什么是可再生能源?其类型有哪些
可再生能源指的是在自然界可以循环再生,取之不尽,用之不竭的能源。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。
可再生能源
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
风能。风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿,风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示,我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦,主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外,我国海上风能资源也很丰富,初步估计是陆地风能资源的3倍左右,可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。
太阳能。太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,利用太阳的热能产生电能;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷。
小水电。水的流动可产生能量,通过捕获水流动的能量发电,称为水电。小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。
生物质能。生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。
地热能。地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能,它可以用来发电,也可以为建筑物供热和制冷。根据测算,全球潜在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。
海洋能。海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称,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、海流等形式存在于海洋之中。例如,潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力,涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能;潮汐和风又形成了海洋波浪,从而产生波浪能;太阳照射在海洋的表面,使海洋的上部和底部形成温差,从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。
从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78× 1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。
风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。
对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。
近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、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,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。
氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。
地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015 标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。
此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
能源是现代社会赖以生存和发展的基础,清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展,是国家战略安全保障的基础之一。中国是能源消耗大国, 2000年一次能源消费量为7.5亿吨油当量,仅次于美国成为世界第二人能源消费国,到本世纪中叶中国全面达到小康水平时,一次能源的消费量将达到30多亿吨油当量。然而目前中国人均一次能源的消费量不到美国的1/18,仅为世界平均水平的1/3。与世界一次能源构成不同的是中国以煤为主,煤占一次能源的比例为63.6%,由于煤的高效、洁净利用难度大,使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污染。另一方面中国人均能源资源严重不足,人均石油储量不到世界平均水平的1/10,人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。预计到2010年,中国石油供需缺口1亿吨,天然气缺口400亿立方米。因此,开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。
可再生能源的五种有:
1、太阳能发电
太阳能是一种可再生能源,五千多年来,一直在人类的生产生活中发挥巨大作用。随着时间的推移,太阳能的用途发生了很大变化,从取暖到为太空中的卫星供电。
但是,目前家庭房屋和各类建筑中,仍然缺乏能效高且价格低廉的太阳能发电设备。
太阳能电池板的工作方式非常简单,它是由数百万个太阳能电池组成的面板。当太阳照射到这些电池板时,通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能。
这些电能可以为家庭供电,并且价格十分低廉。
2、风力发电
人们看向大海时,会发现海平面上有很多风力涡轮机。虽然它们可能不是最吸引人的,但它们效率非常高。因为欧洲和一些地区有绵延不绝的海岸线,所以风力发电在这些地方比较普遍。
风力涡轮机就像喷气发动机的进气口。当空气进入时,首先会遇到一套固定的叶片,它能把空气引导进一套可转动的叶片。
空气推动叶片并出现在另一边,此时空气流动的速度比在涡轮机外流动的速度更慢。遮蔽物做成合适的形状,以便其引导在外面相对流动较快的空气进入转子后面的区域。
快速流动的空气加速缓慢移动的空气,使涡轮机叶片后的区域变成低气压,以吸纳更多的空气通过它们。
3、水力发电
水力发电系利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处,将其中所含势能转换成水轮机之动能,再借水轮机为原动力,推动发电机产生电能。水的高度,水的重量,甚至水的流动速度都可以用来发电。
地球上有大量的河流和不同类型的水流,这意味着我们可以大量安装水力发电站。
4、生物质能
生物质能的应用在日常生活中越来越普遍。生物柴油可以为汽车、公共汽车和商业车辆提供动力;生物质发电机可以提供家庭用电,此外,人们每天都发现新的生物质能。
5、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。
因为放射性粒子会慢慢衰变,所以地热能是一种可再生能源。并且只要地球还在旋转,地热能就会一直存在,完全不用担心它们会耗尽。
为了实现人类的可持续发展,我们必须减少CO2及其它有害气体的排放,创造一个绿色家园。从另外一个角度看化石能源的储量有限,根据有关数据分析,再过40年左右,石油将消耗所剩无几;再过60年左右,天然气也将宣布告竭而煤炭资源按目前的消耗量也只能供人类使用200年左右。从人类自身生存环境和能源消耗两方面看,都迫使我们寻找其它可再生能源替代现在的常规化石能源。
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。目前技术比较成熟,已经开始大规模利用的新能源是风能、太阳能、沼气、燃料电池这四种。本文介绍沼气、燃料电池等几种发电技术。
1燃料电池
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)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。按燃料电池所用原始燃料的类型,大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。燃料电池不受卡诺循环限制,能量转换效率高,洁净、无污染、噪声低,模块结构、积木性强、比功率高,既可以集中供电,也适合分散供电。
使用燃料电池发电,是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,没有转动部件,理论上能量转换率为100%,装置无论大小实际发电效率可达40%~60%,可以实现热电联产联用,没有输电输热损失,综合能源效率可达80%,装置为集木式结构,容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比,非常灵活。
燃料电池其原理与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部,因此,限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质,只是个催化转换元件。因此燃料电池是名副其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给,进行反应。原则上只要反应物不断输入,反应产物不断排除,燃料电池就能连续地发电。
燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的特点,它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源,还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源,又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给,还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广,市场前景十分广阔。人们预测,燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四代发电方式,它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。
2005年,从事燃料电池开发的公司总投资额已超过10亿美元。据统计,2005年全球拥有50万个固定的(静止式)燃料电池装置,到2010年,将有250万户家庭使用燃料电池,同时全球拥有60万台燃料电池汽车,占世界汽车生产量的1%。
2沼气发电
沼气具有较高热值,与其他燃气相比,抗爆性能较好,是一种可再生的清洁能源。沼气一般在农村比较多使用,传统上大多利用沼气取暖、炊事和照明。沼气发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项新型沼气利用技术,它将沼气用作发动机燃料,驱动发电机产生电能。由于城市化进程大城市,利用垃圾沼气发电也成为了可再生能源的一大热点。在我国,上海,北京,深圳等大城市正在或准备建立垃圾沼气发电厂。我国第一家垃圾沼气发电厂是在1998年10月,在杭州天子岭垃圾填埋场建成。在我国,目前拥有1000万座沼气池。但总体上沼气应用范围不够广,利用率也比较低。我国城市垃圾量以每年6%~7%的速度递增,而我国90%以上的城市处理垃圾的方式采取的是填埋方式,许多大城市垃圾填埋场日处理垃圾在千吨以上,如果能变废为宝,我国可以明显减少对化石能源的依赖,减少石油进口。
在国外,沼气发电也是蓬勃发展,在2006年12月12日,世界上最大规模的利用垃圾沼气发电站在韩国建成并正式投入运营,发电规模为50MW级,这座沼气发电站生产的电力可为18万户家庭供电,它将替代韩国每年50万桶重油进口。在此之前,全世界50MW级的沼气发电站仅在美国有1座。
随着沼气发电站的容量提高,沼气发电并网运行将会对整个电力系统造成冲击,继电保护相关问题也会随着容量提高而变得突出。文献[沼气发电机并网一次主接线及继电保护配置的探讨]阐述了沼气发电机并网的接线方式及保护配置问题。
3潮汐发电
潮汐能发电的工作原理与一般的水力发电原理差不多。它建筑一条大坝把靠海的河口或者海湾与大海隔开,形成一个大水库,发电机组安装在拦海大坝里面,大部分机器在地面下,利用潮汐涨落的位能差来推动水力涡轮发电机组发电。
潮汐发电与水力发电的原理相似,它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的,也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能,再把机械能转变为电能(发电)的过程。具体地说,由于潮水的流动与河水的流动不同,它是不断变换方向的,因此就使得潮汐发电出现了不同的型式,例如:(1)单库单向型,只能在落潮时发电。(2)单库双向型:在涨、落潮时都能发电。(3)双库双向型:可以连续发电,但经济上不合算,未见实际应用。
世界上第一座潮汐电站是法国的郎斯河口电站,其装机容量为240MW,年均发电量为544GWh。中国沿海已建成9座小型潮汐电站,1980年建成的江厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站,也是世界上较大的一座,其总装机容量为3200kW,年发电量为10.70GWh。
世界较大的潮汐电站至今运行正常,证明潮汐发电在技术上是可行的,可是从20世纪80年代至今,近20年来几乎没有建新的潮汐电站,100MW级的潮汐电站没有一个建设投产。没建新的潮汐电站的原因主要是考虑电站的经济性和潮汐大坝对环境的影响。
4地热发电
地球是一个巨大的热仓库。其内部的热能根据科学家的推算,全球潜在地热能源的资源量约4×1013MW,相当于现在全球能耗的45×104倍。地热是一种洁净的可再生能源。地热发电是利用超过沸点的中、高温地热(蒸汽)直接进入并推动汽轮机,并带动发电机发电,或者通过热交换利用地热来加热某种低沸点的工作流体,使之变成蒸气,然后进入并推动汽轮机,带动发电机发电。最近发展起来的“热干研过程法”地热发电法不受地理限制,可以在任何地方进行地热开采。原理是首先将水通过压力泵压入地下4到6km深处,在此处岩石层的温度大约在200℃左右。睡在高温岩石层被加热后通过管道加压被提取到地面并输入一个热交换器中。热交换器推动汽轮发电机将地热转化成电能。而推动汽轮机工作的热水冷冻后再重新输入到地下供循环使用。
世界上第一座地热发电站要算是1904年在意大利的拉德雷诺建成的小型地热电站,它是用地热蒸汽推动涡轮机发电的,但功率很小,只点亮了5盏电灯。后来经过充实发展,目前该电站的装机容量已达548MW。当初这座电站虽然只能点亮5盏电灯,却开创了地热发电的历史。目前世界上最大的地热发电站装机容量已经达到了1000MW,位于美国加利福尼亚盖瑟尔斯。
我国地热发电在新中国成立后开始研究,于1970年,中国科学院在广东省丰顺县汤坑镇邓屋村建起了发电量60kW的地热发电站。这是我国第一座地热试验发电站。1976年,全世界海拔最高的地热发电站在我国羊八井盆地建成发电,现已兴起了一座崭新的地热城,地热开发利用正向综合性方向发展。目前,该电厂已有8台3000kW机组,总装机25MW,年发电量在拉萨电网中占到45%。羊八井地热发电站目前是我国最大的地热发电站。
结束语
本文综述了各种新能源发电技术的原理和研究现状,成本过高是限制它们大量推广应用的瓶颈,因此通过技术革新降低成本将是今后新能源发电技术的重要研究方向。虽然能源发电为未来人类解决能源短缺问题描绘了令人振奋的前景,但要使这幅蓝图真正成为现实的确还面临着诸多问题,需要科学家、研究人员和政府部门等来共同解决。相信随着科技的进步,电路电子器件的发展,新能源发电技术将会发挥出它们巨大的潜力,在电力系统中占据更重要的地位,为人类的持续发展铺平道路。
2、生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。
3、生物柴油是典型的“绿色能源”,具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好,原料来源广泛、可再生等特性。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义。
再生能源有:
1、太阳能发电
太阳能是一种可再生能源,5000多年来,一直在人类的生产生活中发挥巨大作用。随着时间的推移,太阳能的用途发生了很大变化,从取暖到为太空中的卫星供电。但是,目前家庭房屋和各类建筑中,仍然缺乏能效高且价格低廉的太阳能发电设备。
2、风力发电
风力涡轮机就像喷气发动机的进气口。当空气进入时,首先会遇到一套固定的叶片,它能把空气引导进一套可转动的叶片。空气推动叶片并出现在另一边,此时空气流动的速度比在涡轮机外流动的速度更慢。
遮蔽物做成合适的形状,以便其引导在外面相对流动较快的空气进入转子后面的区域。快速流动的空气加速缓慢移动的空气,使涡轮机叶片后的区域变成低气压,以吸纳更多的空气通过它们。
3、水力发电
水力发电系(Hydroelectric power)利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处,将其中所含势能转换成水轮机之动能,再借水轮机为原动力,推动发电机产生电能。水的高度,水的重量,甚至水的流动速度都可以用来发电。
地球上有大量的河流和不同类型的水流,这意味着我们可以大量安装水力发电站。
4、生物质能
生物质能的应用在日常生活中越来越普遍。生物柴油可以为汽车、公共汽车和商业车辆提供动力;生物质发电机可以提供家庭用电,此外,人们每天都发现新的生物质能。
5、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。因为放射性粒子会慢慢衰变,所以地热能是一种可再生能源。并且只要地球还在旋转,地热能就会一直存在,完全不用担心它们会耗尽。
很多人都说氢能是21世纪的终极能源,氢能源车是汽车的尽头。
在这样的基调下,2021年吹过的氢能热潮一直延续到2022年。但你可知道截至2021年,在中国马路上行驶的氢燃料电池车仅有9000多辆(央视财经数据)。
我们这些普通人几乎见不着,摸不着氢能源车。
氢能源车真的是人间理想之车吗?
我们什么时候才能看到这个“新能源汽车的尽头“?
氢能源车之所以被视作“汽车的尽头”,最重要的原因是能源可再生、来源丰富、质量密度高、无碳排放。
而氢能源汽车又分为两种发展路线:氢燃料电池、氢燃料发动机。由于前者在环保性、舒适性、动力性更具明显优势,因此成为绝大多数车企选择的技术方案。
无论是哪种技术路线,都能让汽车完全避免碳排放。但是否真正环保,还得从源头的制氢途径说起。
制氢途径一般可分为三种:
绿氢:由光、风、水等可再生能源发电后电解水制备出氢气,但技术有待提升,成本高;
蓝氢:由煤炭石油等化石能源、天然气等燃烧发电,并集中处理产生的二氧化碳,此类电能制备;
灰氢:由化石能源制氨,最后分解成氢气,技术成熟,成本低。
三种制氢技术对比简言之,只有绿氢才能做到真正的低碳、环保。那现在中国是什么情况呢?
根据万联证券研究所2020年报告显示,中国的氢能源结构中煤制氢比例为62%,天然气制氢为19%,可再生能源电解水制氢仅占1%。
所以,氢能源车真的是人间理想吗?只能说是,但又不完全是。只有要等到绿氢技术成熟,氢燃料电池车才能算得上完全的脱碳环保。
根据国家监管平台2020年数据显示,在当时全国的6002辆氢燃料电池车中,99.95%都属于商用车,分别是物流车、公交客车、公路客车等。
为什么现在的氢燃料电池车都应用在商用车?主要有两大原因。
一是加氢站太少。
现阶段,建设一座加氢站至少需要上千万元,每年运营成本也高达200多万元。全国的加氢站都在亏钱,回报周期长,加氢站数量增长缓慢。
而乘用车的分布、使用范围广,以目前少有的加氢站根本没办法负荷。
相反商用车线路相对固定,作为配套服务的加氢站只需建在沿线周边,对加氢站数量要求不高。
二是成本太高,车太贵。
上汽大通2020年推出过一款名为EUNIQ 7的氢燃料电池车,补贴后售价约为29.98-39.98万元,也不算很贵,但这是在扣除国家和地方补贴共40万元前提下的售价。
技术更加成熟的丰田Mirai第一、二代版本补贴前售价45万左右,以第一代为例,售价720万日元(约合46万元人民币),政府补贴300万日元(约合20万人民币),加上税收等其他费用,补贴后售价约为30万元人民币。
因为加氢不便,Mirai无论在日本,还是美国都叫好不叫座。有数据显示,自2015年至2020年底,丰田在美国才卖出6487辆Mirai。
反过来看,让氢能进入我们普罗大众的生活,就先要满足两大前提条件:
一是加氢跟加油一样的便利、省钱,加氢站的建设要与氢能车同步发展。
二是卖的价格跟混合动力、纯电动车差不多。
从目前中国重金押注氢能来看,这个节点离我们并不是太远。根据汽车工程学会2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》显示:
到2025年,氢燃料汽车保有量计划达到10万辆左右,加氢站数量达到1000座以上。
至2035年,氢燃料电池车保有量要到100万辆。
届时,氢燃料电池车对我们来说已不再陌生。随着国家不断加大扶持力度,越来越多作为配套的加氢站也会陆续拔地而起。
如果说中国的氢能源车才开始起步,那么日本就已经在奋力狂奔,领先一圈了。
2021年5月,丰田章男驾驶着一台特殊的卡罗拉,以每小时140英里的速度,疾驰在富士国际赛车场的24小时耐力比赛上。
丰田章男最终获得了第49名的成绩,但他的内心就像被打了鸡血一样激动。它的出现,它每跑一公里,都是丰田历史上的重要注脚。
因为这台卡罗拉特别之处就在于搭载氢燃料发动机,跟大家都很熟悉的燃料电池汽车Mirai不同,前者是在活塞发动机中燃烧压缩氢气,跟传统油车烧油类似。
如果这项技术落地商用化,有可能就是丰田交给全球碳中和的又一份答卷。
在去年,丰田还与川崎重工、雅马哈、斯巴鲁、马自达组成“脱碳兄弟联盟”,平时一起研究以氢为代表的清洁性燃料,应用对象包括四轮的汽车,还有两轮的摩托。
实际上在日本,氢能的用武之地可不止汽车、摩托以及船舶、铁道等交通领域。
它还可以用于社区。东京奥运会选手村是全球第一个氢能源社区,其所有的商业设施、巴士、路灯等设备的用电都由氢能供应。
它还可以用于酒店。日本的川崎市金东东京酒店是世界首家使用废弃物生产氢能的酒店,即用废塑料、厨余垃圾制成氢气,最后转化为电能和热能……
日本川崎金东东京全球范围内没有哪个国家比日本更热衷于氢能。早在2017年,日本政府发布了基本氢战略,在过去三十年间累计投入了数千亿日元,几乎是赌上了国运。
日本街头上的丰田Mirai(图片来源:BBC)一海相隔的韩国同样也在狂追氢经济。
韩国计划到2040年生产620万辆氢燃料电池电动汽车,并在全国建立1200座加氢站,此外还将支持氢能在工业、家庭中的供电,并研发由氢能驱动的船舶、火车和建筑机械。
日韩两国之所以重仓氢能,重要原因之一都是本土资源匮乏,重度依赖石油进口。氢能特别是绿氢贵为一种清洁可再生能源,制氢可以自给自足,自然会成为日韩乃至全球的新宠。
无论是发展氢能源车,还是纯电动车,其实背后都是大国之间的一场关于能源的军事备赛。
回想19世纪下半叶,美国依靠原油建立了支撑大国崛起的“原油体系”:
首先在生产端,洛克菲勒创办了标准石油公司,通过改良设备、以及高效的冶炼技术,提高了炼化效益,一度控制了全球85%的市场;
再者在运输端,洛克菲勒建起了庞大的输油管道,使得石油成本得以大幅下降;
最后在消费端,亨利·福特流水线生产T型车,让汽车变成平民化,不断增加石油消化量。
如今石油资源告急,再加上全球暖化两大问题日益加剧,新能源的开拓必然成为各国头等大事,都需要建立自己的“新能源体系”。
作为“21世纪理想能源”的氢能领域,就必须在生产端建立低成本高效益的绿氢,在运输端就需要打造完全的储氢、运氢、加氢体系,在生产端就需要让车企生产更多成熟、更低价的氢能源车。
关于氢能的这场军事备赛无疑将在这个金三角闭环中弥漫出浓浓硝烟。
新能源汽车的热度越来越高,现在国外的著名的新能源汽车特斯拉也可以说在国内市场上疯狂降价,价格屠夫也不为过,就是为了想抢占国内市场,这个就足以证明未来这是一个大的趋势,国产的汽车跟不上,那就会被外国的汽车所抢占。
新能源汽车的环保程度更高,因为它使用的是电能作为驱动,电能是一种二次能源,但它是一种可再生能源,我们可以用传统的火力发电,也可以用风力发电,太阳能发电,甚至是核能发电等等,这些方式有很多很多选择,让我们可以把电能变成一种清洁资源,但是传统的汽车是燃油的这些油,无论是汽油还是柴油,它都是不可再生资源。这些资源用一些就少一些,未来的成本会逐渐上升,甚至是最后消失。
传统的燃油汽车确实有一些优点,然后还能在市场上生存下去,就是因为传统的燃油汽车,它在燃料补充方面动力方面更加有优势,比如碰到上坡路这种燃油汽车,它的功耗可能会增加,但是它的动力确实强,新能源汽车在城市跑起来可能没问题,但是新能源汽车想要达到传统的燃油汽车上坡的时候的这种动力,以及持续的输出相当的困难,因为电机本来和汽油机柴油机就略有差异。
现在新能源汽车的普及这是一个大的趋势,是没有办法逆转的,因为美国加利福尼亚州据说已经有了限制传统燃油汽车生产与销售的这个相应法规,据说在2030年之后就会逐渐取消燃油汽车,我们国内是没有相应的规定,但是估计未来也会进行一定的限制,因为传统的燃油汽车使用成本会越来越高,当它的燃油价格上升到10块钱乃至更贵的情况下,人们就会选择新能源汽车,这是一种需求倒逼。
现在入手新能源汽车其实还不是一个特别好的时间点,因为现在价格普遍来说比较贵,国产的就算你相信他,他真的就没有问题吗?几万块的新能源汽车让你买你可能还不能买,但是动辄十几万二十来万,这个价格你要是买一个传统的燃油汽车,可能能帮你使用5~10年,这个没什么问题,驾驶体验之类的估计会很好,所以也在估计过个3~5年新能源汽车的价格会逐渐压下来,可能就是一个更好的选择时机了。