新型清洁能源介绍.pptx

第二第二节 能源与能源与环境的关系境的关系 环境保护与清洁生产环境保护与清洁生产Page 2世界能源的主要来源世界能源的主要来源Page 3全球能源资源危机全球能源资源危机一百年来，全球能源消耗基本趋于稳定态势，平均每年一百年来，全球能源消耗基本趋于稳定态势，平均每年呈呈3 3指数增加。指数增加。伴随着化石燃料消耗的增加，大气中伴随着化石燃料消耗的增加，大气中CO2CO2的含量相应增加，的含量相应增加，地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成的损地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成的损失逐年增加失逐年增加 将愈来愈快地消耗掉常规化石能源储量。有数据表明，将愈来愈快地消耗掉常规化石能源储量。有数据表明，世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间Page 4石油石油40年年天然气天然气61年年煤煤碳碳227年年化石能源是不可再生能源，化石能源是不可再生能源，科学家估计使用年限科学家估计使用年限Page 5能源危机能源危机Page 6v能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极开发可再生新型清洁能源。开发可再生新型清洁能源。讨讨论论同学们知道哪些新能源呢？同学们知道哪些新能源呢？Page 7风能风能生物质能生物质能太阳能太阳能氢能氢能Page 8波浪能波浪能地热能地热能Page 9新疆风车田发电葛洲坝水电站藏北利用太阳能的设备浙江秦山核电站Page 10在新能源中，太阳能，在新能源中，太阳能，生物质能，氢能和风生物质能，氢能和风能，海洋能，地热能能，海洋能，地热能等都是可以再生能源。等都是可以再生能源。其中太阳能是最诱人的其中太阳能是最诱人的Page 11新型清新型清洁能源介能源介绍1.1.太阳能太阳能太阳太阳巨大的巨大的“核能火炉核能火炉”直径直径 1,392,0001,392,000公里（地球直径的公里（地球直径的109109倍）倍）表面温度 5780 开 中心温度 约1500万开 日冕层温度 5106开 Page 12太阳能的简介：太阳能是太阳能的简介：太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反太阳内部连续不断的核聚变反应过程中产生的能量。尽管太应过程中产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为为其总辐射能量（约为3.83103.83102626J J）的）的2222亿分之一，亿分之一，但太阳每秒钟照射到地球上的但太阳每秒钟照射到地球上的能量已相当于能量已相当于9.159.1510101010百万吨百万吨TNTTNT爆炸当量的能量，也就是说爆炸当量的能量，也就是说500500万吨煤。万吨煤。Page 13因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。太阳这个巨大的太阳这个巨大的“核能火炉核能火炉”已经稳定的燃烧了已经稳定的燃烧了50亿年。目前，它正处于壮年，要再过亿年。目前，它正处于壮年，要再过50亿年它才会亿年它才会燃尽自己的核燃料。那时，它可膨胀成为一个巨大燃尽自己的核燃料。那时，它可膨胀成为一个巨大的红色星体的红色星体太阳向宇宙空间辐射出巨大的光热能量太阳向宇宙空间辐射出巨大的光热能量Page 14太阳能太阳能既既是一次能源，又是是一次能源，又是可再生能源。地球上的风能、水可再生能源。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。所以广义的太阳能所包太阳能。所以广义的太阳能所包括的范围非常大。狭义的太阳能括的范围非常大。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电则限于太阳辐射能的光热、光电和光化的直接转换。和光化的直接转换。Page 15远古时期陆地和海洋中远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在能。在它们死后，躯体埋在底下的海底，腐烂了。沧海底下的海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤、油和高压下渐渐变成了煤、油和天然气。天然气。Page 16 人人类利用太阳能已有利用太阳能已有3000多年的多年的历史。史。传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光，烧毁了传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光，烧毁了来犯的敌舰。来犯的敌舰。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300300多年的历史。真正将太阳能作为多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能近期急需的补充能源源”，“未来能源结构的基础未来能源结构的基础”，则是近来的事。，则是近来的事。太阳能的利用太阳能的利用Page 17 近代太阳能利用历史可以从近代太阳能利用历史可以从16151615年法国工程师年法国工程师所罗门所罗门德德考克斯在世界上发明第一台太阳能驱考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器气使其膨胀作功而抽水的机器。Page 18目前利用太阳能的主要方法1）太阳能直接转换成热能）太阳能直接转换成热能通过反射、吸收或其他方式收集太阳辐射能，使之转化为热能并加以利用Page 19光能光能热能热能太阳炉太阳炉太阳灶太阳灶热水器热水器大棚大棚Page 202）太阳能）太阳能转换为电能（光能（光电转换）原理：根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源用电源Page 21光能光能电能电能Page 22美国军用太阳能发电帐篷美国军用太阳能发电帐篷Page 23Page 24Page 253 3）太阳能直接转换成化学能（光化学能转化）太阳能直接转换成化学能（光化学能转化）n运用：选择芒硝晶体(十水合硫酸钠晶体)白天吸收热量溶解,晚上放出热量结晶.Page 26原理原理:光能光能热能热能化学能化学能Page 27宇宙飞船中太阳能利用宇宙飞船中太阳能利用2LiOH(s)+CO2(g)Li2CO3(s)+H2O(l)吸收罐吸收罐人体呼出人体呼出Li2O+CO2(g)太阳能供热太阳能供热H2(g)+O2(g)太阳能供电太阳能供电供人呼吸供人呼吸CH4(g)+H2O(g)NiH2O(l)热热解解太阳能供热太阳能供热2H2(g)+C(s)活性炭吸活性炭吸附异味附异味H2O(l)供人饮用供人饮用Page 284）光生物）光生物质能能转换n原理：通原理：通过地球上众多植物的光合作用，将太阳地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射射转化化为生物生物质能能化学方程式：化学方程式：6H2O+6CO2C6H12O6+6O2光光叶绿素叶绿素植物的光合作用。效率低（千分之几）。植物的光合作用。效率低（千分之几）。Page 29小麦小麦谷谷子子水稻水稻Page 30太阳能的优点与局限太阳能的优点与局限太阳能的优点：太阳能的优点：普遍性：太阳光照在大地，无论陆地和海洋，无论普遍性：太阳光照在大地，无论陆地和海洋，无论高山和岛屿，都到处均有，可以直接开发高山和岛屿，都到处均有，可以直接开发和利用，无需采掘和运输。和利用，无需采掘和运输。洁净性：开发利用太阳能不会给环境造成污染，是洁净性：开发利用太阳能不会给环境造成污染，是最清洁的能源之一。最清洁的能源之一。Page 31数量大：每年到达地球表面上的太阳能大约相当于数量大：每年到达地球表面上的太阳能大约相当于130万亿吨标准煤，是世界上现今可以开万亿吨标准煤，是世界上现今可以开发的最大能源。发的最大能源。长久性：根据目前太阳能产生的能量速率计算，太长久性：根据目前太阳能产生的能量速率计算，太阳的生命可以延续几十亿年。对于地球上阳的生命可以延续几十亿年。对于地球上的人类来说，太阳的能量是用之不竭的。的人类来说，太阳的能量是用之不竭的。Page 32太阳能的局限：太阳能的局限：不稳定：随季节、时间的变化，受到天气状况的影响。不稳定：随季节、时间的变化，受到天气状况的影响。强度弱：能流密度小，实际投射到地球表面的太阳强度弱：能流密度小，实际投射到地球表面的太阳辐射功率，晴天时也仅为辐射功率，晴天时也仅为5001000瓦瓦/米米。要有较大的接受面积和收集转换设备。要有较大的接受面积和收集转换设备。不连续：每个地方只有在白昼才能接收到太阳辐射能。不连续：每个地方只有在白昼才能接收到太阳辐射能。Page 33Page 34n太阳能资源分布：n世界太阳能资源最丰富地区：美国西南部、：美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的非洲、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。全年总辐射量或日照总时数最大。n我国：n西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太阳能资源丰富地区之一世界太阳能资源丰富地区之一 Page 35我国各地区的太阳能资源及分布我国各地区的太阳能资源及分布类类型型地区地区年日照时数年日照时数年辐射总量年辐射总量kcal/cmkcal/cm2 2年年1 1西西藏藏西西部部、新新疆疆东东南南部部、青青海海西西部部、甘甘肃肃西西部部28002800330033001601602002002 2西西藏藏东东南南部部、新新疆疆南南部部、青青海海东东部部、宁宁夏夏南南部部、甘甘肃肃中中部部、内内蒙蒙古古、山山西西北北部部、河河北北西西北部北部30003000320032001401401601603 3新新疆疆北北部部、甘甘肃肃东东南南部部、山山西西南南部部、陕陕西西北北部部、河河北北东东南南部部、山山东东、河河南南、吉吉林林、辽辽宁宁、云云南南、广广东东南南部部、福福建建南南部部、江江苏苏北北部部、安安徽北部徽北部22002200300030001201201401404 4湖湖南南、广广西西、江江西西、浙浙江江、湖湖北北、福福建建北北部部、广广东东北北部部、陕陕西西南南部部、江江苏苏南南部部、安安徽徽南南部部、黑龙江黑龙江14001400220022001001001201205 5四川、贵州四川、贵州10001000140014008080100100Page 3620082008年的奥运会，北京成为我国在太阳能应用年的奥运会，北京成为我国在太阳能应用方面的最大展示窗口，方面的最大展示窗口，“新奥运新奥运”充分体现充分体现“环保环保奥运、节能奥运奥运、节能奥运”的新概念，奥运会场馆周围的新概念，奥运会场馆周围8080至至9090的路灯将利用太阳能光伏发电技术；采用全的路灯将利用太阳能光伏发电技术；采用全玻璃真空太阳能集热技术，供应奥运会玻璃真空太阳能集热技术，供应奥运会9090的洗浴的洗浴热水。在整个奥运会期间，我们看到太阳能路灯、热水。在整个奥运会期间，我们看到太阳能路灯、太阳能电话，太阳能手机、太阳能无冲洗卫生间等太阳能电话，太阳能手机、太阳能无冲洗卫生间等等以一系列太阳能技术的应用。等以一系列太阳能技术的应用。Page 37北京航空航天大学体育馆北京航空航天大学体育馆举重举重国家体育场国家体育场五棵松棒球场五棵松棒球场奥体中心体育场奥体中心体育场Page 38什么是沼气什么是沼气 沼气是各种有机物质在一定的温度、水分、酸碱度和隔绝空气的条件下，经过嫌气性细菌的发酵作用，产生的一种可燃气体。在含腐烂有机质较多的沼泽、池塘、污水沟和粪坑里，经常可以看到有气泡冒出。把这种冒出的气泡收集起来，可以用火点燃。因为这种可燃气体最初是在池沼中发现的，所以称它为沼气沼气。2.沼气Page 39 沼气的成分沼气的成分 沼气是一种混合气体。它的主要成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。其中甲烷约占50-70%、二氧化碳约占30-40%，其他成分含量极少。Page 40沼气的性沼气的性质 沼气的主要成分是甲烷，甲烷是一种简单的碳氢化合物。它的化学性质极为稳定，不溶于水，比空气轻一半，是一种无色、无味、无臭、无毒的可燃性气体。沼气未燃烧时略有蒜味或臭鸡蛋气味，是因为沼气中含有少量硫化氢气体的缘故。甲烷的分子式是CH4，是由一个碳原子和四个氢原子构成的化合物，不含氮、磷、钾等元素，所以在燃烧时不会把发酵原料中的肥分烧掉。Page 41 当甲烷完全燃烧时，呈蓝白色火焰，燃烧温度可达1400，能够产生大量的热。每立方米甲烷气体，完全燃烧时，发热量为8717大卡。每立方米人工沼气的发热量为5000大卡左右。相当于1公斤优质煤或0.7公斤汽油的发热量。沼气是一种优良的气体燃料，不仅能用来烧菜、煮饭、点灯，还可以用作动力燃料，开动内燃机。一立方米的人工沼气，能供3-4口之家三餐饭菜的燃料，能使一盏60支光的沼气灯照明6小时，能使一马力的内燃机工作2小时，能发电1.25度。Page 42沼气发酵基本原理沼气发酵基本原理沼气发酵基本原理沼气发酵基本原理什么是沼气发酵 沼气发酵又称为沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和厌氧消化、厌氧发酵和甲烷发甲烷发酵酵，是指有机物质（如人畜粪便、秸秆、杂草等）是指有机物质（如人畜粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧的条件下，被种类繁在一定的水分、温度和厌氧的条件下，被种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合气体（甲烷和二氧化碳等混合气体（沼沼气）的复杂的生物化学过程。气）的复杂的生物化学过程。Page 43沼气发酵过程沼气发酵过程沼气发酵过程沼气发酵过程目前公认的沼气发酵过程目前公认的沼气发酵过程复杂有机物（多糖、脂类、蛋白质等）复杂有机物（多糖、脂类、蛋白质等）可溶性物质（糖类、脂酸、氨基酸等）可溶性物质（糖类、脂酸、氨基酸等）H H2 2+CO+CO2 2CHCH3 3COOHCOOHCHCH4 4H H2 2O O丙酸、丁酸等丙酸、丁酸等长链脂肪酸长链脂肪酸CHCH4 4COCO2 2Page 44利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气Page 45Page 46Page 47沼气环保的原因：一、沼气是比较干净的再生能源，燃烧后的产物主要是二氧化碳和水二、垃圾、粪便等有机废物和作物秸秆是产生沼气的原料，投入沼气池后，既有利于环境卫生，又减少疾病传播。三、生产沼气的废物是很好的肥料，可肥田，又可减少化肥和农药的使用量，降低了土壤污染，保护环境Page 483.地热能 地热能是来自地球深处的可再生热能。它起地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。这种热能的储量相当热量从地下深处带至近表层。这种热能的储量相当大。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当大。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于于100PW100PWh h。Page 49Page 50地球内部推测温度分布曲线地球内部推测温度分布曲线Page 51 据估计，全世界地热资源总量相当于据估计，全世界地热资源总量相当于49484948万亿万亿吨标准煤，我国已查明的地热资源相当于吨标准煤，我国已查明的地热资源相当于20002000多亿多亿吨标准煤。地热能的储量比目前人们所利用的总量吨标准煤。地热能的储量比目前人们所利用的总量多很多倍。如果热量提取的速度不超过补充的速度，多很多倍。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。那么地热能便是可再生的。但其分布相对来说比较分散，而且集中分布但其分布相对来说比较分散，而且集中分布在构造板块边缘一带，这些区域也是火山和地震在构造板块边缘一带，这些区域也是火山和地震多发区，开发难度大。多发区，开发难度大。Page 52 地热能一般分为地热能一般分为5 5类：过热类：过热蒸汽、热水和蒸汽的混合物、蒸汽、热水和蒸汽的混合物、热的干岩石、压力热水和热岩热的干岩石、压力热水和热岩浆。浆。过热蒸汽最易用来发电并被过热蒸汽最易用来发电并被大多数现有地热电站所利用。大多数现有地热电站所利用。Page 53 人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于并进行较大规模的开发利用却是始于2020世纪中叶。世纪中叶。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。利用利用Page 54地热资源温度分级地热资源温度分级温度分级温度分级温度温度t界限界限主要用途主要用途高温高温t150发电、烘干发电、烘干中温中温90t150工业利用、烘干、发电、工业利用、烘干、发电、制冷制冷热水热水60t90采暖、工艺流程采暖、工艺流程温热水温热水40t60医疗、洗浴、温室医疗、洗浴、温室温水温水25t40农业灌溉、养殖、土壤农业灌溉、养殖、土壤加工加工Page 55 地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。至今，天然温泉与人工开采的地下热水仍被人类广泛使用。至今，天然温泉与人工开采的地下热水仍被人类广泛使用。据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。1）直接利用）直接利用Page 56地热务农地热务农Page 57地热养殖地热养殖Page 58利用地热能来进行发电其好处很多：利用地热能来进行发电其好处很多：建造电站的投资少，通常低于水电站；建造电站的投资少，通常低于水电站；发电成本比火电、核电及水电都低；发电成本比火电、核电及水电都低；发电设备的利用时间较长；发电设备的利用时间较长；地热能比较干净，不会污染环境；地热能比较干净，不会污染环境；发电用过的蒸汽和热水，还可以再加以利发电用过的蒸汽和热水，还可以再加以利用，如取暖、洗浴、医疗、化工生产等。用，如取暖、洗浴、医疗、化工生产等。2）发电）发电Page 59n世界上世界上1818个国家有地热发电，总装机容量个国家有地热发电，总装机容量5827.55MW5827.55MW，装机容量在，装机容量在100MW100MW以上的国家有以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。日本和印尼。n我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。Page 60Page 61中国地热资源成因类型 成因类型成因类型热储温度热储温度代表性地热田代表性地热田现（近）代火现（近）代火山型山型高温高温台湾大屯，云南腾冲热海台湾大屯，云南腾冲热海岩浆型岩浆型高温高温西藏羊八井、羊易西藏羊八井、羊易断裂型断裂型中温中温广东邓屋、东山湖，福建福州、漳州，广东邓屋、东山湖，福建福州、漳州，湖南灰汤湖南灰汤断陷盆地型断陷盆地型中低温中低温京、津、冀、鲁西、昆明、西安、临京、津、冀、鲁西、昆明、西安、临汾、运城汾、运城坳陷盆地型坳陷盆地型中低温中低温四川、贵州等省分布的地热田四川、贵州等省分布的地热田Page 62n作作为一种新的清一种新的清洁能源，地能源，地热正成正成为越来越多国家的越来越多国家的选择。其中，地源其中，地源热泵因因为其其节能减排能减排优势，已先行在北美、欧，已先行在北美、欧洲和中国广泛利用，目前，世界地源洲和中国广泛利用，目前，世界地源热泵应用的前用的前5个国个国家是美国、中国、瑞典、挪威和德国。家是美国、中国、瑞典、挪威和德国。n上海世博会的上海世博会的标志性和永久性保留建筑物志性和永久性保留建筑物世博世博轴，采，采用的就是中国目前最大用的就是中国目前最大规模模应用地源用地源热泵和江水源和江水源热泵技技术的中央空的中央空调。也正是基于此。也正是基于此类技技术创新，世博新，世博轴整体整体设计还获得了得了亚洲国洲国际地地产投投资与开与开发博博览会的会的“最佳城市最佳城市综合体合体奖”。Page 63地源地源热泵系系统分分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统。n地埋管地源热泵（地下耦合系统）系系统包括一个土壤包括一个土壤岩石耦合地岩石耦合地热交交换器，它或是水平地安装在地沟中，器，它或是水平地安装在地沟中，或是以或是以u-形管状垂直安装在形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或井之中。不同的管沟或竖井中的井中的热交交换器成并器成并联连接，再通接，再通过热泵机机组进入入建筑中与建筑物内的水建筑中与建筑物内的水环路相路相连接。地埋管地源接。地埋管地源热泵系系统是利用地下岩土中是利用地下岩土中热量的量的闭路循路循环的地源的地源热泵系系统，它通，它通过循循环液液(水或以水水或以水为主要成分的防主要成分的防冻液液)在封在封闭地下埋管中的流地下埋管中的流动，实现系系统与大地之与大地之间的的传热。地埋管地源热泵系统示意图Page 64n地下水地源热泵系统（水源热泵系统）分分为两种，一种通两种，一种通常被称常被称为开式系统，另一种，另一种则为闭式系统。n开式地下水地源开式地下水地源热泵系系统是将地下水直接供是将地下水直接供应到每台到每台热泵机机组，之后将井水回灌地下。开式系，之后将井水回灌地下。开式系统在适当的地下水条在适当的地下水条件和建筑物参数下，是一个有吸引力的件和建筑物参数下，是一个有吸引力的选择方式。方式。n闭式系式系统是将地下水抽取上来，通是将地下水抽取上来，通过中中间换热系系统进行能行能量交量交换之后再回灌含水之后再回灌含水层中，地下水与中，地下水与热泵机机组不直接交不直接交换。地下水地源热泵系统 示意图Page 65上海世博上海世博轴n上海世博上海世博轴“暗藏暗藏”地源地源热泵n中国的地中国的地热技技术和地源和地源热泵利用利用虽然全球然全球领先，但在国内先，但在国内的知名度和普及面的知名度和普及面远远不不够。很多人。很多人还是通是通过上海世博会上海世博会才才获知或了解到地知或了解到地热和地源和地源热泵的。的。n上海世博会以广泛利用新能源、体上海世博会以广泛利用新能源、体现环保概念著称，其永保概念著称，其永久性保留的久性保留的标志性建筑志性建筑世博世博轴，空，空调系系统采用的就是采用的就是地地热技技术，这也是国内首次最大也是国内首次最大规模地模地应用地源用地源热泵和江和江水源水源热泵技技术的中央空的中央空调。Page 66n世博轴的中央空调，从外表看，既没有外机，也没有室世博轴的中央空调，从外表看，既没有外机，也没有室外锅炉房，更不像传统中央空调消耗大量的电能和天然气外锅炉房，更不像传统中央空调消耗大量的电能和天然气等不可再生能源。与普通空调相比，世博轴可谓最等不可再生能源。与普通空调相比，世博轴可谓最“深藏深藏不露不露”：南北跨度：南北跨度1045米、东西宽度米、东西宽度110米，近米，近25万平方万平方米的半开放式超大空间里看不到任何空调装置，整个中央米的半开放式超大空间里看不到任何空调装置，整个中央空调系统的末端出风口与整个建筑融为一体，自然和谐，空调系统的末端出风口与整个建筑融为一体，自然和谐，一切都在地下悄然运转。一切都在地下悄然运转。n世博轴是江水源热泵和地源热泵第一次大规模的结合，在世博轴是江水源热泵和地源热泵第一次大规模的结合，在世博轴桩基及底板下铺设了世博轴桩基及底板下铺设了700公里长的管道，使地源热泵公里长的管道，使地源热泵和江水源热泵两大系统形成了贯穿轴线的和江水源热泵两大系统形成了贯穿轴线的“绿色空调绿色空调”。每小时有每小时有1200吨黄浦江水通过热泵成为空调冷却水，处理吨黄浦江水通过热泵成为空调冷却水，处理后再排回江中，比传统中央空调节能后再排回江中，比传统中央空调节能30%以上，每天可省以上，每天可省电电1万度，可提高制冷效率万度，可提高制冷效率7%。世博轴的地热技术充分体。世博轴的地热技术充分体现了世博会低碳、节能的宗旨。现了世博会低碳、节能的宗旨。Page 67 氢能被提上人能被提上人类未来能源的未来能源的议程是大程是大势所所趋。众所周知，当今世界，。众所周知，当今世界，为了解决能源了解决能源短缺、短缺、环境境污染日益染日益严重和重和经济持持续发展等展等问题，洁净的新能源和可再生能源的开的新能源和可再生能源的开发已已是迫在眉睫。是迫在眉睫。对我国来我国来说，交通运，交通运输的能耗的能耗所占比重愈来愈大，与此同所占比重愈来愈大，与此同时，汽，汽车尾气尾气污染已染已经成成为大气大气污染特染特别是城市大气是城市大气污染的染的重要因素。重要因素。4.氢能（氢燃料）Page 68 氢能作能作为一种一种洁净的可再生能源，同的可再生能源，同时又具有又具有可可储可可输的特点，从的特点，从长远上看，它的上看，它的发展可能展可能带来来能源能源结构的重大改构的重大改变，而在目前它是一种理想的低，而在目前它是一种理想的低污染或零染或零污染的染的车用能源，国用能源，国际上公上公认在不在不远的将的将来来氢燃料汽燃料汽车将是解决城市大气将是解决城市大气污染的最重要途径染的最重要途径之一。因此，之一。因此，氢能作能作为解决当前人解决当前人类所面所面临困境的困境的新能源而成新能源而成为各国大力研究的各国大力研究的对象便是情理之中的象便是情理之中的事了。事了。Page 69氢能的三大优势1）燃）燃烧放出的放出的热量多量多2）燃）燃烧产物是水，不物是水，不污染染环境境3）制）制备的原料是水。的原料是水。资源不受限制源不受限制Page 70氢能的开发与利用氢能的产生方式氢能的产生方式以天然气，石油和煤为原料，在高温下以天然气，石油和煤为原料，在高温下与水蒸气反应与水蒸气反应电解水制氢气电解水制氢气利用太阳能分解水制氢气利用太阳能分解水制氢气利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作用下释放氢气用下释放氢气缺点：消耗大缺点：消耗大量的电能，成量的电能，成本高本高最最佳方式佳方式Page 71氢能的利用途径1）燃烧放热2）用于燃料电池，释放电能3）利用氢的热核反应释放的核能Page 72H2OH2、O2用于燃料电池，化学能转化为电能用于燃料电池，化学能转化为电能使用催化剂，利用太阳能分解水使用催化剂，利用太阳能分解水电解，电能转化为化学能电解，电能转化为化学能燃烧，释放热能燃烧，释放热能Page 73碳纳米管储氢材料碳纳米管储氢材料Page 74Page 75Page 76据据PhysOrgPhysOrg网网20052005年年1010月月2424日消息，一家名为日消息，一家名为EngineuityEngineuity的以色列公司发明了一种能够在汽车的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。造、运输和储存方面的所有相关难点。Page 775.5.潮汐能潮汐能Page 78月亮的礼物月亮的礼物潮汐能潮汐能 定义：月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期定义：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，称为潮汐能。性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量，称为潮汐能。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时达到1818米，相于米，相于6 6层楼房的高度。层楼房的高度。“声驱千骑疾，气卷万山声驱千骑疾，气卷万山来来”的我国钱塘江潮，最大潮差达的我国钱塘江潮，最大潮差达8.98.9米，可称为天下一绝。米，可称为天下一绝。Page 79特点特点：潮水来去有规律，不受洪水或枯水的影响；以河口潮水来去有规律，不受洪水或枯水的影响；以河口或海湾为天然水库，不会淹没大量土地；不污染环境；不或海湾为天然水库，不会淹没大量土地；不污染环境；不消耗燃料等。但潮汐电站也有工程艰巨、造价高、海水对消耗燃料等。但潮汐电站也有工程艰巨、造价高、海水对水下设备有腐蚀作用等缺点。但综合经济比较结果，潮汐水下设备有腐蚀作用等缺点。但综合经济比较结果，潮汐发电成本低于火电。发电成本低于火电。主要分布主要分布：据初步估计，全世界潮汐能约有：据初步估计，全世界潮汐能约有1010亿多千瓦，每亿多千瓦，每年可发电年可发电2 23 3万亿千瓦时。万亿千瓦时。我国的潮汐能量也相当可观，蕴藏量为我国的潮汐能量也相当可观，蕴藏量为 1.11.1亿千瓦，可开发亿千瓦，可开发利用量约利用量约21002100万千瓦，每年可发电万千瓦，每年可发电580580亿度。浙江、福建两省亿度。浙江、福建两省岸线曲折，潮差较大，那里的潮汐能占全国沿海的岸线曲折，潮差较大，那里的潮汐能占全国沿海的80%80%。浙江。浙江省的潮汐能蕴藏量尤其丰富，约有省的潮汐能蕴藏量尤其丰富，约有10001000万千瓦，钱塘江口潮万千瓦，钱塘江口潮差达差达8.98.9米，是建设潮汐电站最理想的河口。米，是建设潮汐电站最理想的河口。Page 80应用现状应用现状：潮汐作为一种自然现象，不但为人类的航海、潮汐作为一种自然现象，不但为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成它还可以转变成电能电能，是巨大的能源。，是巨大的能源。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水水库库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电机发电。发电。Page 81n、国际上国际上：自自19671967年法国建成年法国建成2424万千瓦的朗斯潮汐电站后，许多沿万千瓦的朗斯潮汐电站后，许多沿海国家都提出了开发潮汐电站的各种方案。截止海国家都提出了开发潮汐电站的各种方案。截止2020世纪世纪9090年年代初，世界上完成规划或设计论证以及建议的潮汐电站坝址代初，世界上完成规划或设计论证以及建议的潮汐电站坝址已达已达139139处。有专家预言，处。有专家预言，2121世纪初世界上将有世纪初世界上将有100100万千瓦级万千瓦级的大型潮汐电站建成。的大型潮汐电站建成。Page 82国内国内：中国海洋科技工作者对潮汐发电研究、试验起步甚早。：中国海洋科技工作者对潮汐发电研究、试验起步甚早。在在 19581958年全民大办电力之时，我国就曾出现过利用潮汐能办年全民大办电力之时，我国就曾出现过利用潮汐能办电站的高潮，沿海诸省市兴建了电站的高潮，沿海诸省市兴建了4242个小型的潮汐电站个小型的潮汐电站 。7070年年代初再度出现潮汐办电热潮，代初再度出现潮汐办电热潮，1010年间又建成潮汐电站十几座，年间又建成潮汐电站十几座，其中最大的两座是江厦潮汐试验电站和白沙口潮汐电站。其中最大的两座是江厦潮汐试验电站和白沙口潮汐电站。到到目前为止，仍在使用的潮汐电站共有目前为止，仍在使用的潮汐电站共有 8 8座：浙江乐清湾的江座：浙江乐清湾的江厦潮汐试验电站、海山潮汐电站、沙山潮汐电站，山东乳山厦潮汐试验电站、海山潮汐电站、沙山潮汐电站，山东乳山县的白沙口潮汐电站，浙江象山县岳浦潮汐电站，江苏太仓县的白沙口潮汐电站，浙江象山县岳浦潮汐电站，江苏太仓县浏河潮汐电站，广西饮州湾果子山潮汐电站，福建平潭县县浏河潮汐电站，广西饮州湾果子山潮汐电站，福建平潭县幸福洋潮汐电站等。幸福洋潮汐电站等。Page 83法国郎斯电站法国郎斯电站江厦潮汐试验电站江厦潮汐试验电站Page 846.风能Page 85风和和风能能地球表面大量空气流地球表面大量空气流动所所产生的生的动能。能。由于地面各由于地面各处受太阳受太阳辐照后气温照后气温变化不同和空化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差的差异，空气在水平方向由高异，空气在水平方向由高压向低向低压地区流地区流动，即，即形成形成风。n在自然界中，在自然界中，风是一种可再生、无是一种可再生、无污染而且染而且储量巨大的能源。随着全球气候量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，暖和能源危机，各国都在加各国都在加紧对风力的开力的开发和利用，尽量减少二和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保氧化碳等温室气体的排放，保护我我们赖以生存的以生存的地球。地球。Page 86风能的利用形式风能的利用形式n 风能的利用主要是以能的利用主要是以风能作能作动力和力和风力力发电两两种形式，其中又以种形式，其中又以风力力发电为主，以主，以风能作能作动力，力，就是利用就是利用风来直接来直接带动各种机械装置，如各种机械装置，如带动水水泵提水等提水等这种种风力力发动机的机的优点是：投点是：投资少、工效高、少、工效高、经济耐用。目前，世界上耐用。目前，世界上约有一白多万台有一白多万台风力提水力提水机在运机在运转。澳大利。澳大利亚的的许多牧多牧场，都，都设有有这种种风力力提水机。在很多提水机。在很多风力力资源丰富的国家，科学家源丰富的国家，科学家们还利用利用风力力发动机机铡草、磨面和加工草、磨面和加工饲料等。料等。n利用利用风力力发电，以丹麦，以丹麦应用最早，而且使用用最早，而且使用较普遍。普遍。丹麦丹麦岁只有只有500500多万人口，却是世界多万人口，却是世界风能能发电大国和大国和发电风轮生生产大国，世界大国，世界1010大大风轮生生产厂家有厂家有5 5家在家在丹麦，世界丹麦，世界60%60%以上的以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技制造厂都在使用丹麦的技术，是名副其，是名副其实的的“风车大国大国”。Page 87Page 88n风能的利用技术风能的利用技术n大中型风电机组并网发电，大中型风电机组并网发电，已经成为世界风能利用的已经成为世界风能利用的主要形式主要形式n在许多风能资源丰富地区，在许多风能资源丰富地区，风电已经接近与常规能源风电已经接近与常规能源竞争的能力。竞争的能力。Page 89优缺点缺点风能的坏能的坏处n1)风速不速不稳定定,产生的能量生的能量大小不大小不稳定定n2)不是什么地方都可以利不是什么地方都可以利用用风能能,受地理位置限制受地理位置限制严重重n3)风能的能量能的能量转换效率低效率低n4)技技术不成熟不成熟,还不能普及不能普及n5)风能是新型能源能是新型能源,响响应的的使用使用设备也不是很成熟也不是很成熟6)国家目前没有明确政策国家目前没有明确政策要大力推广要大力推广风能利用能利用风能的优点风能的优点：投资少投资少工效高工效高经济耐用经济