新能源课程论文_新能源技术课程论文

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课程论文

------新能源

学校：东南大学

学院：机械工程学院

姓名：王安俊

学号：02010420

新能源简介

摘要：从小学到大学，我们经常听到老师给我们讲到各种能源以及我们各种赖以生存的能源还能用多久。传统的能源如石油、煤炭是我们现在生活绝对不可缺少的东西，否则我们的生活将呈现一种瘫痪的状态，汽车跑不了，冬天无暖气可用，人们就像生活在末日里。现在的经济几乎都依赖于能源的消耗，美国是现在最发达的国家，其能源的消耗雄踞全球第一。现在我们国家在飞速发展，而我们的能耗也在日夜增长。能源问题已不是地区问题，它是全球性的问题，一些国家之间会因为石油等能源而发动战争，给千千万万的人民带来了无尽的痛苦。摆脱传统能源的束缚，开发新能源已经是每个国家必须要面对的问题。

关键字：太阳能、风能、核能、优点、缺点、运用、开发

传统能源是指在现阶段科学技术水平条件下，人们已经广泛使用、技术上比较成熟的能源，如煤炭、石油、天然气、水能、木材等。传统能源的储藏是有限的，而且传统能源的大量消耗带来了环境问题，如温室效应、酸雨、光化学烟雾。温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的。石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧。另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染。常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康，又影响动植物的生长，破坏经济资源，损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质，使生态受到破坏。

传统能源给我们带来了这么多严重的问题，而且其存量有限，将会有用完之日。研究新能源，开发新能源是我们必须去做的事情。

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。下面我将简要介绍几种新能源。

（一）太阳能

太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代

演变形成的。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。

目前，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。但是它在其它一些领域也得到了初步的开发和应用。

太阳能光伏光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明以及交通信号灯和监控系统，并入电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电能。【1】

太阳能光热的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。

光化利用，这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。光化转换就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应。植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍，若能揭示光化转换的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。目前，太阳能光化转换正在积极探索、研究中。

太阳能优点：

（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。

（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

缺点：

（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。

（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限

制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。

（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

（二）风能

风能地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净与缓和温室效应。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为1300亿千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。【2】

人类利用风能的历史可以追溯到公元前。中国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪中国人民就利用风力提水。灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。到了宋代更是中国应用风车的全盛时代，当时流行的垂直轴风车，一直沿用至今。在国外，公元前2世纪，古波斯人就利用垂直轴风车碾米。10世纪伊斯兰人用风车提水，11世纪风车在中东已获得广泛的 应用。13世纪风车传至欧洲，14世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。在荷兰风车先用于莱茵河三角洲湖地和低湿地的汲水，以后又用于榨油和锯木。只是由于蒸汽机的出现，才使欧洲风车数目急剧下降。

数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。

优点：

风能为洁净的能量来源。

风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于其它发电机。

风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。

风力发电是可再生能源，很环保，很洁净。

风力发电节能环保。缺点：

风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。

在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。

风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。

现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。

现在风能发出的电被称为垃圾电，因为其受到环境状况的影响。我们相关科研人员还需要尽最大努力攻克种种难关。

（三）核能

核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合爱因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。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。

目前，核能主要用于发电。

利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的过饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。【3】

优点：

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，暂时没有其他的用途。

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为稳定。

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，且需面对相当大的政治困扰。

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

裏，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．核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。

5．兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。

6．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。

核能给我们带来巨大能源的同时，也给人类带来了巨大的威胁。很多国家利用核能制造武器，这些核武器已严重威胁了人类的生命安全。这些都需要各国领导者们处理好核能运用的问题，以免发生核战争给人类带来巨大灾害。

目前，新能源的利用一个很火的地方是新能源汽车，传统汽车在将来会遇到各种严峻的问题，新能源汽车的研究已成为各汽车厂商的重大研究课题。每个国家在这些方面也在大力支持，出台了很多优惠的政策。如：上海为进一步推动私人购买和使用新能源汽车，上海市嘉定区30日宣布，在现有补贴基础上，对符合条件的新能源汽车购买者，给予两年电费、共计1.5万元的补贴。【4】

《财政部、国家税务总局、工业和信息化部关于节约能源、使用新能源车船车船税政策的通知》(财税[2012]19号,以下简称通知)及《财政部、国家税务总局、工业和信息化部关于节约能源、使用新能源车辆减免车船税的车型目录(第一批)的公告》(财政部公告2012年第7号,以下简称公告)下发,明确自2012年1月1日起,对节约能源的车船减半征收车船税;对使用新能源的车船免征车船税。【5】

我们要努力发展新能源，争取它能早日应用到各种领域。

参考文献：

【1】http://baike.baidu.com/view/21294.htm

【2】成西，低碳生活就在身边 [N]．恩施日报.2010-01-01

【3】http://baike.baidu.com/view/22222.htm

【4】2013年05月31日10:18 来源：新华网

作者：孙青

【5】http://baike.baidu.com/view/825855.htm

鸣谢！

感谢本学期辛苦给我们上课的两位老师和在这门课学习期间给予我帮助的同学！