新能源教学ppt

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化石燃料产生CO2（温室气体），SO2等有害气体 1998年全世界化石燃料向大气排放了61亿吨炭 （CO2中的炭）。 在过去的100年中，全球平均气温上升了0.3~0.5℃，
全球海平面平均上升了10~25cm。如果不对温室气 体减排，到2100年全球平均气温将升高1~3.5℃ 。
我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭占能源消耗
等。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源，前者指能够重 复产生的天然能源，如太阳能、风能、水能、生物质能等，这些
能源均来自太阳，可以重复产生；后者用一点少一点，主要是各
类化石燃料、核燃料。20世纪70年代出现能源危机以来，各国都 重视非再生能源的节约，并加速对再生能源的研究与开发。 归纳起来就是： （1）来自地球以外天体的能量； （2）地球本身蕴藏的能量； （3）地球与天体相互作用产生的能量。
2. 资源丰富可以再生 3. 清洁干净无污染 4. 大多数具有间歇性和随机性 5. 开发利用的技术难度大
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一、原子核能
二、太阳能 三、风能 四、氢能 五、海洋能 六、地热能 七、生物质能
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一、原子核能
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，是重原子分裂成两个或多个较轻原子核的 反应。如，原子弹爆炸。 二是核聚变反应，是轻原子核聚合成较重的原子核。如，氢 弹爆炸。
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风能的应用
风力发电
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澳大利亚风力发电
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风力发电发展史

起源：世界上第1台用于发电的风力机于1891年在丹麦建 成。 发展：风电技术经过20年的开发日臻成熟，商业化机组 的单机容量从55 kW增加到1650 kW，风电成本从20美分 /（kW· h），持续下降到5美分/（kW· h），运行可靠性 和发电成本接近常规火电，迅速发展成为初具规模的新 兴产业。 目前风力机之最为美国CE公司的“超级风力机”，单机 功率为7.3MW，风车直径为112m。
（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、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。 太阳能电池还可以用来驱动很多交通工具，如太阳能 汽车等。
2/3以上，而世界却只占1/3以下。我国2005年CO2 排放量为15.13亿吨，世界第二。2005年SO2排放量 为2549万吨，居世界第一（造成82%的城市出现酸 雨）。
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在一个不太长的阶段，化石能源将走向枯竭，人 类必须未雨绸缪，及早寻求新的替代能源。 到21世纪60年代（2060年），全球新能源和可再 生能源将会发展到占世界能源构成的50%以上，成为
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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。 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。
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能源消耗结构
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全世界一次能源消耗总量1998年140.50亿吨标准煤。 预计2020年将达到200~250亿吨标准煤。
维持生存所必需的能源消费量： 400kg标准煤/人*年 现代化生产和生活所需最低能源消费量：
1200~1600kg标准煤/人*年
高层次现代化生活所需最低能源消费量： 2000~3000kg标准煤/人*年
太阳灶
太阳能热水器
航天器
太阳能发电装置
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太阳能计算器
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太阳能手提灯
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太阳能汽车
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太阳能发电站
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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： 发电：风力发电站 助航：风帆的使用 提水：风车的使用
人类社会未来能源的基石，是化石能源的替代能源。
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新能源是指以新技术和新材料为基础，使传统的常规能源 得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的 可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源。 包括：太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能等。 新能源与可再生能源的特点
1. 能量密度较低，高度分散
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二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，
包括电能、汽油、柴油、液化石油气和氢能等。二次
能源又可以分为“过程性能源”和“含能体能源”， 电能就是应用最广的过程性能源，而汽油和柴油是目
前应用最广的含能体能源。
二次能源和一次能源不同，它不是直接取自自然界，只能 由一次能源加工转换以后得到，因此严格的说它不是 “能源”，而应称之为“二次能”。
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太阳能的价值
地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×1020J，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。 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。
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太阳能的应用
核能发电示意图
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3、原子核能的价值
1千克铀235的原子核所释放出来的热量，大约相当 于2800吨标准煤燃烧时所放出的热量。
建造一座发电量为100万千瓦的电站，如果是核电站， 每年需要补充的核燃料为30吨，六辆解放牌载重汽车就 可运进。如果是烧煤的火力电站，每年要消耗300多万 吨煤。运输这些煤炭，平均每天要开三列火车，每列火 车挂40节车皮；或是每天要开一艘万吨级的轮船。 核电厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜 就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用 20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气，需要143 万吨，相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。换算起来，刚 好接近全台湾692万户的瓦斯用量。
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（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。 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。
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秦山核电站
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大亚湾核电站
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大亚湾核电站
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5、我国核能发展趋势
中国国家发展改革委员会在制定中国核电发展民用工 业规划，准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千 瓦，核电的比重将占电力总容量的4%，即是中国核电在 2020年时将为3600-4000万千瓦。也就是说，到2020年中 国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。
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链 式 裂 变 反 应
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2、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。 （2）核电站 核电站是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置。 核电站主要由两部分组成。一部分是反应装置及冷却装置， 其核心为一个反应堆，是维持和控制核裂变反应的装置，在 内部实现核能转换为为热能。释放出的热能由一回路系统冷 却剂带出，用以产生蒸汽。整个闭路系统被称为核蒸汽供应 系统，也叫核岛，相当于常规火电厂的锅炉系统。另一部分 由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回系统，与常规火电 21 厂的汽轮机发电机系统基本相同，也称作常规岛。
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1954年 苏联建成了世界上第一座核电站 ——奥布灵斯克核电站
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苏联的核能灯塔
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英国的原子能发电站
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中国的核电起步较晚，80年代才动工兴建核电站。
中国自行设计建造的30万千瓦（电）秦山核电站在1991
年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工，于1994年 全部并网发电。
能源
新材料
文明社会
生物技术 信息技术
能源、新材料、生物技术和信息技术是文明社会的四 大支柱。 能源是推动社会发展和经济进步的主要物质基础。
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能源的分类
一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资 源。又称天然能源。 一次能源包括化石燃料（如原煤、石油、原油、天然气等）、核燃
料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能
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4、核能发电简史
核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动 力堆的发展最初是出于军事需要。 1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为 5MW的核 电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。 到1960年，全球建成20座核电站，装机容量1279MW。 由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已 低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。 1978年全世界22个国家和地区正在运行的30MW以上的 核电站反应堆已达200多座，总装机容量已达107776MW。 80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。 到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为 423套，总容量为32.75万MW，其发电量占全世界总发 电量的约16%。 世界上第一座核电站—苏联奥布灵斯克核电站。
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（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年英国人首次使用太阳灶烧饭，1875年出现了太阳能 热水器。 光－热转换可分为低温、中温和高温三种。低温的用 于工业用热、制冷、空调、烹调等；中温的主要用于给工 业生存提供中温用热；高温的用于发电、材料高温处理等。 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。 34
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二、太阳能
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，但是每 秒钟辐射到地面的总能量有8.5×1013kW，相当于目前全世 界发电总量的几十万倍。 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。
※1kg标准煤=29307.6kJ=7000kcal
1kg标准油=41868kJ=10000kcal 1kg标准煤=0.7kg标准油
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化石能源探明的储量可供开采的年份如下：
我国人均能源占有量：非常低的国家
煤的储量：135吨标准煤/人，为世界人均的50%； 石油的储量：2.9吨/人，为世界人均的11%； 天然气的储量：2380m3/人，为世界人均的4%。