【新旧动能转换知识】清洁能源(三)

  地热能

  地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公英里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。

  地热能的利用:

  1、200至400℃直接发电及综合利用;

  2、150至200℃双循环发电,制冷,工业干燥,工业热加工;

  3、100至150℃双循环发电,供暖,制冷,工业干燥,脱水加工,回收盐类,罐头食品;

  4、50至100℃供暖,温室,家庭用热水,工业干燥;

  5、20至50℃沐浴,水产养殖,饲养牲畜,土壤加温,脱水加工。

  现在许多国家为了提高地热利用率,而采用梯级开发和综合利用的办法,如热电联产联供,热电冷三联产,先供暖后养殖等。

  水能

  水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。

  包括常规能源的清洁利用,如煤的气化和液化;可再生能源如太阳能、风能、水能、海洋能、地热能、生物能的利用;以及新能源(如氢燃料)的开发。氢燃料的发热值为同等重量碳的4倍,燃料产物是水,对环境无污染,是未来理想的清洁能源。

  核能

  核能(或称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程。核能通过三种核反应之一释放:1、核裂变,打开原子核的结合力。2、核聚变,原子的粒子熔合在一起。3、核衰变,自然的慢得多的裂变形式。

  核能的优点是:

  1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。

  2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

  3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。

  4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。

  5.核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法稳定。

  核能的缺点:

  1.核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理。

  2.核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里,故核能电厂的热污染较严重。

  3.核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。

  4.核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。

  飞轮储能

  飞轮储能是一种利用高速旋转的飞轮存储能量的技术。在储能阶段,通过电动机拖动飞轮,使飞轮加速到一定的转速,将电能转化为动能;在能量释放阶段,飞轮减速带动电动机作发电机运行,将动能转化为电能。典型的飞轮储能装置,一般包括高速旋转的飞轮、封闭壳体和轴承系统、电源转换和控制系统等。

  飞轮储能具有储能密度较高、充放电次数与充放电深度无关、能量转换效率高、可靠性高、易维护、使用环境条件要求低、无污染等优点。但大规模的飞轮储能系统的研制在高速低损耗轴承、发电/电动机、散热和真空等技术上还有难度。

  目前飞轮储能技术主要有两个分支,一是以接触式机械轴承为代表的大容量飞轮储能技术,其主要特点是储存动能、释放功率大,一般用于短时大功率放电和电力调峰场合。二是以磁悬浮轴承为代表的中小容量飞轮储能技术,其主要特点是结构紧凑、效率更高,一般用作飞轮电池、不间断电源等。

(责任编辑:周明明)
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