新能源基礎知識課件

目的與要求：了解和掌握能源的概念和分類；了解當今世界人類所面臨的能源問題；了解和熟悉新能源技術。第1頁/共39頁主要內容：能源及其分類；全球能源危機；大國能源戰(zhàn)略競爭的背后；中國面臨能源短缺的威脅；新能源。第2頁/共39頁一、能源及其分類1能源能源是指人類用來獲取能量的自然資源。2能源的分類⑴按來源不同可把能源分為三類來自地球以外天體的能量（包括直接的太陽輻射能外，還包括間接來自太陽能能源，如化石能源、生物能、水能、風能、海洋能等）；第3頁/共39頁2能源的分類地球的本身蘊藏的能量資源（如地熱能等）；地球與其他天體相互作用而產生的能量（如潮汐能等）。⑵按形成條件不同，可把能源分為兩類一次能源，指天然存在的、可直接利用的（如原煤、原油、天然氣、水力、太陽能等）；第4頁/共39頁2能源的分類二次能源，在一次能源基礎上加工而成的（如電力、汽油、煤氣、沼氣、氫氣等）。⑶按能否反復利用，可把能源分為兩類再生能源（如太陽能、風能、水力等）；非再生能源（煤炭、石油、天然氣等）。第5頁/共39頁2能源的分類⑷

按開發(fā)使用的程度不同，可把能源分為兩類常規(guī)能源，指已被廣泛利用的能源；新能源，指未被廣泛利用、正在研究開發(fā)、有待推廣的能源。第6頁/共39頁二、全球能源危機

有關資料顯示：目前在世界初級能源的產量和消費中，居第一位的是石油，其次是煤炭、天然氣。

有關資料還顯示：石油、煤炭、天然氣等常規(guī)化石能源的儲量日益減少，在可預見的不長時間內將被消耗殆盡，全球面臨著嚴重的能源危機。如果新的替代能源沒有屆時被發(fā)現，人類的生存面臨嚴重挑戰(zhàn)！第7頁/共39頁1石油石油的開采歷史已超過140年；目前全球每天消耗石油量達7700萬桶，且以每年1~2%的速度增加；目前世界石油總儲量為3000~8000億噸，可開采40~100年（樂觀的估計）。第8頁/共39頁2煤炭每年開采的煤炭量為35億噸；全球可供開采的煤炭儲量為7000~17000億噸；可供開采和使用的年限為200~500年。第9頁/共39頁3天然氣樂觀的估計，目前全世界可開采的天然氣總儲量為280億立方米；能滿足170年的需求。第10頁/共39頁三、大國能源競爭的背后能源是國民經濟的命脈，是影響各國領導人戰(zhàn)略決策的重要因素，是許多國家制定全球戰(zhàn)略的首要問題。近20年來，世界上發(fā)生的許多危機、沖突都是圍繞爭奪能源引發(fā)的（如兩伊戰(zhàn)爭，前蘇聯出兵阿富汗，海灣戰(zhàn)爭，科索沃戰(zhàn)爭，美國推翻塔利班，伊拉克戰(zhàn)爭等）。第11頁/共39頁三、大國能源競爭的背后美國、俄羅斯、日本、歐盟、中國等許多國家針對中東、里海等石油資源展開了激烈的較量和錯綜復雜的斗爭。第12頁/共39頁四、中國面臨能源短缺的威脅我國煤炭儲量居世界第3位，人均為世界平均水平的50%；我國石油儲量居世界第6位，人均為世界平均水平的17%；人均石油產量與消費量占世界平均水平的21%~22%；我國天然氣儲量居世界第16位，人均為世界平均水平的10%。第13頁/共39頁四、中國面臨能源短缺的威脅目前我國人年均能源消耗是1000公斤標準煤，美國是11000公斤，英、德、法等國家為5000~6000公斤；2030年以后，我國人年均能源消耗是2000~3000公斤標準煤，人口達15億以上。第14頁/共39頁四、中國面臨能源短缺的威脅從1996年開始，我國由原油出口國變成原油進口國；2000年我國進口石油占消耗量的20%，2010年將達到40%以上；美日等發(fā)達國家都建立了戰(zhàn)略石油儲備制度，可提供3~6個月的石油供應；我國沒有戰(zhàn)略石油儲備。第15頁/共39頁四、中國面臨能源短缺的威脅解決我國及世界能源危機的途徑：一是節(jié)約使用能源；二是加強新能源技術的研究、開發(fā)和利用，不斷擴大利用新能源的比重。第16頁/共39頁五、新能源技術核能；太陽能；地熱能；風能；海洋能；生物能；氫能。第17頁/共39頁1核能(1)核能又稱原子能。它是指原子核結構發(fā)生變化（核裂變、核聚變）時釋放出的能量。核能比化石燃料燃燒放出的能量大得多。

1kg鈾235=1800t石油或2800t標準煤。第18頁/共39頁(2)核裂變反應它是指一個重原子核分裂成2個較輕的新原子核的過程，有自發(fā)和誘導兩種，一般的核裂變指后者；用來進行核裂變反應并連續(xù)釋放能量的物質，稱核裂變燃料。鈾=鈾238（99.28%）+鈾235（0.714%）+鈾234（0.006%）第19頁/共39頁(2)核裂變反應如果核裂變反應中產生的中子再引起其它的鈾核裂變，就可使核裂變反應不斷地進行下去，稱為“鏈式反應”。鏈式反應的速度極快，兩次反應間隔時間只有2x10-14秒。在鏈式反應中，后一代中子數與前一代中子數之比稱為倍增系數（k）。第20頁/共39頁(3)核電站利用核能來發(fā)電的裝置稱為核電站，目前大多數核電站是利用核裂變能來發(fā)電的；核電站的核心是核反應堆，核反應堆有多種類型，目前運行的核電站以熱中子輕水堆居多；第21頁/共39頁(3)核電站1954年，前蘇聯建成世界上第一座核電站；現在世界上有30多個國家的400多座核電站在運行，占世界總電力的20%左右；我國秦山核電站、大亞灣核電站已建成和正式發(fā)電，秦山二期、三期核電工程、嶺澳核電工程、連云港核電工程也將于近年內建成發(fā)電。第22頁/共39頁(3)核電站核電站的安全性一般來說，如果防范措施得當，核電站是很安全的。歷史上曾發(fā)生過兩次核電站核泄露事故：一次是1979年3月18日，美國三里島核電站堆芯熔毀；另一次是1986年4月26日，前蘇聯切爾諾貝利核電站4號反應堆發(fā)生爆炸。第23頁/共39頁(3)核電站核電站的問題核電站的主要問題是放射性核廢料的處理、儲存和最終處置。第24頁/共39頁(4)核電第二代——快中子增殖反應堆熱中子反應堆對天然鈾的利用率很低（只有0.7%）；快中子增殖反應堆以钚239為裂變燃料，組成堆芯，以鈾238包圍在堆芯周圍，作為增殖層?？墒固烊烩櫟睦寐蔬_到60%~70%。第25頁/共39頁(5)受控核聚變是指兩個或兩個以上較輕的原子核聚合成一個較重的原子核的反應；核聚變燃料主要是氫及其同位素氘和氚。受控核聚變具有以下優(yōu)點：(1)質能比高，是同質量核裂變釋放能量的4倍；(2)原料足，從海水中可大量提取氘和氚；(3)無放射性，安全、清潔、不污染。核聚變能的和平利用目前尚處于研究階段。第26頁/共39頁2太陽能指地球上可以直接接受并利用的太陽輻射能；太陽本身的輻射能量只有22億分之一到達地球大氣層；太陽輻射能是一種巨大、無污染、潔凈、安全的可再生能源，它是取之不盡、用之不竭。第27頁/共39頁2太陽能

利用太陽能的新技術、新材料和新設備不斷出現，為太陽能的廣泛應用奠定了基礎。目前，直接利用太陽輻射能有三種方式：光-熱轉換；光-電轉換；光-化學轉換。第28頁/共39頁(1)光-熱轉換光-熱轉換就是把太陽輻射能通過各種集熱裝置（集熱器）轉變成熱能。太陽能熱發(fā)電；太陽能高溫爐冶煉高溫材料；太陽能節(jié)能建筑——太陽房；利用太陽能使海水淡化；太陽池（鹽湖水太陽能發(fā)電技術）；太陽能熱水器。第29頁/共39頁(2)光-電轉換

通過太陽能電池（光電池、光伏電池）將太陽輻射能直接轉變成電能。太陽能電池的工作原理是光電效應。太陽能電池已廣泛應用于宇宙飛行器；太陽能電池用來作為交通工具的能源；太陽能電池應用在自動控制領域；太陽能電池還可以用來發(fā)電（光伏電站）。第30頁/共39頁(3)光-化學轉換

用光和物質相互作用引起化學變化的過程稱光-化學轉換。綠色植物的光合作用；利用光化學電池制氫。光-化學轉換到目前為止還只限于實驗室試驗，沒有重大突破。第31頁/共39頁3地熱能地球內部蘊藏著的熱能稱為地熱能，來自(1)高溫巖漿，(2)巖石中放射性元素衰變；在地球上所有的能源中，地熱能僅次于太陽輻射能，排在第二位（火山爆發(fā)、地震和其他地殼變動）；地熱資源按存在形式可分為五大類型：蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型。地熱能廉價、清潔，利用前景十分廣闊。第32頁/共39頁4風能風能是太陽輻射造成地球各部分受熱不均，引起空氣運動而產生的能量；風能的利用主要靠風力機，風力機是把風能轉化為其他形式能量的旋轉機械；利用風力可以發(fā)電、提水、助航、制冷、致熱等。第33頁/共39頁5海洋能海洋能是指海水在運動過程中產生的能為人類利用的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能、鹽差能等。海洋中除有巨大的海洋能外，還有豐富的海洋礦物資源、海水資源和海洋生物資源。人類有可能在21世紀進入全面、綜合、立體開發(fā)海洋的“海洋經濟時代”。第34頁/共39頁6生物能生物能也叫生物質能，它是指綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的能量；生物質能的種類繁多，目前可被利用的大致有六大類：(1)木材和森林工業(yè)廢棄物（樹枝、樹葉、樹根等）；第35頁/共39頁生物質能的分類(2)農業(yè)廢棄物（秸桿、果核、玉米芯等）；(3)水生植物（藻類等）；(4)油料作物（棉籽、麻籽、油桐等）；(5)城市與工業(yè)有機廢棄物（垃圾和食品、屠宰、制酒、制紙工業(yè)的排泄物等）；(6)糞便。第36頁/共39頁7氫能是指氫在發(fā)生化學變化和電化學變化過程中產生的能量；氫作為能源的優(yōu)點是儲量豐富、熱值高和清潔無污染；氫的利用：(1)直接用作燃料（如發(fā)射火箭等）；(2)用