《能源太阳能等》PPT课件.ppt

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1、三、新能源,1、太阳能,知识点：1、平板型集热器的工作原理；2、真空管集热器的工作原理；3、聚光太阳灶的工作原理；4、被动式太阳房的工作原理；5、太阳能干燥原理；6、太阳烟囱发电原理。,第二节 能源概述,太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。,（1）太阳能的特点,太阳的辐射能量,太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75l026 W）的22亿分之一，但已高达1.731017 W，即太阳每秒钟辐射到地球上的能量就相当于500万吨煤。,太阳发射出总辐射能量 3.751023kw,173104亿

2、千瓦22亿分之一到达地球范围,23被大气吸收，40104亿kw,30被反射回宇宙空间，52104亿kw,47到达地球表面，81104亿kw,其中到达陆地表面17 104亿kw,17 104亿kw中，被植物吸收0.015%,作为燃料和食物0.002%,但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低（昼夜平均0.16 kW/m2）；二是其强度受各种因素的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。,太阳能的热利用低温太阳能利用系统（80以下）中温太阳能利用系统（80350）高温太阳利用系统（350以上）太阳能的光利用,（2）太阳能的利用方式,太阳能的主要利用技术太阳能-热能交换技术太阳能热发

3、电技术太阳能制冷技术太阳能热水系统太阳能-光电转换技术太阳能-化学能转化技术,A、典型的太阳能热利用装置与系统,1）平板型集热器2）真空管集热器3）太阳灶4）太阳房5）太阳能干燥6）太阳能发电,1）平板型太阳能集热器：,（1）吸热体：主要是吸收太阳能并将其内的流体加热，包括吸热面板和与吸热面板结合良好的流体管道。为提高吸收效率，一般对吸热板进行特殊处理或涂有选择性涂层（选择性吸收太阳的短波辐射，但其自身长波辐射发射率低）；（2）透明盖板：布置在集热器的顶部，作用是减少集热板与环境之间的对流和辐射换热，保护集热板不受雨、雪、灰尘的侵袭。透明盖板对太阳光的透射率高，但自身的吸收率和反射率低；（3）

4、保温材料：防止集热器向外散热；（4）外壳：具有一定的机械强度、良好的水密封性能和耐腐蚀性能。,平板型集热器：吸热体表面基本上为平板形式的非聚光型集热器。,a、平板型集热器结构,工作原理：太阳光的辐射能产生可见光与近红外线，透过平板集热器玻璃盖板2，进入平板集热器内部，遇到吸热板1的有色涂层，光即转变成热，然后将热量传递给吸热板内的传热工质，使传热工质的温度升高，作为集热器的有效能力输出。同时，温度升高的吸收热也会向外散热（传导、对流和辐射）。,2）真空管太阳集热器,全玻璃真空管集热器,热管式真空管集热器,受力和密封,全玻璃真空管集热器,外瓶,内瓶,抽真空,吸收涂层,弹簧支架,气体消散剂,工质,

5、热管式真空管集热器,工作原理：集热管工作时，太阳辐射穿过玻璃管后投射在金属吸热板上。吸热板吸收太阳辐射能并将其转换为热能，再传导给紧密结合在吸热板中间的热管，使热管内的工质迅速汽化。工质蒸汽上升到热管冷凝段后，在较冷的内表面上凝结，释放出蒸发潜热，将热量传递给集热器的传热工质。凝结后的液态工质依靠自身重力回流到蒸发段。,阳光午餐,温度100600,功率5001500W,箱式太阳灶 聚光太阳灶 综合性太阳灶,3）太 阳 灶,截光面积13 m2,热效率50左右,聚光太阳灶,旋转抛物面太阳灶球面太阳灶抛物柱面太阳灶圆锥面太阳灶菲涅耳太阳灶,太阳灶灶体的表面形状为旋转抛物面凹面，上面粘贴反光材料。旋转

6、抛物面是由抛物线绕它的对称轴旋转180度而形成的，传统的方法是用水泥或混凝土制成凹型扳，上面粘玻璃反光。工作原理：当平行光线沿着主光轴（抛物线对称轴）方向入射到它的表面时，反射光线都通过它的焦点。由于太阳光基本上属于平行光线，所以当太阳灶的(旋转抛物面的)主光轴指向太阳的时候，平行的太阳光线入射到旋转抛物面表面，经过反光材料的反射，这些反射光线都从它的焦点处通过，在这里形成太阳光线的高密集区。抛物面的焦点就在它的主光轴上。这样，我们把炊具放到抛物面焦点附近时，就可以烧水做饭了。,铸铁太阳灶,轮式复合材料轻型太阳灶,太阳灶的使用与维护,放置在开阔、避风的地方；使用时，调整灶面，使其轴对准阳光，并

7、使焦斑处于锅圈中心处；不能让焦斑（4001000）落在人体或其他物体上；保持太阳灶反射面的清洁；不用时，将灶面背向阳光，并且采用深色塑料或布罩住；炊具底部应涂黑，提高锅底吸热能力。但勿空烧；太阳灶的调整转动部件应定期加润滑油维护。,4）太阳房,Trombe wall特朗伯墙,主动式太阳房,又称主动太阳能采暖系统，太阳集热器获取太阳的热量，通过配热系统送至室内进行采暖，过剩热量储存，热量不足由备用辅助热源提供。包括太阳集热器、储热设备、辅助热源、以及管道、阀门、风机、水泵、控制系统等部件。,利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。,依靠建筑方位的合理布置，

8、通过窗、墙、屋顶等，以自然交换的形式，使建筑物尽可能在冬季多吸收储存热量，以达到采暖目的。如集热、蓄热墙，水墙等。,被动式太阳房,直接受益式集热蓄热墙式水墙式附加阳光间式屋顶集热蓄热式自然循环式,直接受益式被动式太阳房,直接受益式是被动式太阳房中最简单也是最常用的一种。利用南窗直接接受太阳能辐射。太阳辐射通过窗户直接射到室内地面、墙壁及其他物体上，使它们表面温度升高，通过自然对流换热，用部分能量加热室内空气，另一部分能量则贮存在地面、墙壁等物体内部，使室内温度维持到一定水平。,5）太阳能干燥,太阳能干燥原理：使被干燥物料，或者直接吸收太阳能并转化为热能，或通过太阳集热器加热的空气进行对流换热获

9、得热能，继而通过物料表面与内部的传热、传质过程使水分逐渐汽化并扩散到空气中去。实际机理：水分的传质过程。推动力：物料表面的水蒸汽分压干燥介质中的水蒸汽分压。,太阳能干燥优点：,节约常规能源,保护自然环境,提高生产效率,提高产品质量,6）太阳能发电系统,A、热力发电；B、太阳烟囱发电；C、太阳能光伏发电。,塔式电站（点聚焦，聚光倍数10003000）,碟式电站（点聚焦，聚光倍数500）,槽式电站(线聚焦，聚光倍数低),太阳烟囱,A、太阳能热发电技术太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转为热能，再通过热力循环系统进行发电。分为：（1）太阳能热动力发电，利用反射镜或集热器将太阳光聚集起来，加热水或其

10、它介质，产生蒸汽或热气流以推动涡轮发电机发电。（2）利用热电直接转换为电能的装置，将聚集的太阳光和热直接发电。例如温差发电、热离子发电和磁流体发电等。,太阳能热力发电系统,热发电系统工作原理,太阳能热力发电：通过水或其他工质和装置将太阳能辐射能转换为电能的发电方式。,压力和温度降低，体积膨胀，流速增高，热能变为动能，推动汽轮机做功。,塔式电站,太阳能烟囱热力式发电原理,B、太阳能烟囱,太阳烟囱（Solar Chimney）,太阳能热发电的一种新模式。空气在一个很大的玻璃天棚（或集热棚）下被加热，热空气在天棚中央的烟囱中上升，集热棚中的冷空气进入系统，从而形成空气循环流动。由于集热棚内的空间足够

11、大，当集热棚内空气流达到烟囱底部的时候，在烟囱内将形成强大的气流，利用这股强大的气流推动装在烟囱底部的空气涡轮机，带动发电机发电。太阳烟囱的优点是不需要太阳跟踪和聚焦系统，集热器天棚结构简单，不需要高科技制造技术，不需要冷却水，一经建成，运行维护成本很低，且天棚温室可用于农业目的。缺点是占地面积巨大，由于加热空气温度低（温升小于35），发电的热效率很低（1.5）。这种发电装置简单可靠，显然，在人烟荒芜、太阳能资源充沛的沙漠地区、建造太阳能烟囱有其现实意义。在西班牙已建有一座容量为50 kW的试验电站。显然这种发电方式非常适合于我国广大的西部地区。,澳大利亚“太阳塔”世界上目前最高的建筑1000

12、m的大型环保能源工程“太阳塔”（“巴比伦通天塔”）计划投资7亿澳元（3.95亿美元）该电站的集热棚直径达7公里，安装32个6.25MW的透平涡轮发电机组，总发电能力为200MW，预计年发电量500GWH，供20万户居民的生活用电。http:/,正负极夹层结构,C、太阳能光伏发电系统,太阳能电池：一种利用光生伏打效应把光能转变为电能的器件；光生伏打效应：是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象。当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。发现者：1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会产生光生伏打效应。光生伏打效应使得PN结

13、两边出现电压，叫做光生电压。使PN结短路，就会产生电流。,视频时间：太阳能光伏发电,7）太阳能应用的困难光电应用:太阳能电池造价太高，6000元/m2，发电效率只有15。能源密度低，最大值仅1000w/m2(太阳晴天垂直照射时），功率只有150w，提供电能200度/year，其成本为火电的10倍。光热应用：太阳光直接照射真空管热水器，夏天只能产生8090 的热水，冬天产生4050 的热水。根据联合国统计240 以下的用热占人类能源消耗总量的50，而且主要是集中在100 以上。太阳能热发电：太阳能都是通过转动发射镜来跟踪太阳的，如果需要1000kw的太阳能，就需要1500m2的聚光镜来聚光。“超

14、大面积中高温太阳能聚光跟踪技术”。,生物质：有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物能再生的物质。生物质能是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和储藏在生物体内的能力。,三、新能源,第二节 能源概述,2、生物质能,（一）生物质能特点,生物质由C、H、O、N、S等元素组成。其挥发份高，炭活性高，硫、氮含量低（S：0.11.5，N：0.53.0），灰分低（0.13.0）。生物质是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，在整个能源系统占有重要地位。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，就其能源当量而言，是仅次于煤、油、天然气而列第四位的能源，在世界能源消耗中，生物质能占

15、总能耗的14，但在发展中国家占40以上。,（二）生物质能的来源,柴薪至今仍是许多发展中国家的重要能源。但由于柴薪的需求导致林地日减，应适当规划与广泛植林。牲畜粪便，牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，可产生甲烷和肥料。制糖作物，制糖作物可直接发酵，转变为乙醇。水生植物，同柴薪一样，水生植物也可转化成燃料。,生物质能的来源,城市垃圾，主要成分包括：纸屑（占40%）、纺织废料（占20%）和废弃食物（占20%）等。将城市垃圾直接燃烧可产生热能，或是经过热分解处理制成燃料使用。城市污水，一般城市污水约含有0.020.03的固体与99%以上的水分，下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主

16、要原料。,15%,2.3%,24%,58.7%,（三）生物质能源的发展与现状,从人类利用火以来，最直接利用的能源；第二次世界大战前后，欧洲的木质能源应用达到高峰；随着石油化工和煤化工的发展，生物质能源利用趋于低谷；20世纪70年代中期，中东战争导致全球能源危机，生物质能源受到重视；如今，环境问题，生物质能源日益受到重视；“穷人的燃料”高品位的现代能源。,国际上生物质能利用现状 美国:在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。目前生物质发电已装机9000 MW。DOE生物质发电计划的目标是到2020年实现生物质发电的装机容量为45000 MW,年发电22503000亿度。2000 年美国生产50亿

17、升玉米乙醇,乙醇消耗相当于汽油消耗量的1%。美国能源部支持了一个投资巨大的纤维素乙醇中试及产业化攻关项目,旨在利用木材、稻草、玉米秸等纤维素废料生产燃料乙醇。采用提高糖得率和减低酶成本等方法，预期生产成本可降低一半以上。目前,美国生物柴油年生产能力为100万吨以上。到2010年,美国要将生物柴油产量提高到1200万吨。,国际上生物质能利用现状 欧盟:目前欧洲生物质能约占总能源消费量的2%，预计15年后将达到15%。欧盟能源发展战略绿皮书制定的长期能源战略计划指出到2020年生物质燃料将代替20%的化石燃料。其中生物柴油的市场占有率达12%。奥地利生物质能在总能耗中的比例增加到25；瑞典地区供热

18、和热电联产消耗的燃料26%是生物质；德国CHOREN公司2002年完成了年产1万吨合成柴油的试验示范工程,年产 10 万吨工业示范工程预计2005年投产运行；法国每年可生产生物质燃料及附加品二醋 27.8万吨,乙醇8.6万吨,生物质气15万吨。,国际上生物质能利用现状 巴西：目前,巴西是世界上最大的由甘庶杆制乙醇的生产国和消费国，实施了大规模的甘蔗制乙醇计划，是世界上唯一不使用纯汽油做汽车燃料的国家。据巴西政府称,到2007年,生物质能,主要是甘庶渣,将增长56%左右。2002年燃料酒精年产量已达到820万吨。“酒精替代计划”已使温室气体的排放减少了20%。亚洲：日本的新阳光计划,要求到201

19、0年可再生能源供应量和常规能源的节能量要占能源供应总量的10%，2030年分别达到34%。菲律宾、马来西亚、印度开发研究生物质的气化、成型固化、热解等技术,形成了工业化生产。,巴西的经验自20世纪70年代中期以来，巴西一直在致力于用乙醇（从本地所产的甘蔗中提取）替代进口汽、油。目前，在巴西所出售的燃料中有40%是乙醇。,生物燃料可以为全球提供充裕的汽车燃料。全球所生产的乙醇足以替代汽油消费总量的大约2%。2004年一些国家乙醇生产情况,1美加仑=3.78501135升；1英加仑=4.54545455升,（四）生物质能的利用技术,生物质能的利用技术大体上分为直接燃烧技术、热化学转换技术、生物转换

20、技术、液化技术和固体废弃物转换技术等五大类，各类技术又包含了不同的子技术。,A、直接燃烧技术,直接燃烧大致可分四种情况：（1）炉灶燃烧；（烧柴；提高利用效率，省柴）（2）锅炉燃烧；（3）垃圾焚烧；（4）固型燃料燃烧。,生物质直接燃烧技术,锅炉燃烧,B、热化学转换技术,包括：（1）干馏技术；（2）气化制生物质燃气；（3）热解制生物质油。,a、生物质热裂解技术,生物质热裂解反应过程,干燥阶段，物料加热升温至150；预热裂解阶段，加热升温至150300，不稳定成分分解成CO2、CO、醋酸等 固体分解阶段，加热升温至300600，热裂解主要阶段，发生复杂物理、化学反应。液体产物有醋酸、木焦油、甲醇，气

21、体产物有CO2、CO、CH4、H2等 燃烧阶段，再加热，排出残留在木炭中挥发物质。,生物质热解：生物质在完全缺氧或有限氧供给的条件下热降解为液体生物油、可燃气体和固体生物质炭三个组成部分的过程。,生物质热裂解技术,生物质热裂解液化：,在中温（500600）、高加热速率（104105/s）和极短气体停留时间（约2s）的条件下，将生物质直接热解，产物经快速冷却，可使中间液态分子在进一步断裂生产气体之前冷凝，得到高产量的生物质液体油，液体产率可高达7080（质量分数）。,生物质油：,采用快速热裂解反应，使在极短的时间内发生强烈的热裂解反应，产生热裂解产物，再迅速淬冷，通常在0.5s内急冷至350 以

22、下，可最大限度增加了液态产物（油），此液态产物即为“生物质油”，也称为“生物油”，“热裂解油”。,生物质热裂解技术,生物质裂解油燃料：生物质热裂解液化产生的生物油经过进一步分离，不仅可作为锅炉和其他加热设备的燃料，再经过处理和提炼可作为内燃机燃料，还可以用来提取化工产品。,生物质热裂解技术,新型能源 更具环保因为生物柴油本身属于含氧燃料，能降低汽车的颗粒物、碳氢、一氧化碳、二氧化硫等污染物的排放。生物柴油的硫含量较低，差不多能减少30%左右的硫化物的排放。生物柴油不含会对环境造成污染的芳香族烷烃。使用生物柴油可以降低90%的空气毒性，还能极大的降低患癌率。,专家认为，“如果按照每吨280034

23、00元计算，生物柴油可以形成300多亿元的产业”。另外，开发利用生物柴油，还可以发展油料植物，促进我国农林产品向工业化产品转化，有利于调整农业结构，增加农民收入。目前世界生物柴油年产量已超过350万吨，预计2010年可达3000万吨以上。欧美以及亚洲一些国家和地区正大力发展利用油菜制造生物柴油产业，而我国是油菜生产大国，发展油菜制造生物柴油意义可能更加重大。,C、生化转换技术,生物转换技术主要是以厌氧消化和特种酶技术为主。,a、厌氧过程与沼气技术,我国大力推广了厌氧消化技术在农村地区的使用。通过农业部国债项目的推行，截止2005年底，全国户用沼气达到1807万户，养殖场的沼气工程3556多处，

24、年产沼气70亿立方米，折合标煤500万吨，在农业部发布的全国农村沼气工程建设规划上，计划到2010年底全国将有4000万农户用上沼气。国债沼气项目要求户用沼气“一池三改”，最大量的减少了传染源，切断了疫病传播途径，因此也是农村血吸虫防治的一项有效手段。,近年来，随着农村畜禽养殖户减少和农村劳动力的减少，同时集中养殖户的增多，国家及时调整政策，从2007年开始，将对养殖小区集中供气沼气工程和联户沼气工程予以资金支持，以推进人畜粪便、农作物秸秆、生活垃圾和污水的综合治理和转化，此举措必将在短期内使我国沼气工程的技术得到快速的发展。,沼气发酵过程,1、水解发酵阶段 粪 便 各种酶 单 糖 秸 杆 多

25、 糖 有机质 氨基酸2、产酸阶段 单 糖 产酸菌 乙 酸 多 糖 丙 酸 氨基酸 醇 类3、产甲烷阶段 乙 酸 甲烷菌 甲烷 丙 酸 二氧化碳 醇 类 硫化氢,大分子状态的碳水化合物溶于水的小分子化合物。多糖水解为单糖、双糖，蛋白质分解为汰和氨基酸，脂肪分解为甘油和脂肪酸。,单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸简单的有机酸、醇、CO2、H2、He、H2S等。主要为以乙酸为主的挥发性有机酸。,厌氧过程与沼气技术,小型户用沼气池,大中型沼气工程工艺,燃料乙醇指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是一种可再生能源，可在专用的乙醇发动机中使用，又可按一定的比例与汽油混合，在不对原汽油发动机做任何

26、改动的前提下直接使用。使用含醇汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放。,b、生物质燃料乙醇技术,乙醇生产方法：,发酵法化学合成法（乙烯与水蒸气直接反应）,乙醇生产主要原料：,高温、高压,淀粉质原料糖质原料纤维素原料其他原料，如造纸厂纸浆废液、淀粉厂淀粉渣,生物质燃料乙醇技术,乙醇发酵工艺类型,生物质燃料乙醇技术,1、燃料乙醇的研究与发展1908年，福特公司，二战期间，欧洲400万辆汽车减少对石油进口依赖及环保因素解决农产品丰收形成的农产品过剩问题2、燃料乙醇生产经济性分析原料是燃料乙醇生产成本的主要部分6080。,燃料乙醇的特点,1、可作为新的燃料

27、替代品 可作为新的燃料替代品,减少对石油的消耗。乙醇作为可再生能源,可直接作为液体燃料或者同汽油混合使用，可减少对不可再生能源-石油的依赖,保障本国能源的安全。2、辛烷值高，抗爆性能好 作为汽油添加剂,可提高汽油的辛烷值。通常车用汽油的辛烷值一般要求为90或93,乙醇的辛烷值可达到111,所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,且乙醇对烷烃类汽油组分（烷基化油、轻石脑油）辛烷值调合效应好于烯烃类汽油组分（催化裂化汽油）和芳烃类汽油组分（催化重整汽油）,添加乙醇还可以较为有效地提高汽油的抗爆性。,3、减少矿物燃料的应用以及对大气的污染乙醇的氧含量高达34.7%,乙醇可以按较甲基叔丁基醚（

28、MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇,氧含量达到2.7%；如添加10%乙醇,氧含量可以达到3.5%，所以加入乙醇可帮助汽油完全燃烧,以减少对大气的污染。使用燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油添加剂,可消除空气中铅的污染；取代MTBE,可避免对地下水和空气的污染。另外,除了提高汽油的辛烷值和含氧量，乙醇还能改善汽车尾气的质量,减轻污染。一般当汽油中的乙醇的添加量不超过15%时,对车辆的行驶性没有明显影响,但尾气中碳氢化合物、NOx和CO的含量明显降低。美国汽车/油料（AQIRP）的研究报告表明：使用含6乙醇的加州新配方汽油,与常规汽油相比，HC排放可降低5,CO排放减少21-28%

29、，NOx 排放减少7-16%,有毒气体排放降低9-32%。4、可再生能源若采用雅津甜高粱、小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2,在数量上基本持平，这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。,关于燃料乙醇的认识误区,误区：燃料乙醇是油，作为替代油品？定位：燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，燃料乙醇不是“油”。乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不是简单做为替代油品使用，这种认识和宣传是大错而特错的。燃料乙醇是优良的油品质量改良剂，或者说是增氧剂。它还是汽油的高辛烷值调合组分。它是和我国石油行业在

30、九十年代后期为提高油品质量才开始发展的MTBE起同样的作用。乙醇的增氧效果比MTBE要好一倍。美国法定的汽油改良剂有三种：MTBE（甲基叔丁基醚）、乙醇和ETBE（乙基叔丁基醚），2002年，美国能源部在给我国介绍燃料乙醇使用经验时，还庆幸我国MTBE刚刚起步，就选择了用燃料乙醇来替代的路子。美国走了20年MTBE的弯路之后，现在又回过头来再走乙醇代替MTBE的路子。美国的经验教训，可帮助我们更正确的认识燃料乙醇。乙醇汽油之所以可以改善尾气污染，改善动力，根本的原理就是乙醇里所含的内氧，部分地补充了汽油在油缸内燃烧外界供氧不足的问题，另外又较好地解决了汽油的高辛烷值组分问题，“两好合一好”，使

31、乙醇的物理化学特性得以充分的发挥。因此，把乙醇单单做为“油”的概念，会使我们进入误区，大大地折扣了燃料乙醇的功能和价值。,D、各技术现状与瓶颈,沼气发酵技术 已有30多年历史，农村户用沼气池超过4000万户；瓶颈在于开发低温高活性沼气微生物和高效厌氧反应器。燃料乙醇技术 形成产业化 以陈化粮为主要原料，与粮食争原料，是否环保还存在争议；瓶颈在于大规模生产、秸秆利用和废液处理等。,直接燃烧发电技术 全国装机容量800 MW；单台锅炉容量小；瓶颈在于大规模直接燃烧和混烧技术。热解气化及发电技术 采用分步式能源化利用，目前最大4 MW级气化发电站和全国很多村级气化集中供气站；2/3气化集中供气站已停

32、运（目前又在兴起）；气化发电规模小；瓶颈在于系统效率提高、气化热值低和焦油处理问题。,热解液化技术 少数进入中试阶段，最大300t/年；粗生物油成分复杂，除直接燃烧外，应用不明确；瓶颈在于粗生物油的精制和应用。生物柴油技术 工艺较成熟，年生产能力5万吨；现有资源不足以支撑未来产业化；瓶颈在于植物油原料和转化效率的提高。,（五）我国生物质能利用问题和解决途径,（六）生物质能的优点,提供低硫燃料；提供廉价能源(某些条件下)；将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。,（七）生物质能的缺点,植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；单位土地面的有机物

33、能量偏低；缺乏适合栽种植物的土地；有机物的水分偏多(50%95%)。,二、新能源,第二节 能源概述,3、氢能,氢蕴藏于浩瀚的海洋之中。海洋的总体积约为13.7亿km3，若把其中的氢提炼出来，约有1.4109亿吨，所产生的热量是地球上矿物燃料的9000倍。,（1）氢能的优点,燃烧热值高：每千克氢燃烧后能放出142351 kJ的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。清洁无污染：燃烧的产物是水，对环境无任何污染。资源丰富：氢气可以由水分解制取，而水是地球上最为丰富的资源。适用范围广：贮氢燃料电池既可用于汽车、飞机、宇宙飞船，又可用于其他场合供能。,（2）氢能实用化所需要解决的技术难题

34、,大量、且低成本地制造氢的技术开发；安全地储藏、运送氢的技术开发；高效率地转换氢能的技术开发；将氢能用于社会各行各业的技术开发。,（3）氢的制取,氢能是一种二次能源，在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极少。因此必须将含氢物质分解后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水（H2O），其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。因此要开发利用这种理想的清洁能源，必须首先开发氢源，即研究开发各种制氢的方法。,1）从含烃的化石燃料中制氢,过去以及现在采用最多的方法，是以煤、石油或天然气等化石燃料作原料来制取氢气。用蒸汽作催化剂以煤作原料来制取氢气的基本反应过程为：用天然气作

35、原料、蒸汽作催化剂的制氢化学反应为：,美国的未来煤制氢技术,2）电解水制氢,这种方法是基于如下的氢氧可逆反应：分解水所需要的能量Q是由外加电能提供的。为了提高制氢效率，电解通常在高压下进行，采用的压力多为3.05.0 MPa。目前电能产生效率为3540，电解水率在75，总电解水产氢效率2630，每立方米H2需耗电4.55度。,3）热化学制氢,通过外加高温使水起化学分解反应来获取氢气。到目前为止虽有多种热化学制氢方法，但总效率都不高，仅为2050，而且还有许多工艺问题需要解决。依靠这种方法来大规模制氢还有待进一步研究。,4）太阳能制氢,随着新能源的崛起，以水为原料、利用核能和太阳能来大规模制氢已

36、成为世界各国共同努力的目标。其中太阳能制氢最具吸引力，也最有现实意义。,太阳能制氢,太阳热分解水制氢太阳能电解水制氢太阳能光化学分解水制氢太阳能光电化学分解水制氢模拟植物光合作用分解水制氢光合微生物制氢,4）生物质制氢,（4）氢的贮存,氢在一般条件下是以气态形式存在的，且易燃（4%75%）、易爆（15%59%），这就为贮存和运输带来很大的困难。氢的贮存有三种方法：高压气态贮存；低温液氢贮存；金属氢化物贮存。,（5）氢能利用,氢能所具有的清洁、效率高、重量轻和储存及输送性能好、应用形式多等诸多优点，赢得了人们的青睐。利用氢能的途径和方法很多，如航天器燃料、氢能飞机、氢能汽车、氢能发电、氢介质储能与输送以及氢能空调、氢能冰箱等，有的已经实现，有的正在开发，有的尚在探索中。随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展，氢能应用范围必将不断扩大，氢能将深入到人类活动的各个方面，直至走进千家万户。,氢燃料电池,氢能汽车 宝马氢能汽车介绍（视频时间）,（6）关于氢能的一些争议能量密度低：氢密度小，单位体积热值低。输送能耗大：需要输送技术的进步安全性：可燃极限宽，点火能量小。对环境的影响：泄漏不可避免，可达10，最终导致臭氧层破坏。,氢能的美好未来,不远的将来，氢能汽车将驰骋于高速公路上，氢能飞机将翱翔于蓝天，氢能飞船将穿梭于星际，人类将迎来一个洁净、高效的明天。,