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新能源介绍
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      保定新能源系列报道

新能源介绍

    地球上的各种能源,有的已被大规模开发和广泛利用,如煤炭、石油、天然气、水力等,称常规能源;还有一些能源,如太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等,是正在研究开发和利用的能源,被通俗地称为新能源。其实太阳能、风能等,人类很早就已开始利用,这里把它称作新能源,是指在新技术的基础上进行大规模开发利用而言。新能源与常规能源的区分也是相对的,今天的新能源将来也会成为常规能源。如核裂变,过去是新能源,现在由于技术基本成熟,许多国家已把它看作常规能源。上述这些新能源都是可再生能源和清洁能源,被作为未来经济和社会可持续发展的能源基础,受到了高度重视。
   太 阳 能 利 用
  

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时,相当于1.3×106亿吨标准煤,按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年,所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”。但如何合理利用太阳能、降低其开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。太阳能可以通过光-热、光-电、光-化学转换来利用。
   太阳能光-热转换是用集热器把太阳辐射能转换为热能以直接利用。集热器有平板式、真空管式、聚焦式等,它可以是直接吸收太阳辐射,也可以是将太阳辐射会聚后集中照射,使传热介质(空气、水或防冻液)升温,用于家庭采暖、供应热水、制冷、烹饪、工业用热、农用温室等。
   1955年以色列科学家研制出选择性吸收涂层,它对占太阳光能量90%以上的短波部分具有很高的吸收率,采用这种涂层可显著提高集热器的热效率。太阳辐射的会聚采用平面或凹面的聚光反射镜(定日镜),聚焦后能得到很高的温度,可用于发电和金属熔炼等。发展中的太阳热发电系统有槽式线聚焦系统(用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状接收器上)、碟式系统(用抛物面反射镜聚焦)和塔式系统。
   太阳能光-电转换是利用依据光生伏打效应研制的太阳电池,将太阳辐射能转换为电能。1954年美国贝尔实验室研制成光电转换效率达6%的实用单晶硅太阳能电池,1958年被用作“先锋1号”卫星的电源,这一重大突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。此后,很快开发出多种太阳电池,包括多晶硅电池、非晶硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等,光电转换效率已达20%以上。除用于卫星、空间站外,已在灯塔、航标、微波中继站、铁路信号中得到广泛应用,采用太阳电池的汽车、飞机也在积极研制,还建成了太阳电池节能住房和太阳电池电站等。一些发达国家还在探索建造太空太阳能电站,它将巨型太阳电池组送到对地静止轨道上运行,借助微波发生器将电流转换成微波流,输送到地面接收站,再经转换变为电力送入电网。预计这一宏伟工程在不久将来即可实现。
   太阳能光-化学转换主要是利用光化学反应研制光化学电池。这种电池由半导体材料和电解液组成,当太阳光照射半导体和电解液界面时,产生化学反应,在电解液内形成电流,并使水电离产生氢气而供应用。这是氢能利用的途径之一。

   风能利用
  

风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、致冷和致热等。
   风力发电是主要的开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风力机按旋转轴的位置分为水平轴风力机和垂直轴(立轴)风力机两大类。水平轴风力机按叶片形式有双叶式、三叶式和多叶式,按气流方向分顺风式和逆风式,还有扩散器式、集中器式等。垂直轴风力机有S型叶片式、S型多叶片式、Ф型风轮、太阳能风力透平、偏导器式等。1891年,世界首台风力发电机由丹麦拉库尔(LaCour)教授研制成功,单机容量9千瓦。现在500~600千瓦级的机组已成为风力发电的主力机组,1000千瓦级的机组已商品化。将许多台风力发电机集中安装在一片土地上,称风力发电场,简称风电场或风力田。中国新疆达坂城风电场,总装机容量7.19万千瓦,是我国目前最大的风电场。
   风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此,其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。

   地 热 利 用
  

地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地表下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015吨标准煤所释放的热量。地热资源按储热的状态分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型五类,目前可实际利用的只有蒸汽型、热水型、干热岩型三种。
   地热的利用除直接用于提供热水和供建筑物取暖外,主要是用于发电。地热发电分直接利用和间接利用两种:直接利用是将地热蒸汽或高温地热水经扩容蒸发后的蒸汽,作为热力循环的工质,推动汽轮发电机组发电;间接利用是用地热水使低沸点工质(如丁烷)气化,用以推动汽轮发电机组发电。1913年,世界首座地热电站在意大利拉德瑞罗投入运行,机组容量250千瓦。目前世界最大的地热电站是美国的盖瑟尔斯地热电站,总装机容量209万千瓦。

   海 洋 能 利 用
  

海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。
   海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。
   1910年,法国的普莱西克(B. Praceigue)发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气、推动风力发电机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60~450瓦的多种类型波浪发电装置。
   海流能发电是利用海洋中部分海水沿一定方向流动的动能发电;海水温差发电是利用海水表层和深层间的温度差实现热循环而发电;海水盐差发电是利用河海交接处水中含盐浓度的差异形成的化学电位差来发电。这些现在都还处在试验研究阶段。
   开发和利用海洋能的同时,应兼顾水产养殖、交通运输、生态保护等的综合利用。

   此外,正在研究开发的还有氢能,主要是用电解法、热化学法、光电化学法、等离子体化学法等制备氢气,用压缩、低温液化或贮氢合金吸收等方法贮存,或直接用作燃料,或制成氢燃料电池,用于发电和用作各种机动车、飞行器燃料及家用燃料等;还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细密成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。


【上一个】 新能源路灯的合理应用--风光互补路灯

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