蓄电池是再生能源吗?若是,一次还是两次?
【原理】
太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369w/㎡。地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡,相当于有102000TW 的能量,人类依赖这些能量维持生存,其中包括所有其他形式的可再生能源(地热能资源除外),虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变,这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态,使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。
【太阳能电池发电原理】
太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。
当光线照射太阳电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了跃迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是:光子能量转换成电能的过程。
【晶体硅太阳电池的制作过程】
“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维,20世纪末.我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳电池是近15年来形成产业化最快。生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。
【分类】
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提供照明,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。
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。
【利弊】
优点:�
(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且勿须开采和运输。�
(2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁的能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。�
(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。�
(4)长久:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。�
缺点:�
(1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。平均说来,北回归线附近,夏季在天气较为晴朗的情况下,正午时太阳辐射的辐照度最大,在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均,则只有200W左右。而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的。因此,在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高。�
(2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源,从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源,就必须很好地解决蓄能问题,即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来,以供夜间或阴雨天使用,但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。�
(3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约。�
【太阳能热利用】
就目前来说,人类直接利用太阳能还处于初级阶段,主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。
太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用20~30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40~50年且很少进行维修。
太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种:
1、自然循环式:
此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳辐射的加热,温度上升,造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此一热虹吸现像,促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系,水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。
2、强制循环式:
热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。
暖房
利用太阳能作房间冬天暖房之用,在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低,室内必须有暖气设备,若欲节省大量化石能源的消耗,设法应用太阳辐射热。大多数太阳能暖房使用热水系统,亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储存,再供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计,或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电,再加热房间,或透过冷暖房的热装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置,其将热水通至储热装置之中(固体、液体或相变化的储热系统),然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热,再把此热空气传送至室内;或利用另一种液体流至储热装置中吸热,当热流体流至室内,在利用风扇吹送被加热空气至室内,而达到暖房效果。
太阳能发电
即直接将太阳能转变成电能,并将电能存储在电容器中,以备需要时使用。
太阳能离网发电系统
太阳能离网发电系统包括1、太阳能控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制,一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后,控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时,太阳能控制器要控制蓄电池不被过放电,保护蓄电池。控制器的性能不好时,对蓄电池的使用寿命影响很大,并最终影响系统的可靠性。2、太阳能蓄电池组的任务是贮能,以便在夜间或阴雨天保证负载用电。3、太阳能逆变器负责把直流电转换为交流电,供交流负荷使用。太阳能逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻,维护困难,为了提高光伏风力发电系统的整体性能,保证电站的长期稳定运行,对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高,太阳能逆变器的高效运行也显得非常重要。
太阳能离网发电系统主要产品分类 A、光伏组件 B、风机 C、控制器 D、蓄电池组 E、逆变器 F、风力/光伏发电控制与逆变器一体化电源。
太阳能并网发电系统
可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能,通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网,免除配置蓄电池,省掉了蓄电池储能和释放的过程,可以充分利用可再生能源所发出的电力,减小能量损耗,降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源,降低整个系统的负载缺电率。同时,可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。并网发电系统是太阳能风力发电的发展方向,代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
太阳能并网发电系统主要产品分类 A、光伏并网逆变器 B、小型风力机并网逆变器 C、大型风机变流器 (双馈变流器,全功率变流器)。
充电电池的电能是可再生能源吗。
充电时消耗的电能是可再生能源的,手机充电时消耗的电能最初就是可再生能源的。
电能,是指使用电以各种形式做功(即产生能量)的能力。
绿色能源也称清洁能源,它可分为狭义和广义两种概念。
狭义的绿色能源是指可再生能源,如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充,很少产生污染。
广义的绿色能源则包括在能源的生产、及其消费过程中,选用对生态环境低污染或无污染的能源,如天然气、清洁煤(将煤通过化学反应转变成煤气或“煤”油,通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力)和核能等。
据说江南某茶园,水清山碧,景色怡人,被指定为绿色食品生产基地,可谁都没想到春茶正待上市之时,却被检测出重金属超标。园主大喊冤枉,再查还是超标。后来发现祸根竟是一株茶树下的几节废电池!我不禁要问:废电池的危害究竟有多大?应如何处理废电池?
一\废电池随便丢弃,到底有多大危害?
一节废电池就是一颗"炸弹",有人这样形容废电池的"杀伤力"。说
是"炸弹",当然是隐形的,它的杀伤力既看不见,也不发声,其产生的后果却是严重的。严重到损害人体健康,以至于危及生命。据科学家测定: 一颗纽扣电池产生的有害物质,可污染60万升水,相当于一个人 一生的用水量;一节一号电池烂在地里,能吞噬一平方米土地,并可造成永久性公害。我国是电池生产消费大国,电池的年产量高达140亿节,消费约100亿节,约占世界总量的1/3。以全国13亿人口计算,假设每年每人用6节电池,那么这些电池可以污染46800亿立方米的水,相当于中国全年径流总量的1.73倍;也可使7800平方千米土地失去利用价值,这相当于1.23个上海或15个浦东新区的面积。据估计,全球每年约有320亿节废旧电池被丢弃,其危害之大不能不令人触目惊心!
若电池和垃圾一起填埋腐烂后,渗出的重金属物质会渗透到土壤中,污染地下水,进入人体,产生危害。进而进入鱼类、农作物中,破坏人类的生存环境,间接威胁到人类的健康。
二\下面具体说说废电池分解出的重金属的危害情况吧!
对自然环境威胁最大的五种物质,电池里就包含了三种:汞、铅、镉。
汞:就是我们俗称的“水银”,具有致癌物。汞和汞化物都是有毒的,科学家发现,汞具有明显的神经毒性,此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良影响,儿童更易受害。20世纪50年代发生在日本的震惊世界的公害——水俣病,就是由于汞污染造成的。
据说,40多年前,在日本的一个沿海小镇——水俣镇,当地居民中出现了一种奇怪的病。患者开始口齿不清,步态不稳,四肢麻痹,最后全身痉挛,精神失常,在痛苦的折磨中死去。后来染上这种病的人越来越多,甚至连猫和海鸟都出现了同样的症状。后来医务工作者从死者的尸体和海鱼体内发现了有毒的甲基汞,证明了人是吃了被污染的鱼而中毒的。经过调查,原来是当地的一家氮肥工业公司常年向水俣湾排放含汞废水,使海水受到了汞的污染,当地捕捞的海产品中都含有高浓度的甲基汞。 为了恢复水俣湾的生态环境,日本政府花了14年时间,投入了485亿日元,把水俣湾的含汞底泥深挖4米,全部清除。同时,在水俣湾入口处设立了隔离网,将海湾内被污染的鱼统统捕获进行填埋。曾亲眼目睹过水俣病爆发的日本水俣市市长吉井正澄感慨地说:“经过半个世纪的不懈努力,我们终于从水俣病的阴影中走出来了,正在建设一个新的水俣市。我希望全世界都吸取日本水俣病的教训,摆脱愚昧的生产方式,推行文明的生产方式。”
镉:在人体内极易引起慢性中毒,是一种毒性很大的重金属,主要病症是肺气肿、骨质软化、贫血,很可能使人体瘫痪。而铅进入人体后最难排泄,它干扰肾功能、生殖功能。震惊世界的日本“痛痛痛”就是因镉污染而致。含镉的矿山废水污染了河水及河两岸的土壤、粮食、牧草、通过食物链进入人体而慢慢积累,在肾脏和骨骼中。会取代骨中钙,使骨骼严重软化,骨头寸断;镉会引起胃脏功能失调,干扰人体和生物体内锌的酶系统,使锌镉比降低,而导致高血压症上升。镉毒性是潜在性的。即使饮用水中镉浓度低至0.1毫克/升,也能在人体(特别是妇女)组织中积聚,潜伏期可长达十至三十年,且早期不易觉察。资料表明,人体内镉的生物学半衰期为20~40年。镉对人体组织和器官的毒害是多方面的,且治疗极为困难。因此,各国对工业排放“三废”中的镉都作了极严格的规定。日本还规定,大米含镉超过1毫克/公斤即为“镉米”,禁止食用。由于镉化合物具有程度不同的毒性,用任何方法从废水中除镉,只能改变其存在任何方法从废水中除隔,只能改变其存在方式和转移其存在的位置,并不能消除其毒性。因此,镉废水的处理应尽量与回收利用结合。
镍:具有致癌性,对水生生物有明显危害,镍盐能引起过敏性皮肤炎;
铅:导致贫血,神经功能失调,肾损伤,对儿童危害性更大。
重金属对人体的危害是渐进的,不是一下子就表现出来的,所以说,一节节废电池是一颗颗隐形"炸弹”。这类隐形"炸弹”在日益增多,是由于日常生活中使用电池的器具增多导致,像遥控器,电子钟表,热水器,手电筒,电动玩具等。城市居民几乎没有不使用电池的家庭。农村居民使用电池的器具也逐渐增多。据有关资料介绍,我国每年使用电池约70万吨,占世界总量的1/3左右。其混入生活垃圾被填埋产生的危害,真是不可估量啊!
三\面对这样的危害我们该怎么办呢?
1、加强对废电池危害的正确认识。
现在还有很多人不知道废电池的危害有多大,曾有关部门做了一个小型调查。一共调查了69个人,其中有23人不知道废电池有危害,25人把废电池随手扔掉。可以想象这种现象在全校、全国还有多少人呐!所以,努力扩大有关“废电池的危害”的宣传,使人们能够正确的认识废电池的危害,实在是现在当务之急之事。
2、回收废电池。
最有效的简易的办法就是——回收废电池。这样,既减少污染,又是巨大的再生能源,是一举两得的事。据测算,如每年回收利用40%即30亿节电池,可提炼出:锌3万多吨,二氧化锰4万多吨,氧化铵1万多吨,还有大量的铜帽,铁皮,蜡等物质,都可以再生利用。由此可见,回收废电池,实在是一件利己利国的大好事。
那就让我们从我做起、从小做起、从身边做起吧!培养社会责任心和使命感,参与废旧电池的分类回收利用作为我们每一个人的责任和义务。为把我们的家园建设成更美好的“乐园”而不懈努力吧!
国家政策支持动力锂电池在利用的产业化探索。2012年7月出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确提出“制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯级利用和回收管理体系,明确各相关方的责任、权利和义务。引导动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用,鼓励发展专业化的电池回收利用企业。”国家从规划层面给动力电池再利用提供了方向。
新能源汽车动力锂电池再利用领域主要瞄准ICT领域、家庭以及可再生能源发电储能等领域。虽然动力锂电池再利用实践在国内还未开展,但是在日本、美国已经有多年的示范经验。日韩从新能源汽车发展伊始就开始着力动力电池再利用的研究,这些前期研究工作给我国开展电池再利用研究提供了很好的借鉴。
如果只是防电瓶亏电做补充的话20-40W的太阳能电池板就够用了。日照足够强时20W太阳能板充电电流差不多1A左右。
太阳能(solar energy),是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式:辐射),主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展。
太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式,太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。