新能源概论.全解共60页文档
新能源概论
一、能源的可持续发展能量与能源：能量——宇宙间一切运动着的物体，都有能量的存在和转化，人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。
所谓能量，也就是“产生某种效果（变化）的能力”。
反过来说，产生某种效果（变化）必然要伴随能量的消耗和转换。
人类所认识的六种能量形式：机械能、热能、电能、辐射、化学能、核能。
机械能：包括固体和流体的动能、势能、弹性能及表面张力能等。
动能和势能统称为宏观机械能——人类认识最早的能量。
热能：构成物体的微观分子运动的动能表现为热能。
它的宏观表现是温度的高低，反映了分子运动的强度。
地球上最大的热能资源应为地热能。
电能：它和电子流动与积累有关，通常由电池中的化学能转化而来，或通过发电机由机械能转换得到。
反之，电能也可以通过电动机转化为机械能——电做功。
在自然界中，还有雷电等电能辐射能：即物体以电磁波形式发射的能量。
如太阳能，太阳是最大的辐射源。
化学能：它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。
按化学热力学定义，物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能，称为化学能。
利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢。
核能：它是蕴藏在原子核内部的物质结构能。
释放巨大核能的核反应有两种：核裂变反应、核聚变反应。
能源及能源的分类：所谓能源，是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。
自然资源：煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。
为了便于运输和使用，经上述资源加工可得到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
由于可被人类利用的能源多种多样，因此有以下6种不同的分类方法：按地球上的能量来源分：（1）来自于地球本身，如核能、地热能等；（2）来自于球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等；（3）来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。
按被利用的程度分：（1）常规能源，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；（2）新能源，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能。
新能源概论新能源及其材料
1.2 能源的分类
按现阶段使用的成熟程度划分
➢常规能源 ——指人类已长期使用，巳在技术上也比较成 熟的能源。
➢新能源 ——指虽已开发并少量使用，不过技术上还未成 熟而没有被普遍使用，但却具有潜在应用价值的能源。
2.2.3 生物质能的利用——直接燃烧
生物质的直接燃烧在今后相 当长的时期内仍将是我国农村生 物质能利用的主要方式。推广热 效率可达20%～30%的节柴灶这 种技术已被国家列为农村能源建 设的重点任务之一。
农牧民学习使用节柴灶
2.2.3 生物质能的利用——物化转化
物化转化主要包括干馏技术、生物质气化 技术及热裂解技术等。可以把生物质转变成热 值较高的可燃气、固定碳、木焦油及木醋液等 物质。可燃气含甲烷、乙烷、氢气、一氧化碳、 二氧化碳等，可做生活燃气或工业用气。
1.2 能源的分类
按能源的使用性质划分
➢含能体能源 ——指能够提供能量的物质能，其特点是 可以保存且可储存运输，如煤炭、石油等。
➢过程性能源 ——指能够提供能量的物质运动形式，它不 能保存、难于储存运输，如太阳能，电能等。
1.2 能源的分类
按能源可否再生划分
➢不可再生能源 ——指随人类的使用而减少的能源，如煤 炭、原油、天然气等化石能源
光电转化效率达到了7%，建立在快速的再生型光电转换过程之上，对于低电阻的 电子传输过程来说，对电极上常常会覆盖一层Pt催化剂。
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
太阳能发电站
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
太 阳 能 汽 车
2.1.4 太阳能的利用方式——光电转化
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33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
新能源概论
放射性的应 用
射线疗法
辐射 源 32P
60Co 90Sr 125I 131I
射线疗法(radiation therapy) therapy ) 是指用高能 射线治疗疾病的方法 ， 它是人类战胜癌症 的一种重要武器。 的一种重要武器。
半衰期 14.3 d 5.26 a 28.8 a 60.25 d 8.06 d
3.重水堆 ( Heavy Water Reactor) 3.重水堆
以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷 以天然铀为燃料，重水为慢化剂， 却剂。 却剂。 代表性重水堆核电厂: 代表性重水堆核电厂: CANDU(CANadian Deuterium Uranium Reactor) ACRACR-1000(Adva有核反应 堆的国家都不 难得到爆炸级 的裂变材料， 的裂变材料， 原子弹的基本 设计又如此简 单，从而为防 止核武器扩散 带来了困难。 带来了困难。
核反应堆
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变 通过受控核裂变反应获得核能的装置， 产生的中子数等于各种过程消耗的中子数, 产生的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成 所谓的自持链反应(self所谓的自持链反应(self-sustaining chain reaction)。 reaction)。
辐射源 期 137Cs
192Ir 198Au 222Ra 226Rn
半衰 30 a 74.2 d 2.7 d 3.82 d 1 622 a
我国的核能事业
1. 我国用了短短4年时间完成了原子弹 我国用了短短4 的研制工作，并于1964年10月16日成 的研制工作，并于1964年10月16日成 功地爆炸了第一颗原子弹。 功地爆炸了第一颗原子弹。 2. 1967年6月17日又成功地爆炸了第 1967年 17日又成功地爆炸了第 一颗氢弹， 一颗氢弹，完成了其他国家要十几年 甚至几十年才完成的工作. 甚至几十年才完成的工作.
新能源概论
新能源概论核能是新能源，是最为高效、清洁、安全、可靠的能源。
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量。
核能在未来也肯定会成为最重要的能源，所以必须大力发展核能，同时也要注意核能的安全。
概述（新型核能发展的意义和背景）核能(nuclear energy)是人类历史上的一项伟大发明，这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的应用奠定了基础。
在1945年之前，人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。
二战时，原子弹诞生了。
人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。
美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。
核能是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。
它与火力发电极其相似。
只是以核反应堆及核能发电站蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。
除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。
沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。
核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。
核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所以需要的燃料体积比火力电厂少相当多。
核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%－4%，其余皆为无法产生核分裂的铀238。
举例而言，核电厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。
如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。
如果使用天然气，需要143万吨，相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。
换算起来，刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。
所以核能的发展一定程度上反应的是社会的发展，也是人类在科技和能源水平上努力突破的重点，是有着很深远的发展意义的。
新能源概论概要
第三阶段（1945~1965）
• 在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究 ，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大 突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太 阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房 。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进 行了初步研究。
第七阶段（1992~）
• 1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点 是：太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合， 全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳 能发展目标明确，重点突出，措施得力，有利于克服以往 忽冷忽热、过热过急的弊端，保证太阳能事业的长期发展 ；在加大太阳能研究开发力度的同时，注意科技成果转化 为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳 能利用领域和规模，经济效益逐渐提高；国际太阳能领域 的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。
光热利用
• 太阳能光热是指太阳辐射的热能。 太阳能光热利用，除太阳能热水器 外，还有太阳房、太阳灶、太阳能 温室、太阳能干燥系统、太阳能土 壤消毒杀茵技术等。 太阳能热发电是太阳能热利用的一 个重要方面，这项技术是利用集热 器把太阳辐射热能集中起来给水加 热产生蒸汽，然后通过汽轮机、发 电机来发电。根据集热方式不同， 又分高温发电和低温发电。
•
第一阶段（1900~1920）
• 清立新能源在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太 阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平 板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达 73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典 型装置有：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置 ，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；1902 ~1908年， 在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器 和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个 抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m，宽4m，总采 光面积达12，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作 的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开 发利用和发生第二次世界大战（1935~1945年）有关，而 太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究 工作逐渐受到冷落。
新能源概论
新能源概论方案名称：可调节角度的太阳能热水器组员：卢鹏锋（13490132）项闯（13490107）武强（13490123）范明磊（13490102）方案简介背景：当今社会，能源问题已成为制约人类社会可持续发展的关键因素，能源生产与消费过程中导致的环境与生态的破坏造成了无法估量的社会和人文灾难。
况且地球上的有些能源也越来越少，不能满足日益增长的经济发展的需要。
众所周知，目前我们所利用的能源主要是煤，石油，天然气等不可再生能源，其对环境的污染程度也是不可估量的，目前所出现的种种环境问题也大都是由它们造成的，人们不得不考虑采用新能源，一方面，降低环境污染，再者又实现了能源的可持续发展。
在诸多的可再生新能源中，太阳能作为一种清洁、免费的能源而广受人们的青睐，发展前景令人乐观。
其优缺点如下：（1）优点：(a)普遍:太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。
(b)无害:开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。
(c)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
(d)长久:根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
（2）缺点：(a)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。
平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均，则只有200W左右。
而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。
因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。
(b)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。
新能源概论
新农村建设与新能源发展摘要:农水局能源办深刻地领会到学习落实科学发展观, 通过高温将柴、草、树叶等可燃性高分子固体物质裂解成同样可以燃烧的低分子气体物质,而且还有致力于研制氢气,污水源热泵空调系统技术, 地热梯级利用系统技术, 水煤浆供热.关键词:新农村,柴草气化, 研制氢气, 研制氢气,污水源热泵空调, 地热梯级利用,水煤浆供热在深入开展学习落实科学发展观的活动中，农水局能源办深刻地领会到学习落实科学发展观的核心内容是：解放思想、查找问题、创新机制、实事求是、科学发展，并深刻地懂得学习落实科学发展观的根本落脚点在于工作实践。
在这一思想指导下，农水局能源办立足于发展农村能源事业的本职工作，解放思想、开拓视野、大胆创新，积极指导有兴趣的能人志士研究能源利用新技术。
通过引进并经22次的改进，目前，一种高效、清洁的能源利用新设备——新型柴草气化炉在我区被成功制造出来。
该气化炉是利用物理学的裂解原理而研制出来的能源利用新设备，它通过高温将柴、草、树叶等可燃性高分子固体物质裂解成同样可以燃烧的低分子气体物质——如：甲烷、一氧化碳、氢气等，再利用专用灶具进行燃烧。
这种设备可以使我们最大限度地将柴草中储存的能量加以释放利用。
经实际测试，一斤含水率在25%左右的柴草可以持续大火（比液化气灶最大火力还大）燃烧一小时，其柴草利用率比省柴灶提高了五倍，而且裂解以后的残留物是与原柴草同样形状的完整的柴碳，还可以再利用。
同时经与其它各地(包括已经上电视宣传推广的产品在内)所制造的柴草气化炉相比较，我区改进制造的新型柴草气化炉有三个最显著的优点:1、炉体牢固：炉墙和炉底板均用钢板制成，炉盖板及炉盖均由铸铁制成，经久耐用。
而其它地区所制造的气化炉都是用铁皮制成。
2、对柴草含水率的要求下降了15%以上。
本炉适合于我们南方潮湿气候条件下柴草含水量大的特点，柴草含水率在25%左右都可以正常产气。
而目前其它地区所制造的气化炉要求柴草含水率要在10%以下才能够正常产气。