什么叫一次能源,二次能源?可再生能源?不可再生能源?
1、一次能源:在自然界现成存在的能源,如煤炭、石油、天然气、水能等。
2、二次能源:由一次能源加工转换而成的能源产品,如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。
3、可再生能源:凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源,风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源。
4、不可再生能源:不能够不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源,煤炭、石油、天然气、核能等属于非再生能源。
扩展资料能量转化
各种能源形式可以互相转化,在一次能源中,风、水、洋流和波浪等是以机械能(动能和位能)的形式提供的,可以利用各种风力机械(如风力机)和水力机械(如水轮机)转换为动力或电力。
煤、石油和天然气等常规能源一般是通过燃烧将燃烧化学能转化为热能。热能可以直接利用,但大量的是将热能通过各种类型的热力机械(如内燃机、汽轮机和燃气轮机等)转换为动力,带动各类机械和交通运输工具工作;或是带动发电机送出电力,满足人们生活和工农业生产的需要。发电和交通运输需要的能源占能量总消费量的很大比例。
据预测,20世纪末仅发电一项的能源需要量将大于一次能源开发量的40%。一次能源中转化为电力部分的比例越大,表明电气化程度越高,生产力越先进,生活水平越高。
参考资料来源:百度百科-能源 (向自然界提供能量转化的物质)
石油是现代工业社会最重要的原料。绝大多数运输工具使用石油驱动,此外石油还被用来发电,它也是化学工业重要的原材料。因此它也被称为“黑色金子”。
影响
环境影响:开采石油是非常昂贵的,也可能对环境带来破坏。海上探油和开采会打扰海洋环境。尤其以清理海底的挖掘工作破坏环境最大。油轮事故后泄漏的原油或提炼过的油在阿拉斯加、加拉帕戈斯群岛、西班牙和许多其它地区脆弱的海岸生态系统造成严重的破坏。
石油燃烧时向大气层释放二氧化碳,导致全球变暖。每能量单位石油释放的二氧化碳低于煤,但是高于天然气。但是作为交通用燃料要减少焚油导致的二氧化碳的释放尤其棘手。一般只有大的发电厂才能够装配吸收二氧化碳的装置,单个车辆无法装配这样的装置。
虽然现在也有可再生能源作为选择,但是可再生能源能够取代多少石油以及可再生能源本身可能导致的环境破坏还不肯定和有争议。阳光、风、地热和其它可再生能源无法取代石油作为高能量密度的运输能源。要取代石油这些可再生能源必须转换为电(以蓄电池的形式)或者氢(通过燃料电池或内燃)来驱动运输工具。另一个方案是使用生物质能产生的液体燃料(乙醇、生物柴油)来驱动运输工具。总而言之要取代石油作为主要运输能源是一件非常不容易的事情。
虽然现在也有可再生能源作为选择,但是可再生能源能够取代多少石油以及可再生能源本身可能导致的环境破坏还不肯定和有争议。阳光、风、地热和其它可再生能源无法取代石油作为高能量密度的运输能源。要取代石油这些可再生能源必须转换为电(以蓄电池的形式)或者氢(通过燃料电池或内燃)来驱动运输工具。另一个方案是使用生物质能产生的液体燃料(乙醇、生物柴油)来驱动运输工具。总而言之要取代石油作为主要运输能源是一件非常不容易的事情。
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普遍认为石油的形成有两种机理:
(1)生物成油理论
大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样,是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。(陆上的植物则一般形成煤。)经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合,被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们逐渐转化,首先形成腊状的油页岩,后来退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则中空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。
地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”。温度太低石油无法形成,温度太高则会形成天然气。虽然石油形成的深度在世界各地不同,但是“典型”的深度为四至六千米。由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去,因此实际的油田可能要浅得多。因此形成油田需要三个条件:丰富的源岩,渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造。
(2)非生物成油理论
非生物成油的理论天文学家托马斯·戈尔德在俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫(Nikolai Kudryavtsev)的理论基础上发展的。这个理论认为在地壳内已经有许多碳,这些碳有些自然地以碳氢化合物的形式存在。碳氢化合物比岩石空隙中的水轻,因此沿岩石缝隙向上渗透。石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的。与石油本身无关。
在地质学家中这个理论只有少数人支持。一般它被用来解释一些油田中无法解释的石油流入,不过这种现象很少发生。非生物成油理论无法解释世界99%以上的石油都储存在沉积岩中,而那些非沉积岩中的石油也可被解释为从别处沉积岩中运移而来。同样,非生物成油理论无法解释石油中广泛分布的生物标志化合物,如甾烷,伽马蜡烷,植烷,藿烷,萜类以及同位素偏轻等现象。
拓展资料:
开采石油是非常昂贵的,也可能对环境带来破坏。海上探油和开采会打扰海洋环境。尤其以清理海底的挖掘工作破坏环境最大。油轮事故后泄漏的原油或提炼过的油在阿拉斯加、加拉帕戈斯群岛、西班牙和许多其它地区脆弱的海岸生态系统造成严重的破坏。
石油燃烧时向大气层释放二氧化碳,导致全球变暖。每能量单位石油释放的二氧化碳低于煤,但是高于天然气。但是作为交通用燃料要减少焚油导致的二氧化碳的释放尤其棘手。一般只有大的发电厂才能够装配吸收二氧化碳的装置,单个车辆无法装配这样的装置。
虽然现在也有可再生能源作为选择,但是可再生能源能够取代多少石油以及可再生能源本身可能导致的环境破坏还不肯定和有争议。阳光、风、地热和其它可再生能源无法取代石油作为高能量密度的运输能源。要取代石油这些可再生能源必须转换为电(以蓄电池的形式)或者氢(通过燃料电池或内燃)来驱动运输工具。另一个方案是使用生物质能产生的液体燃料(乙醇、生物柴油)来驱动运输工具,但是目前的技术还无法让生质燃料够环保。总而言之要取代石油作为主要运输能源是一件非常不容易的事情。
在《第三次工业革命:新经济模式如何改变世界》中,作者为我们描绘了一个宏伟的蓝图:数亿计的人们将在自己家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源,并在“能源互联网”上与大家分享,这就好像现在我们在网上发布、分享消息一样。能源民主化将从根本上重塑人际关系,它将影响我们如何做生意,如何管理社会,如何教育子女和如何生活。我们正处于第二次工业革命和石油世纪的最后阶段。这是一个令人难以接受的严峻现实,因为这一现实将迫使人类迅速过渡到一个全新的能源体制和工业模式。否则,人类文明就有消失的危险。作者敏锐地发现,历史上数次重大的经济革命都是在新的通讯技术和新的能源系统结合之际发生的。新的通讯技术和新的能源系统结合将再次出现——互联网技术和可再生能源将结合起来,将为第三次工业革命创造强大的新基础设施。
第一次工业革命使19世纪的世界发生了翻天覆地的变化;第二次工业革命为20世纪的人们开创了新世界;第三次工业革命同样也将在21世纪从根本上改变人们的生活和工作。我们即将步入一个“后碳”时代。人类能否可持续发展,能否避免灾难性的气候变化,第三次工业革命将是未来的希望。未来,每一处建筑转都会变成能就地收集可再生能源的迷你能量采集器;未来,将每一大洲的建筑转化为微型发电厂,以便就地收集可再生能源;将氢和其他可储存能源储存在建筑里,利用社会全部的基础设施来储藏间歇性可再生能源;未来,利用互联网技术将全球的电力网转化为能源共享网络,工作原理就像互联网一样;未来,汽车、公交车、卡车、火车等构成的全球运输模式,使之成为由插电式和燃料电池型以可再生能源为动力的运输工具构成的交通运输网。未来25年内,数百万的建筑——家庭住房、办公场所、大型商场、工业技术园区——将会既可作为发电厂,也可以作为住所。未来,家庭居民可以在自己的房顶上安装太阳能电池板,这些电池板能生产出足够的电力,满足房子所需的电能。如果有剩余,则可以出售给发电厂。你准备好了吗?你的公司准备好了吗?中国准备好了吗?
2007年下旬,国际油价已上升至100美元一桶;虽说美元疲软、中东政局不稳是其中不可轻视的诱因,但世界能源日益短缺是更不能逃避的问题!有研寒报告指出:石油会在41年后枯竭,天然气会在67年后耗尽;煤矿是比较丰富的资源,还可用192年;但煤却是三者之中二氧化碳排放量最多的,是温室效应的最大元凶。
其实能源短缺已不是今天才发生的事,具有远见的国家,例如日本及德国,它们居安思危,除了意识到能源枯竭的问题外,更考虑到石油这种资源是地区性的:地球上只在有限的几个地区才拥有石油这种珍贵的资源,而这种珍贵的能源其实是掌握在某几个国家手中的。为了尽早摆脱依赖产油国的状况,它们早在数十年前已着手开发新能源,并选择了再生能源②为发展的重点。到了近20年,各国在研究再生能源上都取得了成果,其中太阳能发电产业的发展更是一日千里。所谓太阳能发电,就是把光能转化为电能的一种技术。太阳能发电或许在现今还未能十分普及,但我们发现,它有着无限的潜力。现今的石化能源价格日渐昂贵,加上石化能源所排放的污染物正不断威胁我们居住的环境;而太阳能用之不竭,几乎不产生任何污染。我们预计太阳能在未来将会是其中一种最有效及最常用的能源。
从2000年开始,基于太阳能发电技术的日趋成熟,人们生态环保的意识亦渐渐增强,加上各国政府政策上的推动,太阳能发电产业正步入高速增长期。根据调查显示,太阳能发电产业在过去五年的平均增长率超过40%!借这个太阳能发电产业的春风,各国企业都如雨后春_般跑到这个朝阳行业来;其间企业与企业之间的竞争、并购过程非常激烈。我们对太阳能发电行业的产业链进行了仔细研究,通过剖析原材料生产、加工、制造、装嵌、推广以至销售等等,我们发现太阳能发电产业的行业本质是如何把太阳能发电技术融入生活。先介绍太阳能发电行业的概况,然后会从太阳能发电技术的发展及供应链管理去详细剖析行业的本质——解释龙头企业如何应用及发展太阳能发电技术,从而把太阳能带进我们的生活;接着,我们以不同的企业去印证太阳能发电行业的本质;最后,我们将为这个行业的研究做个总结。
一、太阳能发电的优势
太阳能属于再生能源。目前常见的再生能源主要有风能、水能、太阳能和地热,其中,太阳能是总体上最可利用的再生能源。与风能相比,太阳能稳定性较强,受季节、季风影响较小。与水能相比,太阳能地理位置局限性较小。地热跟水能一样,受到位置的局限性,而且有足够的地热可以发电地方并不多。
太阳能发电还有以下优点:属于可再生能源,不必担心能源枯竭。太阳能本身并不会给地球增加热负荷。运行过程稳定、低污染、无噪声。所产生的电力既可供家庭单独使用,也可并入电网供大众使用。太阳能发电产品用途广泛,例如,可安装于建筑物、衣服和运输工具上使用。
二、太阳能发电产业的历史及现状
利用太阳能的发展自2000年起慢慢起步,过去5年世界平均年增长超过40%。其中日本的发展尤为迅速,太阳能的利用在该国受到很大的重视。
在20世纪90年代初期,全世界太阳能电池的产量在100MW之下。当时日本已经是全球最大的太阳能电池生产国,1990年的年产量为16.8MW,占全球产量的:36.1%,紧随其后的是美国和欧洲,分别占全球产量的31.8%及21.9%。我们可以推断,早在20年前,日本已大力推广太阳能发电技术了。到了20世纪90年代末,太阳能电池的全球产量已飙升至287.7MW,比1990年的产量足足增长了6倍,年均增长率达20%!更惊人的是,从2000年至2006年这6年间,太阳能电池的年产量又增加了9倍:从2000年的287.7MW到2006年的2500MW,年均增长率超过40%!要留意的是,时至今日,日本依然是全球最大的太阳能电池生产国,在2006年占全球产量的37.1%。由此可见,日本仍保持着20年前的领先地位,而且其领先地位更加稳固了,与其他国家相比,优势愈来愈大。相比之下,美国就给人以原地踏步的感觉:1990年它的市场占有率为31.8%,到了2006年已缩减至8.1%。从这个现象我们可以知道,各国政府对太阳能发电产业有着不同的态度和目标。而事实上,在国家政策上,我们发现日本的资助计划的确比美国更加全面。日本在太阳能发电产业的领导地位可以说是毋庸置疑。
太阳能发电产业链分上、中、下游三个部分。上游事业包括提炼太阳能级硅、制造硅棒和硅碇、切割硅片;中游企业负责制造电池;下游则着重装嵌电池模块及销售太阳能发电系统。太阳能发电产业是典型的金字塔模式:即上游的企业数量比较少,从事中游业务的企业数量比上游多,而下游企业的数目也最多。原因很简单:在产业的上、中、下游三个部分中,上游业务所需要的技术、成本都是最高的。正因为如此,进人上游业务的门坎相对中游及下游业务要高得多。图3-3显示了典型的金字塔模式。
在最顶的部分是晶体硅(在这里我们用多晶硅来做例子)的制造,属于最上游的业务。从事多晶硅提炼的企业全球大概有8家,而其中前5强的企业产量占整个行业的85%!从事硅片制造的企业大概有18家,其中前5强的企业产量占整个行业的60%。太阳能电池制造商超过85家,前5强企业的产量占全行业的55%。太阳能电池模块制造商更多,超过130家,前5强企业的产量占整个行业的比例只有50%。最后,系统安装商无疑最多,可达数百家。所以,我们说太阳能发电产业的确是典型的金字塔模式。
就提炼太阳能级硅来说,美国HSC和挪威REC是其中的佼佼者;硅棒和硅碇制造及硅片切割的代表则有日本京瓷(Kyocem)和日本夏普(SHARP);而日本夏普更是制造太阳能电池的龙头企业,紧随其后的是德国Q-Cells和日本京瓷。而下游的市场则比较分散,除了德国SMA占整个下游的不足20%外,其余企业的市场占有率都不太突出。我们会集中讨论中游部分:太阳能电池制造商。
根据2006年的资料,太阳能电池制造商五强依次是日本夏普、德国Q-Cells,日本京瓷、中国尚德电力(Suntech Power)及日本三洋(Sanyo)。我们看到,2006年的五强中日本企业占了3家,这正印证了日本在太阳能发电产业领导群雄的地位。我们以日本夏普、德国及中国尚德电力作为本章的重点案例。为了集中讨论世界的太阳能发电行业,而不要变成只研究日本太阳能发电行业的报告,我们把日本京瓷公司的内容从本章剔除。而我们的确从不同国家的企业身上找到它们符合行业本质的线索,而这就是它们从竞争激烈的行业中脱颖而出的原因。日本夏普的业务涉及硅棒、硅碇的制造,太阳能电池的制造及装嵌;德国Q-Cells把资源集中在太阳能电池的制造;而中国尚德电力则主要是制造太阳能电池及模块装嵌。我们会仔细研究它们在企业策略上的取向,了解它们成功之处。在本章的最后部分,我们将以日本夏普、中国尚德电力及德国Q-Cells作为案例,让读者能从案例中了解太阳能发电行业的本质。
三、太阳能发电技术
太阳能发电技术是将太阳能转化为电力的技术。当太阳光照射在P型半导体和N型半导体之间时,基于物理效应,电极之间就会产生电压。只要把P型半导体和N型半导体连接起来,就能把得到的电流传送到其他地方(即发电)。虽说太阳能电池的设计日新月异,但硅系太阳能电池都是运用了这一基本原理。电池主要分为数层,其中最要紧的是N型及P型半导体,其他的涂层主要作用是保护、支持电池。目前,太阳能发电技术的应用有联网和离网两类。联网意即与地方电网连接,将所产生之电力供应给地方电网。这使得依赖太阳能发电的地方需要24小时运作,因为晚间没有阳光,用电可向地方电网购买。这可解决太阳能技术在没有阳光时的难题。离网意即不与地方电网连接,通过与蓄电池连接,可将日间产生的电力储蓄起来供晚间使用。离网主要应用于偏远地区或固定电网未能到达的地区,这可使当地人过上拥有电力的生活。离网太阳能发电技术对中国偏远农村发展现代化农业具有重要意义。
国际能源处的数据显示,2006年世界前十大太阳能电池生产商中,日本生产商占4名、德国生产商占3名、中国占2名、英国占1名。这说明,在太阳能发电技术上,日本和德国占有领导地位。厂商方面,日本夏普占全世界生产份额的17.4%、德国Q-Cells占10.1%。中国尚德电力是唯一能进入前10名的中国内地公司。在2006年,它的市场份额占全世界的6.3%。到了今天,虽说太阳能发电行业正步人强劲的增长期,但太阳能还不能取代传统石化能源,原因是太阳能发电成本太高。以我国为例:以煤发电,每度电成本为0.2~0.3元人民币;水力发电每度电成本为0.2元人民币;太阳能发电每度电成本为2元人民币,故降低成本是推广太阳能发电技术的关键。
行业本质
太阳能行业的本质是融入生活。在解释行业本质前,让我们先了解这个行业特别的产业链在整条产业链上,各厂商利用整合生产开发(IPD)和整合供应链(ISC)去追随这个行业的本质,最终达到行业领先的地位。现以整合生产开发和整合供应链两方面去分析行业本质及其重要性。
—、整合生产开发(IPD)1.IPD的概念
首先我们看看什么是整合生产开发(Integrated Product Development,IPD)。在传统的产品开发过程当中,各部门各自运作。产品设计部门开发出来的产品不一定完全符合市场需要,釆购部门对新产品所需的材料不一定有完善的供应计划,生产部对于新产品不一定有一套完整的工序。产品设计部设计出来的“新”产品,到了消费者手中,可能已是一种完全不同的产品了。IPD的概念在美国最先兴起,目的是为了优化开发新产品的流程。IPD针对各部门在开发新产品中不协调的情况,把产品开发的程序与市场需要、企业策略以及材料供应相结合。推行IPD首先确认市场需要,如以太阳能发电行业为例,各企业认定市场的要求是融入生活;然后制定企业策略,如日本夏普推行自家的技术研究,德国Q-Cells则着重与其他企业合作或通过并购取得技术;最后把生产程序以及材料供应等等元素加入设计新产品的过程当中,从而使新产品面世后既能符合市场需要,又能以最短的时间生产并拿到消费者手中。
2.太阳能发电的困难及未来
让我们想一想,太阳能发电至今为止都需要政府进行各种补贴,其中一个最大的原因是发电成本极高。如前所述,在现今国内,太阳能发电的平均成本为每度电2元人民币,水电及火电每度电却只需要0.2~0.3元人民币。消费者现在所付出的电费为0.6~0.8元人民币。太阳能发电需要如此巨大的成本,如果没有政府的补贴,消费者到底要付多少钱呢?
虽说各国政府已意识到发展新能源的迫切性,并实行了一系列的补贴计划以推动太阳能发电。但归根结底,太阳能发电之所以尚未普及,很大程度上是因为技术不够成熟,发电成本还不足以使太阳能发电融入社会每个阶层的生活。在太阳能发电产业价值链中的每一个阶段、每一个制造程序,尤其是属于上游的硅材料提炼阶段,成本仍然偏高。成功的太阳能发电企业当然意识到这个症结所在,于是为了降低成本,各大企业研发的研发,并购的并购,务求在最短的时间里得到最新的技术,在众多的企业中领先其他对手,以获得支配整个行业的地位。以下,我们把太阳能发电的技术、困难以及未来逐一进行探讨。太阳能发电技术可分为四代,简介如下:第一代为硅系太阳能电池,现有产品为单晶硅和多晶硅太阳能电池,其转换效率(即将太阳能转化为电力的效率)最高。由于第一代电池的发展技术已相当成熟,故现在市场上超过90%之太阳能发电均使用第一代技术。
第二代为多元化合物薄膜太阳能电池,现有产品为:非晶硅薄膜太阳能电池、碲化镉、砷化镓III-V化合物和铜铟镓硒。由于其厚度比传统太阳能电池薄,故原料需求量少。由于这是新技术,故普及程度不高。
第三代太阳能电池包括:聚合物多层修饰电极型电池、光电化学电池、聚合物、纳米晶、染料敏化太阳能电池。此技术的特点是不依赖于传统的PN结分离光生电荷,但相比第二代技术,第三代技术的普及程度更低。
第四代太阳能电池包括:纳米晶化学太阳能电池、多光谱太阳能电池。多光谱太阳能电池能吸收红外线光谱部分热量使太阳能电池更有效。但此新技术仍在实验室试验阶段。
(1)第一代太阳能电池的问题
第一代的太阳能电池主要以硅为材料,而硅料则是由石英砂提炼而成。第一个步骤是把石英砂通过数个程序制成晶硅。晶硅主要可分为单晶硅及多晶硅,在提炼过程中进行晶体提拉可形成单晶硅,进行晶体铸造可形成多晶硅。单晶硅和多晶硅两者都是硅,只是晶体间的排列方式不同罢了。单晶硅的组成原子均按照一定的规则周期性地排列;多晶硅的硅原子堆积方式不止一种,它是由多种不同排列方向的单晶所组成。制成晶硅以后,再加热把晶硅制成晶圆、硅锭,然后进行切割切成一块块薄薄的硅片。有了硅片,就有了太阳能发电的基础。太阳能电池生产商把薄薄的硅片加以排列、加工、合成以制成太阳能电池。到了这里,以后的程序就比较简单了。模块生产商把太阳能电池组成不同的排列,加上转换器等装置,制成电池模块。太阳能电池模块已是能独立运作的“小型系统”了,如果把大量的小型系统连合起来,就是用来发电的大型联网系统。这个制造流程是现今最常见、最成熟的生产技术,可以说是第一代的太阳能电池制造技术。但它的缺点就是太阳能电池不能普及的最大障碍:提炼成本昂贵!
为什么昂贵呢?在生产“晶硅”的过程当中,需要加热至1900℃以加速相应的化学作用;接下来的晶圆制造,亦需要额外加热至1400℃。单单是头两个工序已经极其消耗能源!以现今技术来说,一片晶圆直径大概为200μm(微米),即0.0002m。但当中只有2μm有发电的效应。换句话说,一片晶圆中只有1%的硅材料有用,其余99%的硅材料都是浪费掉的!此外,太阳能电池模块体积又大又笨重,由此可见,太阳能发电的应用范围亦会比较狭窄。在种种不同的条件限制下,加上不断上升的硅材料价格,第一代太阳能电池的制造成本居高不下。
(2)第一代太阳能电池的演变
看过了第一代太阳能电池的制造流程,我们发现,如要减低成本,可以从三方面着手:减低在生产太阳能电池过程中所损耗的材料;改善太阳能电池设计以提升转换效率;研发新的太阳能发电技术。A.减少耗材发电效应只在晶圆表面2μm的地方进行,所以晶圆厚度愈少,所浪费的硅材料也就愈少。根据德国Q-Cells的年报,它们的晶圆厚度已由2003年的300μm,改进到2006年的200μm。而在未来数年,晶圆的厚度可望进一步减少。其次是使用新研发的技术减少硅材料的消耗。例如德国Q-Cells通过与Evergreen Solar合组企业EverQ GmbH,获得了的丝带状硅晶提拉技术。如前文提及,常规生产硅片技术是基于能源密集型铸造、加工和切割大型硅块的技术,制造过程并不环保而且会消耗硅材料。丝带状硅晶提拉技术可帮助减低在加热时所消耗的能源及硅料的浪费。它的制造工艺是从一个小型硅熔炉(图3-8的下部)中提拉硅片,从而制成200μm~300μm厚的晶硅薄片,然后再切成小段硅片。故此,省去了硅棒切片的步骤,显然,这种新研发的技术可减少硅材料的损失。况且此技术只需小规模加热即可,因此可以减少能源消耗。
丝带状硅晶技术是源自自然科学的“表面张力”概念。简单来说,制作一个丝带状硅晶就像制作一个肥皂泡——水的表面张力将冼剂液制成泡泡。Evergreen Solar用两条耐热平行金属线垂直通过一个小型硅溶炉,其中间形成一层薄的硅晶,并向上提拉。过程是连续的,提拉出来的丝带状硅晶可切成小段,然后进一步加工成太阳能电池。这是小型硅熔炉实际情况,两片丝带状硅晶正在提拉中。提拉速度是每分钟约1英寸。将来提高产能的发展是可同时提拉多条硅晶带。
B.提升太阳能发电转换效率
另一项有效减低成本的方法便是改善太阳能电池的设计,继而提升太阳能发电的效率。例如中国尚德电力研究出了专利“PLUTO”技术。在2006年测试生产中,单晶硅太阳能电池的转换效率已达18%~19%,并可望于2008年达到20%,与实验室中的极限25%愈来愈近。然而,转换效率的提升如何帮助太阳能电池融入生活当中?作为最终使用太阳能发电技术的终端客户,要使太阳能发电系统安置到我们家中,最直接的方法是让我们消费者能够清楚计算出太阳能发电可替我们节省多少金钱。毕竟,能否节省金钱对消费者来说最容易理解,亦最有说服力!在此我们首先介绍还付期的计算,并从转换效率对还付期进行灵敏度分析去证明转换效率的重要性。“还付期”是指一个太阳能发电系统需要运作多少年时间,才能让节省下来的电费总和与整个系统的安装成本相等。方程式是这样的:
还付期=太阳能发电系统成本/每年节省的电费举个例子:美国加州旧金山某住宅的太阳能发电系统价格为16357美元,每年所节省的电费为1070美元。那么还付期大约是15年。由于目前已运作的太阳能发电系统中,太阳能电池转换效率普遍为15%,因此我们从15%的转换效率开始分析,如转换效率每增加1%,在其他条件保持不变的情况下,还付期会有怎样的改变呢?这代表当转换效率在增加的时候,还付期是会相对减少的。如果太阳能电池制造商能把转换效率由15%提升至化%,那还付期则可减少0.9年。所以中国尚德电力利用“PLUTO”技术把太阳能电池转换效率由15%增加至20%,那还付期便能由15年缩减至11.3年,下降达25%。如果转换效率由15%增强至30%,那么还付期会减少50%,从15年缩短至7.5年。如未来有技术突破,能把能量转换效率提升至50%,那么,还付期更能骤减至4.5年!根据研究所得,消费者一般可以接受3至5年的还付期。无可置疑,还付期的减少是吸引更多的消费者使用太阳能发电系统的关键。另一方面,利用光学技术也能提升转换效率至35%。我们将简略介绍这方面的技术。
在太阳能电池顶部加上菲涅尔透镜,将80%~90%的太阳光线聚焦于太阳能电池上,使每个太阳能电池能接受更多光能,而太阳能电池则使用了一种被称为“III-V化合物”的材料去增加转换效率。太阳能电池转换效率高达35%,相比普通太阳能电池转换效率增加了2倍。因为新增的透镜是普通光学玻璃,所以额外增加的成本是非常低的。这种技术可以有效地提升转换效率。然而,这技术亦有弊端,它不能使用分散的阳光,即是它要求光线垂直射于菲涅尔透镜上。为了使太阳能电池能持续并直接接受太阳光的照射,它需要一个机械跟踪系统使太阳能电池系统能调整到能与太阳精确对应的位置。这将增加整个系统的维修成本和造成额外的维修问题。另一方面,当太阳能电池在高能量光线下工作的时候,会产生高温,因此需要散热片去说明散热,但这额外装置将令成本进一步增加。同时,由于太阳能电池长时间在高温之下运作,令电池加速老化,对电池的可靠性造成问题,这将显著减低太阳能电池的寿命。所以说,没有更新的技术突破,提高太阳能发电转换效率是不容易的。
C.研发新技术
第一代太阳能电池技术是硅片型太阳能电池,如前所述,所需的能源和材料都很多。因为近年硅料的暂时短缺,迫使厂商利用其他可减少使用硅的技术,甚至是不用硅做原料的太阳能电池技术。因而我们开始使用第二代太阳能电池技术——薄膜技术。
a.薄膜太阳能电池
薄膜太阳能电池是在便宜的基板上(如廉价的玻璃、不锈钢或塑料)沉积一层可产生太阳能发电效应的薄膜,厚度只需数微米。目前薄膜太阳能电池从材料上可分为三类:硅基薄膜电池、化合物半导体薄膜电池和染料敏化的光化学太阳能电池。其中又只有非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CIGS)已商业化。非晶硅(a-Si)是硅基薄膜电池,而碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒则是化合物半导体薄膜电池。非晶硅在众多薄膜技术中研究时间最长,市场占有率达64%,市场份额最大。在其余的两种化合物薄膜技术中,碲化镉有26%的市场份额并正在急剧增加。铜铟镓硒也占有10%的份额市场。但铟及碲是稀有金属,蕴藏量有限;镉是有毒物质,并且研究时问尚短,故采用这两种技术的电池制造商很少。
类型 2005年薄膜市场份额 特点
非晶硅(a-S) 64% 它的研究进行时间最长,可能是3个技术中最为人所能理解的材料,商业化的时间也是最长的。碲化镉(CdTe) 26% 虽然镉是有毒的,但其市场份额正在急剧增加。该产品商业化的时间也较长。铜铟镓硒(CIGS) 10% 在理论上是最具潜力的,转换效率也较髙,但现阶段技术掌握不足,因此开发商较少非晶硅是指硅原子的排列非常紊乱,它是以电浆式化学气相沉积法,在玻璃等的基板上成长厚度约1μm的非晶硅薄膜。它对于可见光谱的吸光能力很强,所以只需要薄薄的一层非晶硅就可以把光子的能量有效地吸收。第一代传统太阳能电池所用的晶圆厚度要200~300μm,非晶硅太阳能电池硅材料节省达200倍!可是非晶硅的太阳能发电转换效率非常低,只有6%~7%,而且长时间光照会令转换效率大幅降低,导致电池可靠性不高。不过,以多结式(Mulitjunction)结构为基础的太阳能电池可改善非晶硅太阳能电池的缺点。
如今,日本夏普就在制造多结式薄膜太阳能电池。夏普在传统迭式两层薄膜电池(一层非晶硅加上一层微晶硅)的基础上,成功开发了新的迭式三层薄膜电池(两层非晶硅加上一层微晶硅),并能大量生产。这新结构令薄膜电池的转换效率从11%增加到13%,模块转换效率从8.6%增加到10%。另一方面,碲化镉和铜钢镓硒并不是以硅作原材料,它们都是化合物半导体。碲化镉目前在实验室中的转换效率可达16%,而商业成品的转换效率大约是11%。但是因碲的天然蕴藏量有限,未必能支持太阳能电池的需求量。镉是各国管制的高污染性重金属,因此,该技术的发展受到限制。铜铟镓硒在实验室的转换效率亦很高,可达19%。但与碲一样,铟的天然蕴藏量也很有限。
薄膜技术不仅具有减少甚至不倚赖硅料的优点,而且不需要经过高耗能的提炼过程,亦可以减少能源的损耗。关于耗能,在太阳能发电产业中,很多时候都用EPBT(能源回收期,Energy Pay-Back Time)来量化制造太阳能电池所损耗的能源。EPBT的意思是,需要多少年的时间才可让该太阳能发电系统所产生的能量与制造该系统所消耗的能量相等。
太阳能电池技术 EPBT/年 系统生产能源比制造该系统所需能源/倍
单晶硅 2.7 10
多晶硅 2.2 12
丝带晶硅 1.7 16
碲化镉 1 27
如果各类电池所能生产的能源都是相同的,那么最短的能源回收期是碲化镉薄膜电池,为期1年。而最长则是单晶硅的能源回收期,为2.7年。第三列的数字代表该系统可产生的能源是制造该系统所需能源的多少倍。单晶硅的太阳能发电系统可生产的全部能量只是制造该系统所用能量的10倍;而碲化镉最高可达27倍。这代表制造碲化镉的能源消耗是最少的,而制造单晶硅的能源所需是最多的。这是因为,单晶硅在提炼硅料及提拉晶体时都要耗费大量能源。
薄膜技术还有其他好处,它能以卷动的形式生产大面积太阳能电池。如图3-12,薄膜技术以好像是打印的方式将感光材料沉积在大面积的塑料上,因而可生产大面积的太阳能电池,几乎可以满足任何形态的产品使用。如可在不锈钢上喷上薄膜;将之安装在汽车外壳;也可把薄膜涂在玻璃上,既作装饰,又能发电;更广泛的应用是把薄膜配搭在建筑物料上或将其预先融入建筑物料中。图3-13显示的是太阳能电池结合地面砖照明(MPV)。虽然它的太阳能转换效率远比第一代硅系太阳能电池低,基于薄膜太阳能电池的种种优点,仍有不少研究单位和厂商在进行新材料或生产流程的研发,期望能改善薄膜技术种种的缺点。无论如何,它的用途及灵活性足以使它成为未来太阳能发展的新方向。
b.第三代和第四代太阳能电池
第三代和第四代太阳能电池多在研究阶段,还未能够完全商业化。但第三代及第四代的太阳能电池的概念却非常清楚:把太阳能发电效应推广至更多材料中,使得太阳能发电不受原料限制,能将其融入社会不同阶层的生活中。
C.各大企业的技术取向
我们知道提升太阳能电池技术是产业本质,可大大帮助减低成本,实现太阳能发电的低价格化,使更多消费者愿意利用太阳能发电。但怎样达到提升技术的目标,各大企业却各显神通:业界的龙头日本夏普自行研发客户所需技术,例如BIPV,把薄膜技术融入到建筑材料里。德国Q-Cells着重从控制及并购其他公司而得到不同的技术,例如和瑞典Silbro AB合组公司取得铜铟镓硒薄膜技术。而中国尚德电力集中资源去提升太阳能电池转换效率:发展“PLUTO”专利技术,期望单晶硅的发电效率在2008年达至20%。各大企业的取向或许不一样,但殊途同归,都是为了提高太阳能电池技术,把太阳能发电成本降低,争取让太阳能发电融入生活。
二、整合供应链(ISC)
前面,我们谈过了太阳能发电产业的IPD,并得出这样的结论:技术改进是最重要的。但在太阳能发电产业里,除了技术的稳固,还需要供应链的灵活性以实践融入生活。整合供应链便是从整个供应链中选取最重要的步骤并加以管理,提高工作效率从而使企业得益.
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨( 干重 ),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。 2006年(丙戌年)底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。
发展生物质能源重在解决“五难”
面对全球性的减少化石能源消耗,控制温室气体排放的形势,利用生物质能资源生产可替代化石能源的可再生能源产品,已成为我国应对全球气候变暖和控制温室气体排放问题的重要途径之一,国家出台了具体的补贴措施,并且规划到2015年,生物质能发电将达1300万千瓦的目标。然而受原料收集难、政策补贴不到位等难题,生物质能源产业的发展规模和水平远远低于风能、太阳能的利用。如何发挥生物质能企业的生产积极性,尽快解决这些难题,为此,记者采访了中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松,国家发展和改革委员会能源研究所研究员秦世平教授,以及可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏。
一难:认识不够
生物质能源正处在一个很尴尬的境地。国家发展和改革委员会能源研究所秦世平研究员开门见山地告诉本刊记者:“要说重要,在可再生能源中生物质能源是最重要的,但相比而言,它的产业化程度,发展规模都是最差的。这其中有一些客观原因,也有一些属于认识问题。”
生物质能源的重要性体现在以下四点,秦世平介绍:第一,我国是地少人多的国家,农林剩余物、城市垃圾等废弃物是生物质资源的主要来源,以往农民处理秸秆大多是一把火点着,城市垃圾多是填埋,但废弃物的处理是个刚性需求,随着国家对CO2的排放限制的提高,生物质的能源化利用成为更为先进和有效的方法;第二,我国化石能源短缺,其中液体燃料是最缺少的,而液体燃料只有利用生物质可以转化;第三,生物质能的各个生产阶段都是可以人为干预的,而风能、太阳能只能靠天吃饭,发电必须配合调峰,而生物质能源则不需要,甚至可以为其他能源提供调峰;第四,生物质原料需要收集,这样能够增加农民收入,刺激当地消费,可以有效促进农村经济的发展。一个2500万~3000万千瓦的电厂,在原料收集阶段农民获得的实惠约有五六千万元。“三农”问题解决好了,对于整个社会发展将起到非常重要的作用。
除了客观上发展规模受限以外,秦世平认为:对生物质能的认识各不相同,对其投资的额度,与地方的GDP增长是不相符的,资源的分散性导致生物质能源在一地的投资,最多也就2亿多;这在某些政府官员那来看,生物质能源有点像“鸡肋”,有呢吃不饱,丢了又有点可惜,并且地方政府还要帮助协调农民利益、禁烧等“麻烦事”。由此导致生物质能源整体项目规模较小,技术投入不足,尽管它是利国利农的好事,却处于发展欠佳的尴尬地位。
可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏也在电话里向记者表示,相比于煤炭、石油、天然气这些传统能源,生物质能源在技术上的投入显然要低得多。对于生物质能源发展,首先要从上层统一思想,提高对生物质能源重要性的认识,并要在技术上加大投入。
二难:补贴门槛过高
对生物质能源的支持,国家采取了多种补贴手段。但补贴门槛过高,手续繁琐、先垫付后补贴也困扰着不少企业。财政部财建[2008]735号文件规定,企业注册资本金要在1000万元以上,年消耗秸秆量要在1万吨以上,才有条件获得140元/吨的补助。对此,中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松认为:1000万元的注册资金,是国家考虑防范企业经营风险时的必要手段,这对大企业无所谓,但对一些中小公司则很难达到。而1万吨秸秆的年消耗量,需要相当规模的贮存场地,由此带来的火灾隐患,成本增加问题也是企业不得不考虑的事情。事实上,如果扩大鼓励面的话,三五千吨也是适用的。受制于这些现实难题,财政部的万吨补贴政策遭遇落地难。
而参与国家补贴政策制定的秦世平对此解释说,国家制订政策的初衷并不鼓励生物质能源企业因陋就简,遍地开花,而是鼓励企业专门从事生物质能源,培养骨干型企业,这就需要一定的物质基础。一万吨的厂子,固定资产就大概需要400万元,加上流动资金,1000万元并不算多。而万吨规模在能源化利用上,刚称得上有点规模,只要是同一个业主,生产点可以分散,如果规模太小,补贴监管成本也太高。对于补贴方式上,秦世平承认存在一定缺陷,整个机制缺乏能源主管部门、技术部门的参与。制度怎样更有利于监管,公平公开还有待于进一步完善。而该行业的快速发展,补贴政策功不可没,但不能因为出现一些问题,因噎废食,取消这个补贴政策,那将会对刚刚起步的生物质能源化利用产业造成重大的打击。因为国家补贴不仅仅是提供资金,还表明国家对该行业的支持态度,对企业和投资具有强力的引导作用。
除此之外,固定电价也是补贴的重要一块。生物质发电是0.75元/度,垃圾和沼气发电是0.65元/度。增值税实行即征即退,所得税按销售收入的90%来计算。袁振宏则指出政府鼓励生产,生产完了没有销路,这个产业还是发展不起来。所以生产者和用户两头都要鼓励,为企业开拓市场。产业发展了国家才有政策,反过来不给政策,企业也难有市场。
三难:布局不好要吃亏
到底企业要建多大产能的好?秦世平经常碰到有企业负责人向他请教。
“没有最好,只有最适合的,适合的就是最好的。比如苏南地区每人只有几分地,那就没法收,这些地方就没法建大厂,但东北垦区就比较适合建大型电厂,有条件上规模,成本才越低,效益才越高。一定要因地制宜。密集地区可以建气化发电,做成型燃料,不一定去建发电厂。”
肖明松也建议企业要多方考虑,合理布局,否则很容易陷入发展困局。建生物质能电厂首先要考虑可持续发展,原料分散,就需要分散性利用,要考虑水资源、电力、人文环境是不是可以支撑这个项目。
四难:成本价格难控
受耕作制度的限制,我国农村土地高度分散,从资源的收集储存运输带来很大不利因素,在后续的环节上会放大很多倍。“有些人认为收集半径的扩大就是多一个油钱,实际上运输工具、人力成本都不一样。”秦世平解释说,“装机容量3万千瓦的生物质电厂,一年大概需要25万-30万吨秸秆,按我国户均10亩耕地计算,需要大约20万农户来完成,那么收购时你要带秤,光开票都需要20万张。还要一个个装车,不能实现高效的机械化。”
肖明松也非常理解企业的苦楚。“生物质能源要依赖农业,资源掌握在老百姓手里,农民的市场意识很好,完全随行就市。如果收集半径过大,需要农民花费大量时间收集、运输,那农民就会要求按外出打工时计算人力成本,如此一来,企业为原料支出的成本就会大大提高。如果企业坚持不抬价,就可能造成企业吃不饱,缩量生产,影响经济效益。每度电原料成本如果超出一定范围,无论怎么发电都是赔钱。加上人工费用近年来的快速增加,成本成了扼住企业脖子的一道枷锁。”
“所以准备入行的企业首先要考虑的是原料资源的可获得性,如果不成熟千万不要贸然进入。”肖明松认为地方政府可以进行协调,比如利用示范效应,鼓励农民种植秸秆作物,做好企业加农户的结合,平衡好企业和农户之间的利益。
五难:技术投入小
“我国的生物质能源技术与国外有一定的差距,但目前的技术加上国家的补贴可以维持产业化经营。技术进步永无止境,国外的技术、设备成本太高并不一定适合我们,轿车科技水平高,但要是去农田就不如拖拉机。”秦世平笑着向记者打了个比方。科研部门每年都在做前端的研究,力度并不大。从实验室到田间再到工业企业的规模化生产,技术的创新需要一个较长的时间。企业可以一边生产一边进行探索。
“目前存在的问题是,有些研究成果与生产有些脱节,并没有转化为生产力,推向社会。”肖明松说,一方面技术部门因缺少资金,无法进行规模化生产,另一方面为了尽可能多地收回技术成本,企业有意拉长新技术向市场投放的周期。“但是,我们现在面临的是国际化的市场,如果抱着老的技术不放,一旦有新技术投放市场,企业始终面临着效率低下,最终难以维持。”
“生物质能源的技术投入还很小,从宏观方面来说,现有能源还没有用尽。垄断企业控制着部分能源的终端,也限制了中小企业的技术投入。中石油若投入生物质能源,生产乙醇汽油很容易,因为燃料乙醇按标准要求添加到汽油里形成乙醇汽油,整个产业链他们可以控制,别人加不进去。当大能源还能够持续的时候,就不会在生物质能源上下太大的力气。”此外,国际石油、煤炭,天然气价格有一个联动关系,当他们的价格逼近生物质能源的产品价格时,企业就会有更多的利润,当化石能源资源枯竭到一定程度的时候,生物质能源的优势就体现出来了。 1. 直接燃烧
生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。现已成功开发的成型技术按成型物形状主要分为大三类:以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术,欧洲各国开发的活塞式挤压制的圆柱块状成型技术,以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。
2. 生物质气化
生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热,同时通入空气、氧气或水蒸气,来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上,热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途,这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大,不仅能改变他们的生活质量,而且也能够提高用能效率,节约能源。
3. 液体生物燃料
由生物质制成的液体燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。虽然利用生物质制成液体燃料起步较早,但发展比较缓慢,由于受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,20世纪70年代以来,许多国家日益重视生物燃料的发展,并取得了显著的成效。
4.沼气
沼气是各种有机物质在隔绝空气(还原)并且在适宜的温度、湿度条件下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分甲烷类似于天然气,是一种理想的气体燃料,它无色无味,与适量空气混合后即可燃烧。
1) 沼气的传统利用和综合利用技术
我国是世界上开发沼气较多的国家,最初主要是农村的户用沼气池,以解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题,后来的大中型沼气工程始于1936年,此后,大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的建立扩宽了沼气的生产和使用范围。
自20世纪80年代以来,建立起的沼气发酵综合利用技术,以沼气为纽带,将物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式,已逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术,沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工,沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产,沼渣用于肥料的生产,我国北方推广的塑料大棚、沼气池、气禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式,中部地区以沼气为纽带的生态果园模式,南方建立的“猪-果”模式,以及其他地区因地制宜建立的“养殖-沼气”、“猪-沼-鱼”和“草-牛-沼”等模式,都是以农业为龙头,以沼气为纽带,对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合,是改善农村环境卫生的有效措施,也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径,已成为农村经济新的增长点。
2)沼气发电技术
沼气燃烧发电时随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术,它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上,并装有综合发电装置,以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全和环保等特点,是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已收到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网电量在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
3) 沼气燃料电池技术
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时,它可以连续发电。依据电解质的不同,燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜(PEMFC)、磷酸(PAFC)、溶融碳酸盐(MCFC)及固态氧化物(SOFC)等。
燃料电池能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低,既可以集中供电,也适合分散供电,是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式之一,它在洁净煤炭燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面,有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场。
5.生物制氢
氢气是一种清洁、高效的能源,有着广泛的工业用途,潜力巨大,来生物制氢究逐渐成为人们关注的热点,但将其他物质转化为氢并不容易。生物制氢过程可分为厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢两大类。
6. 生物质发电技术
生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术,主要包括农林废物发电、垃圾发电和沼气发电等。作为一种可再生能源,生物质能发电在国际上越来越受到重视,在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护。
生物质发电将废弃的农林剩余物收集、加工整理,形成商品,及防止秸秆在田间焚烧造成的环境污染,又改变了农村的村容村貌,是我国建设生态文明、实现可持续发展的能源战略选择之一。如果我国生物质能利用量达到5亿吨标准煤,就可解决目前我国能源消费量的20%以上,每年可减少排放二氧化碳中的碳量近3.5亿吨,二氧化硫、氮氧化物、烟尘减排量近2500万吨,将产生巨大的环境效益。尤为重要的是,我国的生物质能资源主要集中在农村,大力开发并利用农村丰富的生物质能资源,可促进农村生产发展,显著改善农村的村貌和居民生活条件,将对建设社会主义新农村产生积极而深远的影响。
7.原电池
通过化学反应时电子的转移制成原电池,产物和直接燃烧相同但是能量能充分利用。 脂肪燃料快艇(说明:本词条顶部图片即为脂肪燃料快艇)
新西兰业余航海家和环境保护家皮特·贝修恩宣布,他将驾驶以脂肪为动力的快艇“地球竞赛”号,进行一次环球航行。据悉,贝休恩将于2008年3月1日从西班牙的瓦伦西亚出发,开始全长约4.5万公里的环球航行。贝休恩表示,他打算挑战英国船只“有线和无线冒险”号于1998年创造的75天环球航行的世界纪录。
脂肪当燃料“地球竞赛”号被称为世界上最快的生态船,造价240万美元,融合多项高科技。“地球竞赛”号长约23.8米,形似一只展翅欲飞的天鹅。船身有三层外壳保护,内有两个功能先进的发动机,最高时速可达每小时40节(约74公里),即使航行在巨浪中,速度也不会减慢。
虽然动物脂肪种类丰富,但贝修恩计划只利用人类脂肪转化成的生物燃料作为“地球竞赛号”的动力来源,百分之百采用生物燃料完成一次环游世界的环保之旅。
为了能募集到足够的脂肪生物燃料,贝修恩身先士卒,主动躺到了手术台上。然而整形医生尽管做了很大努力,从他体内抽出的脂肪也只够制造100毫升的生物燃料。他的两名助手抽出的10升脂肪能够制成7升生物燃料,可供“地球竞赛”号航行15公里。
而皮特进行“绿色”环游世界之旅,以打破英国“有线和无线冒险者”号于1998年创造的75天环游世界的纪录,总共需要7万升的生物燃料,也就是说,皮特需要胖子志愿者们捐赠出大约7万公斤的脂肪。
——杰里米·里夫金
建立能源互联网的步骤
1、将化石能源(如石油、天然气等)向可再生能源转型。
如:线下资源转为线上(实体书变电子书)
2、将每个大洲的建筑物转化为微型发电厂(包括人们居住的社区、工业园、电视台等) ,以便就地收集可再生能源。
注册用户
3、在每一栋建筑物以及基础设施中使用氢和其他存储技术,以存储间歇式能源。
云储存
4、成千上万的建筑物能够就地生产出少量的能源,这些能源多余的部分既可以被电网回收,也可以被各大洲之间通过联网而共享。
云共享
5、将运输工具转向插电式以及燃料电池动力车,这种电动车所需要的电可以通过洲与洲之间共享的电网平台进行买卖。
下载后备份U盘到处传
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目前世界上的能源互联网建立有:
德国: 库克斯港eTelligence项目 (主攻风力发电和供热)
哈茨可再生能源示范区RegModHarz项目 (主公水力发电)
莱茵-鲁尔E-DeMa项目 (调动消费者同时成为发电者和消耗者)
亚琛Smart W@TTS项目 (开发电力零售)
莱茵-内卡曼海姆MOMA项目 (负责家电供电和控制电费价格)
中国:新奥集团在青岛中德生态园中实施了泛能网技术。
目前中国企业准备或正在实施的企业包括:中石油、南方电网等能源企业与中移
动共同建设智能电网,华 为, 阿里巴巴。