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潮汐电站工作原理
涨潮时
退潮时
潮汐能的应用
浙江温岭江厦潮汐试验电站全国第一、世界第三
法国朗斯潮汐电站
(2)波浪能
波浪能是一种在风的作用下产生的,并以位能 和动能形式由短期波储存的机械能。是潮汐和风形 成的海洋波浪,从而产生波浪能。
1、原子核能
原子核能是原子核结构发生变化时释放出的能量,习惯上称 作核能或原子能。
原子核的变化过程有两种:一种是自发的变化过程,叫放射 性锐变。地球上由放射性锐变释放的原子核能在地球内部可以 转变为地热。另一种是人工制造的变化过程,叫核反应。
核反应是原子核与原子核或原子核与基本粒子相互作用时释 放的能量的过程。核反应有两种: 一是核裂变反应,是重元素的原子核发生分裂的反应。 二是核聚变反应,是氢元素的原子核发生聚合的反应。 这两种反应所释放出来的巨大能量在原子弹爆炸和氢弹爆炸中 得到了证明。
风能与其他能源相比,具有明显的优势,蕴量 大、分布广、可再生、无污染。风能作为新能源有 着巨大的发展潜力,特别是对于沿海岛屿、边远地 区、草原牧场以及远离电网的农村、边疆,作为解 决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要 的意义。
风能的应用
风力发电
风能的应用
澳大利亚风力发电
风能的应用
四、核能
海洋温差发电的的一种方法是把表层温水引进 真空锅炉,在低压下直接汽化生成蒸汽,蒸汽推动 汽轮机发电。另一种方法是利用温水加热低沸点的 工质(氨、氟里昂),使其变成蒸汽再去做功。汽 由深层海水冷凝,从而构成热力循环连续发出电能。
(4)盐差能
在河流入海口的淡水与盐水交界处,假如将盐水 与淡水隔开,即使淡水的水平面与海平面高度相等, 淡水也会由于渗透压而流向海水,具有一定动能, 这就是盐差能。
4、风能的开发价值:
风能是地球上无所不在、永不枯竭的能源。地 球上近地层风能总储量约为1.3×1012kW,但目前开 发利用的只是极少的一部分。据估计,全世界每年 燃烧所获得的能量不及风力1年内提供的能量的 1/1000。我国风能储量估计为1.6×109kW,在世界 上排位第三,可开发利用的约为1/10。可以有效利 用的风速范围为3m/s~20m/s。
世界主要潮汐电站
国家
法国 加拿大 前苏联
中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国
站名
朗斯 安纳Leabharlann Baidu利斯
基斯拉雅 江厦
白沙口 幸福洋
岳浦 海山 沙山 例河 果子山
潮差/m 8.5 7.1 3.9 5.1 2.4 4.5 3.6 4.9 5.1 2.1 2.5
容量/MW 240 19.1 0.4 3.2 0.64 1.28 0.15 0.15 0.04 0.15 0.04
渗透压与盐差和温度成正比。盐差蕴藏的功率 等于渗透压与渗流流量的乘积。通常在河水和海水 交界处,渗透量为1m3/s时,则会有2500W左右的潜 在功率,相当25个大气压所具有的能量。
盐差能的利用主要是盐差发电。其方式有直接 耦合式、外混式、内混式等几种。
(5)海流能
海水在海中沿水平方向或垂直方向上大规模流 动称为海流。海流没有明显的边界,但总是沿一定 路线稳定运动,或成线,或成圈,还有的绕流,可 以在接近海面,也可以海中某深度发生。海流的能 量由热能和动能组成,可利用的首先是动能,动能 的功率与流速的立方成正比。据估计,全世界海流 能拥有量约50亿千瓦。
对太阳能的利用,有间接利用与直接利用两种。间接利 用是利用由太阳能转化的其他能量,如生物质能、化石能、 风能、水能、海洋能等。人类对太阳能的开发时直接利用太 阳能,主要有:光热转换、光电转换和光化学转换。
(1)光热转换技术
光-热转换技术是将太阳辐射的能量通过各种集热部件 转变成热能后被直接利用。
我国战国时期就已使用凹面镜聚集太阳能去点火。1837 年英国人赫胥黎首次使用太阳灶烧饭,1875年出现了太阳能 热水器。
根据科学家推算,太阳像现在这样不停地向外 辐射能量,还可以维持50亿年以上,对于人类来说, 太阳能可以说是一种取之不尽,用之不竭的永久性 能源。
太阳能的应 用
太阳灶
太阳能热水器
航天器
太阳能发电装置
太阳能的应用
太阳能计算器
太阳能的应用
太阳能手提灯
太阳能的应用
太阳能汽车
太阳能的应用
太阳能发电站
2、原子核能的利用
(1)原子弹 原子弹中的核燃料是高浓缩铀(浓度达93%)或钚。将弹
壳内铀块(或钚块)分成各自低于临界质量的两部分,但总 质量超过临界质量。原子弹爆炸时,首先引爆装在铀燃料外 部的普通TNT炸药层,其冲击力会把两块铀235压聚在一起, 超过临界质量的铀块立即会产生雪崩似的链式反应,即发生 核爆炸。(原理图)
在人类利用的能源中,太阳能是最重要的。各种草木燃 料能、化石燃料能、风能、水能、海洋流能、海洋温差等归 根结底也是来源于太阳的辐射能。太阳能是一种巨大且对环 境无污染的能源。太阳能中只有大约二十二亿分之一辐射到 地球,其中30%被大气层反射掉,23%被大气层吸收掉,但是 每秒钟辐射到地面的总能量有8.0×1013kW,相当于目前全 世界发电总量的8万倍。
二、海洋能
1、海洋能
海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源。海洋占 地球面积的71%,却集中了地球上97%的水量。太阳 到达地球的能量,大部分落在海洋的上空中和海水 中,部分转化为各种形式海洋能。海洋能是潮汐能、 波浪能、温差能、盐差能、潮流能和海流能等不同 的能源形态。其中,温差能是热能,潮汐、波浪、 海流都是机械能,海水盐度差是化学能。这些能量 以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之 中。
人类可以控制的光化学转换方法是采用光化学 电池。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界 面 ,在电解液内形成电流,并使水电离直接产生 氢和氧的电池,这里所生成的氢和氧的光化学过程 实质上是“光-电-化学”过程,而不是直接的光 -化学过程。
2、太阳能的价值
地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×1020 焦,这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多, 可见太阳能有多么巨大。
海洋能主要被转变成电能加以利用,有潮汐发电、海 流发电、海浪发电、温差发电。
(1)潮汐能 潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作
用产生的能量。 潮汐能成因示意图
潮汐能量与潮差大小和潮量成正比,海洋潮汐 以24小时50分钟为一周期,一周期内有高潮和低潮。 潮差在我国沿海最大可达7m~8m,利用潮汐能的最 普遍形式是潮水涨落发电。据估计,全世界的潮汐 能源有1.0×109kW,如能充分利用,每年可发电 1.24×108kW·h。
波浪能与波高的平方和流动水域面积成正比。
海中的波浪具有很大的动能和势能,据估算,如 果把波浪能全部转变成电能(即波力发电),则每 平方千米海面上每秒钟的发电量约为2.0×105kW。 海波涌向海岸的动能平均每平方千米含有上万千瓦 的功率。我国沿海蕴藏着的波浪能超过1.7×108kW。
波浪能可用来发电、海水淡化和从海水中提取 金属等等。
(2)光电转换技术
光电转换技术是利用光电效应把太阳辐直接转换成电 能,使用的是太阳能电池。太阳能电池有单晶硅电池、多 晶硅电池、非晶硅电池、硫化镉电池、磷化铟电池、砷化 锌电池砷化镓电池和有机半导体电池等。
硅太阳电池已成为人造卫星、宇宙飞船和星际空间站 等宇宙飞船器的主要能源之一。1958年美国“先锋”号人 造地球卫星、1971年我国制造的“东方红”号人造卫星上, 都安装了太阳能电池。我国自行研制的高效砷化镓太阳能 电池也已经在第二颗“风云”1号气象卫星上正常使用。
主讲:能源与动力工程学院 温华兵
新能源是近几十年来人类采用新技术开发的 可再生能源。新能源的开发和利用将从根本上解 决能源问题。
如:太阳能、海洋能、风能、原子核能、生物质能、 地热能、储能。
新能源能再生,对环境影响小,但对开发的 技术要求高。
新能源的开发和利用,虽短期成本较高,长期 将占优势,能大量节省能源,大幅减少污染,提高 人民生活的质量,获得显著的经济和环保效益。
光-热转换可分为低温(100℃~300℃)与高温(300℃ 以上)两种。低温的用于工业用热、制冷、空调、烹调等, 高温的用于发电、材料高温处理等。
太阳能集热器以空气或液体(水或防冻液)为传热介质。 吸热方式可以是直接吸收太阳辐射能,也可以是太阳光经会 聚后集中照射。分为平板式和聚光式。
全世界使用民用光热转换技术最多是以色列和约旦,他 们屋顶的太阳能蓄热器可提供25% ~65%的家用热水。现在 美国也兴建了100多万个集热器采暖系统和25万个依靠冷热 空气自然流动的被动式太阳能住宅。
潮汐发电分为两种形式:一种是潮流直接冲击 水轮机,利用潮流动能发电;另一种是建造潮汐水 库,在潮差比较大的海湾或河口处构筑拦潮蓄能大 坝,形成水库,并在堤坝内装上水轮发电机组。利 用涨、落潮位差,把潮汐位能转化为动能,推动水 轮发电机组发电。潮汐水库电站的实际应用更为广 泛。
潮汐电站有单库单项式、单库双向式和双库 双向式三种。
③波浪能转换成水位能,再利用水的落差来进行能量转换。 能量转换装置有聚波水库和涌浪装置。
利用波力发电可分为陆基式和浮动式两大类。陆基式是 将发电装置安装在陆地的固定机座上。浮动式也称海基式, 发电装置整体随波浪漂浮。
波浪发电站示意图
波浪能供电的灯 光浮标
(3)温差能
太阳照射在海洋表面,是海洋上部和底部形成温 差,从而形成温差能。在南北纬30°以内的大部分 海面,表层与深层海水间的温差在20℃左右;而赤 道附近海面,表层与深层海水间的温差达30℃左右。 利用表层水(25℃~30℃)和750m深处4℃~7℃海 洋区,可进行发电。
太阳能电池还可以用来驱动很多交通工具,如太阳能 汽车、太阳能飞机、太阳能船、太阳能自行车等。
太阳能电池还可以用来发电。美国、德国已经研制成 功地面太阳能电池发电站(又称光伏发电站)并投入使用。
(3)光化学转换技术
光化学转换是光与物质相互作用引起化学反应 的过程。绿色植物的光合作用就是光化学转换的过 程。
利用波浪能并转换为其他形式能量的方式有三 种:
①波浪能转变成空气能,以压缩空气的形式来做功。能量 转换装置有振动水柱空腔器、压缩气袋以及浮标式波力发电 装置等。
②波浪能转换为机械能,利用浮体和固定物体之间的相对 运动来产生所需要的旋转运动或往复运动,故又称为浮体式。 能量转换装置有摇动浮体式、升降浮体式、点头鸭式、筏式 等。
不过海流能的利用处于试验阶段。
三、风能
1、风能:风能是指空气的动能。 2、风能的形成:地球表面接受太阳辐射能的不同, 使各地大气温度不同,造成大气密度和气压的差别 从而形成风。所以风能是由太阳辐射能转化过来的。
3、风能的应用:
风力发电:建风力发电站 风帆助航:风帆的使用 风力提水:风车的使用 风力致热:风力机的使用
①单库单向式只建一座水库,水轮发电机组仅 在海水落潮时单方向推动水轮机发电。
②单库双向式也是只建一座水库,安装的水轮 机叶轮可正反两个方向运转,涨潮落潮均可发电。
③双库单向式是通过建三道坝,分隔出两座彼 此相通的水库,单向水轮机安装在两座水库分隔 坝的底部。其中一个水库安装进水闸,涨潮时放 海水入库,另一座水库安装泄水闸,落潮时向外 放水,两水库始终存在着水位差,从而达到连续 发电的目的。
❖ 美国:风能首当其冲 ❖ 日本:太阳能铺就新能源路 ❖ 英国:风能核能并举 ❖ 丹麦:靠风“驱动”的国家 ❖ 芬兰:生物能源独辟蹊径 ❖ 冰岛:利用地热不再依赖石油 ❖ 挪威:借风发展“氢经济”
一、太阳能 二、海洋能 三、风能 四、核能 五、生物质能 六、地热能 七、储能
一、太阳能
1、太阳能
海洋能技术是将海洋能转换成电能或机械能的 技术。
2、海洋能的利用
海洋能可以再生,且取之不尽,用之不竭,不会造成 环境污染,还可通过综合利用(如潮汐发电可利用水库发 展养殖业)降低成本。在海洋能中,目前有效开发利用的 是潮汐能。
世界上大规模利用海洋能开始于1968年法国建立的朗 斯潮汐电站,此电站装有24台功率相同的机组,总装机24 万千瓦。加拿大芬地湾潮汐电站装机462万千瓦,单机和 总容量最大。日本1250kW容量的波浪能发电装置和美国的 50kW温差发电装置都已通过实验。目前国际海洋能的开发 正朝着深层次、大型化和商品化方向发展。