新能源开发利用.ppt
2019年8月26
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可燃冰的构成
天然气水合物与天然气成分相似,且更为纯净,简单 地说,它是天然气被包进水分子中,在海底低温和很 高压力下形成的一种冰状的固态晶体。
其结构是若干个水分子通过氢键构成多面体笼子,笼 子中包含有客体的天然气分子,还可以是CO2、N2、H2S 等小分子气体,它们被统称为气水化合物。其化学成 分不稳定,可用M·nH2O表示
深水海区大浪的能量消散速度很慢,从而导致了波浪系统的 复杂性,使它常常伴有局地风和几天前在远处产生的风暴的
影响。 波浪可以用波高、波长(相邻的两个波峰间的距离)
和波周期 (相邻的两个波峰间的时间)等特征来描述。
2019年8月26
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海洋能——温差能
温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。 海洋是地球上一个巨大的太阳能集热和蓄热器。由太阳投 射到地球表面的太阳能大部分被海水吸收,使海洋表层水 温升高。赤道附近太阳直射多,其海域的表层温度可达 25~28℃,波斯湾和红海由于被炎热的陆地包围,其海面 水温可达35℃。而在海洋深处50O~1000m处海水温度却只 有3~6℃。这个垂直的温差就是一个可供利用的巨大能源。 在大部分热带和亚热带海区,表层水温和1000m深处的水温 相差20℃以上,这是热能转换所需的最小温差。据估计, 如果利用这一温差发电,其功率可达2TW。
2000年1月,美国通用汽车推出了使用新能源的汽车—— 氢能概念车,在悉尼奥运会的马拉松比赛中,通用汽车 公司的“氢动1号”作为开道车,出尽了风头。
氢是万物之主,大约100亿年前,大量的氢核遍布太空。 直到现在,太阳总体积80%仍是氢;木星氢占82%;地球
上地壳内100个原子中有17个氢原子,其数目仅次于氧而 居第二位。
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新能源:可燃冰
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新能源:可燃冰
可燃冰的学名是天然气水合物(Gas Hydrates ),这是天然 气和水在特定的条件下所形成的一种透明的冰状结晶体, 又称“气冰”、“固体瓦斯”。是一种清洁高效、使用方 便的新能源。
越来越多的科学家相信未来洁净能源的最大一部分也许就 藏在海底或高纬度永冻区
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新能源:氢的优点
氢的燃烧值很高,即燃烧时产生的热量很高,在空 气中燃烧,温度可达1000oC。在氧气中燃烧,可达 2800oC高温。它产生的热量比汽油高得多。1gH2燃 烧时放热130KJ,是汽油的3~4倍
使用方便,现有内燃机,稍加改装就可用氢作燃料, 也可通过燃料电池将氢能转变为电能。
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海洋能——盐差能
盐差能是以化学能形态出现的海洋能。
地球上的水分为两大类:淡水和咸水。全世界水 的总储量为1.4X109km3,其中97.2%为分布在大 洋和浅海中的咸水。在陆地水中,2.15%为位于 两极的冰盖和高山的冰川中的储水,余下的0.65 %才是可供人类直接利用的淡水。海洋的咸水中 含有各种矿物和大量的食盐,1km3的海水里即含 有3600万t食盐
氢的运输和销售费用要比输电的便宜,在许多情况 下,把现有的天然气管线改造一下,就能用来运输 氢。运送氢的费用只为远距离输电的八分之一。氢 还可能比电更宜于储存。
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新能源:氢的存储
常温常压下,H2的密度小,能量/体积比小,所以必须解决贮 存问题 储气罐 高压钢瓶 液化H2:需要很厚的绝热保护层。 贮氧合金技术:金属与H2充分反应,回执后释放H2。 碳纳米材料:新型贮氧材料。(1999年我国研制,与克隆 羊同时被评为我国十大科技新闻)
勘探定位技术,开采技术
提制可燃气的技术
运输的问题
低成本开发
其它:
未燃烧的天然气水合物直接排入大气产生的强烈温室效应
未燃烧的天然气水合物对海底已有油气管道造成危险
对鱼的生长的威胁
对航行的威胁
天可燃冰如何保持高压、低温状态等
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新能源:氢—理想能源
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新能源:氢的利用
直接燃烧 氢能电池
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新能源:太阳能(能源之源)
地球上最根本的能源是太阳能。煤、石油中的化学能是由 太阳能转化而成的,风能、生物能、海洋能等其实也都来 自太阳能。
太阳每年辐射到地球表面的能量为50×1018kJ,相当于目 前全世界能量消费的1.3万倍,真可谓取之不尽用之不竭, 因此利用太阳能的前景非常诱人。阳光普照大地,单位面 积上所受到辐射热并不大,如何把分散的热量聚集在一起 成为有用的能量是问题的关键。太阳能的利用方式是光电 转化或光化学转化 。
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核子结合能
当核子因彼此间强核力的吸引作用而紧密结合 成稳定的原子核时,会释放巨大的能量,这种 能量叫核子结合能。
结合能的大小 E = mc2
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核裂变能及利用
1938年德国化学家哈恩与他的助手用中子轰击铀原子 核后,得到两个大小相仿的较小的核,并把这种现象 称为裂变,释放出的能量称为裂变能。
小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此
相似,但是作用力小些,其周期为12h。
当太阳、月球和地球在一条直线上时,就产生大潮;当它们
成直角时,就产生小潮。除了半日周期潮和月周期潮的变化
外,地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期性循环,
其周期可以从几天到数年。同时地表的海水又受到地球运动
2019年8月26
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核能(原子能)
原子ìïïïïíïïïïî原子核ìïïíïïî 电子
质子 中子
核子
原子核是带正电的质子和中子的紧密结合体,其直 径不及原子直径的万分之一,但其质量却占原子质 量的绝大部分。
为体么带正电的质子少可以紧密的结合在原子核中? 由于核力的存在。当两个核子间距离为310-13cm以 内时核子间有很强的吸引力(远大于静电排斥力), 但一旦超过这一距离,核力则骤减为0。
阳能电池、光伏打电池。它们具有安全可靠、无 噪声、无污染、不需燃料、无需架设输电网、规 模可大可小等优点,但需要占用较大的面积,因 此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防 部队使用。 光电池应用范围很广,大的可用于微波中继站、 卫星地面站、农村电话系统,小的可用于太阳能 手表、太阳能计算器、太阳能充电器等,这些产 品已有广大市场。
危险性高
2019年8月26
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可燃冰的形成条件
被称为水合甲烷的物质大量沉积 低于20oC的温度 较大的压力
有专家预测,可燃冰至少能为人类提供1000年 的能源,它将来有望替代煤、石油和天然气,成为“21 世纪的新能源”。
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可燃冰的开发利用
1810年,英国,达威在实验室发现“天然冰”.虽然是块香饽 饽,但开发利用仍然很困难:
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可燃冰的性能
能量密度高,燃烧值高。1m3相当于164m3的天然气。 清洁无污染(几乎不产生任何燃烧废弃物,[SO2]比
燃烧油或煤低2个数量级)
使用方便。压力降低就足以使天然气水合物晶体分解 并释放出大量甲烷气体。
注意:甲烷的温室效应比CO221倍,是一种对环境 破坏作用最大的温室气体
随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同,终 端使用温度较低的在100℃以下,可供生活热水、取暖等;
中等温度在100~300℃之间,可供烹调、工业用热等;
高温的可达300℃以上,可以供发电站使用。
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新能源:太阳能利用
——光电转换 太阳能也可通过光电池直接变成电能,这就是太
清洁能源
能量多变,不稳定性
能量巨大,颁布分散不均
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海洋能——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。 由于地球的旋转,这种水位的上升以周期为12h25min和振幅
2019年8月26
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太阳能电站----
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-----太阳能庭院灯系列
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新能源:海洋能
在地球与太阳、月亮等互相作用下海水不停地运动, 站在海滩上,可以看到滚滚海浪,在其中蕴藏着潮 汐能、波浪能、海流能、温差能等,这些能量总称 海洋能。
主要特点:
可再生性
新能源开发利用
2019年8月26
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开发新能源
从资源角度考虑,我国常规能源相对不足, 人均占有量仅为世界平均水平的一半。能源 供需矛盾突出。
我国能源以石油和煤炭为主,天然气的产量 近年来有很大增长,可这些主要能源也造成 了环境污染,而且不可再生。
寻找新能源迫在眉睫
2019年8月26
离心力的作用,月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落
的引潮力。
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海洋能——波浪能
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量 与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面 的宽度成正比。