生物技术在新能源领域中的应用,写一篇论文,高手给点提示吧~
洁净新能源有绿色能源之称,它的最大特点是燃烧或使用后不造成环境污染,有利于维持生态平衡。发展洁净新能源是未来能源业建设的发展方向。这里着重介绍生物技术特别是微生物技术在开发洁净新能源方面的应用研究所取得的成果。
一、发展新型燃料电池
燃料电池使用气体燃料(如氢、甲烷等)与氧气直接反应产生电能,其效率高、污染低,是一种很有前途的能源利用方式。传统燃料电池使用氢为燃料,而氢气不易制取又难以储存,致使燃料电池成本居高不下,美国宾夕法尼亚大学研究人员设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。研究人员曾尝试用便宜的有关碳氢化合物为燃料,但化学反应的“残渣”很容易积聚在镍制的电池正极上导致断路,而使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极,解决了“残渣”积聚问题。新研制的燃料电池可用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5种碳氢化合物做燃料源,可以通过微生物发酵途径生产甲烷等碳氢化合物,成为研制新型燃料电池较为丰富而广泛的原料来源。目前这种新型燃料电池的能量转换效率还较低,有待进一步研究改进提高。
二、开发军民两用的生物能源
不论军用的兵器如机动装备大部分,或是民用的汽车等交通工具均以汽油、柴油为燃料、若用氢气作燃料更为理想,其特点:(1)洁净,不污染环境;(2)热效率高,约是汽油的3倍;(3)生物制取氢气有潜力。正因为如此,充分利用生物技术生产氢气将大有可为。如用一种红假单胞菌(Rhodopseudomonassp)为生产菌,以淀粉为原料生产氢气取得良好效果,每消耗1克淀粉可产氢气1毫升。用氢和其他少量燃料混合可替代汽油、柴油。乙醇也是一种洁净生物燃料,用途广泛,可用来替代汽油和柴油。日本、加拿大等国家用基因技术建构的“工程酵母”以其高产酶的活力,酶解纤维素制取乙醇;也有建构的“工程大肠杆菌”能将葡萄糖有效地转化成乙醇;这类乙醇均可替代汽油或柴油使用,随时为机动装备提供大量生物燃料。其实,产氢、产乙醇的生物不仅有细菌或“工程菌”,而且某些藻类或其他微生物均有生产氢或乙醇的能力。美国加州大学等研究人员发现一种叫莱因哈德衣藻(Chlamydomonasreinhadtii)的绿藻(真核生物)具有持续大量产氢能力。关键在于控制其生长环境,从生长营养液中去除硫素,在此情况下藻体停止了光合作用、不产氧;在无氧条件下藻体必须以其它途径产生腺茸三磷酸酯维所需要的能量,利用所贮存的能源以实现其最终产氢的目的。一般说,这种天然藻产氢量很低,为此,一方面控制其生长所必需的或障碍生长的关键因素;另一方面,采用分子遗传技术改造藻的特性,以提高其产氢能力。由此可见,充分利用各种生物开发军民两用的洁净生物能源是有潜力的。
三、微型绿藻是索取氢能的最廉价途径
上面已提到绿藻和微生物产氢途径,这里强调微型绿藻制取氢气的前景,科学家预测,当石油和天然气耗尽时,氢气也许是一种较为理想的能源。关键在于找到一种廉价产氢的方法。有专家认为,利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选择---经济实用,分布广。绿藻这种微型低等植物繁殖快,全世界到处都有它的分布,它在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能力。在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气,有实验研究报告指出,一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升,还需进一步提高产氢效率。注意两点:(1)运用基因工程技术改进这种产氢系统,有可能使氢气产量增加10倍或更高些;(2)细胞固定化技术的应用,有可能提高微型绿藻持续产氢能力。在德国、加拿大、日本等国家为实现“洁净氢能源”的开发计划,积极建立“产氢藻类农场”,为实现氢能源规模生产做出巨大努力。加拿大已建成每天生产液态氢10吨的工厂;日本把产氢藻和光合细菌的高效产氢列为研究重点,将研制用于火箭发动机使用的冰糕状“脂膏氢”,以提高火箭发射推力。美国期望到2030年把氢能源作为美国一种主要能源。看来,微型绿藻和光合微生物生产氢能源将大有开发之势。
四、充分利用有机垃圾或有机废水为原料生产氢能源
日本北里大学研究人员用生活垃圾制取氢气取得良好效果,产率颇高,可将氢气不仅直接作洁净能源使用,而且为燃料电池的开发提供优质原料,更为经济实用,具有潜在的开发优势。研究人员选用一种厌氧性细菌即一种“梭菌”AM21B菌株,与加水研碎的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起,于37℃下发酵生产氢气,所得实验结果表明,每1公斤生活垃圾可获49升氢气;制氢后所余下的生活垃圾呈糊状,无臭味,可进一步实现资源化,使之成为农田有机肥料如堆肥。据称,日本研究人员为制取氢气的生活垃圾可循环利用,还研制新型“发酵设备”更有利于提高生活垃圾制氢效力。我国哈尔滨建筑大学研究人员已建立以厌气活性污泥为原料的有机废水经微生物发酵法生产氢的技术。有几个特点:(1)发酵法未采用纯菌种;(2)未用细胞固定化技术可持续产氢;(3)制氢系统工艺运行稳定;(4)所获氢的纯度高;(5)制取氢的产率比国外同类小试验高几十倍。目前已进入中试规模的连续产氢,其量可达每立方米产氢5.7立方米,纯度达到99%。有望进入工业化生产,为氢能源的开发提供一条可行的生物途径。
五、以CO2废气为原料开发新能源
来源广泛的CO2既是重要温室气体之一,也是化工原料,当CO2的释放与吸收未达到动态平衡时必然给生态环境产生不良后果。为此,CO2作为一类废气如何进一步转化,实现资源化的研究有着重要意义。其中将其实现能源化是值得注意的研究课题。至少可采用化学方法和生物方法使CO2转化能源。
(一)、化学方法利用催化剂:用高效催化剂沸石,约99%的活性铝颗粒表面吸附铑、锰,按CO2与氧的比例为1∶4,300℃、1个大气压条件下,至少90%的CO2可转化为甲烷,若10个大气压时,其转化率可达100%。当然也有一个降低氢、铑的成本问题。所获得的甲烷不仅提供能源和化工原料,同时包括CO2在内减轻温室效应发生带来好处。
(二)、生物方法利用藻类:前面已提到藻类特别是那些微型单胞藻不论是原核的或是真核的,它们是吸收CO2进行光合作用生产绿色新能源最有效途径。大量微型藻增殖过程中充分利用CO2,在光照条件下合成有机物将太阳能储存起来,其藻体生物量称得上是个巨大的“储能库”,因此,将其制作固体燃料或者说干燥燃料是可行的,英国将它用于发电;也可用各类藻体包括海藻在内的生物量为原料,通过发酵途径制取甲烷及其它能源;微型藻细胞固定化连续产氢能也是可取的。正因为各种藻类所表现特定功能,既是“储能库”,又是“供能库”,从中可获取所需要的洁净能源。因此有专家预计,利用CO2制造生物能源特别是氢能将是本世纪大有希望而较为理想的能源供应。
六、微生物发酵生产乙醇大有可为
乙醇俗称酒精,既用于医药、化工,又是未来要发展的一类无污染的洁净能源,也是重要再生能源之一,具有燃料完全、效率高、无污染等特点。用它稀释汽油所配制成“乙醇汽油”,替代含铅汽油,功效可提高15%左右。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,大大减少大气污染。既然乙醇用于汽车燃料显示其优越性,那么如何采用最佳途径来生产乙醇呢?其中采用最经济而实用的办法制取乙醇有两方面值得认真考虑:一是利用废弃的农业秸秆为原料生产燃料乙醇;二是培植绿藻生产乙醇。就前者而言,秸秆在全球是一类量大面广的作物废弃物,我国每年有6.5亿吨秸秆的产出,直接燃烧污染环境,如果利用这些秸秆哪怕是一部分生产燃料乙醇的话,那是一件利国利民的事,有利于保护生态环境。如果利用乙醇作为汽油添加剂来代替现用的含铅汽油添加剂---甲基叔丁基醚(MTBE)的话,那么不论是改造汽油提高效率或是保护生态环境是非常有益的,很有商业潜力。2年前在美国燃料用乙醇达413万--586万吨,约占美国乙醇消费量的83%-87%;目前我国燃料乙醇生产及市场都是空白。然而,乙醇作为一种有效的汽油含氧添加成分是有其优越性的,在美国,有8%的含氧物汽油中所添加的含氧物是乙醇,而现在MTBE的替代物只有乙醇。有报道指出,美国加州至少有1万处地下水受到渗漏的MTBE污染,全美国则有14%的饮水井被污染,而MTBE是动物的致癌物,对人体健康也有潜在的危害。政府一方面禁止汽油中使用MTBE添加剂;另一方面积极发展乙醇作为其替代物的生产。美国加州一个州今后2年每天需要乙醇达3.5万桶(注:美制1桶=31.5加仑),5年后需求量将为9.5万桶。为此,美国的乙醇生产商已在扩大乙醇的生产能力;无疑,MTBE的禁用给乙醇工业带来无限商机。从此也可以看出,把握开发燃料乙醇的商机正是发展绿色新能源的必需。在我国,有条件,有能力,也有技术充分利用废弃的各类秸秆实现资源化或能源化是完全可能的。每年只要从6.5亿吨秸秆中利用1亿吨来生产燃料乙醇的话,那么乙醇产量可达2000万吨。据有关专家对其经济评估,认为以秸秆为原料生产乙醇的成本低于用粮食发酵生产乙醇的成本;而高于炼油厂生产汽油的成本,但与汽油添加剂MTBE相比更显示其竞争力。尽管秸秆生产燃料乙醇有它一定特色和优越性,但对其生产工艺和效力尚需作进一步探究。至于绿藻制取乙醇与传统微生物发醇途径生产乙醇是大不相同的。绿藻是一类自养型真核生物,其中如单细胞小球藻用来开发新能源很有潜力。日本一家公司的研究小组从表层海水中获得一种叫Tit-1的海藻新品种,类似小球藻(直径约10μm),白天它与普通植物一样在光照条件下将CO2转化为淀粉贮藏起来,还能在弱光或厌氧条件下将淀粉转化为乙醇,有其特点:不会造成环境污染,能吸收大气中CO2,大大减轻温室效应,并获得乙醇产品。这种自养型与异养型的有机结合生产乙醇是个典型实例,具有独特的优越性。
总之,上面提到的六个方面不论以何种形式获得各种不同的燃料或能源,作为一类不污染环境的一代洁净生物燃料或生物能源均有“绿色能源”之称,是未来能源建设的发展方向。现代文明进步,人类的生存与发展,迫切需要洁净新能源和无污染的生态环境,它们彼此之间是紧紧联系在一起的。可以预料,21世纪随着各项建设的需要和科技进步,绿色能源必将得到进一步发展。
来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)。除直接辐射外,并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。
如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等属于新能源。
新能源( NE):又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。
新能源知识:
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。
在中国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能等,是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要措施,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电(Small-hydro)、太阳能(Solar)、风能(Wind)、现代生物质能(Modern biomass)、地热能(Geothermal)、海洋能(Ocean)(潮汐能);传统生物质能(Traditional biomass)。
太阳能 风力发电 生物质能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽车 燃料电池 氢能 垃圾发电 建筑节能 地热能 潮汐能 二甲醚 可燃冰等。
问题二:新型能源有哪些? 新型能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。
问题三:新型燃料包括哪些能源 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。1、新能源按其形成和来源分类:(1)、来自太阳辐射的能量如:太阳能、水能、风能、生物能等。(2)、来自地球内部的能量,如:核能、地热能。(3)、天体引力能,如:潮汐能。2、新能源按开发利用状况分类:(1)、常规能源,如:水能、核能。(2)、新能源,如:生物能、地热、海洋能、太阳能、风能。3、新能源按属性分类:(1)、可再生能源,如:太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。(2)、非可再生能源,如:核能。4、新能源按转换传递过程分类:(1)、一次能源,直接来自自然界的能源。如:水能、风能、核能、海洋能、生物能。(2)、二次能源,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。
问题四:新能源包括哪些能源啊? 新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
据世界断言,石油,煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。
联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能);穿透生物质能。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
问题五:新能源产业包括哪些 1、新能源按其形成和来源分类:
(1)、来自太阳辐射的能量,如:太阳能、水能、风能、生物能等。
(2)、来自地球内部的能量,如:核能、地热能。
(3)、天体引力能,如:潮汐能。
2、新能源按开发利用状况分类:
(1)、常规能源,如:水能、核能。
(2)、新能源,如:生物能、地热、海洋能、太阳能、风能。
3、新能源按属性分类:
(1)、可再生能源,如:太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。
(2)、非可再生能源,如:核能。
4、新能源按转换传递过程分类:
(1)、一次能源,直接来自自然界的能源。如:水能、风能、核能、海洋能、生物能。
(2)、二次能源,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。
来源
太阳能
太阳能有广义狭义之分:狭义太阳能是指现代能用现代技术直接利用转化的太阳辐射;广义的太阳能除包括狭义太阳能还包括间接获得到太阳能量,如由于太阳辐射引起的大气流动――风能、远古植物形成煤等。
风能
风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。
水能
广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;
狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源一次能源。
生物质能
生物质能(biomass energy )就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
核能
核能(或称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量。
地热能
地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。
问题六:目前地球上有哪些新能源? 太阳能 太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式 <br>广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。 利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。 太阳能可分为2种: 1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。 核能 核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特・爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式: A.核裂变能 所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量 B.核聚变能 由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素―氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。 C.核衰变 核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用 核能的利用存在的主要问题: (1)资源利用率低 (2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决 (3)反应堆......>>
问题七:新能源股都有哪些? 天威 (600550)形成太阳能原材料、电池组件的全产业布局
小天鹅 (000418)大股东参股无锡尚德太阳能电力
岷江水电 (600131) 参股 *** 华冠科技涉足太阳能产业
生益科技 (600183)控股的东海硅微粉公司是国内最大硅微粉生产企业
维科精华 (600152)成立的宁波维科能源公司专业生产各种动力、太阳能电池
安泰科技 (000969)与德国ODERSUN公司合作薄膜太阳能电池产业
长城电工 (600192)参股长城绿阳太阳能公司涉足太阳能领域
乐山电力 (600644)参股四川新光硅业主要生产多晶硅太阳能硅片
华东科技 (000727)国内最大的太阳能真空集热管生产商
春兰股份 (600854)大股东计划投资30亿开发新能源
威远生化 (600803)实际控股股东新奥集团从事太阳能等新能源产品生产
力诺太阳 (600885)太阳能热水器的原材料供应商 *** 药业8.181.11% (600211)发起股东之一为 *** 科光太阳能工程技术公司
新华光 (600184)太阳能特种光玻基板
特变电工 (600089)控股的新疆新能源从事太阳能光伏组件制造
航天机电 (600151)控股的上海太阳能科技电池组件产能迅速提升
南玻A (000012) 05年10月拟首期2亿元建设年产能30兆瓦太阳能光伏电池生产线。
交大南洋 (600661)控股的交大泰阳从事太阳能电池组件生产
杉杉股份 (600884)参股尤利卡太阳能,掌握单晶硅太阳能硅片核心技术
王府井 (600859)全资子公司深圳王府井联合了中国最大的太阳能专业研究开发机构――北京太阳能研究所成立了北京桑普光电技术公司
风帆股份 (600482)投巨资参与太阳池、锂电、太阳能电池等项
(2)风能
金山股份 (600396)风力发电,风力发电设备安装及技术服务
湘电股份 (600416)控股股东与德国莱茨鼓风机有限公司签订了合资生产离心风机协议,目前风电资产主要在控股股东中
粤电力 (000539)
(3)风力发电
特变电工 (600089)与沈阳工业大学等设立特变电工沈阳偿大风能有限公司
京能热电 (600578)为国华能源第二大股东,间接参与风能建设
东方电机 (600875)
(4)风电设备制造
核能中核科技 (000777)大股东为中国核工业总公司
中成股份 (000151)与清华大学等共同研究开发核能源,科技含量高
G申能 (600642)投资33601万元收购核电秦山联营公司12%股权以及投资10559万元收购秦山第三核电公司10%的股权
(5)地热
京能热电 (600578)为北京地区主要供电单位,具备地热发电和风力发电等题材
(6)乙醇汽油
丰原生化 (000930)是安徽省唯一一家燃料乙醇供应单位
华润生化 (600893)控股股东华润集团控股吉林燃料乙醇和黑龙江华润酒精二大定点企业。
广东甘化 (000576)利用甘蔗、玉米等可再生性糖料资源生产燃油精,成为汽油代替品
华资实业 (600191)利用可再生性糖料资源生产燃油精,成为纯车用汽油代替
荣华实业 (600311)赖氨酸(豆粕的替代品)新增产能最大的企业之一
华冠科技 (600371)在国内率先拥有了玉米深加工多项最新技术的所有权或使用权(7)氢能
同济科技 (600846)公司与中科院上海有机化学研究所、上海神力科技合资组建中科同力化工材料有限公司开发燃料电池电动车。
中炬高新 (600872)子公司中炬森莱生产动......>>
问题八:新能源发电有哪些类型 与广泛使用的常规能源(如煤、石油、天然气、水能等)相比,新能源是指在新技术基础上开发利用的非常规能源,包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核聚变能、天然气水合物能源等。 新能源发电是指把新能源转换为电能的过程。 风力发电和太阳能发电作为技术成熟、具有规模化开发和商业化应用的新能源发电方式,发展速度居于新能源前列,其主要特点有:可再生、分布广、低污染;能量密度低、单机容量小;间歇性、周期性、随机性、波动性;大量采用电力电子技术;有分散和集中开发两种典型的接入电网方式。 ◎名词解释: 可再生能源:在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充或重复利用的能源。例如太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能等非化石能源。 清洁能源:消耗后不产生或很少产生污染物的可再生能源、低污染的化石能源(如天然气),以及采用清洁能源技术处理后的化石能源(如清洁煤、清洁油)。 信息来源:《智能电网知识问答》
问题九:现在的新能源有哪些 正在开发太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等新能源。 新能源( NE):又称非常规能源。一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能
问题十:我们现今使用的有哪些新型能源 新能源是指和长期广泛使用,技术上较为成熟的常规能源(如煤、石油、天然气、水能等)对比而言,以新技术为基础,系统开发利用的能源,即人类新近才开发利用的能源,包括太阳能、潮汐能、波浪能、海流能、风能、地热能、生物能、氢能、核聚变能等,是一种已经开发但尚未大规模使用,或正在研究试验,尚需进一步开发的能源。 科学家认为,21世纪,波能、可燃冰、煤成气、微生物、绿藻将成为人类广泛应用的新能源。 波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽、用之不竭的无污染再生能能源。据科学家推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达90万亿千瓦。 可燃冰:这是一种与水结合在一起的固体化合物,它的外形与冰相似,故称“可燃冰”。据科学家测算:可燃冰蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。煤成气: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。科学家估计,地球上煤成气可达2000万亿立方米。 微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,科学家利用微生物发酵,可将它们制成酒精,用其稀释汽油所配制的“乙醇汽油”,功效可提高15%左右,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。科学家还研究成功利用微生物制取氢气,开辟了能源的新途径。 绿藻:当石油和天然气耗尽时,氢也许是一种理想的燃料,问题在于要找到一个廉价地生产氢燃料的方法,科学家称,这个问题的答案可能是一种普通的池塘绿藻。目前,一升绿藻培养液每小时可以生产出3毫升氢气。研究人员认为, 绿藻生产氢气的效率至少可以提高100倍,而这一点有待于技术的进一步提高。
1.人体能量
如果你生活在大城市,那么在不久的将来,你的身体也会成为一种城市能源。人类活动如跑步、散步等都可以用来产生能量。美国麻省理工学院建筑和规划系的学生詹姆斯·格拉汉姆和撒德尤思·朱思雅克设计出一个可将人行走时产生的能量转化为电能的“概念性城市设计”。在城市里铺设采用压电材料制作的地板,内装动作感应系统,可将行人的每一个行走动作瞬间产生的能量都转换成电能。他们的这种设计可以实现未来城市的基础设施照明,是未来城市基础能源的一种很有借鉴意义的新能源替代方法。人体能量也是第一次成为最有可能实现的新能源产品之一。
2.粮食能源
迅速增长的生物燃料让我们得到启示:粮食永远伴随人类的一生,那么粮食产生的能量也会永远伴随人类一生。澳大利亚的一家公司就已经从椰子上开始生产能够替代柴油的新能源“椰子油”了。椰子作为替代柴油的燃料由来已久。在第二次世界大战期间,由于柴油供应短缺,在当时的菲律宾,椰子油就成为一种受当地人喜欢的替代燃料。大约半打椰子就可以生产出一升汽油产生的能量。
目前,世界各国都在开始研究粮食能源,希望从伴随人类一生的粮食上找到未来可替代石油的能源。欧洲的国家在研究如何从葡萄中提炼乙醇。
3.藻类能源
在科学家的眼中,藻类是地球上石油和天然气的来源,并且藻类被环保者和能源生产者视为最环保的物质。有数据表明,每亩大小的藻类可以产生比传统的乙醇来源(如玉米)高15倍的能源。这些绿色植物甚至可以像海绵一样如饥似渴地吸取二氧化碳。
在过去,用藻类提取能源的费用非常昂贵。加上藻类的生长受诸多条件限制,阻碍了其作为大规模生物燃料的生产应用。特别是藻类需要在大量的阳光下才能生长,这制约了藻类能源的发展。但美国旧金山的Solazyme公司却设计出了一个新的办法,他们在黑暗的环境中用糖喂养海藻,然后再提取加工成各种燃料。目前该公司还在尝试转基因藻类植物的提取和加工,一旦未来得到许可,转基因藻类将成为重要的新能源来源。
4.细菌能源
大肠杆菌一向不受欢迎,但是在未来也许就很受欢迎了,因为能从大肠杆菌中提取能源。
美国硅谷的LS9公司的研究员去年初已经发明了一种细菌遗传改造转基因技术:细菌中也可以提取“石油”。他们利用生物工程技术,对包括大肠杆菌在内的不同菌株进行遗传改造和微生物转基因培养,促使这些微生物在细菌的作用下,把能量转换成乙醇或石油替代品。
在未来,一切都成为可能,细菌也会成为最受欢迎的能源产品。
5.垃圾能源
在上世纪80年代好莱坞的典型影片《回到未来》中,疯狂的科学家用香蕉皮、蛋壳和其他形式的垃圾转变成气体,来作为时间旅行机的燃料。现在,好莱坞科幻电影中的情节变为了现实。加拿大拟建造北美地区规模最大的汽化垃圾发电厂。科学家相信在经过初期焚烧发电的简单工艺之后,新技术的出现在未来有望引领垃圾发电进入新阶段。
该新型垃圾发电厂号称北美第一的汽化垃圾发电厂。整个项目将耗资1.25亿美元,建成之后每天能吸收城市生活垃圾400吨,每天发电量可达到21兆瓦。
废物转化为能源一直很有争议,批评人士认为在产生能源的同时会伴随出现温室气体。但是科学家发明的一种名为等离子电弧汽化发电的技术。这种技术在经济成本上和环保指标上具备很大优势。加拿大帕拉斯科能源集团已经和政府签订合同,采用这种新技术在未来生产更多的能源。
6.天气能源
这听起来有点不可思议,不过加拿大工程师路易斯·米彻尔德正在实验一种新的清洁能源产生方式:人造龙卷风。他提出的大气能源转换理论非常吸引人。这个理论并不复杂,当气流上升温度升高时就会引起温度的差异,于是空气随之开始形成漩涡,漩涡带动发电机产生电能。
此时的漩涡已经是可以抵达对流层的真正龙卷风了,其风速高达每小时200英里。用这种发电系统能够产生200兆瓦特的电能,这足以供给20万户家庭的用电需求。
在日本,寒冷的天气也不会被白白浪费掉。日本北海道新千岁机场使用冬季的积雪为夏天机场的候机大楼降温,机场跑道使用顶级的隔热设备,能够最大限度地减少积雪融化。据测算,这一计划如能实现预期目标,每年可节约制冷费用约6000万日元,此外还能通过减少用电而起到削减二氧化碳排放的效果。
7.温室气体能源
发展清洁能源是为了遏制温室气体对环境造成影响的一大原因。但是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家认为,其实温室气体一样也可以产生清洁能源,这是因为现有的技术可以将有害的温室气体变成燃料。例如温室气体中的碳酸钾在一些化学手段下可以高效吸收空气中的二氧化碳。另一个值得我们注意的是,科学家正在测试一种热电发电机,看看是否从汽车排气系统中的废气中重新捕捉能源并产生电力。
8.有机废物能源
清洁能源其实来源并不清洁,简单地说,就是将有机垃圾变成燃料。美国正大规模兴起使用清洁能源的热潮,旧金山的人们在城市街道上收集宠物粪便,宠物粪便通过一定的设备可转化为生物燃料。在加利福尼亚州,老式的沼气设备非常受欢迎。
未来也许这些有机废物通过技术革新也会成为新能源产品。现在在美国,已经出现了专门收集有机废物的能源转换工厂,专门收集各种有机废物,来提取生物燃料。
9.IT能源
开发替代能源可以缓解能源困境,但它们并非惟一的解决办法。
家庭和企业的大部分能源成本很高,是因为利用能源的效率不高,浪费太严重。美国一家新成立的Sentilla公司,重点研究能源管理技术。
通过智能芯片和软件来提高能源利用效率。他们研制的芯片能够测量计算机和服务器的耗电量,然后通过分析数据,得出最有效的使用IT设备的计划,充分提高IT产品的能源使用效率。
谈到利用效率,人们经常会说可以升级电网。但是由于技术问题,传统电网产生的电能至少有7%都被浪费掉了,无形中给消费者增加了成本。美国银泉绿色科技公司认为,未来智能电网技术可能会解决这些浪费问题。该公司把网卡集成到电力设备、燃气表、及水表上,使每个家庭的电器终端拥有独立的IP地址,这样就可以跟踪监测公用事业企业和消费者的实际能源消耗情况,达到节能的目的。
10.空气能源
当不刮风时,风力发电场就必须依靠其他的能源来维持发电机的运行。空气如何持续不断地提供能源呢?随着汽车制造商在这方面投入越来越大的兴趣,空气能源的利用技术将不是问题。
压缩空气能源储存系统的原理是将空气压缩进地下存储罐,作为风力涡轮机电机的备用能源。汽车制造企业还期望利用类似压缩空气的原理制造出零排放的汽车。一家瑞典汽车制造公司MDI,开发出了这种储存压缩空气燃料罐的空气动力原型车,能将压缩的空气高压储存在燃料罐中,当空气被释放,它的膨胀力会推动引擎的活塞运动。
新能源是相对于常规能源而言,以采用新技术和新材料而获得的,在新技术基础上系统地开发利用的能源。如太阳能、风能、海洋能、地热能等。与常规能源相比,新能源生产规模较小,使用范围较窄。常规能源和新能源的划分是相对的。
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽、用之不竭的无污染再生能能源。据科学家推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达90万亿千瓦。
可燃冰:这是一种与水结合在一起的固体化合物,它的外形与冰相似,故称“可燃冰”。据科学家测算:可燃冰蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。煤成气: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。科学家估计,地球上煤成气可达2000万亿立方米。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,科学家利用微生物发酵,可将它们制成酒精,用其稀释汽油所配制的“乙醇汽油”,功效可提高15%左右,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。科学家还研究成功利用微生物制取氢气,开辟了能源的新途径。
绿藻:当石油和天然气耗尽时,氢也许是一种理想的燃料,问题在于要找到一个廉价地生产氢燃料的方法,科学家称,这个问题的答案可能是一种普通的池塘绿藻。目前,一升绿藻培养液每小时可以生产出3毫升氢气。研究人员认为, 绿藻生产氢气的效率至少可以提高100倍,而这一点有待于技术的进一步提高。
相信很多人很难把海带、巨藻和能源联系在一起,的确,在这之前,海带只是人们餐桌上的菜肴,巨藻也只是用于生产加工化工、医药产品,是褐藻胶、动物饲料和制取甲烷的主要原材料,在人们看来,它们根本就和能源没有一点关系,更不用说是可以从中制取能源了,让人有点天方夜谭的感觉,可是在不久的将来,它们真的可能会为人类带来新的能源。
科学家发现,在美国加利福尼亚州,有一种巨型海带可以作为替代能源被人类利用。从这种巨型海带中,可以提取大量的合成天然气,还可以提取氯化钾和化妆品中的乳化剂。当然,通常人们用做盘中佳肴的海带是不能做为替代能源而用的。只有这种原产于美国加州外海的巨型海带才可以用,如今这种替代能源的发展前景已被科学家们看好,有望成为未来能源的新秀。
根据资料显示,这种巨型海带具有一种让人不可思议的成长速率。它每天可以生长2英尺(l英尺=0.3048米),即在不到5个月的时间内,它可以长到200英尺(即60.96米)长,以这种生长尺寸来看,它似乎是科幻小说中的海怪,让人觉得十分惊讶、神奇!
美国政府曾在加州外海开辟了一片海底农场,其面积为400平方公里,专门用于种植这种巨型海带。每到收获的季节,他们就用特殊的采收船进行采收;或者是利用海带本身具有的细菌使其自然发酵;或者以人工的方法加速其发酵,这样下来,它一年所产生的合成天然气竟高达220多亿立方英尺,以美国家庭的天然气燃烧耗用量计算的话,可供5万人的一年之用!
经过科学家的研究计算得出,“海带天然气”要比人们平常用的从地下化石燃料中制取的天然气价格要便宜的多,由此可见,巨型海带很快就会成为被人们广泛使用的理想新能源了。
巨型海带除了可产生合成天然气以外,它还能创造其他的“奇迹”。巨型海带在生长过程中产出的氯化钾和有机肥料,可以使海底农场中的鱼类产量增加很多,可谓是一举两得,创造了“双赢效益”。
此外,让人感到最为惊奇的是,从巨型海带中还可以提炼出化妆品中的乳化剂。
只是,由于巨型海带需要高浓度的养分才能使其快速生长,通常它们需要的海水深度在150~300米处,这样才能为其提供足够的生长养分,但如果在这种深度种植巨型海带的话,不仅不容易采收,同时也会因阳光无法穿透如此深的海水,从而使巨型海带不能进行光合作用,不能自然地生长。因此,只要科学家们能尽快突破深度这个主要难题,巨型海带就能为世界各地带来更多新的生物能源。
巨藻属于褐藻类,是藻类王国中最长的一种藻。一般,大部分巨藻可以长到几十米长,最长的甚至可以达到500米,重达200公斤左右。巨藻的生产速度也是十分惊人的,是世界上生长最快的植物之一,通常在适宜的条件下,每棵巨藻在一天内就可以生长30~60厘米,一年内可以长到50多米长,可谓是植物界中的巨人。
经科学家研究发现,巨藻可以用来制造五光十色的塑料和纤维板;也可提炼藻胶;也是化工和制药工业的原料。另外,科学家还有引人注目的发现:巨藻中海有丰富的甲烷成分,可以用来制造天然气。
同时,科学家还发现,巨藻在吸收二氧化碳进行光合作用的过程中体内竟然集聚了石油。他们在研究过程中发现,巨藻对二氧化碳的吸收率不仅很高,而且其对石油的生成能力远远超过了人们预想的程度,而从中提取出的石油不仅发热量高,而且氮、硫含量也非常少。这种石油的发热量可以与用于船舶燃料的重油相互匹敌,其中氮的含量只是重油的1/2,硫的含量仅为重油的1/190。燃烧之后的产物中还含有丰富的钾,可以用来制作肥料。只是巨藻对杂菌非常敏感,从中提取石油较为困难。同时,培育这种藻类达到理想的生产水平必须要有非常宽阔庞大的培养池。这些问题还有待科学家进一步研究解决。
随着经济发展速度的与日递增,人类对不可再生的常规能源过度消耗,以至于能源短缺的现象越来越严重,造成了资源的匮乏和枯竭,因此,为了缓解日益凸显的能源危机,发展生物新能源资源无疑是强国富民的好项目。
新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。
新能源主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。