海水可以变成氢燃料了!未来要从海上获取能源了。
海洋可能很快成为可再生能源的宝贵来源。
斯坦福大学的一个科学家小组已经找到了一种用盐水制造氢燃料的方法。这一发现可以打开世界海洋作为潜在的能源。研究人员将电解或将水分解为氢气和气体的行为,作为一种有前景的可再生能源新来源。但它带来了许多障碍 一个主要的问题是只有纯净水才能用于电解。海水往往会腐蚀水分解系统。
不幸的是,纯净水本身就是一种稀缺资源。这就是为什么斯坦福大学化学教授戴红杰和她的团队试图找到一种方法来防止盐水分解用于分解水的装置。“在加利福尼亚州,我们目前的需求几乎没有足够的水,” 戴在一份新闻稿中表示。
斯坦福大学的团队将镍 - 铁氢氧化物和硫化镍层叠在镍泡沫核心之上,基本上形成了一个屏障,可以减缓底层金属的腐烂。通过充当导体,镍泡沫从电源传输能量,并且镍 - 铁氢氧化物激发电解。没有镍涂层会发生什么?水分解装置持续约12小时,不能承受海水腐蚀。但是使用镍层,该设备可以持续运行超过一千小时。
我们仍然远离利用海水作为新的可再生能源。这一新发现并未在斯坦福大学的研究实验室之外进行。但科学家们希望它能为增加氢燃料的使用铺平道路。
山大的威海分校的海洋专业还是挺不错的,海洋作为一个综合性学科体系,分支学科庞大,同时还有别的一些学科的渗透交叉;其研究内容既有面向宏观方向的大尺度发展(如全球气候变化、大洋环流等),又有面向微观的微小尺度发展(如湍流、细结构、基因、细胞、微生物等)。
在研究空间上,既有向上发展(如臭氧层、海洋卫星遥感等)也有向下发展(如海底板块运动、海底资源探测和开发等);在研究范围上,则从区域性海洋到整个大洋系统。
学校以“三跨四经历”教育为载体,着力加强学生创新实践能力培养。“三跨”即跨学科、跨学校、跨国境学习,“四种经历”即本校学习经历、海外学习经历、第二校园经历和社会实践经历。
“海外学习经历”项目内容包括“半年/一年访学项目”、“1+2+1/2+2双学位访学项目”、“3+1+1本硕连读项目”及短期访学等多种形式,涉及美国、澳大利亚、英国、法国、德国、瑞典、西班牙、韩国、日本9个国家及香港、台湾地区等近50所高校。
同时,在校生还可通过校际交流,到中国著名高校体验第二校园文化。
科研成果:
学校先后承担国家973项目、863计划、国家社科基金项目、国家自然科学基金项目、教育部重点基地重大项目、、国家海洋局海洋可再生能源专项、山东省社科基金项目、山东省自然科学基金等各类科研项目670余项,获地厅级及以上科研成果奖130余项。
以上内容参考:百度百科--山东大学(威海)
我国是拥有非常庞大的海岸线以及领水资源,我国在前几年也是着重针对海洋的许多政策,我国将开始逐步利用起我国的海洋资源用于现代上陆地的资源已经开发的比较完善,但是海洋的开发和利用还仅仅是初步阶段。根据我国国家海洋局了解到,我国将在海洋上进行可持续再生能源稳定发电。现在我们这个社会所使的任何东西都离不开用电,如果电力供应不足的话会导致许多的事情无法进行,包括我国的一些科研。所以保障日常生活中的用电是非常重要的,在海洋上拥有非常巨大的海风,这是一种可利用的资源,可以帮助我们进行发电,而且海洋当中还有许多的潮汐能,波浪能,温差能等等。这些都可以被我利用,而且他们没有任何的污染是可再生的能源,我们将利用现代科技手段设置一些发电的设备。在这些具有产生能量的地区,将利用这个地方的可再生资源装置产生稳定的能源供应。这不仅可以为我国提供更多的店里,还可以为我国开发海洋资源开始一个不错的第一步。我们还可以积极利用海洋中的许多生物来,帮助我们进行资源的可持续利用海水中具有丰富的物种多样性,所以海水相对的比较稳定。可以帮助我们实现关键技术创新,以及构建技术创新体系。在有关海洋方面通过我上课学习到的内容,我现在已经对于海洋的一些利用比较多,而且最重要的一项也就是稳定发店在海洋当中会存在许多的温差以及潮汐。这些东西都是大自然提供给我们的非常天然的资源,所以我国在去年就已经实现了,可再生能源装备稳定发电这一目的。
可再生能源:有非常多其实只要我们使用的好没有石油我们一样能过的很好。使用可再生能源,不造成环境污染我们的经济照样可以腾飞。
什么让你敞开心扉?什么是最大的财富?什么让你绽放笑容?什么点燃你内心的渴望?
我们怎么与环境和谐相处?对于这个世界,你有怎么样的祝福?什么可以给你最大的快乐?
保护妈妈地球
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能,广义地说,太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种,则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术,再利用热能进行发电的称为太阳能热发电,也属于这一技术领域;通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术,光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的,因此又称太阳能光伏技术。
二十世纪50年代,太阳能利用领域出现了两项重大技术突破:一是1954年美国贝尔实验室研制出6%的实用型单晶硅电池,二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。
70年代以来,鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年,美国制定了政府级的阳光发电计划,1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投入达8亿多美元。1992年,美国政府颁布了新的光伏发电计划,制定了宏伟的发展目标。日本在70年代制定了“阳光计划”,1993年将“月光计划”(节能计划)、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议,讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约,设立国际太阳能基金等,推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动,成为各国制定可持续发展战略的重要内容。
太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的热核反应,以E=MC2 (M为物质的质量,C为光速)的关系进行质能转换(1克物质可转化为9´ 1013焦耳能量),并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量。太阳每秒钟向太空发射的能量约3.8´ 1020 MW,其中有22亿分之一投射到地球上。投射到地球上的太阳辐射被大气层反射、吸收之后,还有约70%投射到地面。尽管如此,投射到地面上的太阳能一年中仍高达1.05´ 1018kWh,相当于1.3´ 106亿吨标煤,其中我国陆地面积每年接收的太阳辐射能相当于2.4´ 104亿吨标煤。按照目前太阳质量消耗速率计,太阳内部的热核反应足以维持6´ 1010年,相对于人类发展历史的有限年代而言,可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。
地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量(单位为千卡/厘米2·年或千瓦/厘米2·年)和全年日照总时数表示。就全球而言,美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大,为世界太阳能资源最丰富地区。
三、地热能
一、地热资源概念
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下,地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。
地热资源按其在地下的赋存状态,可以分为水热型、干热岩型和地压型地热资源;其中水热型地热资源又可进一步划分为蒸汽型和热水型地热资源。
各种类型地热资源,均要通过一定程序的地热地质勘查研究工作,才能查明地热资源数量、质量和开采技术条件以及开发后的地质环境变化情况。从技术经济角度,目前地热资源勘查的深度可达到地表以下5000m,其中2000m以浅为经济型地热资源,2000m至5000m为亚经济型地热资源。资源总量为;可供高温发电的约5800MW以上,可供中低温直接利用的约2000亿吨标煤当量以上。总量上我国是以中低温地热资源为主。
二、成生与分布
地热资源的成生与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系,特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看,大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘,如板块的碰撞带,板块开裂部位和现代裂谷带。小于150℃的中、低温地热资源则分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地地区。
地热资源赋存在一定的地质构造部位,有明显的矿产资源属性,因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原则。
通过地质调查,证明我国地热资源丰富,分布广泛,其中盆地型地热资源潜力在2000亿吨标准煤当量以上。全国已发现地热点3200多处,打成的地热井2000多眼,其中具有高温地热发电潜力有255处,预计可获发电装机5800MW,现已利用的只有近30MW。
目前全国29个省区市进行过区域性地热资源评价,为地热开发利用打下了良好基础。几十年来地矿部门列入国家计划,进行重点勘探,进行地热储量评价的大、中型地热田有50多处,主要分布在京津冀、环渤海地区、东南沿海和藏滇地区。全国已发现:
1)高温地热系统,可用于地热发电的有255处,总发电潜力为5800MW·30A,近期至2010年可以开发利用的10余处,发电潜力300MW。
2)中低温地热系统,可用于非电直接利用的2900多处,其中盆地型潜在地热资源埋藏量,相当于2000亿吨标准煤当量。主要分布在松辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地等以及众多山间盆地如太原盆地、临汾盆地、运城盆地等等,还有东南沿海福建、广东、赣南、湘南、海南岛等。目前开发利用量不到资源保有量的千分之一,总体资源保证程度相当好。
四、海洋能
海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因,潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化,其他均源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中,潮汐能、海流能和波浪能为机械能,海水温差能为热能,海水盐差能为化学能。
近20多年来,受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动,作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展,在相关高技术后援的支持下,海洋能应用技术日趋成熟,为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。
我国有大陆海岸线长达18000多公里,有大小岛屿6960多个,海岛总面积6700平方公里,有人居住的岛屿有430多个,总人口450多万人。沿海和海岛既是外向型经济的基地,又是海洋运输和开发海洋的前哨,并且在巩固国防,维护祖国权益上占有重要地位。改革开放以来,随着沿海经济的发展,海岛开发迫在眉睫,能源短缺严重地制约着经济的发展和人民生活水平的提高。外商和华侨因海岛能源缺乏,不愿投资;驻岛部队用电困难,不利于国防建设;特别是西沙、南沙等远离大陆的岛屿,依靠大陆供应能源,因供应线过长,诸多不便,非常艰苦。为了保证沿海与海岛经济持久快速地发展及人民生活水平的不断提高,寻求解决能源供应紧张的途径已刻不容缓。
我国海洋能开发已有近40年的历史,迄今建成的潮汐电站8座,80年代以来浙江、福建等地对若干个大中型潮汐电站,进行了考察、勘测和规化设计、可行性研究等大量的前期准备工作。总之,我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验,小型潮汐发电技术基本成熟,已具备开发中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小,单位千瓦造价高于常规水电站,水工建筑物的施工还比较落后,水轮发电机组尚未定型标准化。这些均是我国潮汐能开发现存的问题。其中关键问题是中型潮汐电站水轮发电机组技术问题没有完全解决,电站造价急待降低。
我国波力发电技术研究始于70年代,80年代以来获得较快发展,航标灯浮用微型潮汐发电装置已趋商品化,现已生产数百台,在沿海海域航标和大型灯船上推广应用。与日本合作研制的后弯管型浮标发电装置,已向国外出口,该技术属国际领先水平。在珠江口大万山岛上研建的岸边固定式波力电站,第一台装机容量3kW的装置,1990年已试发电成功。“八五”科技攻关项目总装机容量20kW的岸式波力试验电站和8kW摆式波力试验电站,均已试建成功。总之,我国波力发电虽起步较晚,但发展很快。微型波力发电技术已经成熟,小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国,小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。
潮流发电研究国际上开始于70年代中期,主要有美国、日本和英国等进行潮流发电试验研究,至今尚未见有关发电实体装置的报导。我国潮流发电研究始于70年代末,首先在舟山海域进行了8kW潮流发电机组原理性试验。80年代一直进行立轴自调直叶水轮机潮流发电装置试验研究,目前正在采用此原理进行70kW潮流试验电站的研究工作。在舟山海域的站址已经选定。我国已经开始研建实体电站,在国际上居领先地位,但尚有一系列技术问题有待解决。
海洋被认为是地球上最后的资源宝库,也被称作为能量之海。21世纪海洋将在为人类提供生存空间、食品、矿物、能源及水资源等方面发挥重要作用,而海洋能源也将扮演重要角色。从技术及经济上的可行性,可持续发展的能源资源以及地球环境的生态平衡等方面分析,海洋能中的潮汐能作为成熟的技术将得到更大规模的利用;波浪能将逐步发展成为行业。近期主要是固定式,但大规模利用要发展漂浮式;可作为战略能源的海洋温差能将得到更进一步的发展,并将与海洋开发综合实施,建立海上独立生存空间和工业基地;潮流能也将在局部地区得到规模化应用。
潮汐能的大规模利用涉及大型的基础建设工程,在融资和环境评估方面都需要相当长的时间。大型潮汐电站的研建往往需要几代人的努力。因此,应重视对可行性分析的研究。目前,还应重视对机组技术的研究。在投资政策方面,可以考虑中央、地方及企业联合投资,也可参照风力发电的经验,在引进技术的同时,由国外贷款。
波浪能在经历了十多年的示范应用过程后,正稳步向商业化应用发展,且在降低成本和提高利用效率方面仍有很大技术潜力。依靠波浪技术、海工技术以及透平机组技术的发展,波浪能利用的成本可望在5—10年左右的时间内,在目前的基础上下降2—4倍,达到成本低于每千瓦装机容量1万元人民币的水平。
中国在波能技术方面与国外先进水平差距不大。考虑到世界上波能丰富地区的资源是中国的5-10倍,以及中国在制造成本上的优势,因此发展外向型的波能利用行业大有可为,并且已在小型航标灯用波浪发电装置方面有良好的开端。因此,当前应加强百千瓦级机组的商业化工作,经小批量推广后,再根据欧洲的波能资源,设计制造出口型的装置。由于资源上的差别,中国的百千瓦级装置,经过改造,在欧洲则可达到兆瓦级的水平,单位千瓦的造价可望下降2—3倍。
从21世纪的观点和需求看,温差能利用应放到相当重要的位置,与能源利用、海洋高技术和国防科技综合考虑。海洋温差能的利用可以提供可持续发展的能源、淡水、生存空间并可以和海洋采矿与海洋养殖业共同发展,解决人类生存和发展的资源问题。需要安排开展的研究课题为:基础方面,重点研究低温差热力循环过程,解决高效强化传热及低压热力机组以及相应的热动力循环和海洋环境中的载荷问题。建立千瓦级的实验室模拟循环装置并开展相应的数值分析研究,提供设计技术;在技术项目方面,应尽早安排百千瓦级以上的综合利用实验装置,并可以考虑与南海的海洋开发和国土防卫工程相结合,作为海上独立环境的能源、淡水以人工环境(空调)和海上养殖场的综合设备。
中国是世界上海流能量资源密度最高的国家之一,发展海流能有良好的资源优势。海流能也应先建设百千瓦级的示范装置,解决机组的水下安装、维护和海洋环境中的生存问题。海流能和风能一样,可以发展“机群”,以一定的单机容量发展标准化设备,从而达到工业化生产以降低成本的目的。
五、生物质能
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。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源,通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易,污染少,灰分较低;缺点是热值及热效率低,体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10%一30%。目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能:
1.热化学转换法,获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品,该方法又按其热加工的方法不同,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;
2.生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;
3.利用油料植物所产生的生物油;
4.把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料),以便集中利用和提高热效率。
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。
目前,生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前,国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和 l0%。在美国,生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达10—25兆瓦;美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2 OOO万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50%以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了 l兆瓦的稻壳发电示范工程,年产酒精2500吨。
我国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。
开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。
据悉,世界装机功率最大、总装机容量达3.4兆瓦的LHD-L-1000林东模块化大型海洋能发电机组项目已在浙江舟山通过专家验收。这标志着中国海流能发电已攻克“稳定”难题,成为世界上继英国、美国之后,第三个实现海流能发电并网的国家。
海流发电?这是什么操作? 早就知道大海是“蓝色油田”,这海流发电对地球的污染是否更小?产生的电能较传统方式又有什么进步?
海洋能
要说以海流作为能源,那我们得先了解一下它的源头——海洋能是什么。
海洋能包括温度差能、波浪能、潮汐与潮流能、海流能、盐度差能、岸外风能、海洋生物能和海洋地热能等8种。这些能量是蕴藏于海上、海中、海底的可再生能源,属新能源范畴。
所谓“可再生”是指它们可以不断得到补充,永不会枯竭,人们可以把这些海洋能以各种手段转换成电能、机械能或其他形式的能,供人类使用。
海洋能绝大部分来源于太阳辐射能,较小部分来源于天体(主要是月球、太阳)与地球相对运动中的万有引力。海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。
太 阳 能 热 利 用
(一)太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器 一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。
(二)太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种: (a)自然循环式 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳幅射的加热,温度上升,造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此一热虹吸现像(thermosiphon),促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系,水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。 (b)强制循环式 热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀(check valve)以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处;,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。
(三)、暖房
太阳能暖房系统(space-heateng)利用太阳能作房间冬天暖房之用,在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低,室内必须有暖气设备,若欲节省大量化石能源的消耗,设法应用太阳幅射热。大多数太阳能暖房使用热水系统,亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储存,在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计,或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电,在加热房间,或透过冷暖房的热(heat pump)装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置,其将热水通至储热装置之中(固体、液体或相变化的储热系统),然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热,在把此热空气传送至室内;或利用另一种液体流至储热装置中吸热,当热流体流至室内,在利用风扇吹送被加热空气至室内,而达到暖房效果。
太 阳 能 电 池 的 开 发
太阳能电池是一种有效地稀收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件.下面介绍北京太阳能光电研究中心对太阳能电池的研究情况.晶体硅高效太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池的研究开发以及研究成果向产业化转化。
1.高效晶体硅太阳电池 光电中心高效晶体硅太阳电池研究开发项目有钝化发射区太阳电池(PESC)、埋栅太阳电池(BCSC)及多晶硅太阳电池。●钝化发射区太阳电池(PESC)光电中心研究钝化发射区太阳电池(PESC)的基本目的是探索影响电池效率的各种机制,为降低太阳电池成本提供理论和工艺依据,推动太阳电池理论的发展。实验中采用的材料为区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,电阻率ρ=0.2~1.2Ωcm,厚度t=280-350μm,双面抛光。电池工艺包括正面倒金字塔织构化、前后表面钝化、制备选择性发射区、减反射表面、背场、前后金属接触等。目前电池达到的水平见表1。
表1 PESC电池的性能(测试条件AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
656.1 37.4 0.806 19.79 4.04 北京市太阳能研究所
* VOC 开路电压,JSC 短路电流密度,FF 填充因子,η 转换效率,A 太阳电池面积(下同)
●埋栅太阳电池(BCSC)埋栅电池的制作工艺省去了复杂的多次光刻和蒸发电极步骤,减少了高温氧化次数,使整个电池制作工艺大大简化;埋栅不仅减小了电极阴影面积,还可减小欧姆接触电阻,是一种可实现产业化的高效电池技术。实验中使用的材料分别为:①区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300-400μm;②直拉(CZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300—400μm;③太阳级(复拉)、p-型p〔100〕单晶硅,厚度t=300—400μm。电池的工艺包括表面织构化、钝化,制备选择性发射区、减反射表面、背表面场和金属化等。目前电池所达到的水平见表2。
表2 不同材料的BCSC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
材料(刻槽) Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF(%) η(%) A(cm2) ρ(Ω.cm) 测试单位
FZ(激光) 663.8 35.6 80.58 18.6 25 0.2 A
FZ(机械) 621.9 37.0 80.02 18.47 4 0.5 B
CZ(激光) 622.9 35.2 79.27 17.22 25 0.8 B
太阳级 (激光) 624.1 35.4 75.44 16.59 25 0.4 B
* A:美国国家可再生能源实验室,
B:北京市太阳能研究所
●多晶硅太阳电池 在PESC电池和BCSC电池的基础上,光电中心开展了多晶硅太阳电池的研究,以适应我国未来多晶硅太阳电池发展的需要。实验中使用的材料为Bayer公司p-型多晶硅片,厚340μm,电池制作工艺过程包括吸杂、制备p-n结、钝化、形成背场和金属化等。实验制备的最好电池的特性见表3。 表3 PESC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
595.0 34.23 0.7129 14.53 1.0 北京市太阳能研究所
581.0 29.92 0.6787 11.8 10×10 (与北京有色金属研究总院合作项目)
2.多晶硅薄膜太阳电池
多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、工艺成熟和高效的优点,又有大幅度减少材料用量从而大幅度降低成本的潜力,因而成为目前光伏界的研究热点。光电中心采用快速热化学气相沉积(RTCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和a-Si/μc-Si迭层电池等不同工艺对多晶硅薄膜太阳电池进行了研究。RTCVD多晶硅薄膜以SiH2Cl2或SiCl4为原料气体在石英管反应室内沉积而成。研究工作初期,以重掺杂非活性硅为衬底,电池性能列于表4。图1 RTCVD多晶硅薄膜太阳电池的结构 PECVD多晶硅薄膜太阳电池的结构为:(Al/Ag)/ITO/p-a-Si:H/n-a-Si:H/n-poly-Si/n++非活性Si衬底(0.005Ωcm)/Ti-Pd-Ag。其中n型Poly-Si薄膜(~10μm)采用快速PECVD和固相晶化法制备。电池的性能列于表4。a-Si/μc-Si迭层电池(与中国科学院半导体研究所合作)结构为:玻璃/SnO2膜/p-i-n a-Si:H电池炖p-i-n μc-Si:H电池炖Al。电池的性能列于表4。
表4 多晶硅薄膜太阳电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 电池工艺
625.64 26.3 0.7357 12.11 1.0 RTCVD
455.0 21.18 0.6474 6.15 1.0 PECVD
1160 11.4 0.6740 8.91 0.126 RECVD(a-Si/pc-si)
3.太阳电池性能测试 中心已建立太阳电池和材料测试实验室,购置了必要设备。这些设备包括I-V测试系统,光谱响应测试系统,C-V测试系统,原子力显微镜,膜厚测试系统,保证了研究开发工作的需要。
太 阳 能 热 利 用 技 术
1. 新型高效太阳能集热器 开发和利用丰富、广阔的太阳能,对环境不产生和很少产生污染,既是近期急需的补充能源,又是未来能源结构的基础。国际上,太阳能的使用技术已进入新的发展阶段。在太阳能热利用系统中,重要的一个技术关键是如何高效率地收集太阳光并将其转变为热能。国内平板型太阳能集热器和全玻璃真空管太阳能热水器已形成产业,近20年来产量逐年增长,年产量达80多万平方米。近几年,我国又研制成具有国际先进水平的热管式真空管热水器,具有良好的应用前景。然而,我国太阳能热利用多限于低温范围,“九五”期间应扩大到中温和高温范围。这就要研究开发新型高效太阳能集热器。
2. 目标 研究、开发、应用新型高效太阳能集热器,为逐步扩大热利用的温度范围打下技术基础。研究开发四种新型高效集热器,并应用于太阳能空调及太阳能工业热水及发电系统等。
3.内容 ①直通式真空管集热器 ②同心套管式真空管集热器 ③储热式真空管集热器 ④聚光式真空管集热器
1.太阳能热利用系统研究及示范工程 热利用在太阳能利用技术中占有重要位置,是综合项目。但是,以往所取得的成绩是太阳能低温热水系统,而太阳能中、高温供热系统的研究是与工厂供热系统结合的大型太阳能利用工程,其中太阳能热发电是人类大规模利用太阳能的重要途径,是太阳能热利用的一个重要发展方向。事实上,只有与工业企业结合,太阳能的利用才能有更高的经济效益,更充分发挥出太阳能利用的优势,体现未来能源的意义。2.目标 建立两个太阳能工业用热的示范工程, 功率为200千瓦,工作温度为150一200度。 建立太阳能热发电中试电站。 通过以上两项研究和示范,拓宽我国太阳能热利用的领域。3.内容 ①太阳能工业用热系统的研究及示范工程 功率: 200千瓦 工作温度: 150一200℃ ②太阳能空调系统研究及示范工程 制冷能力: 200千瓦 ③太阳能热发电示范装置
太 阳 能 光 伏 技 术
(一)高效率低成本太阳电池研究与发展
1.背景 太阳能等新能源为世界2000年经济展望中最具决定性影响的五大技术领域之一,而太阳能光伏发电又是其中最受瞩目的项目之一。1994年,世界太阳能电池销售量已达64兆瓦,呈现飞速发展势态。我国太阳能电池销售已超过1.2兆瓦。累计用量约5兆瓦,其应用范围亦在不断扩大。近年来,市场销售量以20%的速度在递增,预计到2000年,我国太阳电池年用量将超过10兆瓦。目前晶体硅太阳电池组件已出现供不应求的短缺局面。为满足日益增长的市场需求,除已有企业要发挥现有生产潜力之外,还要积极研制开发多种高效、低成本的光伏电池,扩大我国太阳电池产业规模,提高技术经济效益。2.目标提高效率,降低成本,扩大规模,推动我国光伏产业发展发展高效率、低成本多晶硅太阳电池技术,攻关与引进相结合,建立一条年生产能力为兆瓦级的生产线。提高单晶硅太阳电池组件的效率,降低生产成本,发挥现有生产能力,满足市场需求。 3.内容①兆瓦级多晶硅太阳电池组件生产线的建立主要技术经济指标: 组件效率13% 组件寿命20~25年②单晶硅太阳电池组件生产线的技术改造主要技术经济指标: 组件效率14~15% 组件寿命20~25年③高效率、低成本新型太阳电池的开发。
(二).太阳电池应用枝木研究及示范
1.背景 我国太阳电池应用领域在不断扩大,已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面,光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看,与工业发达国家相比仅有很大的差距,主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解以及系统应用仅限于独立运行,还没有并网运行和与建筑业结合。因此,有必要加强太阳电池应用技术研究和示范,推进产业化,拓宽应用领域和市场。
2.目标 通过本项目执行,实现如下目标:小型光电源产业化 100千瓦容量以下的独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化研究井网光伏发电技术,为大规模应用做好前期准备
3.内容 ①小功率光伏电源产业化 功率范围:千瓦级、百瓦级 产业规模:总容量大于1兆瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上②独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化。功率范围: 10千瓦~100千瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上。③并网光伏发电技术研究和示范。兆瓦级并网光伏电站的前期研究 10千瓦并网光伏示范电站 100千瓦并网光伏电站用逆变器研制” 光伏电站运行及与电力系统相关技术研究。④高扬程光电水泵的研制 主要技术指标:扬程50~100米 太阳电池功率5千瓦~10千瓦。
这些是太阳能的作用,太阳能指的就是太阳能源,不包括阳光的其他作用
中国是一个发展中的海洋大国,有着18000公里的大陆岸线、14000公里的岛屿岸线,6500多个500平方米以上的岛屿和近300万平方公里的主张管辖海域。
据国土资源部统计,“十一五”期间,中国海洋经济年均增长13.5%,持续高于同期国民经济增速。2011年,中国海洋生产总值达到4.557万亿元,与“十一五”期初(2006年的2.1592万亿元)相比翻了一番多;海洋生产总值占国内生产总值和沿海地区生产总值的比重分别为9.7%和15.9%;涉海就业人员3420万人。海洋经济已经成为拉动国民经济发展、构建开放型经济的有力引擎。
数据显示,海洋经济业已成为带动中国东部沿海地区率先发展的强有力支撑,特别是进入“十二五”以来,海洋经济继续保持良好发展势头。辽宁沿海经济带、河北曹妃甸工业区、天津滨海新区、山东半岛蓝色经济区、上海浦东新区、浙江海洋经济发展示范区、江苏沿海地区、福建海峡西岸经济区、广东海洋经济综合开发试验区、广西北部湾经济区和海南国际旅游岛等沿海区域开发布局的形成,更使海洋经济的发展如虎添翼,方兴未艾。
中国海洋传统产业不断提升。海运能力不断提高,超过亿吨的港口20个,货物吞吐量连续7年保持世界第一;海洋油气生产跨入大国行列,2010年海洋油气产量首次超过5000万吨油当量,这相当于一个“海上大庆”;造船能力全面提升,2011年造船工业的造船完工量、手持订单量、新承接订单量位居世界第一,船舶出口覆盖全球169个国家和地区;海水工厂化养殖和远洋渔业捕捞能力显著提升,海洋水产品加工和出口能力不断提高。
海洋新兴产业快速起步,正在成为“十二五”中国海洋经济乃至中国经济转型的最大看点。目前中国海上风能发电技术进入商业化运行阶段,潮流能、波浪能发电技术进入示范运行阶段;海水提钾、溴、镁技术进入工业化试验阶段。以海洋高技术为支撑的海洋战略性新兴产业快速发展,年均增速超过20%。2011年,海水利用业增加值近10亿元,与“十一五”期初相比翻了一番;海洋可再生能源业增加值近49亿元,是“十一五”期初的10倍多。同时邮轮、游艇、休闲渔业、海洋文化、涉海金融及航运服务业等一批新型服务业态加快发展。
2008年,我国主要海洋产业总体保持较快增长,实现增加值12243亿元,比上年增长10.4%。
——海洋矿业。2008年,我国继续加强对海砂开采的管理力度,非金属矿的开采得到有效控制,金属矿业的生产规模不断扩大,海洋矿业产业结构进一步优化。全年实现增加值9亿元,比上年增长21.3%。
——海洋盐业。2008年,海洋盐业生产努力克服年初低温雨雪冰冻灾害以及生产成本上涨带来的影响,生产经营继续保持稳定的发展态势。全年实现增加值59亿元,比上年增长11.2%。
——海洋渔业。2008年,各沿海地区控制渔业捕捞强度,大力调整海洋渔业产业结构,海洋渔业平稳发展,全年实现增加值2216亿元,比上年增加3.3%。山东省海洋渔业增加值占全国海洋渔业增加值的33.8%,继续保持全国首位。
——海洋油气业。2008年,受国际油价大幅波动影响,海洋油气业产值上半年增长较快,下半年增幅回落。全年实现增加值874亿元,比上年减少1.1%。
波浪能发电原理示意图
距离澳大利亚西部澳大利亚州首府珀斯海岸线数千公里远,隐藏在海波之下,也在监视船只的视野之外的地方,有三个巨大的浮标很快会开始工作,通过捕获海洋能来发电。这些橘色的浮标宽11米、高5米,看起来有点像巨大的南瓜。每当海波经过,这些被绳子拴住的浮标就会驱动海底的水力泵,将海洋的运动能转变成720千瓦的电能,为附近的海军基地供电。
这些浮标由澳大利亚卡内基波能研究所研制而成,这是人们从海洋捕获能量的最新尝试,这些浮标将于今年6月“上岗”运行。研究人员表示,这个具有开创性的海洋能捕获计划可能会产生巨大的反响,带动海洋能产业的快速发展,但该领域的有些资深人士对其持谨慎乐观的态度。
前景光明但道路曲折
从理论上来说,海洋中蕴含的能量足以满足全球的电力需求,而且不会产生任何污染。另外,与风能或太阳能技术相比,尽管海洋能发电技术要落后十几年,但其具有独特的优势:能量密度高,波浪能的能量密度是风能的4到30倍;与太阳能相比,海洋能不受天气的影响,更加稳定可靠。此外,海洋能也拥有地理上的优势:全球有大约44%的人生活在距离海岸线150公里内。尽管潜在的环境影响还有待进一步调查,但许多研究者认为,海洋能是比风能更理想的能量来源。
据国外媒体报道,2012年8月,澳大利亚澳洲联邦科工组织发表报告称,到2050年,利用海浪发电将能提供11%的澳大利亚全国用电量,可以满足像墨尔本一样大小的城市用电需求,可能受益于海浪发电的地区包括澳大利亚州第4大城市珀斯、澳大利亚南部海岸以及东部海岸的一部分地区。不过,该报告同时也指出,经济、技术、环境和社会方面等因素也会影响海浪发电在澳大利亚未来整个能源构成中所占的比例。
尽管如此,利用海洋能发电这个研究领域一直进展缓慢:迄今为止,所有已经研制出的庞大设备当中,还没有一台设备在竞争白热化的能源市场证明自己物有所值。而且,很少有设备在长期遭受海洋恶劣环境的蹂躏后还能存活并发电。尽管在过去10年,10家大公司对海洋能的总投入已高达7.35亿美元,但来自潮汐和波浪的海洋能仍然没有取得实质性的进展。实际上,海洋能一直“身价”昂贵,堪称地球上最昂贵的一种能源形式。
不过,对于那些希望利用海洋能的人来说,前景比以前更加明朗。在过去几年,业界已经有几家大公司收购了捕获潮汐能(这是最早的捕获海洋能的方式,潮汐能是指从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。在涨潮或落潮过程中,海水进出水库带动发电机发电)来发电的初创公司。另外,今年3月份,加拿大芬迪湾批准了三个潮汐能项目,芬迪湾每日海水潮汐所达高度为16.2米,比世界任何其他水域的潮汐高出了5到10倍,每日有1000亿吨海水两次流入和流出芬迪湾,其水量超过全球所有淡水河的水流总和。潮涨潮落的过程需要6小时13分钟,发电潜力巨大。
该地区利用潮水发电的尝试始于上世纪20年代,但由于工程技术方面的困难,施工费用昂贵,湾内航运活动频繁和可能导致的环境污染,以及私人电力公司的反对等种种原因,大规模开发利用潮水资源发电的计划迄今尚未能实现,现在,冰川似乎正在慢慢消融。
而海域波浪能针对的则是一种更强大也更捉摸不透的能量来源,目前,该领域的发展出现了一些倒退,上个月通过的按比例缩减俄勒冈海岸线附近的波浪能装置的决定就是例证。据美国可再生能源世界网站报道,2012年8月20日,美国联邦能源管理委员会同意位于新泽西州的海洋能技术公司在俄勒冈州近海建造一个1.5兆瓦波浪能入网电站,这是美国境内第一家获批的波浪能电站。2013年春天,该公司开始在俄勒冈州近海部署其波浪能设施— 一种长达100多英尺的计算机浮标,当波浪经过时浮标会上下快速摆动以捕捉能量。
尽管如此,很少有人怀疑,这两类海洋能最终仍会繁荣昌盛起来。去年,位于伦敦的彭博新能源财经咨询公司指出,有超过22个潮汐能项目和17个波浪能项目有望在2020年之前安装成功,这些项目都能提供超过1兆瓦的电能,足以为250个家庭供电。
能源专家希望有一天,海洋能会为沿岸城市提供大量可靠且没有碳排放的能量。欧洲海洋能中心的执行主管尼尔·柯尔默德表示:“研究显示,这比人们最初设想得要更加困难,但我们能做到。”欧洲海洋能中心是位于英国奥克尼岛上的波浪能和潮汐能设备的主要测试机构。他说:“我们已经证明,我们能够利用不断运动的海水发电,这是一个巨大的进步。”
潮汐能:需要更多金钱投入
斯特兰福德湾是英国北爱尔兰地区最大的城市贝尔法斯特东南部一个小小的水湾,一天两次,大约有3.5亿升潮水流经一条狭窄的海峡,流进斯特兰福德湾,随后又回到海洋中。海湾中有一座高塔,其基座被牢牢地固定在海底,基座上有一对16米长的螺旋桨(推进器)。海水流经高塔产生的力量与风以555千米/小时行进产生的力量相当,会推动螺旋桨以15次/分的速度告诉旋转,产生的电能高达1.2兆瓦。
其实,除了传统的螺旋桨,潮汐能公司也尝试过一些奇妙的装置,比如螺丝锤、水上飞机和水下风筝等来发电。然而,在效率方面,斯特兰福德湾使用的设备是其中的佼佼者。这台设备由英国布里斯托尔洋流涡轮机公司研制而成,该公司的数据表明,迄今为止,整个潮汐能工业提供的电力,有90%由这一设计产生。
斯特兰福德湾潮汐能发电项目的高效吸引了工业巨头—德国慕尼黑市西门子公司的兴趣,并于2012年接管了该公司。洋流涡轮机公司目前打算于2016年前,在威尔士的海岸线上铺设5台2兆瓦的设备阵列,目前,他们正在为首批设备的上马做准备,每台设备的成本约为1500万美元。该公司的主席凯·科尔摩尔表示,他们除了增加这台机器的尺寸,也增加了第三片扇叶,这一方面可以减少振动,并使机器更经久耐用。
位于美国波特兰缅因州的海洋可再生能源公司的首席执行官克里斯托弗·索尔表示,尽管像西门子这样的大公司正在进入这个产业,但整个产业面临的最大挑战仍然是吸引足够多的资金来制造高效耐用的设备模型。索尔的公司已经研发出了一款独特的设备,并将其铺设在缅因州的海岸线附近,这台设备看起来有点像一台联合收割机不断旋转的叶片。该公司目前正在研究第二代设备,最早将于2015年完成铺设工作。
尽管这个领域取得的进步非常大,但人们的疑虑并没有因此而削减,科尔摩尔说:“我认为有些风险投资公司已经对我们不抱太大希望,但这本身就不是一个能快速赚钱的行业。”
波浪能:经久耐用的机器是“重头戏”
波浪中蕴含有巨大的能源潜力,但波浪能产业面临着与潮汐能完全不同的挑战,那就是:研制出能稳定可靠地提取这种能量并能在海洋的恶劣环境下持续运转的机器。许多公司已经设计出了各种类型的机器,从自由摆动叶到能将船只的摇摆转变成圆周运动从而驱动船上发电机的回转仪设备等,不一而足。
每款设备都有自己的优势,但卡内基波能研究所铺设在澳大利亚的浮标则从水上转移到了水下,这样做的目的一方面是逃脱海洋表面波浪狂暴的撞击;另外,也避开设备是否好看、是否符合美学原则等方面的争论,而风力发电厂就面临着这样的争论。
随着波浪携带者浮标上下游动,海床上的水泵会通过一个密闭的圆环让液体循环,这个延伸起来大约有3千米长的圆环与海岸上的发电设备紧密相联。整套设备操作起来像风笛:不断积累压力,随后再缓慢地将压力释放出来从而持续不断地发电。同样的设备总共有三套,每套设备的发电量都可达到240千瓦。卡内基波能研究所曾于2011年在相同海域对旧型号机器进行测试,其发电量只有新型号的1/3。该公司首席运营官格雷格·艾伦透露,第一款商用型号最早将于2018年面世。
位于英国爱丁堡的海蛇波浪能发电公司则采用了另外一种不同的方法。该公司让5个漂浮于海面的浮标相互连接,这些浮标会随着波浪像蛇一样上下浮动。每个浮标都独立运动,而且,位于每个节点的液压泵都能使用波浪的运动来将液体输送到船上的发电机来发电。
海蛇波浪能发电公司目前正在奥尼克岛上测试一套750千瓦的设备。而且,该公司也与苏格兰电力可再生能源公司合作,为液压泵添加能降低内部磨损和撕裂的新元件。另外,该公司还在研究算法,希望借此能让该设备独立调整其16个水压泵并使发电量达到最大。
虽然对波浪能的利用取得了不少成就,但其吸引的商业投资仍然乏善可陈,彭博新能源财经咨询公司的主编安格斯·麦克罗恩指出,主要原因在于,就是没有一套设备能在抵御恶劣海洋环境的同时稳定供电。
环保和经济效益将取得双赢
除了受到资金和技术的制约外,海洋能工业的发展还受到众多监管部门的制约,主要集中在对鱼类的保护方面,这些人担心风力涡轮机周围鸟类大批死亡的惨剧可能会在海洋上再次上演,因此,制订了一些严苛的规定,比如,在进行海上测试前,海洋流涡轮机公司必须在其涡轮机上放置海豹检测设备,一旦海豹靠近涡轮机(这种事情基本不会发生),该检测设备就会按下紧急关闭按钮。另外,对爱尔兰OpenHydro公司设计的位于海床上的涡轮机会将虎鲸变成鲸鱼寿司的担忧几乎扼杀了在皮吉特海峡(美国华盛顿州西北部太平洋一狭窄而形状不规则的海湾)对这一设备进行测试的提议。
美国缅因州立大学的鱼类生物学家盖尔·兹德尔维斯基表示,她在海洋可再生能源公司安装的潮汐电机组附近只能得到鱼类活动的有限数据。她说,鱼类很可能会主动避让涡轮机,但她对一件事情很好奇:当在这组涡轮机组附近再铺设一台机组会发生什么情况?她的研究小组仍在收集基础数据,目的是改善其研究模型并弄清楚潜在影响,需要进行多少实地调查工作。
其他人则在实验室忙得热火朝天。美国能源部下属实验室的生物学家们进行了一些测试实验,他们让鱼儿通过涡轮机并将鱼儿置于与将能源传到岸上的电缆周围类似的电磁场中进行观察。最终得到的数据显示,这两项研究结果都表明,鱼类并没有受到永久性的伤害。
以在皮吉特海峡生活的虎鲸为例,美国能源部下属的西北太平洋国家实验室和桑迪亚国家实验室能源部门的研究人员对最坏的一种可能性进行了研究分析:假如一头好奇的虎鲸不小心把头夹在其中一台涡轮机中了,结果会怎样?
这两个研究团队对多种不同的橡胶材料(主要用于模拟虎鲸的皮肤)进行了测试,并制作出了一个模型,以便了解涡轮机的叶片对虎鲸可能会造成的潜在伤害。去年,有一台死的鲸鱼被冲到了位于西雅图附近的海岸线上,科学家利用计算机,对这头鲸鱼的头盖骨进行了电脑断层扫描,希望能找出鲸鱼的脂肪和皮肤的薄弱点,并利用这些信息来改进他们的模型。他们也提取了一些鲸鱼的皮肤,在实验室对其强度进行了测试。
研究结果已于今年1月发布。该研究的领导者、西北太平洋国家实验室的海洋生物学家安德鲁·考平表示,结果表明,如果一头虎鲸迎头撞上涡轮机的一片扇叶,那么,它很可能只会受到一点小擦伤。考平说:“当鲸鱼撞上船只,只有额骨断裂才有导致它死亡,而虎鲸撞上扇叶产生的力量根本不足以让这种事情发生。”基于此,今年3月20日,联邦能源管理委员会批准了该小组在皮吉特海峡进行涡轮机测试的申请。
考平也正领导一个国际研究团队,收集和整合所有与潮汐能和波浪能发展有关的环境研究,目的在于找出最有可能产生的影响,然后集中精力解决这些问题。
第一份报告已于2013年1月发表,其要点专注于以下3个领域:动物的相互作用、涡轮机噪音以及从海洋系统提取能量和降低海水流动速度产生的影响。该研究团队报告称,到目前为止,没有证据表明,相关产业的发展会对海洋生物或海水流动产生重大影响,但大型设备的影响目前还难以预测。
这三个领域中,噪音问题相对来说更难解决。研究者已经对单台设备进行了精细测量,结果发现,在被困于设备之内24小时后,鱼类除了受到一些皮外伤外,似乎可以忍受这台机器产生的噪音,但成套设备可能会产生的长期而广泛的影响难以预测。适度的噪音或许有助于驱使动物远离机器,但如果噪音太大,将对鲸鱼以及其他依靠声音通讯的动物造成影响。考平说:“这些项目中,很多项目或者说所有项目都需要很好地监控,海洋是所有人的后院,因此,在涉及海洋的研究中,我们多么小心都不为过。”
开发者、研究者和环保主义者都认可的一点是:为了更好地了解相关产业的经济效益和环境影响,需要在海上布置更多机器。彭博新能源财经咨询公司的主编麦克罗恩认为,由于缺乏商业利益以及一些项目的终止,波浪能可能无法在他们的下一次评估中占有一席之地,但他也相信,相关产业必将在经济效应和环境保护两个方面获得双丰收。
该领域目前的一个热点是加拿大的芬迪湾,此处很快将有三个项目上马,包括安装一套能发电4兆瓦的设备,其中两台设备来自OpenHydro公司,到2015年,这些设备将能为1000户家庭供电。如果一切都按计划进行,该公司希望对设备进行增加和升级,最终能发电300兆瓦。尽管这仅仅相当于一个小型的燃煤发电厂的发电量,但对于海洋能工业来说,这已经是一个了不起的进步了。
麦克罗恩说:“最终,海洋能工业将起飞甚至腾飞,海洋中的能量不可胜数。”(刘霞)
设多边形的边数为n
那么
(n-2)*180:360=9:2
所以
n-2=9
n=11
答:这个多边形的边数为11