新能源利用

新能源利用 摘要: 随着能源危机日益临近，同时面对着传统能源所带来的环境问题，对于新能源的研发及利用越来越重要，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。本文主要介绍了世界上太阳能、风能、生物质能和海洋能的开发和利用，让我们对一些新能源有了基础的认识，从而进一步提升对新能源的兴趣和探索、追踪学科发展的前沿信息。 关键字:新能源 利用 主要 太阳能 风能 生物质能 海洋能 20世纪以来,对煤炭、石油、天然气等化石燃料的大规模开发和利用 ,一方面创造了人类历史上空前繁荣的物质文明 ,另一方面 ,也造成了大量的资源浪费和污染物、温室气体的排放。当前 ,作为常规能源的化石燃料的储量正在一天天减少 ,而空气污染、全球变暖、臭氧空洞等一系列的环境问题日益危害着我们人类，对于新能源的研发及利用越来越重要，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一，下面就带大家走进新能源的世界，去领略太阳能、风能、生物质能和海洋能带给我们神奇。 一、太阳能 鉴于化石能源的过度开采和逐渐枯竭，太阳能向化学能的定向转换已日益引起业界的广泛关注。传统的利用太阳能驱动化学反应路径是基于半导体的光催化技术，然而半导体对于很多有机反应来说并不具有高催化活性及选择性。针对该瓶颈问题，材料化学家们提出了通过结合金属的催化活性和光学特性(即局域表面等离激元性质)来实现有机催化反应的思路，从而有望替代现有的传统热催化方法。 除此之外，据国外媒体报道，受到树叶里发生的一个化学变化的启发，加州理工学院的科学家们开发出一种新的导电薄膜。有了这张膜，利用阳光将水分解成氢燃料中出现的问题将迎刃而解。诸如硅这类的半导体在导电的过程中很容易氧化生锈，加入氧化镍薄膜能够防止生锈，同时能促进阳光的分解作用，获得更多的像甲烷或者氢这样的燃料。“人工树叶”复制了自然界中植物利用阳光将水、二氧化碳转化成氧气和碳水化合物类燃料的过程。 自然的广阔和神秘已经无法阻止人类对他的探索，日本宇宙航空研究开发机构成功进行了微波无线输电实验，输电距离达55米。微波无线输电是“太空太 阳能发电”不可或缺的技术，这一成果使太空太阳能发电研究又前进了一步。研究小组当天在兵库县实施了室外无线输电实验。由于强大的微波可能对人体和环境产生不良影响，因此对微波发射的精度要求极高。据日本宇宙航空研究开发机构估算，如果使用直径两三千米的巨大太阳能电池板进行太空发电，将能达到一台常用的百万千瓦装机容量的核电机组发电水平。 二 、风能 风力，这种古老而清洁的能源正在成为全球发展最快的能源之一。全球风能理事会秘书长史蒂夫?索亚表示，未来10年，北美、欧洲和中国将成为三个最主要的风能市场。据统计，我国陆地可利用风能资源约2.5亿千瓦，加上近岸海域可利用风能资源，共计约10亿千瓦，大于我国的水能资源储量。我国开发利用风能资源的时间虽然不长，但发展却很快。20世纪90年代以来，并网风电场装机容量以平均每年30,左右的幅度递增。到2005年底，国内已有15个省、区、市建设了61个风电场，风力发电总装机规模已达到126万千瓦。目前，风能利用的形式主要有风力发电、风力提水、风力制致热等，我国的风能资源在全球各国中属于中等水平，东南沿海及其岛屿为我国最大风能资源区，主要利用的是海上风，内蒙古和甘肃北部为我国次大风能资源区，国内最著名的风电厂是新疆乌鲁木齐附近的达坂城风电场，总装机容量为1.68万千瓦。 全球各国对于风能利用的脚步也逐趋加快，建于英国肯特州海域的风电场备有175台，总出力630MW，大概可提供约50万个一般家庭所需电力。据此，年间可减排90万吨二氧化碳。该电厂从2009年始建至2013年完工并开始运行，是目前世界上最大规模洋上风电场。 三、生物质能 美国内华达州公司Algae Systems已经在阿拉巴马州的莫比尔湾建立试验工厂，他们不仅要将绿藻转化为柴油，还要从下水道中提取饮用水，并制造化肥。实际上，这种解决就是尽可能多地处理废水，同时制造可代替燃料。 Algae Systems公司首先在培养室内种植本土绿藻，并在温室中扩大种植规模。随后，这些绿藻会被转移到巨大漂浮生物反应器上，绿藻可以从大气和养料(比如消毒沐浴的生活污水等)中吸收二氧化碳。只需数天，这些绿藻就会结束“进食”，就可以被收获和进行脱水处理。接下来，绿藻需要接受“水热液化”过程，即将绿藻放在极端压力下烹煮，从而得到一种液体，它与油井中抽出的原油不同。这 种液体将被送入实验室，并向其中注入氢气，结果就会形成烃类燃料。绿藻正成为一种可持续发展资源。 人们绿藻可以利用，芦苇也成为了一种新型能源，日本滋贺县东北部工业技术中心日前宣布，他们以芦苇制成的活性炭作电容器的电极材料，成功制成了纽扣电容电池，比现有使用椰子壳活性炭的电容电池蓄电性能更高。电容电池是利用双电层现象来储存电荷的蓄电技术。这种电池实际上就是一个电容器，只是容量比通常的电容器大得多。研究人员将煤气喷到芦苇上，进行高热处理，获得了拥有细小孔洞的活性炭，然后将其薄薄地涂在铜箔上，制成圆盘状的电极，最终成功制造出了纽扣电容电池。他们发现在同样条件下，使用芦苇活性炭时电池的蓄电容量是使用椰子壳活性炭时的约3倍。研究人员指出，这一成果显示了将芦苇用于最尖端技术领域的可能性，他们准备开展进一步研究，提高电池的性能，增强其耐久性和维持电池质量，以期实现商品化生产。 同时，生物质能源利用的最为普遍的方式之一秸秆发电在农业大国的我国利用较为广，对于无用的木屑，英国在南威尔士海开发建设了以木屑为燃料的发电厂，木屑燃料用于燃烧，便废为宝，变成一种可持续资源。对于变废为宝的生物质还有很多，雪佛龙能量解决方案公司在美国Millbrae城的水污染控制装置，利用城市常见废物——来自餐厅的不可食用废油脂生产生物气体，用于产生可再生电力和热量，再用于城市废水处理，年节约能量价值36.6万美元，处理超过3000gal的废油脂，产生的甲烷气体用作250千瓦小型透平发电机燃料，发出电力用于废水处理。除了餐厅的废油脂可以利用，生物质垃圾也能生产生物燃料，英国英力士公司已拥有从可降解的固体废物、农业废物和有机商业废料生产燃料的专利方法， 除此之外，新能源的利用更是多样化，外国一家大学的酒吧中安装了一款能够利用尿液来发电的马桶样品。这种“尿动力”马桶背后的科学家们希望这项技术能够为灾区救援队所用，用以提供难民营急需的电力。这项技术利用了马桶中的微生物燃料电池来创造生物化学能源，然后再将生物化学能源转化为电能。这款马桶是布里斯托尔的西英格兰大学和Oxfam施乐会合作研制而成的。其被安装在西英格兰大学法兰查校区的学生公寓附近，因为学生下课后经常会在此地流连，研究员们认为这样就能让该马桶充分发挥作用。研究员们要求学生和教职员工尽可能多地使用这个马桶，将尿液捐献出来，为微生物燃料电池提供能源，然后产生电能来为室内照明设施供电。埃罗泡罗斯称:“我们已经证明了这种发电方法是可行的。布里斯托尔生物能源研究中心的工作早在2013年时就已见诸报端，当时研究中心的研究团队展示了一项研究成果，证明微生物燃料电池产生的电能足以给手机充电。”微生物燃料电池是利用尿液中滋生的活体微生物来产生电能的。微生物燃料电池其实就是一个系统，它从微生物生长过程中产生的生物化学能源中提取了一部分能源，并将它直接转化为电能。我们将这个过程称为尿 电或尿动力。更在早期，荷兰于2008年9月5日已宣布，采用鸡粪为原料的世界最大生物质发电装置投产。 四、海洋能 浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。海洋能源不同于传统能源，是一种“再生性能源”，也被称为21世纪的绿色能源，包括潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。在现今世界能源紧缺之际，海洋能源的开发与利用已经成为能源开发的新课题。海洋能中有风、波、潮流、潮汐、海流、温度差、浓度差等各种能源形态，已开发出各种不同的技术如下: 例如所在荷兰北部参与建设的荷兰首家盐差能试验电厂已于近期发电。这座大坝东南面的艾瑟湖是人工淡水湖，其西北面瓦登海的盐浓度则高得多。当淡水经过半渗透膜与海水相遇时就会产生渗透压，形成淡水不断流入海水的水流势能，进而推动水轮发电机产生电能。 参考文献 [1]钱伯章,生物质能技术与应用[M] 北京 科学出版社 2010 [2]肖刚、常乐,低碳经济与氢能开发[M] 武汉 武汉理工大学出版社 2011.6 [3]李代广,风与风能[M] 北京 化学工业出版社 2009.6 [4]毛宗强 ,无碳能源太阳氢北京[M] 化学工业出版社 2009.12 [5] 吕重梨 ,日本“新能源”产业发展及经济贡献[J] 贵州财经学院 2010.5,1 [6] 代铭玉, 国内外新能源利用现状[J] 绿色科技 2011.8.25 [7] 李波 ,能源可持续发展[J]中小企业管理与科技(中旬刊)2015.3 [8]张国强,能源行业必须适应新常态[J]化工管理2015.1 [9]江凯、杨美英,全球新能源发展模式[J] 水电能源科学2012.6 [10]吕薇, 促进新能源技术的开发利用[J]发展研究 2014.11