,标准煤计算，可满足人类几十万年能源之用。,四、地热能的开发利用地球本身是一座巨大的天然储热库。地壳、地,26,地热能的利用,2O0-400,直接发电及综合利用；,150-200,双循环发电、制冷、工业干燥、工业热加工；,10O-15O,双循环发电，供暖、制冷、工业干燥、脱水加工、回收盐类、罐头食品；,50-100,供暖，温室、家庭用热水、工业干燥；,20-50,沐浴，水产养殖、饲养牲畜、土壤加温、脱水加工,地热能的利用2O0-400直接发电及综合利用；,27,地热发电,地热发电是利用地热能的代表性技术和重要方向之一。,地热发电是通过热能、机械能的中间转换产生电能，但地热发电所需的蒸汽能量是直接来源于地热能，不需要燃料、锅炉、运输设备等，因此，地热发电是一种比煤、石油、天然气、核能等发电便宜得多的能源利用方式。,俄堪察加半岛地热发电站成本低、清洁环保,地热发电地热发电是利用地热能的代表性技术和重要方向之一。,28,地热发电,全世界地热发电站约有,300,座，总装机容量接近,110,4,Mw,，分布在,20,多个国家，其中美国占,40%,。,我国用于发电的地热资源主要集中在西藏、云南的横断山脉一线，全国地热发电装机容量,88%,集中在西藏，第一座地热电站羊八井电站已稳定运行了近,30,年。,地热发电全世界地热发电站约有300座，总装机容量接近110,29,五、氢能的开发利用,氢能也叫氢燃料，是新型的“二次能源”，在超低温和高压下可成为液态,重量轻；热值高；“爆发力”强；来源广品质最纯洁；能量形式多；储运方便,用氢能取代碳氢化合物能源，将是一个重要发展趋势,真正做到大量而又廉价地获取氢能还存在着一定的技术问题,五、氢能的开发利用氢能也叫氢燃料，是新型的“二次能源”，在超,30,五、氢能的开发利用,太阳热分解水制氢法、太阳能电解水制氢法、太阳能光电化学电池分解水制氢法、模拟植物光合作用分解水制氢法、太阳光络合催化分解水制氢法、微生物发酵制氢法、光合微生物制氢法等高技术制氢方法,绝大部分仍处于理论研究和实验室阶段，距离大规模工业实用化，还有一个相当大的距离,液态氢从,1960,年首次作为太空火箭的动力燃料，发展到今天已成为各种航天器的基本燃料,意大利设计在日内瓦发布,Vadh,液氢动力概念车,五、氢能的开发利用太阳热分解水制氢法、太阳能电解水制氢法、太,31,六、生物质能的利用,生物质能，即蕴藏在生物质中的能量,是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量,自然界各种植物、人畜排泄物等废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等,六、生物质能的利用生物质能，即蕴藏在生物质中的能量,是指直接,32,生物质能的特点,可再生性，生物质能由于通过植物的光合作用可以再生，可保证能源的永续利用；,低污染性，生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的,SO,2,等较少，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；,广泛分布性，缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；,总量十分丰富，仅次于煤炭、石油和天然气。,生物质能的特点 可再生性，生物质能由于通过植物的光合作用可以,33,利用现代技术将生物质转化为能量的方法,生物转换技术，将生物质通过微生物发酵方法转换为液体或气体燃料的技术，如酒精、沼气的生产技术；,化学转换技术，这是生物质通过化学方法转换为燃料物质的技术，主要包括有机溶剂提取法、气化法、热分解法。,利用现代技术将生物质转化为能量的方法 生物转换技术，将生物质,34,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动物油脂、餐饮垃圾油等为原料，通过酯交换工艺制成、可代替柴油的再生性燃油,大戟科、萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科植物，从它们的茎、叶伤口处有乳白色或黄褐色液体流出来，其中含有与石油成分相似的碳氢化合物,一英亩三角大戟可生产相当于,50,吨石油的燃料,一公顷象草平均每年可收获,12t,生物石油,三角大戟,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,35,七、能源的合理使用,风能的利用,七、能源的合理使用风能的利用,36,工厂热能造福居民生活,七、能源的合理使用,工厂热能造福居民生活七、能源的合理使用,37,英国充分利用可再生能源,七、能源的合理使用,英国充分利用可再生能源七、能源的合理使用,38,七、能源的合理使用,节能减排新方法 再生能源进万家,七、能源的合理使用节能减排新方法 再生能源进万家,39,课后作业,查阅资料，试评价核能利用新技术的前景,。,查阅资料，综述保持能源可持续发展的措施。,参考网站：中国新能源网,课后作业 查阅资料，试评价核能利用新技术的前景。,40,