【文章內容簡介】 1 2 …… .. [1]李文 ,船舶柴油機的發(fā)展趨勢 ,內燃機工程 ,(1),2355. …… 英文題目 ,作者 ,學校院班級 Abstract Key Words 2022字左右 ,A4紙打印稿 ,課程結束后交院辦公室 新能源技術簡介 ? 人類生活在一個能源世界里。人類的衣、食、住、行，哪一項也離不開能源，可以說，沒有能源就沒有人類的一切。但有限的能源儲量已無法滿足人類日益增長的需求。隨著經濟的發(fā)展和能源消耗量的大幅度增長，能源供應不足的矛盾將會日益突出。更使人們感到不安的是，人類所消耗的碳載體礦物燃料，每年向大氣排放的二氧化碳達 210億噸，并呈上升趨勢，而且還伴隨有其他有毒物質，給人類的生存環(huán)境帶來了巨大的災難。面對能源供應緊張和生態(tài)環(huán)境破壞等情況，充分利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)能源、研究節(jié)能新技術、積極開發(fā)新能源，以及研究能源與環(huán)境的關系等，已成為世界各國面臨的亟待解決的課題。 新能源技術簡介 ? 據(jù)預測 ， 我國 2022年石油需求量約 ，而我國石油工業(yè)在進入 90年代以后 ， 老油區(qū)穩(wěn)產難度增大 ， 新油區(qū)上產不到位 ， 且石油資源形勢嚴峻 ， 出現(xiàn)了可采儲量入不敷出 、 增產幅度不大的形勢 。 我國已由石油輸出國轉變?yōu)檫M口國 ， 到 2022年 ， 我國的石油缺口將近 1億噸 。隨著國民經濟的持續(xù)快速穩(wěn)定發(fā)展 ， 我國能源需求與供應的緊張矛盾將長期存在 ， 同時我國能源儲量的人均占有量也遠低于世界上人均占有量 。 因此 ， 我國應從保障 21世紀經濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略角度出發(fā) ， 全面規(guī)劃能源政策 。 傳統(tǒng)能源與新能源 大自然賦予人類的能源多種多樣。按照各種能源的開發(fā)利用情況和它們在人類社會經濟生活中的地位，人們把能源分為常規(guī)能源和新能源兩大類。 通常，將技術上比較成熟和使用比較普遍的能源稱為常規(guī)能源，如石油、天然氣、煤炭、水力能等；而新近才利用的或正在開發(fā)研究的能源稱為新能源，如太陽能、核能、風能、沼氣、氫能、海洋能、地熱能、電磁能等。常規(guī)能源和新能源是相對而言的。一些新能源將隨著科學技術的發(fā)展而逐漸變成常規(guī)能源，如美、法等一些核電應用普遍的國家，目前已將通常作為新能源的核能定為常規(guī)能源。 為了迎接能源的挑戰(zhàn)，人們應用現(xiàn)代高新技術對新能源進行開發(fā)利用已取得重要成果，有的還獲得了突破，使新能源的研究開發(fā)進入了一個新階段。 新能源的迅速崛起 ? 目前 ， 世界上幾十個國家已建成和正在建設的核電站約 500座 ，核電可滿足世界電力需求的 20％ 左右 。 核能開發(fā)利用已成為世界各國 21世紀能源戰(zhàn)略的發(fā)展重點 。 快中子增殖反應堆作為第二代核電站的主要堆型 ， 現(xiàn)在已成為各國建造電站優(yōu)先選用的先進核反應堆 。 我國也在研究開發(fā)先進的 “ 快堆 ” 技術 ， 計劃于 2022年前后建成 2萬千瓦功率的實驗“ 快堆 ” ， 為 21世 紀 核 能 利 用 和 發(fā) 展 打 下 基 礎 。 更令人鼓舞的是 ， 人們渴望實現(xiàn)的可控核聚變已顯露出希望的曙光 。 1993年 12月 10日 ， 普林斯頓大學等離子體物理實驗室繼 1991年歐洲聯(lián)合核聚變實驗室首次可控核聚變試驗之后再次成功地進行了試驗 ， 試驗產生了相當于 ， 人類實現(xiàn)解決能源問題的理想又向前邁出了一大步 。 到 21世紀中葉 ， 人類所用的電除了來自 “ 火電站 ” 、 “ 水電站 ” ， 耳熟能詳?shù)膶⑹?“ 聚變能電站 ” 受控聚變反應堆核電站 。 這是原中國核工業(yè)總公司科技局副總工程師馮運昌和核工業(yè)西南物理研究院石秉仁研究員等專家 ， 對 21世紀人類新能源的一個大膽預測 。 新能源的迅速崛起 ? (1)火力發(fā)電使用的石油和天然氣經長期消耗 ， 會越來越少 。 據(jù)估計 ， 已經探明的石油和天然氣儲量可能在今后的幾十年內耗盡 。 水力 、 太陽能 、 風能等能源 ， 由于受氣候及自然環(huán)境的影響 ， 只能解決部分地區(qū)的需求 ， 而且開發(fā)起來也受到技術和環(huán)境的制約 。 新能源的迅速崛起 ? (2)目前 ， 最有希望的新能源是核能 從理論上講 ， 核能有兩種：裂變核能和聚變核能 。 可開發(fā)的核裂變燃料資源可使用上千年 ， 核聚變資源可使用幾億年 。 新能源的迅速崛起 ? (3)聚變能電站以氫的兩種同位素氘和氚作為燃料 氘是天然同位素 ， 在海水中含量極為豐富 ， 其潛在儲能可供人類使用幾億年 ， 可謂取之不盡用之不竭 。 氚在自然界中不存在 ，需從裂變反應堆中生產 ， 但這種方法成本昂貴 。 如果利用氚聚變反應中產生的快中子與鋰的反應 ， 就可以 “ 就地 ” 再生氚 ， 所以實際消耗的燃料是鋰 。 鋰在自然界中的儲量相當豐富 。 我國目前鋰的探明儲量居世界第一位 ， 可供聚變使用上萬年 。 除了燃料豐富這個優(yōu)點外 ， 石秉仁研究員說 ， 聚變能還有幾個特點 。 燃料價格低廉 。 聚變核電站是一次性投資 ， 燃料費用約占1%左右 。 與裂變核電站相比 ， 聚變核電站的燃料幾乎是不花什么錢的；不污染環(huán)境 ， 運行安全可靠 。 聚變和裂變相比 ， 其放射性是微乎其微的 ， 它還消化裂變的污染源 ， 幾乎沒有廢料；可直接轉化成電能等 。 專家說它是人類最理想的能源 。 新能源的迅速崛起 ? [月球可助人類克服能源危機 來自月球的 “ 原料 ” ]： ? 眾所周知 ， 用核反應堆獲得電力的方法常常產生大量放射性廢料 ， 廢料的處理是個大問題 ，而且鈾的儲量遠不是無止境的 。 目前正加速發(fā)展的利用重氫和超重氫反應的熱核反應堆也遇到某些困難 。 在這種反應堆中形成了非常強大的中子輻射 ， 這意味著使用這些材料的反應堆也存在放射性問題 。 ? 另一途徑是：可以建立使用 “ 氦 3” 同位素的熱核反應堆 。 在這種反應堆中沒有中子輻射 ，也意味著沒有放射性污染 ， 不會給環(huán)境造成危害 。 新能源的迅速崛起 ? [月球可助人類克服能源危機 來自月球的 “ 原料 ” ]： 但地球上 “ 氦 3” 同位素的儲量不大 ， 無法大量生產能源 。 自動飛行器和登上月球的美國宇航員獲取的資料表明 ， 月球上具有足夠的 “ 氦 3” 。 這種地球上稀有的元素在月球表面的塵埃中多達百萬噸以上 。 據(jù)庫爾恰托夫研究所首席專家尤里 .斯米爾諾夫介紹 ， 月球上的 “ 氦 3” 儲量足夠人類使用 1000年 。 值得指出的是 ， 科學家對從月球上獲取 “ 氦 3” 解決地球能源問題的方案進行了經濟上的論證 ， 用這種方法獲取的每度電的成本完全可以與現(xiàn)行方法競爭 。 現(xiàn)在 ， 俄羅斯的三大公司 — 在核研究領域卓有成效的庫爾恰托夫研究所 、 研制太空設備的拉沃奇金科學生產聯(lián)合公司和太空研究所正與美國威斯康星大學的轉專家協(xié)作 ， 對這一獨特主張進行全面論證 。 新能源的迅速崛起 ? [月球可助人類克服能源危機 來自月球的 “ 原料 ” ]： 在利用月球上的 “ 氦 3” 獲取熱核能源方案中 ，目前尚未發(fā)現(xiàn)技術上不可克服的難題 。 科學家計劃發(fā)射太空飛行器 ， 用其攜帶的設備收集月球表面的塵埃 ，從中分離出 “ 氦 3” ， 使其變成液態(tài)后帶回地球 。 除了利用月球 “ 原料 ” 之外 ， 不排除今后出現(xiàn)其它更有效的解決未來能源問題的辦法 。 但是 ， 現(xiàn)在就應對地球利用月球上 “ 氦 3” 方案進行研究 。 實踐表明 ， 要探索到一種新的能源方案需要 50年左右 。 能源危機迫在眉睫 ， 拖延探索和推廣新的有效能源方案將給今后幾代地球村民帶來麻煩 。 新能源的迅速崛起 ? [熱聚變和冷聚變 ]： 雖然大多數(shù)物理學家認為不可能實現(xiàn)的冷聚變并沒有獲得多少研究經費 ， 但是仍然有一小批滿懷激情的科學家相信 ， 冷聚變將會成為一種取之不盡的廉價能源 。 曾經在麻省理工學院和哈佛大學深造的新罕布什爾州康科德科學家葉夫根尼 馬洛夫是主張進行冷聚變研究的人士之一 。 他在談到創(chuàng)造能源的問題時說： “ 我認為世界上沒有免費的午餐 。 但是 ， 我對新型能源的誕生充滿了信心 。 在這些新型能源中 ， 我有百分之百把握的就是冷聚變 ， 我認為從事這一研究的數(shù)百位科學家與我持同樣的看法 。 ” 新能源的迅速崛起 ? [熱聚變和冷聚變 ]： 雖然猶他大學的物理學家龐斯博士和弗萊希曼博士在 10年前宣布的冷聚變研究成果未能得到世人的認可 ， 但是位于厄巴納 — 尚佩恩的伊利諾伊大學的核物理學家 、 電學和計算機工程學教授喬治 米利說 ， 他正在利用一種他認為比龐斯博士和弗萊希曼博士使用的手段 “ 還要奇異 ” 的冷聚變方法制造出可以測量到的能量 。 他采用的 “ 低能量核反應 ” 方法是將鈀 、 鎳 、 鈦和從氫氣中提取的質子混合到一起 。 米利博士說 ， 他計劃組建一家公司 ， 以便為他的研究提供資金并開發(fā)可以在市場銷售的派生產品 。 為米利博士籌措資金的芝加哥生物物理學家劉易斯 拉森說 ， 他檢查了米利博士的研究成果 ， 并決定為之籌集風險資金 ， 他的目標是在 3年內使該公司的股票首次公開上市發(fā)行 。 拉森說 ， 米利博士 “ 確實是個天才 ” 。 米利博士說 ， 他并不期望公眾會對他的研究工作給予多大的支持 — 盡管他確實已經從美國能源部下設的核能研究計劃得到了研究經費 。 新能源的迅速崛起 ? 2． 太陽能開發(fā)不斷深化 [來自天空的電力 — 科學家開發(fā)利用太空太陽能 ] 主張開發(fā)太空太陽能者認為 ， 同衛(wèi)星通訊一樣 ， 將太陽能同太空技術結合的概念使人們可以考慮把太陽能直接傳送到地球的某些地區(qū) ， 如發(fā)展中國家或孤立的島嶼 。 這種理論是美麗的 ， 實現(xiàn)或實施這一理論的結果可能導致一場革命 。 然而實施要面臨一些困難 ， 在 15年內 ， 這種設想在商業(yè)上不會是可行的 。 太陽能衛(wèi)星的概念是美國科學家彼得 .格拉澤于 1968年提出的 ， 美國能源部和航天局在 70年代展開了深入研究 。 隨后 ， 由于各種原因 ， 這一工作停頓下來 ， 其中包括在當時冷戰(zhàn)仍然盛行的時期 ， 從這一具有軍事意義的計劃中獲取能源的價格過于昂貴 。 現(xiàn)在 ， 由于人們對溫室效應和氣候變暖的憂慮 ， 全世界對能源需求的增長和在太陽能及太空領域技術的進展 ， 形勢發(fā)生了很大的變化 ， 美國航天局近年來已投入大量資金 ， 在許多企業(yè)的配合下 ， 從重新開始研究這一課題 。 新能源的迅速崛起 ? 2． 太陽能開發(fā)不斷深化 [來自天空的電力 — 科學家開發(fā)利用太空太陽能 ] 目前 ， 一顆太陽能衛(wèi)星可以提供數(shù)兆瓦的電能 。 這種衛(wèi)星最先進的設計得到了 “ 太陽能塔 ” 的美名 ， 其構造是一根長柱 ， 四周裝有太陽能濃縮器 。 人們目前正在努力設計一種不需太空運載的原型 ， 也就是說 ， 可通過市場現(xiàn)有的火箭發(fā)射 ， 可獨自進入軌道 。 接收太陽能后的下一步是向地球傳送。此項試驗正在地球上進行，因為這一技術也適用于把能源從地球的一地傳送到另一地。收集的太陽能可通過磁控管變成微波射線，經根據(jù)傳送能源特點該進的天線，直接傳送到地球表面。 新能源的迅速崛起 ? 2． 太陽能開發(fā)不斷深化 [來自天空的電力 — 科學家開發(fā)利用太空太陽能 ] 在法國國家航天研究中心的援助下 ， 目前正在印度洋島嶼留尼汪島上進行最尖端的試驗 ， 試圖將 10千瓦電能傳送到距離僅700米但非常難以進入的村莊中 。 另外 ， 美國航天局正在研究如何把來自太空的電力并入墨西哥韋拉克魯斯市目前的電力供應網(wǎng) 。 廣泛使用太陽能的關鍵 ， 在于提高太陽能的轉換效率和降低成本 。 美國波音公司已研制出高性能的串聯(lián)型太陽能電池 ， 其光電轉換效率高達 30％ 左右 。 澳大利亞利用激光技術制成的太陽能電池 ， 在不聚焦時光電轉換效率達 ％ ， 其成本降低到與柴油發(fā)電相當 。 美國研制成的新型太陽能接收器 ， 其熱能轉換率達90％ 。 美國還在莫哈韋沙漠建造世界上設備最先進的太陽能電站 ， 其發(fā)電能力達 10兆千瓦 。 新能源的迅速崛起 ? 2． 太陽能開發(fā)不斷深化 [來自