目前可再生能源中,哪种能源利用效率最高?
地热发电平均利用效率达73%,约为太阳光伏发电的3.5倍,风力发电的2倍,在所有可再生能源中综合利用效率最高。
基本原理与火力发电类似,也是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。
地热能
地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房,已有悠久的历史。至今,天然温泉与人工开采的地下热水,仍被人类广泛使用。据联合国统计,世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位,其次是日本。
地热水的直接用途非常广泛,主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。
再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽,用之不竭的能源,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
应用方面,例如水能的应用形式就是水利发电,像坝式水电站、河床式水电站、引水式水电站。
人类使用再生能源的原因主要有以下几点:
1、科技的进步让此类能源更加“好用”;
2、化石能源是有限的,不仅其价格会日渐增涨,而且终会有枯竭的时候;
3、某些再生能源(如风能、水力、太阳能)不会排放温室气体(如二氧化碳),因此不会增加温室效应的风险;
4、为了增进能源供应安全,减少对进口化石能源的依赖,并满足对可持续性能源的需求。
我们知道,地球上矿物燃料的储量是有限的,而且由于人类无限制地开采,已渐趋于枯竭。而且,大量矿物能源的燃烧,还造成了大气污染,诱发温室效应和酸雨。因此,为了给子孙后代创造一个能源丰富、环境优美的地球家园,人们必须想办法寻找新能源。现在,人们的眼光落在太阳能、地热能、氢能、海洋能、核能以及生物质能等能源资源上。
核能的发现和利用是上世纪的重大成就之一,专家认为它是人类最理想的能源。使用核能有耗费低、污染少,安全性强等优点,现在已作为一种可以大规模和集中利用的能源来代替矿物能源。核电站的原理是利用核聚变、核裂变反应所释放的巨大能量来产生电能。
1991年12月15日,我国第一座核电站秦山核电站并网发电成功,每年向华东电网输送17亿度电。随后又建成了大亚湾核电站。目前,核电已占我国发电总量的1.49%。
生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。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。实际上,煤、石油和天然气等矿物能源也是由生物质能转变而来的。
生物质能是世界上最广泛的一种可再生能源。在我国农村到处可以看到许多生物质的废弃物,如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的水果、蔬菜等等。将这些废弃物收集起来,经过细菌发酵可以产生沼气,沼气具有很高的热值,因此可以用来充当燃料和照明。
海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等,它是一种可再生的巨大能源。全世界海洋能的理论可再生总量约为766亿千瓦,现在技术上可以开发的起码有64亿千瓦。我国的海洋能也相当可观,据估算可开发量约4.6亿千瓦。
太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应——核聚变过程,不停地释放出巨大的能量,并不断地向宇宙空间辐射,这就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长的时间,据估计约几十亿到上百亿年,相对于人类的生存进化而言,太阳能可以说是取之不尽,用之不竭的。
氢能有可能在21世纪世界能源舞台上成为一种举足轻重的清洁能源。氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。
氢能利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油,不需对现有的技术装备作重大的改造。因此,众多科学家认为,随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在未来的能源舞台上大展风采。
中国风力资源极为丰富,风能发电很可能作为可再生能源的主力军在今后能源产业中起到领军作用。中国气象科学院研究员朱瑞兆提供的数据显示,中国风能资源仅次于美国和俄罗斯,居世界第三。已探明的中国风能理论储量为32.26亿千瓦,可利用开发为2.53亿千瓦。风能如果能够全部利用起来,将满足当前能源需求的近1/4。
陆上风电市场化竞争效果显著,规模经济引领风能成本大大下降。中国风能市场从2003年开始推进市场化运营,经过7年的高速发展,陆上风能已经全面开发。风能资源最丰富的内蒙古、新疆及东北地区的一级城市风力发电的招投标及建设工作已经完成。目前风能开发工作已经开始向风力资源较为丰富的二三级城市发展。
海上风能尚处于起步阶段,有着巨大的发展空间,将成为未来5年的投资热点。中国拥有十分丰富的近海风资源,我国近海10米水深的风能资源约1亿千瓦,近海20米水深的风能资源约3亿千瓦,近海30米水深的风能资源约4.9亿千瓦。另一方面,东部沿海地区经济发达,能源紧缺,开发丰富的海上风能资源将有效改善能源供应情况。
风能电力的并网问题将成为今后几年风力发电的瓶颈。风能由于风速、风量的不可控因素导致其电力为低质量电力。风能资源丰富的地区多处于中国西北等偏远地区,当地对于电力的需求较小,已有的电网建设较为薄弱。不稳定的风力发电的电能上网时对电网的冲击很可能导致整体电网的瘫痪。智能电网的发展可能解决风力发电上网的难题,但智能电网的建设在中国尚处于起步阶段。
已投入运营的风机质量问题将在今后5年凸显出来,对未来风力发电的发展带来困扰。风力发电在最近几年发展过快,国外成熟市场中一台风机从研发、实验到实际进入市场开始发电需要5~10年的时间。而中国市场最近5年风力发电市场的急速发展导致众多风机从研发到实际运行的时间大大缩短为1~3年。风机在运行中的不稳定和研发时期的准备不足导致的一系列问题将在今后几年中暴露出来,成为风力发展的主要障碍。
其他新能:有瓶颈 待发展
太阳能光伏发电最近几年受到专家质疑,其发电成本难以在短时间降低,发展前景不容乐观。光伏发电的主要材料多晶硅本身对环境的污染和破坏将难以抵消用其发电带来的节约,这将成为制约太阳能发电的最关键的问题。太阳能光热发电可以规避多晶硅的制造环节而成为太阳能发电的新宠。然而光热发电的目前技术瓶颈尚未解决,其发展前景并不明朗。太阳能发电目前的成本比水电和火电发电成本高出四倍,基本靠国家补贴进行发展。如果太阳能发电未能在早期形成规模性发展,其成本很难得到实质性的降低,不可能和风能一样形成有效竞争,将很难替代传统能源。
小水电受水利资源及地理位置的限制,具有不可扩张性,这限制了它在新能源发展中的地位。小水电是指容量5万千瓦以下的水电站,小水利发电由于其对生态环境的基本没有破坏,因而,被列为新能源的发展之列。中国的小水电资源分布广泛,特别是广大农村地区和偏远山区,适合因地制宜开发利用,解决当地人民用电困难的问题。小水电的技术已经相当成熟,小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮。水利资源具有不可扩张性,因此,今后,小水电资源很难像风能、太阳能资源等成规模并不断扩张。
生物质能有待成熟的、真正能够运用到市场的技术研发,才能形成规模化发展。生物发电可以利用垃圾、废物进行发电,对环境的净化有很大的帮助,因而最为符合低碳经济发展的主旨。中国现有条件下,生物质能面临能量转化效率低、中间成本高、外部性显著、原料“稀缺”等难题。这些技术难题难以逾越,突破性技术尚未形成,严重制约其发展前景。
参考来源:中国风电产业网
风能在国内应用有很多项目都是世界银行拨款的,但是有很多问题。比如机组开机时间不足。
太阳能应用目前分为光电利用、光热利用等。光电就是太阳能发电前途很好但是目前转换率比较低。而且光伏发电设备的生产是高能耗产业。有的太阳能光伏板生产商还配有自己的发电、配电设施。太阳能光热是目前发展比较好的产业,最成功的产品就是太阳能热水器。呵呵!其他应用比如:太阳能采暖、太阳能泳池加热、太阳能温水养殖、太阳能海水淡化等。核能目前民用应用还比较少,比如清华同方有海关集装箱检测。这个不是平常人能搞的项目啊!
不可再生:煤 石油 天然气 核燃料
氢气是可再生能源!
可再生:水能 风能( 发电)太阳能(发电,直接利用它的热能) 地热能(发电,直接利用) 生物能 潮汐能(基本发电)
不可再:煤 石油 天然气 核燃料 氢气 (做燃料)
中国发展清洁能源,主要包括:
核电——作用和潜力大
水电——目前开发力度不够,三年没有上新项目了!
沼气——是解决农村用能的重要途径,还可以有效避免上砍柴破坏树木的行
太阳能热水器——解决生活用热水,可以替代部分化石能源。建议有条件的地方,积极安装。
风电、光伏发电——成本还比较高,接入电网也存在一定困难
纤维素乙醇——替代石油(技术上还有很多难关)
用途:
太阳能:使用太阳电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;使用太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水;利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电;利用太阳能进行海水淡化。生物质能源: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。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。沼气:是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并必适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。它含有少量硫化氢,所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化,有许多微生物参与。反应大致分两个阶段:(1)微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质,如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。(2)由甲烷菌种的作用,使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气,必须为微生物创造良好的条件,使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件。首先,沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气,是多种厌氧菌活动的结果,因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气,不透气、不渗水。其次,沼气池里要维持20~40℃,因为通常在这种温度下产气率最高。第三,沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖,必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中,人畜粪便能提供氮元素,农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四,发酵原料要含适量水,一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右,过多或过少都对产气不利。第五,沼气池的pH值一般控制在7~8.5。
可再生能源是重要的能源资源,开发利用可再生能源具有以下重要意义:1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多,人均能源消费水平低, 能源需求增长压力大,能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题,不断满足经济和社会发展的需要,保护环境, 实现可持续发展,除大力提高能源效率外,加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择,也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。 2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前,我国环境污染问题突出,生态系统脆弱,大量开采和使用化石 能源对环境影响很大,特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高,二 氧化碳排放增长较快,对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保, 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源,对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。 3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区,能源基础设施落后,全 国还有约 1150 万人没有电力供应,许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富,加快可再生能源开发利用,一方面可以利用当地资 源,因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题,另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源,使可再生能源成 为农村特色产业,有效延长农业产业链,提高农业效益,增加农民收 入,改善农村环境,促进农村地区经济和社会的可持续发展。 4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛,各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源,对促进地区经济发展具有重要意义。同时, 可再生能源也是高新技术和新兴产业,快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点,可以有效拉动装备制造等相关产业的发展,对 调整产业结构,促进经济增长方式转变,扩大就业,推进经济和社会 的可持续发展意义重大。 当前,国际石油价格一再飙升,能源消费大国苦不堪言,因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。
不可再生能源:泛指人类开发利用后,在现阶段不可能再生的能源资源,叫“非可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中,经过漫长的演化而形成的(故也称为“化石燃料”),一旦被燃烧耗用后,不可能在数百年乃至数万年内再生,因而属于“不可再生能源”。除此之外,不可再生能源还有,煤、石油、天然气、核能、油页岩。
不可再生能源的用途很多了,比如煤可以用于直接取暖,化工原料,工业燃料,可以发电,现在正在研究煤转化石油的工艺,以期待通过我国储存的大量煤炭资源取代能源安全存在巨大隐患的石油。石油的各种转化产品包括汽油、煤油,航天用油等等。天然气可以发电,可以用作汽车燃料,现在很多公交车都是燃气的了,还有就是很大程度的居民用气,清洁无污染,但是不可再生。核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。
太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的新型能源。
二、生物能
生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。
三、氢能
氢能的性能很好,有很多优点,无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。
四、风能
风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等这种风力发动机。随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的地球。
五、海洋能
海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。
六、地热能
地热能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。现在许多国家为了提高地热利用率,而采用梯级开发和综合利用的办法,如热电联产联供,热电冷三联产,先供暖后养殖等。
七、水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。