波浪能有哪些优点?
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能中最不稳定的一种能源,但其品味最高、分布最广且能流密度大。据世界能源委员会的调查显示,全球可利用的波浪能达到20亿千瓦,相当于目前世界发电能量的2倍。我国拥有广阔的海洋资源,波浪能的理论存储量约为7000万千瓦,沿海波浪能能流密度大约为2~7kw/m。浙江、福建、广东和台湾沿海均为波能丰富的地区。波浪能,也称为海洋能或海浪能,是从海洋或海浪中提取的能量。海面波浪剧烈的垂直运动包含大量动能,海浪越强,就越有能力产生动力。波浪能技术可以捕获这些动能用于发电或抽水,目前利用波浪能发电存在一定困难,因此在世界范围内很少有这样的发电厂。
当风吹过水面的强度足够大时,就会产生波浪。由于缺乏陆地来抵抗风力,所以这种情况最常发生在海洋上,海洋的波浪也是最强烈的。
形成的波浪种类取决于地理位置。不停拍打在海滩上、长而稳定的波浪很可能是由远处的风暴和极端天气条件形成的。风暴的力量及其对水面影响的强度甚至可以在另一个半球的海岸上引起波浪。当日本在2011年遭受大规模海啸袭击时,海啸在夏威夷海岸甚至华盛顿州的海滩上都掀起了滔天巨浪。
1.波能
即海洋波浪能。这是一种取之不尽、用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9x104TW。在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但进展已表明了这种新能源潜在的商业化年,电厂的发电成本虽高于其他发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
2.可燃冰(图1 -4)
可燃冰是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
3煤层气
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。从泥炭到揭煤、每吨煤产生8m%:从泥笑到肥煤,每吨煤产生10m气:从泥发炎到无烟煤每的吨煤产00。科学家估计,地球上煤层气可达200m。
成就
我国沿岸波浪能资源理论平均功率约1285万千瓦,具有良好的开发应用价值,建立波浪能发电系统发展潜力巨大。中国波浪发电虽然起步较晚,但发展势头良好。微型波浪发电技术已经成熟,小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。
中国科学院广州能源研究所于1989年在广东珠海建成了第一座示范实验波力电站,1996年又建成了一座新的波力实验电站,专家们通过试验积累了宝贵经验。我国首座波力独立发电系统汕尾100千瓦岸式波力电站于1996年12月开工,2001年进入试发电和实海况试验阶段,2005年,第一次实海况试验获得成功。该电站建于广东省汕尾市遮浪镇最东部,为并网运行的岸式振荡水柱型波能装置,设有过压自动卸载保护、过流自动调控、水位限制、断电保护、超速保护等功能。
近年来,我国积极推进新能源开发利用。随着一大批清洁能源发电项目建成投产,我国的发电装机结构进一步得到优化,新能源发电呈加速发展态势。我国波浪能资源蕴藏量丰富,清洁无污染,再生能力强,波浪发电产业得到国家政策的鼓励和扶持,投资前景良好。根据规划,到2020年,我国将在山东、海南、广东各建1座1000千瓦级的岸式波浪发电站。
不足
波浪能的利用并不容易。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源,波浪不能定期产生,各地区波高也不一样,由此造成波浪能利用上的困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置,但是由于海浪具有力量强、速度慢和周期性变化的特点,100多年来,世界各国科学家提出300多种设想,发明了各种各样的波浪能发电装置,但是普遍发电功率很小,而且效果差。
想要充分地利用波浪能发电,有几项难题需要解决。一是独立发电问题。最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作,这样会造成污染。后来则需要依靠电网,先把波浪能转化的电能供应到电网上,然后才可以利用,这样又会受到电网覆盖范围的限制,造成发电成本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题。由于受技术限制,波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能,这样再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设施,仍无法得到稳定的电能。三是控制问题。由于波浪的运动没有规律性和周期性,浪大时能量有剩余,浪小时能量供应不足。这就需要有一种设备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。
尚未解决的问题
对于波浪能研究来说,目前存在以下主要技术问题:
1.材料问题——波浪能装置的材料应该具有(1)抗海水腐蚀的特性(2)廉价(3)较好的耐久性和可靠性。不锈钢满足第1、3两条,不满足第2条工程塑料在强度上已有了显著提高,但其耐久性和可靠性还未能满足要求。因此,现有的波浪能装置只是采用普通钢材,靠表面涂层提高抗腐蚀能力,耐久性差强人意。
2.工业产品系列太少——目前并不存在专门为波浪能利用而发展的工业产品,只能逐渐发展。但我国目前许多产品的系列太少,迫使在波浪能研究上改变设计,牺牲效率、合理性,用现有产品拼凑成波浪能。例如小型电机,明显缺乏低转速、功率100W以下的发电机,或低转速、100kW以上的大功率发电机。齿轮等机械,液压泵、液压马达等也存在类似的问题。
3.投入研发经费不足——我国从“七五”开始研究波浪能。从“八五”到“十五”,国家科技部、中国科学院等对波浪能研究开展了持续的支持,3个五年计划共支持了约1000万,用于研制20kW、100kW岸式振荡水柱波能装置各一座,8kW、30kW摆式波能装置各一座,5kW漂浮式波能发电船一座,50kW波浪能独立发电与制淡系统一座。这些研究使我国的波浪能研究水平逐渐发展起来,特别是“十五”期间,我国在波浪能转换效率、波浪能稳定输出和波浪能装置建造技术上有了显著的提高,处于世界先进水平。
但相对国外的波浪能研究,我国的研发经费太少了。3个五年计划共支持了约1000万,研建了6个波浪能装置,全部加起来仅相当于英国近5年投入研究费用的1/60。上述项目均有较大缺口,需要部门、省、地方匹配才能完成。研究费用的欠缺,对我国波浪能研究进展有负面影响。
总的来说,我国的波浪能转换研究进步是明显的,在世界上也有一定影响,目前可以进入示范阶段,但尚未进入商业开发阶段。波浪能利用在技术上并未完全成熟,还需要国家进一步的支持。
再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等,它们在自然界可以循环再生。非再生能源在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为非再生能源。
非再生能源包括:煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。
一、可再生资源是什么
可再生资源是指消耗后可得到恢复补充,不产生或极少产生污染物。可以在自然界可以循环再生,是取之不尽,用之不竭的能源。如太阳能、风能,生物能、水能,地热能,氢能等。中国是国际清洁能源的巨头,是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。
二、可再生能源的种类及作用
1、太阳能:直接来自于太阳辐射。主要是提供热量和电能。
2、生物能:由绿色植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能,储存在体内,可沿食物链单向流动,最终转化为热能散失掉。通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量。
3、风能:由太阳辐射提供能量,因冷热不均产生气压差异,导致空气水平运动——风的形成。主要是通过风力发电机来获得能量。
4、水能:由太阳辐射提供能量,产生水循环,来自海洋的暖湿空气,受热上升,太阳能转化为势能,当在高山上形成降水后,水往低处流,势能转化为动能,就是水能。主要是通过水力发电机来获得能量。
5、海洋能:包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力,波浪、洋流的能量主要是受风的影响。主要是通过潮汐的动能来发电。
6、地热能:来自于地球内部放射性元素的衰变。可以用于地热发电和供暖。
7、氢能:通过燃烧或者是燃料电池来获得能量。
8、核能:通过核能发电站来取得能量。
上述能源都是可再生能源,而且是直接来自于自然界的一次能源。
三、不可再生资源是什么
非再生能源在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为非再生能源。非再生能源包括:煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。
四、非可再生能源的种类介绍
1、煤:煤是近代工业最重要燃料之一。煤是由有机物一生长在沼泽或河流三角洲之植物残骸分解而成现今世界各主要地区之煤炭蕴藏量,以非欧洲、亚洲及大洋洲、及北美洲等三个地区所占之比例最高,整体而言,现时煤炭之蕴藏量,估计可供我们使用二百年。
2、石油:石油一般认为是由地层中的有机物质“油母质”,经地温长时间的熬炼,一点一滴地生成而浮游于地层中。由于浮力的关系,石油在水中每年缓慢地沿着地层或断层向上移动,直到受不透油的封闭地层阻挡而停留下来。当此封闭内的石油越聚越多。
3、天然气:天然气是一种碳氢化合物,多是在矿区开采原油时伴随而出,过去因无法越洋运送,所以只能供当地使用,如果有剩馀只好燃烧报废,十分可惜。若以人工建筑设施存放天然气,在遭到外力破坏如地震、火灾等,极易产生危险。若以人工建筑设施存放天然气,在遭到外力破坏如地震、火灾等,极易产生危险。
4、化学能:化学反应所产生的能量称为化学能,除了燃烧煤、木材、石油及其制品产生的燃烧热外,还有电解化发电。电解化发电是将两种不同的金属板隔若干距离,一起浸入电解液中,金属板间会产生电压。两金属对于电解液的离子倾向力或溶解压不相同,发生化学变化,以电解方式放出能量。
电池就是利用这种原理制造成的。电池有两类,一种是用完就丢,不能再用的干电池,视为一次电池。另一种是可再充电,反复使用的蓄电池,即镍镉电池等,称为二次电池。
5、核燃料:核能也称原子能,是一种高效率持久的能源。核能发电是利用铀235的核分裂连锁反应释出大量热能,将水变成水蒸气,利用这些蒸气来推动发电机发电。
什么是可再生能源?
自然界存在的、可以循环再生的能源。例如太阳能和由太阳能转换而成的水能、风能、海洋波浪能、生物质能等称作可再生能源。
可再生能源是能够转换成人们所需要的电能、热能、机械能等形式的能的资源。可再生能源能源按其来源与生成,分成五大类: 直接或间接来自太阳的能量;以热能形式储藏在地球内部的地热能;各种生物质能;风能;月亮、太阳等天体与地球的相互吸引所引起的潮汐能等。
可再生能源有哪些?
下面列举几种新能源和可再生能源的特点:
太阳能是以电磁辐射形式从太阳向外传播的一种能量。
风能是流动空气具有的一种动能。在地球表面一定的范围(全球,全国或某一地区)内,经过长期测量调查与统计得出的平均风能密度的概况。它是该范围内风能利用的依据。
地热能是一种由地球内部蕴藏的热,通常指地下热水或地下蒸汽以及用人工方法从干热岩体中获得的热水与蒸汽所携带的能量。
生物质能是生物质通过生物转化法、热分解法和气化法转化而成的气态、液态和固态燃料所具有的能量。
潮汐能是一种从海水面昼夜间上涨和降落中获得的能量;波浪能又称海浪能,海水在波动中,水质点以一定的速度运动,故具有动能。水质点的垂直位置相对于它的轨迹中心不断地发生变化,故具有势能。
新能源材料主要有:超导材料、太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料智能材料、磁性材料、纳米材料。
新能源新材料新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料。
波能:
即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。
煤层气: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。
可燃冰:这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。
新能源定义
1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。
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。