新能源技術課件

第七節(jié)新能源技術03八月2023第七節(jié)新能源技術29七月2023

一、能源的概述能源能的形式：——凡是能夠提供某種形式能量的物質(zhì)，或是物質(zhì)的運動，統(tǒng)稱為能源。機械能、聲能、光能、電能、磁能、化學能、生物能…03八月2023一、能源的概述能源能的形式：——凡是能夠提供某種形式能量的世界能源結構的演變柴草時期（從火的發(fā)現(xiàn)——18世紀中葉）煤炭時期（18世紀中葉——20世紀中葉）石油時期（20世紀中葉至今）

03八月2023世界能源結構的演變柴草時期（從火的發(fā)現(xiàn)——18世紀中葉）2能源問題世界能源消耗仍以化石燃料為主，而化石燃料儲量有限。（見教材表3-3）而隨著世界人口的不斷增加，能源緊缺的時期將會提前來。03八月2023能源問題世界能源消耗仍以化石燃料為主，而化石燃料儲量有限。能源

分類一次能源二次能源第三類能源第二類能源新能源常規(guī)能源可再生能源非可再生能源按照能源轉(zhuǎn)換和傳遞方式分類按照能源的性質(zhì)分類按照利用能源的技術狀況分類按照能源的形成和來源分類第一類能源

二、能源的分類03八月2023能源

分類一次能源二次能源第三類能源第二類能源新能源常規(guī)能源按照能源轉(zhuǎn)換和傳遞方式分類一次能源如:煤、石油、天然氣、水能、風能、生物能、沼氣、太陽能、核能、潮汐能、地熱能……二次能源如:汽油、煤氣、焦炭、蒸汽、電能、氫能、酒精、熱水……03八月2023按照能源轉(zhuǎn)換和傳遞方式分類一次能源29七月2023按照能源的性質(zhì)分類非可再生能源：如:煤、石油、天然氣、核能…可再生能源：如：太陽能、生物能、水能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能…03八月2023按照能源的性質(zhì)分類非可再生能源：如:煤、石油、天然氣、核能…按照利用能源的技術狀況分類常規(guī)能源可再生能源——水能、生物能非可再生能源——煤炭、石油、天然氣新能源可再生能源——太陽能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能非可再生能源——核能03八月2023按照利用能源的技術狀況分類常規(guī)能源29七月2023按照能源的形成和來源分類第一類能源：來自地球以外天體的能量太陽能、風能、水能、波浪能、煤、石油、天然氣、生物能第二類能源：來自地球本身的能量

核能、地熱、溫泉第三類能源：來自天體間的引力能潮汐能03八月2023按照能源的形成和來源分類第一類能源：來自地球以外天體的能量2三、新能源核能太陽能地熱能風能海洋能生物能氫能03八月2023三、新能源核能海洋能29七月20231、核能

原子核結構發(fā)生變化時釋放出的能量——統(tǒng)稱為核能，也稱為原子能。[視頻]瓶子里的巨人03八月20231、核能原子核結構發(fā)生變化時釋放出的能量——統(tǒng)n+U→Sr+Xe+2n+能量10235

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0中子鈾鍶氙中子1千克鈾核發(fā)生裂變時，放出的能量相當于燃燒2700噸標準煤。核電站中使用的主要是鈾核裂變。⑴核能產(chǎn)生的原理重核裂變03八月2023n+U→Sr+Xe+2輕核聚變兩個較輕原子核，聚合成一個較重的原子核+能量氘氚氦中子原子核聚變時，放出的能量比核裂變時還要大。但氫彈中的核聚變目前人們還無法控制?？茖W家們正在研究可控制的核聚變，以造福人類。03八月2023輕核聚變兩個較輕原子核，聚合成一個較重的原子核+能量氘氚氦中聚變的概念和原理核反應方程：氘氚氦中子03八月2023聚變的概念和原理核反應方程：氘氚⑵鏈式反應

濃縮鈾慢中子鈾塊的體積必須足夠大(臨界體積)產(chǎn)生鏈式反應的條件：

鈾與原子能原子彈爆炸03八月2023⑵鏈式反應濃縮鈾產(chǎn)生鏈式反應的條件：鈾與原子能原子彈世界第一顆氫彈——麥克03八月2023世界第一顆氫彈——麥克29七月2023“麥克”爆炸成功03八月2023“麥克”爆炸成功29七月2023

我國第一顆氫彈爆炸生成的蘑菇云03八月2023我國第一顆氫彈爆炸生成的蘑菇云29七月202⑶核反應堆

核反應堆是可控的鏈式反應裝置，它能使核能平穩(wěn)釋放。核反應堆主要由核燃料、減速劑、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和防護層組成。

[視頻]核能與核技術03八月2023⑶核反應堆核反應堆是可控的鏈式反應裝置，它能使核能平核燃料：天然鈾或濃縮鈾制成的鈾棒

減速劑：使快中子變成慢中子，通常用石墨、重水或普通水

控制棒：調(diào)節(jié)中子的數(shù)量，從而控制反應速度，通常用鎘棒冷卻劑：保證反應堆在一定溫度下運行，通常用水、液態(tài)金屬鈉、空氣等流體03八月2023核燃料：天然鈾或濃縮鈾制成的鈾棒減速劑：使快中子變成慢中子⑷核電站1954年，前蘇聯(lián)建成世界上第一座核電站；現(xiàn)在世界上有30多個國家的400多座核電站在運行，占世界總電力的20%左右；中國核電建設已有20年的歷史，截至目前中國共有核電站8座，共有15臺機組，其中已建成運行的9臺，正在建造的兩臺，已報送國務院并得到批準近期將開工的4臺。[視頻]崛起的新能源－－核電03八月2023⑷核電站1954年，前蘇聯(lián)建成世界上第一座核電站；[視頻]崛壓水堆核電站工作原理03八月2023壓水堆核電站工作原理29七月2023大亞灣核電站全景圖03八月2023大亞灣核電站全景圖29七月2023秦山核電站全景03八月2023秦山核電站全景29七月2023電站反應堆換料03八月2023電站反應堆換料29七月2023電站反應堆控制棒03八月2023電站反應堆控制棒29七月2023秦山核電站主控制室03八月2023秦山核電站主控制室29七月2023一般來說，如果防范措施得當，核電站是很安全的。歷史上曾發(fā)生過兩次核電站核泄露事故：一次是1979年3月18日，美國三里島核電站堆芯熔毀；另一次是1986年4月26日，前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站4號反應堆發(fā)生爆炸。核電站的安全性03八月2023一般來說，如果防范措施得當，核電站是很安全的。歷史上曾發(fā)生過核能利用的前景核電站最先使用的是鈾-235，以后擴展到鈾-238、釷-232，它們在地殼中蘊藏量巨大，如果全部利用可供人類用上幾千年。海水中含有大量的氘，因此科學家正在研究解決從海水中提取氘作為核動力，使海水中的全部核能釋放出來，足夠人類用上百億年。所以說核能是一種理想的新能源。核聚變能源開發(fā)03八月2023核能利用的前景核電站最先使用的是鈾-235，以后擴展到鈾-22、太陽能地球上可以直接接受并利用的太陽輻射能。

[視頻]太陽能介紹03八月20232、太陽能地球上可以直接接受并利用的太陽輻射能。[視頻]太陽能特點太陽能取之不盡，用之不竭；太陽能在轉(zhuǎn)換過程中不會產(chǎn)生危及環(huán)境的污染；太陽能資源遍及全球，可以分散地、區(qū)域性地開采。我國約有2/3的地區(qū)可以較好利用太陽能資源；太陽能能流密度低、其強度受各種因素（季節(jié)、地點、氣候等）的影響不能維持常量。03八月2023太陽能特點太陽能取之不盡，用之不竭；29七月2023直接利用太陽輻射能的方式光—熱轉(zhuǎn)換光—電轉(zhuǎn)換光—化學轉(zhuǎn)換03八月2023直接利用太陽輻射能的方式光—熱轉(zhuǎn)換29七月2023光—熱轉(zhuǎn)換太陽能發(fā)電太陽能高溫爐冶煉高溫材料太陽能節(jié)能建筑太陽能海水談化太陽池03八月2023光—熱轉(zhuǎn)換太陽能發(fā)電29七月2023太陽能發(fā)電03八月2023太陽能發(fā)電29七月2023太陽能高溫爐冶煉太陽爐的焦點

利用新型太陽爐的高溫熔化15mm的鋼板

利用新型太陽爐熔化鎢板

03八月2023太陽能高溫爐冶煉太陽爐的焦點利用新型太陽爐的高溫熔化15m太陽能節(jié)能建筑03八月2023太陽能節(jié)能建筑29七月2023太陽能海水談化03八月2023太陽能海水談化29七月2023光—電轉(zhuǎn)換太陽能電池

03八月2023光—電轉(zhuǎn)換太陽能電池29七月202303八月202329七月2023太陽能光伏電站

深圳園博園太陽能光伏并網(wǎng)電站

03八月2023太陽能光伏電站深圳園博園太陽能光伏并網(wǎng)電站29七月23、地熱能

是來自地球深處的可再生熱能。它來源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方，熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面，這種熱能的儲量相當大。據(jù)估計，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當于100PW·h。03八月20233、地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它來源于地球的熔地熱發(fā)電03八月2023地熱發(fā)電29七月2023

西藏的羊八井地熱電站的供電量已占拉薩市電網(wǎng)供電量的40％以上，而且利用熱發(fā)電的排放水還建立了50000M2的農(nóng)業(yè)溫室，使之成為拉薩市的主要蔬菜生產(chǎn)基地。羊八井地熱電站03八月2023西藏的羊八井地熱電站的供電量已占拉薩市電網(wǎng)供電量的43、風能

全球的風能約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。四大優(yōu)點是：蘊量巨大；可以再生；分布廣泛；沒有污染。三大弱點是：密度低；不穩(wěn)定；地區(qū)差異大。[視頻]風能·未來03八月20233、風能全球的風能約為2.74×109MW，其中可利獨立運行方式并網(wǎng)運行方式[視頻]風力發(fā)電03八月2023獨立運行方式并網(wǎng)運行方式[視頻]風力發(fā)電29七月20235、海洋能海洋能(oceanenergy)是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等，更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質(zhì)能等。海洋能理論上可再生的總量為766億千瓦。海洋能開發(fā)利用的方式主要是發(fā)電，其中潮汐發(fā)電和小型波浪發(fā)電技術已經(jīng)實用化。03八月20235、海洋能海洋能(oceanenergy)是指依附在海水中03八月202329七月2023鹽差發(fā)電原理圖溫差發(fā)電原理圖03八月2023鹽差發(fā)電原理圖溫差發(fā)電原理圖29七月2023加拿大安娜波利斯潮汐電站海流能發(fā)電示意圖03八月2023加拿大安娜波利斯潮汐電站海流能發(fā)電示意圖29七月20236、生物能以生物質(zhì)為載體的能量。生物界一切有生命的可以生長的有機物質(zhì)，包括動植物和微生物。所有生物質(zhì)都有一定的能量，而作為能源利用的主要是農(nóng)林業(yè)的副產(chǎn)品及其加工殘余物，也包括人畜分糞便和有機廢棄物。生物質(zhì)能為人類提供了基本燃料。

林業(yè)廢棄物下角料農(nóng)業(yè)廢棄物能源作物03八月20236、生物能以生物質(zhì)為載體的能量。生物界一切有生命的可以生長的7、氫能氫是宇宙中最豐富的元素之一，但是在地球上單質(zhì)氫的含量微乎其微。氫能屬