温差发电
温差发电的概念很广,只要利用了温度差产生电能都能算。
其实目前标准的温差发电机仅仅是两种材料之间的温差发电,
原理就是将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高温状态,另一端开路并给以低温时,由于高温端的热激发作用较强,空穴和电子浓度也比低温端高,在这种载流子浓度梯度的驱动下,空穴和电子向低温端扩散,从而在低温开路端形成电势差;如果将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块,就可得到足够高的电压,形成一个温差发电机。
简单的说就是2种不同材料(半导体或金属)连接时,如果两边温度不同导体中就产生电流(是没有机械运动的,与热胀冷缩无关)。这种方法产生的电动势比较小,是最基本的温差发电。
在实际应用中温差发电虽然在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点,但长久以来受热电转换效率和较大成本的限制,温差电技术向工业和民用产业的普及受到很大制约。虽然最近几年随着能源与环境危机的日渐突出,以及一批高性能热电转换材料的开发成功,温差电技术的研究又重新成为热点,但突破的希望还是在于转换效率的稳定提高。
目前仅在军事和航天器小功率发电方面应用较多
温差热发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差,采用低沸点工作流体作为循环工质,在朗肯循环( Rankine Cycle,RC) 基础上,用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动透平发电的技术,其主要组件包括蒸发器、冷凝器、涡轮机以及工作流体泵。
通过高温热源加热蒸发器内的工作流体并使其蒸发,蒸发后的工作流体在涡轮机内绝热膨胀,推动涡轮机的叶片而达到发电的目的,发电后的工作流体被导入冷凝器,并将其热量传给低温热源,因而冷却并再恢复成液体,然后经循环泵送入蒸发器,形成一个循环。
扩展资料
发展趋势
在如今的科技飞速发展、绿色能源主导的环保经济时代,温差发电技术与太阳能技术相结合的应用一定会得到发展。这使得进一步利用太阳能进行温差发电,并将这种技术进行推广成为现实。
虽然目前在温差发电机的使用过程中,效率比较低,在应用时具有一定的限制, 具有极大的发展潜力和广阔的应用前景。尽管国内在温差发电方面的研究仍然处于研究初期,主要集中于理论和热电材料的制备等方面的研究,尚未形成完整而成熟的体系。
但随科学技术的发展,对于提高能源利用率的研究也能得到成功。
参考资料来源:百度百科-温差发电
海洋中的热能——海水温度差能,它的热情和力量默默地包含在全世界145亿亿吨的海水中,虽然一时不能被人们所发现和理解,可是它内在的魅力始终深深地吸引着人们。100年来,多少人为海洋热能的研究倾注了毕生的精力。
海洋像个热水瓶,可以把热量贮存起来,可海洋毕竟不是热水瓶,因为海水温度是随着水深而变化的。这种变化可分为三层:第一层是从海面到深度60米左右,称做表层。这一层海水表面吸收太阳的辐射能,且受到风浪的影响使海水互相混合。因此,这一层海水温度变化比较小,水温约在26.7℃左右;第二层大约从水深60~300米左右,由于海水温度随着深度增加而急剧递减,海水温度变化较大,称做主要变温层;第三层深度在300米以下,称为深层海水,这一层海水因为受到极地流来的冷水影响,温度降低到4℃左右。再往下到1500米深处时,水温几乎就没有变化了,常年维持在-1~2℃之间。
赤道附近的海水受到太阳的直射而变热,除了蒸发而散发到大气中的能量外,还将近13%的太阳能以热的形式被海洋吸收而贮藏起来。这样,在赤道海域中海洋热能的收支平衡就遭到了破坏,出现了吸收多于放出的现象。而在极地海域情况正好相反,是放出多于吸收,这就在整个地球上形成了新的热量平衡。这种新的热量平衡,是通过赤道海域不断向极地海域输送能量而建立起来的;而在极地海域,受冷的海水密度增大下沉到深处,再流向赤道海域。这种循环形成了海水垂直面上的水温变化,也为人类从海洋中取得能量创造了条件。
法国是海水温差能利用的故乡,早在1861年,著名的法国科学幻想小说作家儒勒·凡尔纳,就幻想利用海水来储藏太阳能了。1881年法国科学家德尔松瓦第一个提出了温差发电的方案。他认为稀硫酸的水溶液在锅炉内加热到30℃所产生的蒸汽压,与在冷凝器内冷却到15℃所产生的蒸汽压,两者在温差为15℃的条件下,它们的蒸气压力差约为两个大气压,这个蒸汽压力差就可以用来做功。在自然界中,要寻找温差为15℃的热源和冷源是十分容易的,如温泉的水和河里的水就可能相差15℃,海洋表层的水和深层的水也可能有15℃以上的温差。他的设想提出以后,美国、意大利和德国的科学家为实现这个设想进行了不懈的努力,但都没有获得成功。整整过去了45年,直到1926年,才有人第一次用实验证明了德尔松瓦设想的正确性。
海洋的温差能居于海洋各种能源之首,因此,极大地吸引了各国的科学家,他们投入了大量的人力物力,研制生产海洋温差发电装置。最初人们设计了一种水温差发电站,是将海水直接引进保持真空的汽锅,由于真空锅内气压很低,进入真空汽锅的海水就可以沸腾蒸发变成蒸汽,然后通过专门设计的低压、低温汽轮机,带动发动机发电。通过汽轮机的蒸汽被引入由深层低温海水冷却的冷凝器,再重新凝结成水。
用这种方法虽然可以发电,但是,在建设和安装深层输水管道方面有很多困难。所以,有人对这种方法加以改进,将海水引入一个太阳能加温池,使海水加温到45~60℃,甚至达到90℃,然后再将温水引进真空的汽锅蒸发,进行发电。改进后的温差发电站,是用海边和水库里的水冷凝,这样就可以解决在海底安装输水管道的困难。
热带海面与中层海水的温差很大,最适宜采用这类发电装置。1979年5月29日,世界上第一座海水温差发电站,在美国的夏威夷成功地投入运行,为岛上居民、车站和码头供应了照明用电。夏威夷岛在太平洋中部,地处北纬20℃,附近海域的表层海水温度常年很高,冬季为24℃,夏季为28℃。在离岸只有1.2公里的地方,水深400米处就可获得10℃的冷海水,水深800米处就有5℃的冷海水,为海水温差发电提供了极为优越的自然条件。这座海水温差电站安装在驳船型的海上平台上,平台锚系在夏威夷岛东部约2.4公里的海上,装机容量达1000千瓦以上。世界上第一座海水温差发电站的建成和正常运行,不但证明了海水温差发电技术的可行性,并且提供了大量丰富的实践经验,这标志着海水温差发电已经开始从试验性发电转向大规模的开发利用阶段,夏威夷的海水温差发电站也将成为海水温差发电史上的又一里程碑。它为下世纪新能源的开发指明了方向。
利用海水温差发电,不仅可以获得电能,而且还可以获得很多有用的副产品。如海水蒸发后留下的浓缩水,用它可以提炼许多化工产品;废蒸汽冷凝后可以变成大量淡水或廉价的冰,这些都可以供给沿海工农业生产的需要。
直接和间接太阳能发电系统都有非常成功的例子,典型的,美国加州的354M莫哈维太阳热电厂,迄今已入网运超过30年,在完全没有国家政策补贴的条件下,其电价已经可以同其他(油气煤)能源电力竞争。以它为模式蓝本的在建太阳热电厂比较大的有968MW的和370MW的两个,小些的更多。
但成功例子未被大面积推广,原因主要有两点。
1 现有能源方式(石油,天然气,煤炭,核能)的掌控既得利益者与太阳能源的利益博弈。
2 人类在能源问题上还没有走到山穷水尽(石油不是还可以用上百年吗,急什么?)。
当所有可开采能源都不可持续的时候,唯一还可与太阳能弱弱地叫一声板的仅剩核能了,而这个问题需要民意测验回答,尤其要问核电站的拥有者,设计者及其他们的家人。问题,下列居住地点你愿意选择哪个?A福岛,B切尔诺贝利,C三里岛。
或早或迟,人类终将认识回归,太阳是我们最好的朋友,这个朋友给予我们光明和温暖时,从不索取回报,而我们为其他能源付出的代价(包括千疮百孔的地球和石油战争)已经太惨痛了。
太阳能的发展是非常广阔的,包括直接的和间接的
直接的
太阳电池,多种,半导体光电池,有纳米机染料光电池,热释电技术
太阳热,最重要的是太阳热发电,包括高温,中温和低温(上面加州的为中温技术)。太阳池温差发电技术,海水温差发电技术。
其他太阳热利用,取暖,制冷,还包括加热,烘干等
间接的
水能,已经非常成熟
风能,正在蓬勃发展
生物质能,一定会兴旺起来,毫无疑问。
如何有效地利用海水温度差能量来为人类服务呢?法国的ArsenedArsonval于1881年首次提出海洋温度差发电的构想。1930年Claude在古巴的近海,首次利用海洋温度差能量发电成功,但是,由于发电系统的水泵等所耗电力比其所发出电力的更大,结果纯发电量为负值。然而人们并没有泄气。1979年,夏威夷的MINI—OTEC发电系统第一次发出了15千瓦的纯发电量。
海洋温度差发电的过程是:①将海洋表层的温水抽到常温蒸发器,在蒸发器中加热氨水、氟利昂等流动媒体,使之蒸发成高压气体媒体。②将高压气体媒体送到透平机械,使透平机械转动并带动发电机发电,同时高压气体媒体变为低压气体媒体。③将深水区的冷水抽到冷凝器中,使由透平机械出来的低压气体媒体冷凝成液体媒体。④将液体媒体送到压缩器加压后,再将其送到蒸发器中去,进行新的循环。
海洋温度差发电与其他的发电形式相比,具有如下的特点:①海洋占地球表面的70%。由于这个能量来自太阳,可以说取之不尽,用之不绝。②海水温度差只有20摄氏度且属于低品位能量,最大转换效率只有4%左右。③属于自然能源,不会造成环境污染,与其他自然能源相比,可以不分昼夜,不受时间季节气候等条件的限制,能量供应稳定。④由于海水具有腐蚀性,生物污损性,因此设备应考虑使用耐腐蚀少污染材料,同时要考虑耐生物污损的对策,由于深海抽上来的海水含有较多的营养成分,有利于提高海洋渔业产量。
鉴于上述特点,美国、日本等海洋资源丰富的国家,目前正在积极研究及应用海洋温差发电系统,使之在资源短缺的今天,成为人类的有力选择。
最新型发电方法比较新颖的是:风力发电,核能,水力发电,太阳能发电。这些也有了很大的科技发展。
另外我给你介绍未来畅想也可以说正在研究的环保发电方法:
1.太空发电
2.海洋温差发电
3.下雨发电
4.潮水发电
5.高空风能发电
6.高层建筑发电
7.旋转门发电
8.自来水发电
9.行走发电
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