节新能源技术.ppt

1、第四节新能源技术，本节的教学目的和要求：理解和掌握能源的概念和分类理解和熟悉当今世界人类面临的能源问题新能源技术。 本节主要内容为：能源及其分类世界性的能源危机大国能源战略竞争背后的中国面临着“贫血”威胁的替代能源音像资料。 一、能源及其分类，一能源是人为了得到能源而使用的自然资源。 根据2能源的分类能量源，可以将能源分类为来自地球以外天体的能源(除了包括直接的太阳辐射能源以外，还可以间接包括来自太阳能的能源，例如化石能源、生物能源、水力能源、风力能源、海洋能源等)，2能源的分类， 地球本身所埋藏的能源资源(地热能源等)地球与其他天体相互作用而产生的能量(潮汐能量等)。 根据形成条件的不同，能

2、量可以分为两种原始能量，天然存在，可以不改变其形状而直接利用(如原煤、原油、天燃气、水力、太阳能等)。 2根据能量分类、二次能源、原始能量加工的(例如电力、汽油、瓦斯气体、甲烷、氢等)。 根据是否可以再利用，可以将能源分为2种再生能源(例如太阳能、风力能源、水力等)的非再生能源(煤炭石油天燃气等)。 2能源的分类，根据开发使用的程度，可以将能源分类为2种通常能源，是指被广泛利用的能源的替代能源，是指没有被广泛利用，在研究开发中应该普及的能源。 二、根据世界能源危机资料，目前在世界原始能量产量和消费中，居第一位的是石油，其次是煤炭、天燃气。 相关资料显示，石油、煤炭、天燃气等常规化石能源的蕴藏量

3、日益减少，不再被可预见的有日子消耗，世界面临着严峻的能源危机。 如果没有发现新的可替代能源，人类生存面临严峻挑战的1石油，石油的开采历史超过140年的现在，世界每天的石油消费量达到7700万桶，以每年12%的速度增加现在，世界石油的总蕴藏量为30008000亿吨，开采40100年2煤，每年开采的煤量为35亿吨世界上可开采的煤的蕴藏量为700017000亿吨开采和可使用年限为200500年。3天燃气、乐观估计、目前世界上可开采的天燃气总蕴藏量为280亿立方分米，可以满足170年的需求。 三、大国能源竞争的背后，能源是国民经济命脉，是影响各国引导者战略决策的重要因素，是许多国家制定全球战略的首要问

4、题。 近20年来，世界上发生的许多危机、冲突都是围绕能源的争斗引起的(如伊拉克战争、前苏联向阿富汗斯坦共和国派遣军队、海湾战争、科索沃战争、美国打败塔利班面包车、伊拉克战争等)。 三、在大国能源竞争的背后，美国、露西亚、日本、欧盟、中国等多个国家对中东、里海等石油资源展开了激烈的竞争和复杂的斗争。 四、中国面临“贫血”威胁，中国煤炭蕴藏量居世界第三位，为人均世界平均水平的50%； 我国石油蕴藏量居世界第六位，占人均世界平均水平的17%； 人均石油产量和消费量是世界平均水平的21%； 我国的天燃气蕴藏量居世界第16位，是人均世界平均水平的10%。 四、中国面临“贫血”威胁，目前，中国佬年能源消费

5、为1000公里标准煤，美国为11000公里，英、德意志、法国等国家为50006000公里。 2030年以后，中国佬的年能源消费为20003000公里的标准煤，人口达到了15亿以上。 四、中国面临“贫血”的威胁，从1996年开始，中国从原油输出国成为原油输入国，2000年中国的输入石油占消费量的20%，2010年达到40%以上的美日等发达国家都建立了战略石油储备制度，可以提供36个月的石油供给。 我国没有战略石油储备。四、中国面临“贫血”威胁，解决中国和世界能源危机的途径：一是节约能源，二是加强新能源技术的研究、开发和利用，扩大利用替代能源的比重。 五、新能源技术、核电源太阳能地热能源风能海洋能

6、源生物能源氢能源。 1核电源，(1)核电源也称为核电源。 原子核结构变化(核裂变、核聚变)时释放的能量。 核电源放出的能量远远大于化石燃料的燃烧。 1kg铀235=1800 t石油或2800 t标准煤。 (2)核裂变反应是指重原子核分裂成两个轻新原子核的过程，包括自发和诱导两种，一般的核裂变是指后者进行核裂变反应，用于连续释放能量的物质，称为核裂变燃料。 铀=铀238(99.28% )铀235(0.714% )铀234(0.006% )，(2)当在核裂变反应中产生的中子引起其它铀核裂变时，核裂变反应可连续进行的链锁反应速度非常快，使得第二次反应时间只有2 XM 在链锁反应中，后代的中子数与前代

7、的中子数之比称为倍增系数(k )。 (3)利用核能发电厂、核电源发电的装置被称为核能发电厂，现在很多核能发电厂利用核裂变能量发电的核能发电厂的核心是原子炉，原子炉有各种各样的类型，现在运行的核能发电厂中子轻水山多的核能发电厂的工作原理图，如教科书第190页的图3-16所示。 (3)核能发电厂、1954年前苏联建造了世界首座核能发电厂，目前世界上有30多个国家的400多个核能发电厂运行，占世界总电功率20%左右的我国秦山核能发电厂、大亚湾核电站已建成并正式发电，秦山二期、三期核发电、岭澳核电站项目、 (3)核能发电厂、核能发电厂的安全性一般来说，预防措施适当的话，核能发电厂是安全的。 历史上曾发

8、生过两次核能发电厂核泄露事故：一次是1979年3月18日，美国三里岛核能发电厂的堆芯熔毁破坏另一次是1986年4月26日，在前苏联切尔诺贝利核电站4号炉发生爆炸。 (3)核能发电厂、核能发电厂问题核能发电厂的主要问题是放射性核废料的处理、储藏和最终处置。 (4)核电源第二代快中子增殖反应堆对热中子反应堆天然铀的利用率低(0.7% )； 快中子增殖反应堆以钚239作为核裂变燃料，构成堆芯，用铀238包围堆芯的周围，作为增殖层。 可以将天然铀的利用率提高到60p%。 (5)控制核聚变是指两个或两个以上轻原子核聚合成一个重原子核的反应，核聚变燃料主要是氢、其同位素氢和氚。 控制核聚变，(1)质量能量

9、比高，是同质量核裂变放出能量的4倍；(2)可以从海水中大量提取重氢和氚的原料脚丫子；(3)没有放射性，没有安全、清洁、污染。 和平利用核聚变能源还处于研究阶段。 2太阳能是指地球上直接接受并可以利用的太阳辐射能源。太阳能自身的放射能只达到了地球大气层的22亿分之一。太阳辐射能源是巨大无污染、清洁安全的可再生能源，它是无法获取和使用完的。 2利用太阳能、太阳能的新技术、新材料和新设备相继问世，为太阳能的广泛应用奠定了基础。 目前，直接利用太阳辐射能量有光热转换和光电转换； 光化学转换。 (1)光热转换、光热转换是指，利用各种集热装置(集热器)将太阳辐射能量转换成热能。 太阳能发电； 太阳能高温堆

10、熔化期高温材料； 太阳能节能建筑利用太阳能太阳能淡化海水的太阳能池(盐湖水太阳能光伏发电技术)太阳能热水器。 (2)通过光电转换、太阳能电池片(光电池、光伏电池)将太阳辐射能量直接转换为电能。 太阳能电池片的工作原理是光电效应的。太阳能电池片被广泛应用于宇宙航行体的太阳能电池片还被用作交通工具的能量源。太阳能电池片被应用于自动控制领域的太阳能电池片还被用于发电(太阳能光伏发电所)。 (3)光化学转换、光与物质相互作用发生化学变化的过程称为光化学转换。 利用绿色植物的光合作用光化学电池制造氢。 光化学转换迄今仅限于实验室试验，没有大的突破。 3 .地热能源，地球内部埋藏的热能被称为地热能源，(1

11、)来自高温岩浆，(2)岩石中的放射性元素在地球上所有能量中崩溃，地热能源仅次于太阳辐射能量，居第二位(火山喷发、地震和其他地壳变动)。 地热资源根据存在形式可以分为蒸汽型、温水型、压型、干热岩型和岩浆型5种。 地热能源既便宜又干净，利用前景非常广阔。 4风能、风能是太阳辐射引起的地球各部分的热不均匀，引起空气运动产生的能量风能的利用主要依赖风力机，风力机是将风能转换为其他形式的能量的旋转机械利用风力发电、抽水、辅助、制冷、 5海洋能源、海洋能源是指海水在运动中产生，可用于人类的能量，包括潮汐能量、波浪能、海流能、温差能、盐差能等。 海洋除了巨大的海洋能源外，还有丰富的海洋矿物资源、海水资源、海

12、洋生物资源。 人类有可能进入21世纪全面、综合、立体开发海洋的“海洋经济时代”。 (6)生物能源、生物能源又称生质能，是指绿色植物通过光合作用将太阳能转换为化学能并储存在生质能源内部的能源，生质能种类繁多，目前可利用的有： (1)木材和森林工业废物(树枝、叶、树根等)； 生质能的分类，(2)农业废料(株根、果核、玉米芯等) (3)水生植物(藻类等) (4)油料作物(棉籽、麻籽、桐等) (5)城市和工业的有机废物(垃圾与食品、屠宰、制酒、造纸工业的排泄物等) (6)粪便。 7氢能源是指氢发生化学变化和电化学变化的过程中产生的能量氢作为能量源的优点是蕴藏量丰富、热价值高、清洁且无污染的氢的利用： (1)直接用