第十三讲_新能源技术.ppt

间限制而对电网的冲击影响。 据估计，在世界上核裂变的主要燃料铀和钍的储量分别约为490万吨和275万吨。这些裂变燃料足可以用到聚变能时代。轻核聚变的燃料是氘和锂，1升海水能提取30毫克氘，在聚变反应中能产生约等于300升汽油的能量，即“1升海水约等于300升汽油”，地球上海水中有40多万亿吨氘，足够人类使用百亿年。地球上的锂储量有2000多亿吨，锂可用来制造氚，足够人类在聚变能时代使用。以目前世界能源消费的水平来计算，地球上能够用于核聚变的氘和氚的数量，可供人类使用上千亿年。因此，如果解决了核聚变技术，那么人类将能从根本上解决能源问题。 ??未来的几种新能源 波能：即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来，在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。目前，美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。 可燃冰：这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物，它的外型与冰相似，故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态，冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算，可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。 ?煤层气：煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤，每吨煤产生68m3气；从泥炭到肥煤，每吨煤产生130m3气；从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计，地球上煤层气可达2000Tm3。 微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，以开辟能源的新途径。 第四代核能源：当今，世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变，来制造出无任何污染的新型核能源。正反物质的原子在相遇的瞬间，灰飞烟灭，此时，会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能，如果能够控制正反物质的核反应强度，来作为人类的新型能源，那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。 * 公共选修课 现代物理概论 第十三讲 新能源技术 由__提供下载 能源是人类社会存在与发展的物质基础，能源技术的每次进步都带动了人类社会的发展。由于煤炭、石油和天然气等化石燃料资源不可再生，以及生态环境保护的需要，新能源的开发显得越来越重要。 能源可简单地理解为含有能量的资源。广义而言，任何物质都可转化为能量，但是转化的数量、转化的难易程度是不相同的。因此，将比较集中又较易转化的含能量物质称为能源。 能源对人类的重要性是不言而喻的，现代社会的生产及生活都离不开能源。没有能源的大量消费，就不会有现代工业所必须的动力，所有的工业机器、汽车、飞机、坦克等都将变成一堆废铁；没有能源，人们将无法煮饭烧菜、取暖及照明。 第一节 能源的分类 在地球上，能源的成因主要有三个方面：（1）地球本身蕴藏的能量。如，海洋和陆地内储存的核能、地球的热能等。（2）来自地球以外天体的能量。如宇宙射线、太阳能等。（3）地球与天体相互作用产生的能量，如潮汐能。 由于能源形式多种多样，因此可按不同的方式对能源进行分类。 能源按是否经过加工可分为：一次能源（在自然界中天然存在的，不需要改变其基本形态而可直接利用的能源，如：水能、风能、核能、海洋能、生物能。）和二次能源（由一次能源经过加工转换成的另一种形态的高品质能源，使之易于输送、方便使用，如：沼气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等）。 能源按能否再生可分为：可再生能源（在自然界中可以不断再生并有规律的得到补充的能源。如太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能、潮汐能等）和非再生能源（经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，如煤炭、石油、天然气、核燃料等）。 能源按技术的成熟程度可分为：常规能源（如煤炭、石油、天然气、水力及电力等）和新能源（如太阳能、地热能、核能、风力、波浪能、潮汐能、生物质能和海洋温差能等）。 煤炭被人们誉为黑色的金子、工业的食粮。煤炭在燃烧时放出的热量很高，是木炭的1.5倍，柴薪的2—4倍。如，标准煤燃烧热量值是7000卡/公斤。煤炭是由有机物质和无机物质混合组成的。有机物质的元素主要有碳、氢、氧、氮等，无机物质主要是硫、磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机物质的主体，占95％以上；煤化程度越