新能源
可燃冰未来新能源
可燃冰是一种新能源。可燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在 和 30 个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占 80% — 99.9% ,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方科学家称其为“ 21 世纪能源”或“未来能源”。 1 立方米 可燃冰可转化为 164 立方米 的天然气和 0.8 立方米 的水。科学家估计,海底可燃冰分布的范围约 4000 万平方公里,占海洋总面积的 10% ,海底可燃冰的储量够人类使用 1000 年。
据专家估计,全世界石油总储量在 2700 亿吨到 6500 亿吨之间。按照目前的消耗速度,再有 50 - 60 年,全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现,让陷入能源危机的人类看到一条新的出路。
迄今,世界上至少有 30 多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。美国在 1998 年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划,计划到 2015 年进行商业性试开采。日本关注可燃冰是在 1992 年,目前,已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价,钻探了 7 口探井,圈定了 12 块矿集区,并成功取得可燃冰样本。它的目标是在 2010 年进行商业性试开采。
但人类要开采埋藏于深海的可燃冰,尚面临着许多新问题。有学者认为,在导致全球气候变暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大 10 — 20 倍。而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏,都足以导致甲烷气体的大量泄漏。另外,陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难,一旦出了井喷事故,就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。
由此可见,可燃冰在作为未来新能源的同时,也是一种危险的能源。可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”,需要小心对待.
氢
能
简
介
二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为 “过程性能源”和“合能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”;柴油、汽油则是应用最广的“合能体能源”。由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存,因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能,只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。可见,过程性能源和含能体能源是不能互相替代的,各有自己的应用范围。随着,人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”,
作为二次能源的电能,可从
各种一次能源中生产出来,例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然,生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些资源将要枯竭,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。
氢位于元素周期表之首,它的原子序数为 1 ,在常温常压下为气态,在超低温高压下又可成为液态。作为能源,氢有以下特点:
( l )所有元素中,氢重量最轻。在标准状态下,它的密度为 0.0899g
/l ;在 -252.7 ° C
时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢就可变为金属氢。
( 2 )所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出 10 倍,因此在能源工业中氢是极好的传热载体。
( 3 )氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的 75 %,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大 90O0 倍。
( 4 )除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为 142,351kJ/kg 液压绞车,是汽油发热值的 3 倍。
( 5 )氢燃烧性能好,点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快。
( 6 )氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境巨,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。
( 7 )氢能利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油,不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。
( 8 )氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
由以上特点可以看出氢是一种理想的新的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料,但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题:
·
廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源,它的制取不但需要消耗大量的能量,而且目前制氢效率很低,因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。
卷扬机 ·
安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气化、着火、爆炸,因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。
许多科学家认为,氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。氢能是一种二次能源,因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的,而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中,氢已和氧结合成水,必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电支分解水制氢,那显然是划不来的。现在看来,高效率的制氢的基本途径,是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢,那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了,其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义,但这却是一个十分困难的研究课题,有大量的理论问题和工程技术问题要解决,然而世界各国都十分重视,投入不少的人力、财力、物力,并且业已取得了多方面的进展。因此在以后,以太阳能制得的氢能,将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。
什么是 LNG 燃气电厂
液化天然气 LNG 作为一种清洁、高效、方便、安全的能源,以其热值高、污染少、储运方便等特点成为了现代社会人们可选择的优质能源之一。近期,我们新闻栏目将连续推出“关注 LNG 晋江燃气电厂系列报道”,带大家一起去了解一些关于 LNG 电厂的常识。今天请看系列报道之一,什么是 LNG 燃气电厂。
LNG 叫液化天然气,天然气是种气体,经过深度冷冻后变成液体,这个气是最干净的,因为在液化过程当中杂质变成固体被排除了,最后剩下可燃气体。
近年来,随着燃气蒸汽联合循环技术逐步发展成熟,以天然气为燃料的燃气蒸汽联合循环发电以其高效率、高性能的特性已成为世界各国开发建设电源项目的首选。
由于天然气的主要成分是甲烷,用天然气发电,与煤电相比可大幅度地削减二氧化硫、二氧化碳、烟尘和煤渣等污染物的排放量,有利于环境质量的改善。这正是 LNG 电厂的一大优势。
垃圾发电技术介绍
垃圾发电是把各种垃圾收集后,进行分类处理。其中:一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机要物),在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热能转化为高温蒸气,推动涡轮机转动,使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理,最后干燥脱硫,产生一种气体叫甲烷,也叫沼气。再经燃烧,把热能转化为蒸气,推动涡轮机转动,带动发电机产生电能。
现在,随着技术的发展,使人们对垃圾有了新的观点:“世界上根本没有垃圾,只是放错了地方的资源”。垃圾发电在国际上已成为保护资源且拉动环保产业的重要项目,在日本已建有 1700 家垃圾发电厂,在维也纳光市区就有 9 家,我国已经确定有 1000 家,垃圾发电以实现环保和资源再生的良性循环。
海浪为人类发电了
最近,在葡萄牙海域装置了一套商业规模、按实际尺寸制造的海浪发电系统—— Pelamis( 借用希腊语中的“海蛇” ) 。整个系统是由铰链组合在一起的三个钢制大圆柱,用锚在海底固定,它们半浮在海面上,并和海浪总的走向一致。圆柱的直径 ,长度有 ,比标准足球场还长。设计发电能力是 750 千瓦。
系统的发电原理看上去很简单:当海浪涌过系统时,使几个组件上下运动。这时,连接其间、装有铰链的管道弯曲,泵动内中的高压油液推动液压马达,继而带动发电组件发出电力。一个独特的设计是,油液先集中到一个内腔平滑的积聚区,通过这里再出发,油液就能保持恒定的速率。
在制造这台实际尺寸的机组前,先试制了好几个缩小样机,比例逐步增大,系统的设计也日益完善。现在发电机组的安装区域深藏在圆柱内部,和油液舱完全隔离。这样,一旦密封失灵,也只有液压马达被浸。所有系统部件都经由电力转换舱顶吊入,最大部件不超过 3 吨重,只需使用轻型起重设备。
装置中有一个油到水的热交换器,它的作用是将多余的能量回归到大海中,并在一旦电网切断,发电无出路时提供必需的热负荷。整套装置总体的电力转换效率,从低负荷时的约 70% 到满负荷时的超过 80% 。
3 个发电组件均由 690V 三相通用母线连接。使用单一变压器来升高电压以便传输,高压电由柔性脐状电缆传输过海床,再通过普通海底电缆送到海岸。
这台实物大小的机组经过设在奥克尼的欧洲海洋能源中心测试,在超过 1000 小时的试运行中没有发生重大技术故障。它由世界一流的 W.S.Atkins 海事事务所按挪威船级社的标准认证。美国有 赫格隆 4 个州表示要考虑在其沿海岸 7-10 公里的位置,装置这个系统。
由于海浪的能量都集中在海面附近, 深度下波浪就很小,这使海浪成为高度集中的能量源。专家们建议 Pelamis 放置在水深约 的位置,这里产生上涌海浪的机会较多。而这里通常离海岸 5-10 公里,所需的水下电缆 ( 它是成本的重要部分 ) 也不算太长。当然,还要避开水下障碍,以免它吸收海浪的能量;要注意其他人对海岸线的利用方式,诸如商船航线、捕鱼、养殖或休闲,尽量避免冲突。
研究还表明,海浪在一天中每小时和一年中逐日变化方面小于其他可再生的资源 ( 如风或太阳 ) ,使它有望成为“全天候能源”。更绝的是,数据表明欧洲西海岸海浪随季节的变化正好接近于欧洲西部电力消费随季节的变化趋势。
专家画出一张欧洲西海岸各处海浪潜能的分布位置图。他们指出,平均波能超过每米 15kW 水平的任何地点,都有希望以具有竞争能力的成本进行商业发电。在西欧最有希望的是英国和爱尔兰 ( 西海岸都在每米 70kW 上下 ) 、法国、西班牙、葡萄牙和挪威。有人估计英国的海浪能量资源是现在电力需求的 2-3 倍。而只要开发其中的 5% ,就可相当于核电工业能给出的能量。
已经制订了未来的海浪发电场计划,由多机组连编组成,通过单一电缆连接到岸。一个典型的规模是 30 兆瓦,占 1 平方公里的海面,可以为 2 万个家庭提供足够的电力。像爱丁堡那样的城市可以由 20 个这样的海浪发电场来供电。
