能源化学-太阳能.ppt

Alternatives to fossil fuels The renewable energy sources 1. Biomass energy 2. Hydro energy 3. Wind energy 4. Geothermal energy 5. Solar energy 6. Ocean energy Biomass Energy 生物燃料——将生物质转化为乙醇 生物能(木材、废木料、 城市固体垃圾、乙醇) 可替代的燃料 可替代化石燃料 生物能技术 直接焚烧 将城市垃圾转化为甲烷 大量的生物能添加于汽油，作为汽车动力燃料，减少废气排放 利用城市垃圾发电 Hydropower 水力发电是第四大能源和电力来源 大坝建成后，水力发电廉价、清洁 无二氧化碳排放、不污染空气 可再生(只要有雨) 可控制洪灾 是旅游资源 改善航行 水利灌溉 水力发电的不足: 投资巨大 淹没大量土地、破坏生态，大量移民 由于淤积，缩短水库的寿命 水库改善了水质，减少了养分的循环 高峡出平湖 三峡的雄姿 三峡电厂的发电量相当于18座核电站的电量 并网发电 Solar Energy What is Solar Energy 来自太阳内部热核聚变的能量 是一种全波段的辐射能，有可见光、红外线、X-射线和无线电波 (visible light, infrared, ultraviolet, x-rays, and radio waves). Advantages and Disadvantages 优点： 太阳热核反应的污染和危害远离地球，只有洁净的辐射能到达地球 太阳能不可估量，日照30天后，其能量相当于地球上化石能源所产生的能量 不足： 间断日照 单位面积能量小。若利用太阳能，需将大量辐射聚焦，如聚暖和发电 现有技术的难点： 1) 收集太阳能 2) 转化为电力 3) 储存 Three Primary Technologies 生物法、光化学法将太阳能转化为化学能，如植物中的光合作用 光热法将太阳能转化为热能。有主动式和被动式太阳能供暖系统 光电法利用光电池将太阳能转化为电能 Active Solar Techniques 平板式太阳能接收器，加热其中的流体(水或乙醇)，并加以储存 用太阳能加热水 用太阳能取暖 太阳能接收器原理 太阳能接收器通过热传导元件将辐射能转化为热能，并以水吸收热能 由于热传导，水能源源不断地吸收来自太阳的能量 Solar Water Heating Solar Water Heating System Design Closed Drainback System ——What to do at night? 根据日间与夜间不同的日照条件： 排空接收器中多余的水，防止冬季夜间管道结冰 防止日间过热 较好的性价比 耐用 还需有防止源于自来水管的污染 Photovoltaics 光导电池利用半导体技术将光能直接转化为电能，98%的光导电池由硅制成 它们的效率较低，只将12~15%的太阳光转化为电能 价格昂贵 Different Types of Solar Cells Different Types of Solar Cells Power Towers Barstow, California的太阳能发电厂 用众多的反光板将太阳光聚焦至中心立柱，使之达到很高的温度，可产生10-MW 的太阳能 随着太阳能电厂的普及和太阳能技术发展，成本也愈来愈低 Parabolic Dishes and Troughs 太阳镜能全天候对着太阳，采集阳光，电力供应源源不断 Grid Connected 太阳能样板房 Laing Homes Development Photovoltaic Facades Blue Photovoltaic facade, Doxford Business Park. Street Furniture For the garden… Ocean Energy 尽管海洋蕴藏着无穷无尽的能量，但目前尚未大规模利用 潮汐能储量丰富，但需较大的潮汐落差 法国朗斯的潮汐发电厂 潮汐落差13.5米 另外，海水温差发电利用深海和海洋表层的温差驱动涡轮发电 Wind Energy 太阳辐射进入大气层被收吸，造成大气对流，形成风 现代风动涡轮运行效率极高，价格适中 如今风能已占发电量的0.1%，但风力发电增长迅速 风扇更新和维修便捷 尤其适宜在海岸、草原等风力资源丰富的地区 Wind Energy 无需燃料支出 风能的成本主要是设备投资和建厂化费 风能与资本的利率变化密切相关 与1980年相比，风能的成本降低了约80% 目前，风能的价格很诱人 Wind Plant 洁净的风力发电厂 Geothermal Ener