節(jié)新能源技術(shù).ppt

1、第四節(jié)新能源技術(shù)，本節(jié)的教學(xué)目的和要求：理解和掌握能源的概念和分類理解和熟悉當(dāng)今世界人類面臨的能源問題新能源技術(shù)。 本節(jié)主要內(nèi)容為：能源及其分類世界性的能源危機(jī)大國能源戰(zhàn)略競爭背后的中國面臨著“貧血”威脅的替代能源音像資料。 一、能源及其分類，一能源是人為了得到能源而使用的自然資源。 根據(jù)2能源的分類能量源，可以將能源分類為來自地球以外天體的能源(除了包括直接的太陽輻射能源以外，還可以間接包括來自太陽能的能源，例如化石能源、生物能源、水力能源、風(fēng)力能源、海洋能源等)，2能源的分類， 地球本身所埋藏的能源資源(地?zé)崮茉吹?地球與其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量(潮汐能量等)。 根據(jù)形成條件的不同，能

2、量可以分為兩種原始能量，天然存在，可以不改變其形狀而直接利用(如原煤、原油、天燃?xì)?、水力、太陽能?。 2根據(jù)能量分類、二次能源、原始能量加工的(例如電力、汽油、瓦斯氣體、甲烷、氫等)。 根據(jù)是否可以再利用，可以將能源分為2種再生能源(例如太陽能、風(fēng)力能源、水力等)的非再生能源(煤炭石油天燃?xì)獾?。 2能源的分類，根據(jù)開發(fā)使用的程度，可以將能源分類為2種通常能源，是指被廣泛利用的能源的替代能源，是指沒有被廣泛利用，在研究開發(fā)中應(yīng)該普及的能源。 二、根據(jù)世界能源危機(jī)資料，目前在世界原始能量產(chǎn)量和消費中，居第一位的是石油，其次是煤炭、天燃?xì)狻?相關(guān)資料顯示，石油、煤炭、天燃?xì)獾瘸Ｒ?guī)化石能源的蘊(yùn)藏量

3、日益減少，不再被可預(yù)見的有日子消耗，世界面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī)。 如果沒有發(fā)現(xiàn)新的可替代能源，人類生存面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的1石油，石油的開采歷史超過140年的現(xiàn)在，世界每天的石油消費量達(dá)到7700萬桶，以每年12%的速度增加現(xiàn)在，世界石油的總蘊(yùn)藏量為30008000億噸，開采40100年2煤，每年開采的煤量為35億噸世界上可開采的煤的蘊(yùn)藏量為700017000億噸開采和可使用年限為200500年。3天燃?xì)狻酚^估計、目前世界上可開采的天燃?xì)饪偺N(yùn)藏量為280億立方分米，可以滿足170年的需求。 三、大國能源競爭的背后，能源是國民經(jīng)濟(jì)命脈，是影響各國引導(dǎo)者戰(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

4、題。 近20年來，世界上發(fā)生的許多危機(jī)、沖突都是圍繞能源的爭斗引起的(如伊拉克戰(zhàn)爭、前蘇聯(lián)向阿富汗斯坦共和國派遣軍隊、海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、美國打敗塔利班面包車、伊拉克戰(zhàn)爭等)。 三、在大國能源競爭的背后，美國、露西亞、日本、歐盟、中國等多個國家對中東、里海等石油資源展開了激烈的競爭和復(fù)雜的斗爭。 四、中國面臨“貧血”威脅，中國煤炭蘊(yùn)藏量居世界第三位，為人均世界平均水平的50%； 我國石油蘊(yùn)藏量居世界第六位，占人均世界平均水平的17%； 人均石油產(chǎn)量和消費量是世界平均水平的21%； 我國的天燃?xì)馓N(yùn)藏量居世界第16位，是人均世界平均水平的10%。 四、中國面臨“貧血”威脅，目前，中國佬年能源消費

5、為1000公里標(biāo)準(zhǔn)煤，美國為11000公里，英、德意志、法國等國家為50006000公里。 2030年以后，中國佬的年能源消費為20003000公里的標(biāo)準(zhǔn)煤，人口達(dá)到了15億以上。 四、中國面臨“貧血”的威脅，從1996年開始，中國從原油輸出國成為原油輸入國，2000年中國的輸入石油占消費量的20%，2010年達(dá)到40%以上的美日等發(fā)達(dá)國家都建立了戰(zhàn)略石油儲備制度，可以提供36個月的石油供給。 我國沒有戰(zhàn)略石油儲備。四、中國面臨“貧血”威脅，解決中國和世界能源危機(jī)的途徑：一是節(jié)約能源，二是加強(qiáng)新能源技術(shù)的研究、開發(fā)和利用，擴(kuò)大利用替代能源的比重。 五、新能源技術(shù)、核電源太陽能地?zé)崮茉达L(fēng)能海洋能

6、源生物能源氫能源。 1核電源，(1)核電源也稱為核電源。 原子核結(jié)構(gòu)變化(核裂變、核聚變)時釋放的能量。 核電源放出的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化石燃料的燃燒。 1kg鈾235=1800 t石油或2800 t標(biāo)準(zhǔn)煤。 (2)核裂變反應(yīng)是指重原子核分裂成兩個輕新原子核的過程，包括自發(fā)和誘導(dǎo)兩種，一般的核裂變是指后者進(jìn)行核裂變反應(yīng)，用于連續(xù)釋放能量的物質(zhì)，稱為核裂變?nèi)剂稀?鈾=鈾238(99.28% )鈾235(0.714% )鈾234(0.006% )，(2)當(dāng)在核裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子引起其它鈾核裂變時，核裂變反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行的鏈鎖反應(yīng)速度非?？?，使得第二次反應(yīng)時間只有2 XM 在鏈鎖反應(yīng)中，后代的中子數(shù)與前代

7、的中子數(shù)之比稱為倍增系數(shù)(k )。 (3)利用核能發(fā)電廠、核電源發(fā)電的裝置被稱為核能發(fā)電廠，現(xiàn)在很多核能發(fā)電廠利用核裂變能量發(fā)電的核能發(fā)電廠的核心是原子爐，原子爐有各種各樣的類型，現(xiàn)在運(yùn)行的核能發(fā)電廠中子輕水山多的核能發(fā)電廠的工作原理圖，如教科書第190頁的圖3-16所示。 (3)核能發(fā)電廠、1954年前蘇聯(lián)建造了世界首座核能發(fā)電廠，目前世界上有30多個國家的400多個核能發(fā)電廠運(yùn)行，占世界總電功率20%左右的我國秦山核能發(fā)電廠、大亞灣核電站已建成并正式發(fā)電，秦山二期、三期核發(fā)電、嶺澳核電站項目、 (3)核能發(fā)電廠、核能發(fā)電廠的安全性一般來說，預(yù)防措施適當(dāng)?shù)脑?，核能發(fā)電廠是安全的。 歷史上曾發(fā)

8、生過兩次核能發(fā)電廠核泄露事故：一次是1979年3月18日，美國三里島核能發(fā)電廠的堆芯熔毀破壞另一次是1986年4月26日，在前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站4號爐發(fā)生爆炸。 (3)核能發(fā)電廠、核能發(fā)電廠問題核能發(fā)電廠的主要問題是放射性核廢料的處理、儲藏和最終處置。 (4)核電源第二代快中子增殖反應(yīng)堆對熱中子反應(yīng)堆天然鈾的利用率低(0.7% )； 快中子增殖反應(yīng)堆以钚239作為核裂變?nèi)剂希瑯?gòu)成堆芯，用鈾238包圍堆芯的周圍，作為增殖層。 可以將天然鈾的利用率提高到60p%。 (5)控制核聚變是指兩個或兩個以上輕原子核聚合成一個重原子核的反應(yīng)，核聚變?nèi)剂现饕菤?、其同位素氫和氚?控制核聚變，(1)質(zhì)量能量

9、比高，是同質(zhì)量核裂變放出能量的4倍；(2)可以從海水中大量提取重氫和氚的原料腳丫子；(3)沒有放射性，沒有安全、清潔、污染。 和平利用核聚變能源還處于研究階段。 2太陽能是指地球上直接接受并可以利用的太陽輻射能源。太陽能自身的放射能只達(dá)到了地球大氣層的22億分之一。太陽輻射能源是巨大無污染、清潔安全的可再生能源，它是無法獲取和使用完的。 2利用太陽能、太陽能的新技術(shù)、新材料和新設(shè)備相繼問世，為太陽能的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 目前，直接利用太陽輻射能量有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換； 光化學(xué)轉(zhuǎn)換。 (1)光熱轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換是指，利用各種集熱裝置(集熱器)將太陽輻射能量轉(zhuǎn)換成熱能。 太陽能發(fā)電； 太陽能高溫堆

10、熔化期高溫材料； 太陽能節(jié)能建筑利用太陽能太陽能淡化海水的太陽能池(鹽湖水太陽能光伏發(fā)電技術(shù))太陽能熱水器。 (2)通過光電轉(zhuǎn)換、太陽能電池片(光電池、光伏電池)將太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換為電能。 太陽能電池片的工作原理是光電效應(yīng)的。太陽能電池片被廣泛應(yīng)用于宇宙航行體的太陽能電池片還被用作交通工具的能量源。太陽能電池片被應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域的太陽能電池片還被用于發(fā)電(太陽能光伏發(fā)電所)。 (3)光化學(xué)轉(zhuǎn)換、光與物質(zhì)相互作用發(fā)生化學(xué)變化的過程稱為光化學(xué)轉(zhuǎn)換。 利用綠色植物的光合作用光化學(xué)電池制造氫。 光化學(xué)轉(zhuǎn)換迄今僅限于實驗室試驗，沒有大的突破。 3 .地?zé)崮茉矗厍騼?nèi)部埋藏的熱能被稱為地?zé)崮茉矗?1

11、)來自高溫巖漿，(2)巖石中的放射性元素在地球上所有能量中崩潰，地?zé)崮茉磧H次于太陽輻射能量，居第二位(火山噴發(fā)、地震和其他地殼變動)。 地?zé)豳Y源根據(jù)存在形式可以分為蒸汽型、溫水型、壓型、干熱巖型和巖漿型5種。 地?zé)崮茉醇缺阋擞指蓛?，利用前景非常廣闊。 4風(fēng)能、風(fēng)能是太陽輻射引起的地球各部分的熱不均勻，引起空氣運(yùn)動產(chǎn)生的能量風(fēng)能的利用主要依賴風(fēng)力機(jī)，風(fēng)力機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械利用風(fēng)力發(fā)電、抽水、輔助、制冷、 5海洋能源、海洋能源是指海水在運(yùn)動中產(chǎn)生，可用于人類的能量，包括潮汐能量、波浪能、海流能、溫差能、鹽差能等。 海洋除了巨大的海洋能源外，還有豐富的海洋礦物資源、海水資源、海

12、洋生物資源。 人類有可能進(jìn)入21世紀(jì)全面、綜合、立體開發(fā)海洋的“海洋經(jīng)濟(jì)時代”。 (6)生物能源、生物能源又稱生質(zhì)能，是指綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能并儲存在生質(zhì)能源內(nèi)部的能源，生質(zhì)能種類繁多，目前可利用的有： (1)木材和森林工業(yè)廢物(樹枝、葉、樹根等)； 生質(zhì)能的分類，(2)農(nóng)業(yè)廢料(株根、果核、玉米芯等) (3)水生植物(藻類等) (4)油料作物(棉籽、麻籽、桐等) (5)城市和工業(yè)的有機(jī)廢物(垃圾與食品、屠宰、制酒、造紙工業(yè)的排泄物等) (6)糞便。 7氫能源是指氫發(fā)生化學(xué)變化和電化學(xué)變化的過程中產(chǎn)生的能量氫作為能量源的優(yōu)點是蘊(yùn)藏量豐富、熱價值高、清潔且無污染的氫的利用： (1)直接用