能源概论第7次课-第4章新能源与可再生能源.ppt

1、1,第四章 新能源与可再生能源,2,主要内容：,4.1 新能源与可再生能源概述 4.2 太阳能 4.3 风能 4.4 核能 4.5 氢能 4.6 海洋能 4.7 地热能 4.8 生物质能,3,本次课主要内容,4.5 氢能 什么是氢能？氢能的利用途径有哪些？氢能特点。 燃料电池的基本原理是什么？ 4.6 海洋能 什么是海洋能？海洋能的利用方式有哪些？ 海洋能发电的基本原理是什么？ 4.7 地热能 地热能的形式有哪几类？地热能的利用形式有哪些？ 地热发电的基本原理是什么？ 4.8 生物质能 什么是生物质能？生物质能的利用方式有哪些？ 生物质发电的基本原理是什么？,4,4.5 氢能,氢能是氢的化学能

2、。 氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。 氢构成了宇宙质量的75%。 氢气必须从水、化石燃料、植物等含氢物质中制得，是二次能源。,5,工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢、生物质制氢等。 氢能主要优点：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。,6,氢121061焦耳/克； 甲烷仅为50054焦耳/克； 汽油为44467焦耳/克； 甲醇为20254焦耳/克； 煤和生物质为20238焦耳/克。,7,8,9,10,一、氢能概述 清洁能源、利用形式多、热值高、燃烧迅速、

3、本身无毒、 二、氢能利用 1、制氢： 化学制氢、电解水制氢、热化学制氢、太阳能制氢等 2、储氢 物理和化学法两大类 3、利用 运输、燃料,11,氢的产生途径,1.电解水制氢: 2.矿物燃料制氢： （1）煤为原料制取氢气； （2）以天然气或轻质油为原料制取氢气： （3）以重油为原料部分氧化法制取氢气 3.生物质制氢 ： （1）生物质气化制氢 （2）微生物制氢 4.其它合氢物质制氢,12,制氢途径,13,储氢,氢气储存有物理和化学法两大类。物理法主要有：液氢储存、高压氢气储存、玻璃微球储存、地下岩洞储存、活性炭吸附储存、碳纳米管储存（也包含部分的化学吸附储存）。化学法主要有：金属氢化物储存、有机液

4、态氢化物储存、无机物储存、氧化铁吸附储存。,14,氢能的利用,1. 冶金业中，用氢气作为还原剂将金属氧化物还原为金属，在金属高温加工过程中可以作为保护气； 2. 航天业上，氢气是作为高能燃料使用，可以使用于飞机、汽车； 3.炼油业中，石脑油、燃料油、粗柴油、重油等加氢炼制得到质量更好的油产品； 4.合成氨工业中，氢气是重要的合成原料之一； 5.食品工业中，食用的色拉油就是对植物油进行加氢处理的产物，植物油加氢处理后，性能稳定、易存放，且有抵抗细菌生长、易被人体吸收之功效； 6.电子工业中，氢气用做保护气，如电子管、显像管等制备过程； 7.分析测试中，氢气可作为标准气； 8.燃料电池。,15,1

5、6,17,燃料电池,利用水的电解的逆反应的发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质。 工作时，向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程 。 燃料电池是氢的理想的转化装置，是氢能利用的关键技术。,18,19,20,氢能利用存在的问题,1.制氢成本高 电解制氢1升需要消耗3度电； 2.运输、储存氢

6、难度大 3.漏氢带来的环境破坏 氢会造成臭氧破坏,21,氢能源,你认为氢能源有哪些优点？ 你认为目前不能大量使用氢能源的原因是什么？ 应用氢能源，你有什么良策？,22,4.6 海洋能,海洋能(ocean energy)是海水运动过程中产生的可再生能。 主要包括：温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。 潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。,23,24,潮汐能电站,25,盐差能电站,26,27,爱尔兰-潮汐能电站,28,波浪能电厂,29,30,一、类型 潮汐能（位能）； 波浪能、海流能、潮流能（动能）； 温差能（热能）； 盐差能（化学能） 二、利用形式

7、 发电,31,潮汐能 潮汐能是以位能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。,32,潮汐是一种很规律的海面升降变化，海水位涨到最高时，称为高潮或满潮； 海水位退到最低时，则称为低潮或浅潮。 造成潮汐的主要因素，是由月球和太阳对地球在不同位置所造成的影响，每个月的满月或是新月时候，太阳、月球与地球成一直线，强大的引力形成大潮。而在上弦月或下弦月时，因太阳与月球对地球的引力方向不同，海水涨退高度差距较小，因而出现小潮。,33,潮汐的形成,34,潮汐发电 潮汐发电与水

8、力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。具体地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。,35,潮汐发电方式 由于潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变换方向的，因此就使得潮汐发电出现了不同的型式，如单库单向型，只能在落潮时发电；单库双向型，在涨、落潮时都能发电。 世界上第一座具有经济价值，而且也是目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国西部沿海建造

9、的朗斯洛潮汐电站，它使潮汐电站进入了实用阶段，其装机容量为24千瓦，年均发电量为5.44亿度。,36,潮汐发电 因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能。 潮汐能的主要利用方式为发电，目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站，我国的江夏潮汐实验电站为国内最大。,37,38,39,潮汐发电,40,浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。,41,42,波浪发电： 一种浮标装置，波浪来临，把它推起时就能发电。,43,44,海流发电。 海流发电就是利用海流流动特性，将发电机放在海流路径上，海流流动推动水轮发电机发电。,45,46

10、,47,48,潮流发电,49,发电装置上面装有两个涡轮机，可为当地家庭提供1.2兆瓦电量。,50,温差发电 利用塞贝克效应（见温差电现象）把热能（即内能）转化为电能。当一对温差电偶的两个接头处于不同温度时，电偶两端就有一定电动势。要得到较大的功率输出，实用上通常把若干对温差电偶串(或并)联成为温差电池。,51,52,53,54,55,盐差发电,一种用盐差能发电的方案。 该系统主要工作原理是这样的：向水压塔内充海水，由于渗透压的作用，淡水从半透膜向水压塔内渗透，使水压塔内的水位上升。当塔内水位上升到一定高度后，便从水槽溢流出来，冲击水轮机旋转，带动发电机发电。这种利用渗透压原理设计而成的发电装置

11、称为渗透压式盐差能发电系统。,56,另一种盐差能转换装置蒸汽压式盐差能发电系统。在同样温度下，淡水比海水蒸发得快。因此，海水一边的蒸汽压力要比淡水一边低得多。于是在空室内，水蒸气会很快从淡水上方流向海水上方。只要装上涡轮，盐差能也就唾手可得了。,57,盐差能电站,58,4.7 地热能 地热资源分五类： 蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型、岩浆型 地热利用：地热发电、地热供暖、地热务农地热行医 地热发电见下图,59,60,61,地热能,冰岛地热,西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站,62,63,64,4.8 生物质能 一、概述 生物质：由光合作用而产生的有机体。 生物质能：由光合作用将太阳能转

12、化为化学能储存在生物质内的能量。 含量巨大：每年植物光合作用固定的碳所含能量是世界能耗的10倍。 二、生物质资源形式 农作物类、林作物类、水生藻类、光合成微生物类、其他（谷壳、稻秸等农产品的废弃物）,65,66,生物质能 生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，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。,67,68,69,70,生物质来源,未来生物质,四类生物质来源,木制品制造：包括造纸厂、锯木厂和家具生产厂 城市废物：包括树枝修剪、建筑用废木、废弃的木 制品和包装 农作物废物：果树修

13、剪、食品加工 森林：精选裁掉的树枝、树苗等,短期生长的木本和草本作物， 可以510年丰收一次最有前途硬木树,年产农业作物剩余物近5亿吨 木材残余物1620万米3,中国生物质,71,三、生物质能转换利用方法 直接燃烧、生物转换（发酵利用）、化学转换（化学手段） 沼气利用见下图,72,中国生物质能源利用技术概况,中国的生物质能源政策： 以消化利用农林业废弃物、改善农业生态环境为优先发展目标应用为主，同时注重工业生物质废弃物的资源化秸秆为原料的生物质集中供气技术，秸秆为原料的小型气化发电技术，以工业生物质废弃物为原料的燃烧和气化发电技术，以工业生物质废弃物为原料的燃烧和气化热利用技术，生物质压力成型

14、和炭化技术。,中国发展比较成功的生物质能转化技术： 工业沼气、蔗渣发电、稻壳发电、生物质颗粒成型、生物质气化集中供气和热利用,73,生物质能,农林生物质发电,200,2200,2010年,2020年,垃圾焚烧发电,50,200,垃圾填埋场沼气发电,20,100,大中型沼气工程发电,80,300,生物质发电,总计 550 3000,（万千瓦）,74,生物质能,生物质液体燃料 2020年：替代1000万吨成品油 燃料乙醇： 以甜高粱茎杆、甘蔗和木薯等为原料 2020年，年产1000万吨 生物柴油 以麻疯树、油桐、黄连木、油菜籽等为原料 餐饮等行业废油回收 2020年，年产100万吨,75,生物质能

15、,生物质固体成型燃料 2010年: 示范点建设，全国年消费100万吨 2020年: 年消费量达到5000万吨 农村户用沼气 2010年：110亿立方米/年 2020年：180亿立方米/年,76,沼气能源,什么地区适合发展沼气能源？ 沼气是怎么得到的？ 沼气能源的使用应注意什么？,77,78,79,生物质发电 使用生物质作为燃料,利用蒸汽轮机发电原理进行发电.,80,81,82,83,84,85,86,87,88,可燃冰,11月2日，新华社发布的一项消息说，一项针对南海北部的勘测显示，那里的可燃冰储量达到我国陆上石油总量的一半左右，这些可燃冰有望在2015年进行试开采。 对于可燃冰，你还想知道什

16、么呢？,资源丰富的南海,89,可燃冰,可燃冰是一种天然气水合物的俗称，这种物质在低温和40多个大气压下才是稳定的。 可燃冰到达水面可以立即融化，同时成分中的甲烷开始燃烧。 每立方米可燃冰可释放164立方米甲烷。,可燃冰分布广，资源丰富，据计算这种未来的能源可供人类使用上千年。 可燃冰杂质少，无污染。 可燃冰虽好，但开采不易。,90,小结,4.5 氢能 什么是氢能？ 氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。 氢能的利用途径有哪些？氢能特点。 各种工业应用；燃料电池。 氢能特点：储存难；燃烧热值高；干净的能源。 燃料电池的基本原理是什么？ 利用水的电解的逆反应的发电机。,91,小结,4.6 海洋能 什么是海洋能？ 海洋能是海水运动过程中产生的可再生能。 海洋能的利用方式有哪些？ 温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能。 海洋能发电的基本原理是什么？ 潮汐发电、温差发电、盐差发电。,92,小结,4.7 地热能 地热能的形式有哪几类？ 蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型、岩浆型 地热能的利用形式有哪些？ 地热发电、地热供暖、地热务农地热行医 地热发电的基本原理是什么？ 地热提供发电用蒸汽，使用蒸汽轮机发电。,93,小结,4.8 生物质能