可再生能源利用技术中包括哪些
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.
利用以上这些能源的技术
1、太阳能。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它的资源丰富,既可免费使用,又 无需运输, 对环境没有任何污染。 但太阳能也有两个主要缺点: 一是能流密度低; 二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响不能维持常量。这两大缺 点大大限制了太阳能的有效利用。 利用技术:光热转换-太阳能热水器 ,光电转换-太阳能光伏电池, 光化学转 换-光合作用。
2、地热能。地热能是来自地球深处的可再生热能, 它起源於地球的熔融岩浆和放射性物 质的衰变, 其利用可分成地热发电和直接利用两大类。如果热量提取的速度不超 过补充的速度,那麼地热能便是可再生的。不过,地热能的分布相对来说比较分 散,开发难度较大。 利用技术:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
3、风能。风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源,特别是对沿海岛屿,交通 不便的边远山区, 地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到 的农村、 边疆, 作为解决生产和生活能源的一种可靠途径, 有著十分重要的意义。 即使在已开发国家,高效洁净的风能也日益受到重视。 利用技术:提水、风力发电、风帆助航、利用风能加热。
4、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、海流等形式存在於海洋之 中。 利用技术:潮汐能发电、波浪发电、海水温差能发电、盐差能发电、海流发电 。
5、生物能。生物质是指由光合作用而产生的各种有机体, 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 源於植物的光合作用。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。 利用形式:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
6、氢能。氢能是一种二次能源, 因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不 像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采,这种能源总有枯竭的一天,而氢能 若能从中生产,则可望能抒解能源危机的警戒。
海洋能(ocean energy)是海水运动过程中产生的可再生能源,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其它星球引力,其它海洋能均源自太阳辐射。
海水温差能是一种热能。低度纬的海面水温较高,与深层水形成温度差,可产生热交换。其能量与温差的大小和热交换水量成正比。潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是机械能。潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比。波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。在河口水域还存在海水盐差能(又称海水化学能),入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透,可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透能量成正比。
地球表面积约为5.1×10^8km^2,其中陆地表面积为1.49×10^8km^2占29%;海洋面积达3.61×10^8km^2,以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为380m,整个海水的容积为1.37×10^9km^3。一望无际的大海,不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量,它将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不像在陆地和空气中那样容易散失。
特点 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。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。 海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。 海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律,编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报,预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。 因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量为潮汐能。汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。世界上潮汐能最大的地方是加拿大的芬地湾,那里的海潮最高时达到18米,相当于6层楼房的高度。在开发潮汐能中,除我国已建成的江厦潮汐电站外。1967年,在法国最大潮差为13.5米的朗斯河口,建成了世界上最大的潮汐发电站—朗斯潮汐电站,其年发电量5.44亿千瓦小时。1984年加拿大在芬地湾建成了取名为安那波利斯的潮汐发电站。
优点: 1、数量被预计。
2、间接使大气中的二氧化碳含量的增加速度减慢。
缺点:
1、产生的能量会因时间和地点而有所不同。
2、成本较高、技术复杂的缺陷。
3、库区淤积、设备腐蚀等问题。
4、有些地区涨退潮不明显,发电效率不大,例如江厦潮汐发电厂。 海流即洋流,大规模常年稳定地沿着一定方向流动的海水便是洋流。世界上最大的海流是墨西哥湾暖流。该暖流挟带的水量是世界江河总流量的50多倍。流经我国的黑潮是世界上第二大暖流,其宽度为185千米,平均厚度约400米,平均每天的流速是55千米~150千米,它的总流量相当于全世界陆地上所有河流流量的20倍。利用海流发电,还处于小规模试验阶段。
海流能有三个显著特点 :
1、蕴藏量大,并且可以再生不绝。
2、能流的分布不均、密度低。
3、能量多变、不稳定。 盐差能是两种含盐度不同的水体相混时放出的一种能量。其广泛分布于陆地江河入海处。两种水体的含盐浓度相差越大,它们之间产生的盐差能就越多。这使人们想到了死海,死海含盐量高达25%。而地中海含盐量较少,二者相差好几倍。所以一旦把两者沟通,不仅可以利用它们之间的高度差400米来发电,而且还可以利用两者之间的巨大盐差能。
潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,是取之不尽用之不竭的。波浪、洋流的能量主要是受风的影响。
我国海洋资源开发领域有:
1.发展出形式多样的产业集群。
如胶东半岛的海水养殖和海产品精深加工产业集群,舟山、福州等地的远洋渔业产业集群,天津、青岛等地的海水淡化及综合利用产业集群,环渤海、长三角、珠三角的海洋工程装备制造业集群和涉海金融服务业集群等等。
2.海洋科技进步巨大。
在过去的40年中,我国已经形成了以海洋环境监测技术、海洋资源勘探开发技术、海洋通用工程技术为主,包含20多个技术领域的海洋高新技术体系,海洋基础研究覆盖海洋各个学科并取得了一系列成就。中国海岸带和海涂资源调查研究报告等项目获国家科技进步一等奖。蛟龙号共完成158次安全高效下潜作业,获国家科技进步一等奖。
3.我国海洋卫星事业从无到有,实力日益增强。
从2002年我国第一颗海洋卫星“海洋一号A”飞向太空,到2018年“中法海洋卫星”再入苍穹,我国海洋卫星已从单一型号发展到多种型谱,已从试验应用转向业务服务,正沿着系列化、业务化的方向快速迈进。
4.海洋可再生能源开发利用方面,关键技术取得突破。
形成50余项海洋能新技术、新装备,我国成为亚洲首个、世界第三个实现兆瓦级潮流能并网发电的国家。《中国海洋能近海重点区资源分布图集》编制完成,为海洋能示范工程选址建设提供资源支撑。
我国海洋资源特点:
1.海岸线漫长、海域辽阔,我国大陆位于西北太平洋沿岸,大陆海岸线长达18000多千米,海洋渔场面积200多万平方千米,大陆架面积130多万平方千米,拥有丰富的滩涂资源、海洋渔业资源、海洋矿产资源、港湾资源、海洋旅游资源、海洋能源等海洋自然资源。
2.拥有具战略价值的优势海洋资源。我国是世界上海岸线最长的国家之一,大陆岸线长18000多千米,加上岛屿岸线14000千米,海岸线总长居世界第四,大陆架面积130万平方千米,位居世界第五,200海里水域面积200~300万平方千米,居世界第十,这些都是世界性优势资源。
3.我国沿海深水岸线400多千米,宜建中级以上泊位的港址160多处,其中深水港址62处。我国海域2万多种海洋生物,有丰富的渔业资源。滩涂面积217.1万公顷,30米等深线以内海域面积有20亿亩,充分利用其生物生产力,相当于10亿亩农田。滨海景点1500多处,适合发展海洋旅游娱乐的海滩、水域众多。这些都是国家的重要战略性资源。
潮汐主要是由月球的引力所引起的,在地球上正对月球的区域的海水受月球的引力最大,同时由于地球自转产生的离心力,使海水向上凸出,这就是涨潮,潮涨到最高位置叫作“平潮”。在地球上背对着月球的一面,由于月球的引力最小,海水散开,形成凹面,这就是落潮,其最低水面称为“停潮”。在一昼夜内,地球上任何一处的海水都会正对和背对月球各一次,因此海水要涨落两次:夜晚和白天各一次,但每天的平潮和停潮的水位都不相同,每月有一次大潮和低潮。太阳虽然也对地球上的海水有引力作用,但太阳离地球比月球离地球远得多,因此太阳对海水的引力仅是月球对海水引力的2/5。因此在考察海洋潮汐时,主要考虑月球对海水的引力。
虽然地球上各处的海洋都有潮汐,但各海域的地理条件不同,平潮和停潮的水位差异(叫潮差)也不同。加拿大的芬迪湾有世界上最大的潮差—18米;我国杭州湾的最大潮差也达8.93米。每年阴历八月十八日前后,钱塘江口的海宁潮则是天下奇观,成了重要的旅游资源。另外,英国的泰晤士河口、巴西的亚马逊河口、孟加拉的恒河口都是潮差较大的海域。潮差越大,所蕴藏的潮汐能量越大。全世界海洋中的潮汐能资源量约30亿千瓦,其中我国的潮汐能资源量约2.4亿千瓦,占世界资源量的8%。
我国早在1000多年以前就知道利用潮汐过程中水的冲力推动水磨,加工谷物。18世纪我国还有过利用潮汐能的锯木厂。只是在近代才有利用潮汐的水位落差推动涡轮机发电的技术。法国西北部英吉利海峡的朗斯河口,由于潮差有13.5米,而河口仅750米,因此修筑了拦海大坝,在涨潮时拦蓄海水,在落潮时,放水发电。1956年开始建设试验性的发电站,1967年建成24台单机容量为1万千瓦的潮汐发电机组。1984年在加拿大芬迪湾安纳波利斯安装了一台2万千瓦的潮汐发电机,这是世界上最大的潮汐发电机。
我国于1961年在浙江的温岭建成第一座装机容量为40千瓦的潮汐发电站,此后又在东南沿海的广东、福建、浙江、江苏、山东等地建成了潮汐发电站,其中浙江乐清湾的江厦潮汐发电站的装机容量仅次于法国的朗斯和加拿大的安纳波利斯。
海洋能还包括波浪能,地球上海洋面积3.6亿平方千米,按每平方千米海面波浪的能量为25万千瓦计算,全球波浪能总量达90万亿千瓦,如果全部用来发电,每年可发电567亿亿千瓦时,是目前全世界发电量的4万倍以上。但是利用波浪发电还有许多技术问题,目前只有日本、挪威等国研制了较大规模的波浪发电。我国研制成功利用波浪能发电的航标灯,并在1990年投入使用。
海水的表层和深层有明显的温差,这种温差可转换为电能,但还有许多技术问题要解决,目前还在研究阶段。
蓝色的海洋不仅有丰富的物质资源,而且也蕴藏着巨大的、无污染的、可再生的能源,这是人类将来要研究和开发的领域。
蕴藏在海洋中的可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海洋温差能和海洋盐度能。除了潮汐能、潮流能来源于月球和太阳的引力外,其他海洋能主要是直接或间接来源于太阳辐射。潮汐能、波浪能、海流及潮流能是力能,海洋温差能是热能,海洋盐度差能是渗透压能。五种海洋能在全球的理论可再生总量约为788亿千瓦,技术上可能利用的能量为64亿千瓦。由于海洋能的存在形式不同,在技术上转换的方法也不同。通常将海洋能转换成电能,也可以转换成其他形式的能量。目前,仅有潮汐发电技术和小型波力发电技术进人实用阶段,其他几种海洋能转换技术尚在试验研究阶段。海洋能具有如下特点:能量密度低,单位体积、面积或长度上所蕴藏的量小有的海洋能不够稳定,随时间变动性大所有海洋能都发生在海洋环境中。上述特点使海洋能集能及转换装置体积庞大、技术复杂有的海洋能在实用中需要配备调节和蓄能装置海洋能装置需具备抗海生物附着、防海水腐蚀和抗风暴的能力。海洋能发电站的经济性目前尚不能与火电、水电电站相竞争,但海洋能总蕴藏量大、无污染,开发时对环境影响小,是一种有开发潜力的可再生能源。