能源资源科学概论第三章 新能源(第二节海洋能、地热能、生物质能、固体废物能、水能).ppt
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1、第二节 海洋能,地球表面积为5.1108km2,其中海洋面积3.61108km2 ,占71%。海洋被认为是地球上最后的资源宝库,也被称为能源之海。,第二节,海洋能:海洋产生的能量(海水蕴藏着的可补充的能源)。 全球海洋能总量为766亿千瓦。,海水势能:潮汐能; 海水动能:波浪能、海流能; 海水热能:温度差能; 海水化学能:海水盐度梯度能。,分类,各种海洋能所占比例图,潮汐和潮汐能来源于月球和太阳引力,其它类型的海洋能均来源于太阳辐射。,月球的引力引起潮汐、潮流,太阳辐射提供的海洋能,一、温度差能,1.定义 是利用深部海水与表面海水的温度差产生有用的能源。赤道附近太阳直射多,其海域的表层温度可达
2、25-28,而在海洋深处500-1000m处海水温度却只有3-6 ,这个温差就是一个可供利用的巨大能源。 2.应用 利用水面的高温海水,蒸发沸点低的液体,获得蒸汽旋转涡轮发电,再由深海吸取的冷水,以冷却蒸汽成液体,内部形成一密闭的循环系统,还有开式、雾滴提升等循环方式,只要海水的表层、深层的温度存在,此种方法也是一近乎可永久使用的能源。,海洋能,一、温度差能海洋热电站,热能,一、温度差能,海洋能,1930年,德尔松瓦的学生G克洛德,在古巴建成了世界上第一座海水温差电站。,一、温度差能,我国南海海域辽阔,水深大于8OO米的海域约140150万平方公里,位于北回归线以南,太阳辐射强烈,是典型的热带
3、海洋,表层水温均在25 以上。5OO8OO米以下的深层水温在5 以下,表深层水温差在2O24 ,蕴藏着丰富的温差能资源。据初步计算,南海温差能资源理论蕴藏量约为1.191.331O19千焦耳,技术上可开发利用的能量(热效率取7)约为(8.339.31)1017千焦耳,实际可供利用的资源潜力(工作时间取5O,利用资源10)装机容量达13.2114.76亿千瓦。 我国台湾岛以东海域表层水温全年在2428,5OO80O米以下的深层水温在5以下,全年水温差2O24。据台湾电力专家估计,该区域温差能资源蕴藏量约为2.161O14千焦耳。,二、盐度梯度能,1.定义 指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水
4、之间的化学电位差能。主要存在于河海交接处。同时,淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。 2.应用 是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。通常,海水(35盐度)和河水之间的化学电位差有相当于24O米水头差的能量密度。这种位差可以利用半渗透膜(水能通过,盐不能通过)在盐水和淡水交接处实现。盐差能的利用主要是发电。,二、盐度梯度能两水相逢立新功,海洋能,化学能,盐差发电原理简图,基本方式是将不同烟浓度的海水之间的化学电位差能转化成水的势能,再利用水轮机发电,具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机械化学式等。其中渗透压式方案最受重视,它与海水的盐浓度及温度有关。目前渗透压式盐差能转换方法主要有水压
5、塔渗压系统和强力渗压系统两种。,二、盐度梯度能,海洋能,我国海域辽阔,海岸线漫长,入海的江河众多,入海的径流量巨大,在沿岸各江河入海口附近蕴藏着丰富的盐差能资源。据统计,我国沿岸全部江河多年平均入海径流量约为1.71.81012立方米,各主要江河的年入海径流量约为1.51.61012立方米。据计算,我国沿岸盐差能资源蕴藏量约为3.91O15千焦耳,理论功率约为1.25108千瓦。,我国的盐差能,地理分布不均。长江口及其以南的大江河口沿岸的资源量占全国总量的92.5,理论总功率达1.156108千瓦,其中东海沿海占69,理论功率为O.86108千瓦。 沿海大城市附近资源最富集,特别是上海和广东附
6、近的资源量分别占全国的59.2和2O。 资源量具有明显的季节变化和年际变化。一般汛期45个月的资源量占全年的6O以上,长江占7O以上,珠江占75以上; 山东半岛以北的江河冬季均有l3个月的冰封期,不利于全年开发利用。,我国盐差能资源的特点:,三、海流能,1.定义 指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。 2.应用 利用海流带动水轮机发电将其转换电能,亦称为水下风车。,三、海 流 能海中之河,海洋能,动能,海洋能,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,它水色深蓝,从远处看像是蔚蓝色的大海里飘着一
7、条黑色的绸带,故有“黑潮”之称。其宽度为185千米,平均厚度有400米,平均每天的流速是55千米一150千米,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,目前处于小规模试验阶段。,四、潮汐能,1.定义 指海水潮涨和潮落形成的水的能量。 海水的涨落现象主要是由地球、月亮和太阳的运动以及它们之间的相互作用而引起的。,2.应用 利用潮水涨退的水流力量带动可逆转发电机发电。是一种可以长远使用的能源,但发电的周期和人类的生活规律不配合。,四、潮汐能月亮的礼物,海洋能,势能,海洋能,虽然潮汐涨落与日月有关,但日地距离是地月距离的389倍,所以“近地楼台”的月亮时刻控制着潮汐能的大小。
8、 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。“声驱千骑疾,气卷万山来”的我国钱塘江潮,最大潮差达8.9米,可称为天下一绝。 1966年,法国在最大潮差为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。,四、潮汐能,海洋能,和水力发电相比,潮汐能的能量密度很低,相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为1315米,我国的最大值(杭州湾瞰浦)为8.9米。在我国沿海,特别是东南沿海有很多能量密度较高,平均潮差 45米,最大潮差78米。 一般说来,平
9、均潮差在3米以上就有实际应用价值。,四、潮汐能,海洋能,根据我国潮汐能资源调查统计,可开发装机容量大于200千瓦的坝址共有424处,可开发装机容量2OO千瓦以上的潮汐资源,总装机容量为2179万千瓦,年发电量约624亿千瓦时。 这些资源在沿海的分布是不均匀的,以福建和浙江为最多,站址分别为88处和73处,装机容量分别是1O33万千瓦和891万千瓦,两省合计装机容量占全国总量的88.3。 其次是长江口北支(属上海和江苏)和辽宁、广东,装机容量分别为7O.4万千瓦和59.4万千瓦和 57.3万千瓦,其他省区则较少,江苏沿海(长江口除外)最少,装机容量仅O.11万千瓦。 浙江、福建和长江口北支的潮汐
10、能资源年发电量为573.7亿 瓦时,如能将其全部开发,相当每年为这一地区提供2000多万吨标准煤。,利用潮汐能应注意:,潮汐电站会改变潮差和潮流,还会改变海水温度和水质。拦潮后形成的水库对生态既有有利影响,也有不利影响。,为水产养殖提供适合的条件,但同时也会对地下水和排水等带来不利影响。此外,在建设潮汐电站时,还必须考虑海岸的侵蚀和对鸟类栖息环境的影响,特别是在河口建潮汐电站时,更应注意环境问题,如对鸟类的影响等。,五、波浪能,五、波 浪 能海上“烈马”,海洋能,1.定义 指海洋表面的波浪所具有的能量,它是由风把能量传递给海洋而产生的。,动能,2.应用,固定式和漂浮式 (系锚方式) 间接式和直
11、接式 (能量提取方式),波能装置,五、波 浪 能,海洋能,2001年,英国政府在苏格兰北方的Orkeny岛,建造全世界首座利用潮汐波浪发电的离峰浮动电厂。,五、波 浪 能,波浪发电世界分布图,经过70年代对多种波能装置进行的实验室研究和80年代进行的实海况试验及应用示范研究,波浪发电技术已逐步接近实用化水平,研究的重点也集中于3种被认为是有商品化价值的装置,包括振荡水柱式装置、摆式装置和聚波水库式装置。,我国的波浪能资源,五、波 浪 能,根据调查和利用波浪观测资料计算统计,我国沿岸波浪能资源理论平均功率为1285.22万千瓦,这些资源在沿岸的分布很不均匀。 以台湾省沿岸为最多,为429万千瓦,
12、占全国总量的 1/3。 其次是浙江、广东、福建和山东沿岸也较多,在16O2O5万千瓦之间,约为7O6万千瓦,约占全国总量的55,其他省市沿岸则很少,仅在14356万千瓦之间。 广西沿岸最少,仅8.l万千瓦。 全国沿岸波浪能源密度(波浪在单位时间通过单位波峰的能量,单位千瓦/米)分布,以浙江中部,台湾,福建省海坛岛以北,渤海海峡为最高,达5.117.73千瓦/米。,五、波 浪 能,第三节 地热能,一、概况 1.地热能的形成 温泉是地热能展现在大自然的一种现象。当人们看到那热气腾腾的热水,不禁会想这种能源是怎样形成?这里来揭开这一奥秘。因为地球内部很深处存在放射性元素,这些元素不断进行着热核反应,
13、具有非常高的温,度,估计地球中心的温度有6000,这样巨大的热能,通过大地的热传导、火山爆发、地震、深层水循环、温泉等途径不断地向地表散发,这样,便产生了地热能。因此,地球就形象地形容为“大锅炉”。,第三节,2.地热能的分类 目前,国际上所指的地热资源,仅以地壳浅部深5000米以内储存的天然热量千焦为依据,这相当于5000万亿吨标准煤的热量。按照地热资源的温度不同,可分为以下几种。,3. 我国地热资源分布情况 近年来,中国的地质普查和勘探结果表明,全国有19个省市区具有较好的地热资源,发现的地热点有3200多处,已进行勘查的地热田50多个。,查明的地热储量相当于31.6亿吨标准煤,远景储量约相
14、当于1353.5亿吨标准煤。其中,地热资源特别丰富的为西藏、云南、台湾的高温地热,广东、海南等地的中低温地热分布较广,内蒙、新疆等地也有一些地热点分布。,二、地热能的利用,地热发电被称为及水力、火力、核能之后的第四大电能共给系统。2000年全世界运行的地热电站,其发电功率每年已达到800万千瓦。中国最著名的地热电站是西藏的羊八井高温地热电站,提供拉萨2/3的居民用电。位于广东丰顺的中低温(90)地热电站已成为当地产业的一大亮点。,?,1.地热发电 地处边远的深山里,巨大的发电机在运转,附近既没有江河,也没有水坝,它是以什么作为动力的呢,没有了烟囱! 没有了污染!,西藏地热资源,地热发电原理,2
15、.地热直接利用,地热的直接利用在这一方面,一般指温度150以下的地热流体的利用。这些地热资源能光法用于工业、农业及及其他各个方面。 世界地热资源的直接利用各具特色: 日本:洗浴; 冰岛:供暖; 匈牙利:农业温室; 我国:取暖、水产养殖、浴疗、农业温室等。,热泵:通过制冷剂(附里昂)在蒸发剂、压缩机、冷凝器和膨涨阀等部件中的气相变化(沸腾和凝结)的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。其工作原理和空调、电冰箱等的工作原理基本相同。,3.地源热泵技术,地源热泵技术应用 利用低温地热水、地热为水、地下水、地表水等低温地热能,通过热泵循环,向建筑物供暖。,二、地热能的利用,4.地热制冷空调技术,用
16、一种溶液(溴化锂溶液)的吸收和发生过程代替了压缩机压缩过程。制冷剂是水。包括两个循环过程:溴化锂溶液循环和制冷剂循环。,制冷剂循环,就是它替代了压缩机!,5.地热能梯级综合利用技术,充分利用地热能,实现资源来自地球,最后回归地球!,第四节生物质能,(一)生物质能概述 生物质,是指由光合作用而产生的各种有机体,其中包括薪柴、农林作物(尤其是为了生产能源而种植的能源作物)、能业和林业残剩物、食品加工和林产品加工的下脚料、城市固体废弃物、生活污水和水生植物等。,农业废弃物,林业废弃物,第四节,生物质能,是太阳能以化学能形式贮存在生物之中的一种能量形式,它直接或间接的来源与植物的光合作用,是唯一可运输
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