時間：2017/10/17 0:00:00
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般地說,常規(guī)能源是指技術(shù)上比較成熟且已被大規(guī)模利用的能源,而新能源通常是指尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源.因此,煤、石油、天然氣以及大中型水電都被看作常規(guī)能源,而把太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮、海洋能以及核能、氫能等作為新能?隨著技術(shù)的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展觀念的樹立,過去一直被視作垃圾的工業(yè)與生活有機(jī)廢棄物被重新認(rèn)識,作為一種能源資源化利用的物質(zhì)而受到深入的研究和開發(fā)利用,因此,廢棄物的資源化利用也可看作是新能源技術(shù)的一種形式.
新近才被人類開發(fā)利用、有待于進(jìn)一步研究發(fā)展的能量資源稱為新能源,相對于常規(guī)能源而言,在不同的歷史時期和科技水平情況下,新能源有不同的內(nèi)容.當(dāng)今社會,新能源通常指核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮、氫氣?
按類別可分為：太陽能 風(fēng)力發(fā)電 生物質(zhì)能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽車 燃料電池 氫能 垃圾發(fā)電 建筑節(jié)能 地?zé)崮?二甲醚 可燃冰等.
新能源概況
據(jù)估算,每年輻射到地球上的太陽能為17.8億千瓦,其中可開發(fā)利用500～1000億度.但因其分布很分散,目前能利用的甚微.地?zé)崮苜Y源指陸地下5000米深度內(nèi)的巖石和水體的總含熱量.其中全球陸地部分3公里深度內(nèi)、150℃以上的高溫地?zé)崮苜Y源為140萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,目前一些國家已著手商業(yè)開發(fā)利用.世界風(fēng)能的潛力約3500億千瓦,因風(fēng)力斷續(xù)分散,難以經(jīng)濟(jì)地利用,今后輸能儲能技術(shù)如有重大改進(jìn),風(fēng)力利用將會增加.海洋能包括潮汐能、波浪能、海水溫差能等,理論儲量十分可觀.限于技術(shù)水平,現(xiàn)尚處于小規(guī)模研究階段.當(dāng)前由于新能源的利用技術(shù)尚不成熟,故只占世界所需總能量的很小部分,今后有很大發(fā)展前途.
[編輯本段]常見新能源形式概述
太陽能
太陽能一般指太陽光的輻射能量.太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種主要方式
廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風(fēng)能,化學(xué)能,水的勢能等由太陽能導(dǎo)致或轉(zhuǎn)化成的能量形式.
利用太陽能的方法主要有：太陽電能池,通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能；太陽能熱水器,利用太陽光的熱量加熱水,并利用熱水發(fā)電等.
太陽能可分為3種：
1.太陽能光伏 光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置,由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成.由于沒有活動的部分,故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗.簡單的光伏電池可為手表及計算機(jī)提供能源,較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明,并為電網(wǎng)供電. 光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可連接,以產(chǎn)生更多電力.近年,天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng).
2.太陽熱能 現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合,并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力.除了運用適當(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡?建筑物亦可利用太陽的光和熱能,方法是在設(shè)計時加入合適的裝備,例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料.
3.太陽光合能：植物利用太陽光進(jìn)行光合作用,合成有機(jī)物.因此,可以人為模擬植物光合作用,大量合成人類需要的有機(jī)物,提高太陽能利用效率.
核能
核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=質(zhì)量,c=光速常量.核能的釋放主要有三種形式：
A.核裂變能
所謂核裂變能是通過一些重原子核（如鈾-235、鈾-238、钚-239等）的裂變釋放出的能量
B.核聚變能
由兩個或兩個以上氫原子核（如氫的同位素—氘和氚）結(jié)合成一個較重的原子核,同時發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應(yīng)叫做核聚變反應(yīng),其釋放出的能量稱為核聚變能.
C.核衰變
核衰變是一種自然的慢得多的裂變形式,因其能量釋放緩慢而難以加以利用
核能的利用存在的主要問題：
（1）資源利用率低
（2）反應(yīng)后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素,其較終處理技術(shù)尚未完全解決
（3）反應(yīng)堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn)
（4）核不擴(kuò)散要求的約束,即核電站反應(yīng)堆中生成的钚-239受控制
（5）核電建設(shè)投資費用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高,投資風(fēng)險較大
海洋能
海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等.這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點,是一項亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源.
波浪發(fā)電,據(jù)科學(xué)家推算,地球上波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)90萬億度.目前,海上導(dǎo)航浮標(biāo)和燈塔已經(jīng)用上了波浪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電來照明.大型波浪發(fā)電機(jī)組也已問世.我國在也對波浪發(fā)電進(jìn)行研究和試驗,并制成了供航標(biāo)燈使用的發(fā)電裝置.將來的世界,每一個海洋里都會有屬于我們中國的波能發(fā)電廠.波能將會為我國的電業(yè)作出很大貢獻(xiàn).
潮汐發(fā)電,據(jù)世界動力會議估計,到2020年,全世界潮汐發(fā)電量將達(dá)到1000-3000億千瓦.世界上較大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站,發(fā)電能力24萬千瓦,已經(jīng)工作了30多年.中國在浙江省建造了江廈潮汐電站,總?cè)萘窟_(dá)到3000千瓦.
風(fēng)能
風(fēng)能是太陽輻射下流動所形成的.風(fēng)能與其他能源相比,具有明顯的優(yōu)勢,它蘊(yùn)藏量大,是水能的10倍,分布廣泛,永不枯竭,對交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要.
風(fēng)力發(fā)電,是當(dāng)代人利用風(fēng)能較常見的形式,自19世紀(jì)末,丹麥研制成風(fēng)力發(fā)電機(jī)以來,人們認(rèn)識到石油等能源會枯竭,才重視風(fēng)能的發(fā)展,利用風(fēng)來做其它的事情.
1977年,聯(lián)邦德國在著名的風(fēng)谷--石勒蘇益格-荷爾斯泰因州的布隆坡特爾建造了一個世界上較大的發(fā)電風(fēng)車.該風(fēng)車高150米,每個漿葉長40米,重18噸,用玻璃鋼制成.到1994年,全世界的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量已達(dá)到300萬千瓦左右,每年發(fā)電約50億千瓦時.
生物質(zhì)能
生物質(zhì)能來源于生物質(zhì),也是太陽能以化學(xué)能形式貯存于生物中的一種能量形式,它直接或間接地來源于植物的光合作用.生物質(zhì)能是貯存的太陽能,更是一種一個可再生的碳源,可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的燃料.地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富,而且是一種無害的能源.地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸,其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10-20倍,但目前的利用率不到3%.
生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀
2006年底全國已經(jīng)建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池1870萬口,生活污水凈化沼氣池14萬處,畜禽養(yǎng)殖場和工業(yè)廢水沼氣工程2,000多處,年產(chǎn)沼氣約90億立方米,為近8000萬農(nóng)村人口提供了優(yōu)質(zhì)生活燃料.
中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)?2006年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺,村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處,年生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?,000萬立方米.
地?zé)崮?nbsp;
地球內(nèi)部熱源可來自重力分異、潮汐摩擦、化學(xué)反應(yīng)和放射性元素衰變釋放的能量等.放射性熱能是地球主要熱源.我國地?zé)豳Y源豐富,分布廣泛,已有5500處地?zé)狳c,地?zé)崽?5個,地?zé)豳Y源總量約320萬兆瓦.
氫能
在眾多新能源中,氫能以其重量輕、無污染、熱值高、應(yīng)用面廣等獨特優(yōu)點脫穎而出,將成為21世紀(jì)較理想的新能源.氫能可應(yīng)用于航天航空、汽車的燃料,等高熱行業(yè).
海洋滲透能
如果有兩種鹽溶液,一種溶液中鹽的濃度高,一種溶液的濃度低,那么把兩種溶液放在一起并用一種滲透膜隔離后,會產(chǎn)生滲透壓,水會從濃度低的溶液流向濃度高的溶液.江河里流動的是淡水,而海洋中存在的是咸水,兩者也存在一定的濃度差.在江河的入？,淡水的水壓比海水的水壓高,如果在入？诜胖靡粋渦輪發(fā)電機(jī),淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機(jī)來發(fā)電.
海洋滲透能是一種十分環(huán)保的綠色能源,它既不產(chǎn)生垃圾,也沒有二氧化碳的排放,更不依賴天氣的狀況,可以說是取之不盡,用之不竭.而在鹽分濃度更大的水域里,滲透發(fā)電廠的發(fā)電效能會更好,比如地中海、死海、我國鹽城市的大鹽湖、美國的大鹽湖.當(dāng)然發(fā)電廠附近必須有淡水的供給.據(jù)挪威能源集團(tuán)的負(fù)責(zé)人巴德·米克爾森估計,利用海洋滲透能發(fā)電,全球范圍內(nèi)年度發(fā)電量可以達(dá)到16000億度.
水能
水能是一種可再生能源,是清潔能源,是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源.廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源.是常規(guī)能源,一次能源.水不僅可以直接被人類利用,它還是能量的載體.太陽能驅(qū)動地球上水循環(huán),使之持續(xù)進(jìn)行.地表水的流動是重要的一環(huán),在落差大、流量大的地區(qū),水能資源豐富.隨著礦物燃料的日漸減少,水能是非常重要且前景廣闊的替代資源.目前世界上水力發(fā)電還處于起步階段.河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運動均可以用來發(fā)電.
[編輯本段]新能源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展,并在世界各地形成了一定的規(guī)模.目前,生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能以及水力發(fā)電、地?zé)崮艿鹊睦眉夹g(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用.
國際能源署（IEA）對2000～2030年國際電力的需求進(jìn)行了研究,研究表明,來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長速度將較快.IEA的研究認(rèn)為,在未來30年內(nèi)非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長得快,年增長速度近6%在2000～2030年間其總發(fā)電量將增加5倍,到2030年,它將提供世界總電力的4.4%,其中生物質(zhì)能將占其中的80%.
目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低,一方面是與不同國家的重視程度與政策有關(guān),另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān),尤其是技術(shù)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等據(jù)IEA的預(yù)測研究,在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降,從而增加它的競爭力.可再生能源利用的成本與多種因素有關(guān),因而成本預(yù)測的結(jié)果具有一定的不確定性.但這些預(yù)測結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢.
我國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā).國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃,并制定頒布了《中華人民共和國可再生能源法》,重點發(fā)展太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦?近年來在國家的大力扶持下,我國在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展.
新能源（或稱可再生能源更貼切）主要有：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等.生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后,國內(nèi)外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展,它不但會搶奪人類賴以生存的土地資源,更將會導(dǎo)致社會不健康發(fā)展；地?zé)崮艿拈_發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性,如大規(guī)模開發(fā)必將導(dǎo)致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞,必將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化；而風(fēng)能和太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源,他們必將成為今后替代能源主流.
太陽能發(fā)電具有布置簡便以及維護(hù)方便等特點,應(yīng)用面較廣,現(xiàn)在全球裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)開始追趕傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電,在德國甚至接近全國發(fā)電總量的5%-8%,隨之而來的問題令我們意想不到,太陽能發(fā)電的時間局限性導(dǎo)致了對電網(wǎng)的沖擊,如何解決這一問題成為能源界的一大困惑.
風(fēng)力發(fā)電在19世紀(jì)末就開始登上歷史的舞臺,在一百多年的發(fā)展中,一直是新能源領(lǐng)域的獨孤求敗,由于它造價相對低廉,成了各個國家爭相發(fā)展的新能源選擇,然而,隨著大型風(fēng)電場的不斷增多,占用的土地也日益擴(kuò)大,產(chǎn)生的社會矛盾日益突出,如何解決這一難題,成了我們又一困惑.
早在2001年,MUCE就為了開拓穩(wěn)定的海島通信電源而開展一項研究,經(jīng)過六年多研究和實踐,終于將一種成熟的新型應(yīng)用方式MUCE風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)向社會推廣,這種系統(tǒng)采用了我國自主研制的新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（H型）和太陽能發(fā)電進(jìn)行10：3地結(jié)合,形成了相對穩(wěn)定的電力輸出.在建筑上、野外、通信基站、路燈、海島均進(jìn)行了實際應(yīng)用,獲得了大量可靠的使用數(shù)據(jù).這一系統(tǒng)的研究成果將為我國乃至世界的新能源發(fā)展帶來了新的動力.
新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)（H型）突破了傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速高、噪音大、抗風(fēng)能力差、受風(fēng)向影響等缺點,采取了完全不同的設(shè)計理論,采用了新型結(jié)構(gòu)和材料,達(dá)到微風(fēng)啟動、無噪音、抗12級以上臺風(fēng)、不受風(fēng)向影響等性能,可大量用于別墅、多層及高層建筑、路燈等中小型應(yīng)用場合.以它為主建立的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點,也解決了太陽能發(fā)展中對電網(wǎng)沖擊等影響.
隨著能源危機(jī)日益臨近,新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要能源之一.其中太陽能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活,風(fēng)力發(fā)電偶爾可以看到或聽到,可是它們作為新能源如何在實際中去應(yīng)用?新能源的發(fā)展究竟會是怎樣的格局?這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的.
[編輯本段]新能源的環(huán)境意義和能源安全戰(zhàn)略意義
我國能源需求的急劇增長打破了我國長期以來自給自足的能源供應(yīng)格局,自1993年起我國成為石油凈進(jìn)口國,且石油進(jìn)口量逐年增加,使得我國接入世界能源市場的競爭.由于我國化石能源尤其是石油和天然氣生產(chǎn)量的相對不足,未來我國能源供給對國際市場的依賴程度將越來越高.
國際貿(mào)易存在著很多的不確定因素,國際能源價格有可能隨著國際和平環(huán)境的改善而趨于穩(wěn)定,但也有可能隨著國際局勢的動蕩而波動.今后國際石油市場的不穩(wěn)定以及油價波動都將嚴(yán)重影響我國的石油供給,對經(jīng)濟(jì)社會造成很大的沖擊.大力發(fā)展可再生能源可相對減少我國能源需求中化石能源的比例和對進(jìn)口能源的以來程度,提高我國能源、經(jīng)濟(jì)安全.
此外,可再生能源與化石能源相比較直接的好處就是其環(huán)境污染少.
[編輯本段]未來的幾種新能源
波能：即海洋波浪能.這是一種取之不盡,用之不竭的無污染可再生能源.據(jù)推測,地球上海洋波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)9×104TW.近年來,在各國的新能源開發(fā)計劃中,波能的利用已占有一席之地.盡管波能發(fā)電成本較高,需要進(jìn)一步完善,但目前的進(jìn)展已表明了這種新能源潛在的商業(yè)價值.日本的一座海洋波能發(fā)電廠已運行8年,電廠的發(fā)電成本雖高于其它發(fā)電方式,但對于邊遠(yuǎn)島嶼來說,可節(jié)省電力傳輸?shù)韧顿Y費用.目前,美、英、印度等國家已建成幾十座波能發(fā)電站,且均運行良好.
可燃冰：這是一種甲烷與水結(jié)合在一起的固體化合物,它的外型與冰相似,故稱“可燃冰”.可燃冰在低溫高壓下呈穩(wěn)定狀態(tài),冰融化所釋放的可燃?xì)怏w相當(dāng)于原來固體化合物體積的100倍.據(jù)測算,可燃冰的蘊(yùn)藏量比地球上的煤、石油和天然氣的總和還多.
煤層氣：煤在形成過程中由于溫度及壓力增加,在產(chǎn)生變質(zhì)作用的同時也釋放出可燃性氣體.從泥炭到褐煤,每噸煤產(chǎn)生68m3氣；從泥炭到肥煤,每噸煤產(chǎn)生130m3氣；從泥炭到無煙煤每噸煤產(chǎn)生400m3氣.科學(xué)家估計,地球上煤層氣可達(dá)2000Tm3.
微生物：世界上有不少國家盛產(chǎn)甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物發(fā)酵,可制成酒精,酒精具有燃燒完全、效率高、無污染等特點,用其稀釋汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料豐富,成本低廉.據(jù)報道,巴西已改裝“乙醇汽油”或酒精為燃料的汽車達(dá)幾十萬輛,減輕了大氣污染.此外,利用微生物可制取氫氣,以開辟能源的新途徑.
[編輯本段]舊燃料新能源
舊能源新效率無熱引擎出新路：索羅斯投資（投機(jī)）新能源的另解
發(fā)動機(jī)效率趨向100%的舊燃料新能源
氫能、風(fēng)能、太陽能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能……新能源的方式,只是能量利用多步驟中前移的一環(huán).而被忽視,潛力巨大的發(fā)動機(jī)或做功原理、觀念的革新更是未來能源開發(fā)的一大方向!
現(xiàn)在的能量利用效率不高,浪費驚人.經(jīng)典的熱機(jī)做功方式,能量做功的有用效率只有25%（1/4）,較高也就1/3（33.3%）.而100%能量中的75%（3/4）、或66.67%（2/3）都作為無用的熱浪費掉了.另有意外,“班克斯熱機(jī)”是利用記憶合金制成的不要燃料,不耗電力的高效發(fā)動機(jī).
熱機(jī)做功的原理是燃料產(chǎn)熱=微觀粒子的無序運動.這個熱運動,平均說三維空間上每個方向的能量各占1/3,而熱機(jī)做有用功的也就三維方向中的一個方向維度.其他二維方向上的能量只好作為廢熱浪費掉!
幾十年前已經(jīng)開始冷落的“絕熱發(fā)動機(jī)”沒有象“古典熱機(jī)原理”預(yù)測的那樣提升發(fā)動機(jī)的效率.證明古典熱力學(xué)機(jī)理模型有了問題!而且是大問題!熱機(jī)出口溫度與入口溫度的比不是決定發(fā)動機(jī)效率的關(guān)鍵因素!
“絕熱”顯然已經(jīng)不是提高熱機(jī)效率的好創(chuàng)意.原因何在?源自“新熱力學(xué)發(fā)動機(jī)原理”!“無熱發(fā)動機(jī)”.當(dāng)熱已經(jīng)產(chǎn)生,無序運動已經(jīng)出籠,魔獸就控制不住了!引擎的效率被這1/3或1/4極限桎梏住了.陶瓷“絕熱”只是沒有診斷對的“錯方”,用錯藥就是必然.
當(dāng)舊能源（包括新能源）沒有產(chǎn)熱,新引擎100%做功才會成為可能!也就是舊、新能源微觀做有序的一維的運動,發(fā)動機(jī)的效率才能回歸100%,浪費的2/3或3/4能源才可引爾能發(fā),不向或少向環(huán)境排泄廢熱,污染環(huán)境,節(jié)約大自然的資源!
充分利用好舊能源,為新能源的完美浮出打好前站,做好基礎(chǔ)!
新能源模型
相關(guān)標(biāo)簽：
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