綠色新能源-海洋能課件

1、綠色新能源海洋能綠色化工技術與海洋能什么是海洋能？海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能、海流能等形式存在于海洋之中。即：蘊藏在海洋中的可再生能源。ABCFED潮汐能與浪能海洋熱能海風能溫差能鹽差能海流能海洋能的種類潮汐能與浪能潮汐能指在漲潮和落潮過程中產(chǎn)生的勢能。潮汐能的強度和潮頭數(shù)量和落差有關。通常潮頭落差大于3m的潮汐就具有產(chǎn)能利用價值。潮汐能主要用于發(fā)電。潮汐能與浪能浪能指蘊藏在海面波浪中的動能和勢能。浪能主要用于發(fā)電，同時也可用于輸送和抽運水、供暖、海水脫鹽。海洋溫差能海水溫差能是指海洋表層海水和深層海水之

2、間水溫差的熱能，是海洋能的一種重要形式。低緯度的海面水溫較高，與深層冷水存在溫度差，而儲存著溫差熱能，其能量與溫差的大小和水量成正比。溫差能的主要利用方式為發(fā)電，首次提出利用海水溫差發(fā)電設想的是法國物理學家阿松瓦爾，1926年，阿松瓦爾的學生克勞德試驗成功海水溫差發(fā)電。1930年，克勞德在古巴海濱建造了世界上第一座海水溫差發(fā)電站，獲得了10kW的功率。溫差能利用的最大困難是溫差大小，能量密度低，其效率僅有3%左右，而且換熱面積大，建設費用高，各國仍在積極探索中。溫差能發(fā)電原理（熱能）海洋鹽差能鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。主要存

3、在與河海交接處。同時，淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。據(jù)估計，世界各河口區(qū)的鹽差能達30TW，可能利用的有2.6TW。我國的鹽差能估計為1.1108kw，主要集中在各大江河的出海處，同時，我國青海省等地還有不少內(nèi)陸鹽湖可以利用。鹽差能的研究以美國、以色列的研究為先，中國、瑞典和日本等也開展了一些研究。但總體上，對鹽差能這種新能源的研究還處于實驗室實驗水平，離示范應用還有較長的距離。鹽差能發(fā)電原理海流能海流能是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動以及由于潮汐導致的有規(guī)律的海水流動所產(chǎn)生的能量，是一種以動能形態(tài)出現(xiàn)的海

4、洋能。海流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風力發(fā)電相似。全世界海流能的理論估算值約為108kW量級。利用中國沿海130個水道、航門的各種觀測及分析資料，計算統(tǒng)計獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X107kW。屬于世界上功率密度最大的地區(qū)之一，利于開發(fā)。海風能近海風能是風能地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。在海洋上，風力比陸地上更加強勁，方向也更加單一。一臺同樣功率的海洋風電機在一年內(nèi)的產(chǎn)電量，能比陸地風電機提高70%。 風能發(fā)電的原理：風力作用在葉輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機械能，從而推動葉輪旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。 我國近海風能資源是陸上風能資源的3倍，可開

5、發(fā)和利用的風能儲量有7.5億kW。長江到南澳島之間的東南沿海及其島嶼是我國最大風能資源區(qū)以及風能資 源豐富區(qū)。資源豐富區(qū)有山東、遼東半島、黃海之濱，南澳島以西的南海沿海、海南島和南海諸島海洋熱能指由于海洋表層水體和深層水體溫度差引起的熱能。與溫差能相似，應用原理也相似。徑向與軸向海洋熱能我國的海洋能利用現(xiàn)狀我國從20世紀80年代開始，在沿海各地區(qū)陸續(xù)興建了一批中小型潮汐發(fā)電站并投入運行發(fā)電。其中最大的潮汐電站是1980年5月建成的浙江省溫嶺市江廈潮汐試驗電站，它也是世界已建成的較大雙向潮汐電站之一?？値烊?90萬立方米，發(fā)電有效庫容270萬立方米。這里的最大潮差8.39米，平均潮差5.08米；

6、電站功率3200千瓦。據(jù)了解，江廈電站每晝夜可發(fā)電1415小時，比單向潮汐電站增加發(fā)電量30%40%。江廈電站每年可為溫嶺、黃巖電力網(wǎng)提供100億瓦/小時的電能。海洋中另一種神秘能源可燃冰：天然氣水合物，是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質(zhì)?？扇急男纬膳c利用可燃冰，是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等）下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物（碳的電負性較大，在高壓下能吸引與之相近的氫原子形成氫鍵，構成籠狀結構）。一旦溫度升高或壓強降低，甲烷氣則會逸出，固體水合物便趨于崩解

7、。即：形成可燃冰有三個基本條件：溫度、壓力和原材料。天然氣水合物燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。1立方米可燃冰可轉(zhuǎn)化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。開采時只需將固體的“天然氣水合物”升溫減壓就可釋放出大量的甲烷氣體。熱激發(fā)開采法、減壓開采法、化學試劑注入開采法（昂貴，污染）新的開采可燃冰方法CO2置換開采法。這種方法首先由日本研究者提出，方法依據(jù)的仍然是天然氣水合物穩(wěn)定帶的壓力條件。在一定的溫度條件下，天然氣水合物保持穩(wěn)定需要的壓力比CO2水合物更高。因此在某一特定的壓力范圍內(nèi)，天然氣水合物會分解，而CO2水合物則易于形成并保持穩(wěn)定。如果此時向天然氣水合物

8、藏內(nèi)注入CO2氣體，CO2氣體就可能與天然氣水合物分解出的水生成CO2水合物。這種作用釋放出的熱量可使天然氣水合物的分解反應得以持續(xù)地進行下去。海水中的另一種新能源核能的利用是人類未來能源的希望所在。從目前的科學技術水平看，人們開發(fā)核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾；二是輕元素的聚變，如氘、氚。重元素的裂變技術，己得到實際應用；輕元素聚變技術，正在積極研制之中。不論是在核裂變反應的重元素鈾，還是核聚變反應的輕元素氘、氚，在海洋中的儲藏量都是巨大的。 海水中的氘與氚氘和氚都是氫的同位素。在一定條件下，它們的原子核可以互相碰撞而聚合成一種較重的原子核-氦核，同時把核中貯存的巨大能量(核能)釋

9、放出來。一個碳原子完全燃燒生成二氧化碳時，只放出4電子伏特的能量，而氕-氚反應時能放出400萬電子伏特的能量。氘-氚反應時能放出1780萬電子伏特的能量。據(jù)計算，1公斤氛/燃料，至少可以抵得上4公斤鈾燃料或l萬噸優(yōu)質(zhì)煤燃料。海水中氘的含量為十萬分之三，即1升海水中含有0.03克氘。這0.03克氘聚變時釋放出采的-能量等于300升汽油燃燒的能量。因此，人們用1升海水300升汽油這樣的等式來形容海洋中核聚變?nèi)剂蟽Σ氐呢S富。人們已經(jīng)知道，海水的總體積為137億立方公里，所以海水中總共含有幾億億公斤的氘。這些氘的聚變能量，足以保證人類上百億年的能源消費。而且，氘的提取方法簡便，成本較低，核聚變堆的運行也是十分安全的。因此，以海水中的氘、氚的核聚變能解決人類未來的能源需要將展示出最好的前景。 海水中的氘與氚氘-氚的核