第5章 能与能源 能源 化石能源的不足
文档属性
| 名称 | 第5章 能与能源 能源 化石能源的不足 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 96.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 牛津上海版（试用本） | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2016-09-05 12:21:38 | ||
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文档简介
课件10张PPT。化石能源的不足
化石能源枯竭全球化石类能源有石油，煤，天然气。而其分布主要在美国、加拿大、俄罗斯和中东地区...业内专家分析,石油已不是可持续发展的理想汽车燃料,过度依赖石油隐含四大问题,包括:国内资源短缺和国际石油争夺... 从探明的储量分析，现在地球上的石油、天然气和煤炭的总储量分别为： 石油 1万亿桶， 天然气 120万亿立方米， 煤炭 1万亿吨。 按照目前全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有： 石油 45-50年 ，天然气 50-60年 ，煤炭 200-220年 世界和中国主要常规能源预测太阳能利用的特点 太阳能作为洁净的可再生能源，能量巨大。科学资料显示，太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨标煤，可以说是取之不尽、用之不竭。地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值；能源质量高，获取能源花费的时间短。但也有不足之处，如能量密度小，占用面积较大，与季节、昼夜及阴晴等气象条件有关，不连续等。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大的优点，因此全世界都在花大力量加紧开发太阳能利用技术。可以说，发展太阳能产业、特别是光伏产业是人类可持续发展战略中最核心的内容之一。 太阳能的地位和意义太阳能利用有着重要的战略地位和意义，而且随着时间的推移会越发明显。经过有关权威机构预测，化石燃料生产（消耗）的峰值将在2020至2030年间出现，此后将逐渐走向衰竭。所以说，可再生能源能不能在那个时候顺利接过常规能源的接力棒是对全世界的考验。我国也不例外，能源短缺问题日益突出，各种一次能源资源量均低于世界平均值。据估算，2020年我国能源消费量相当于30亿吨标准煤。现在就要大力发展包括太阳能在内的可再生能源的技术和产业，实现能源结构多元化，逐步补充和取代日益枯竭的化石能源，占领未来能源高地，缓解能源紧缺和用电紧张，为环保与可持续发展提供强有力的保障。 利用太阳能的实现方式享受着太阳所赋予的生存环境和条件 1954年，著名的美国贝尔实验室研制出了世界上第一块半导体太阳能电池，人类从此开始了利用太阳能发电的新纪元。上世纪60年代开始，美国用太阳能电池作为人造卫星能源。70年代能源危机爆发，太阳能电池开始被应用到民用领域。太阳能电池是一种半导体器件，它能将吸收的太阳光辐射能转换成电能，人们通常把这种发电方式称为太阳能光伏发电， 太阳能转换为电能有两种基本途径：一种是把太阳辐射能转换为热能，即“太阳热发电”；另一种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“太阳光发电”。 太阳热发电，全世界以以色列的技术最为先进。太阳光发电是：太阳辐射的光子带有能量，当光子照射半导体材料时，光能便转换为电能，这个现象叫“光生伏打效应”。太阳电 池就是利用光生伏打效应制成的一种光电器件。太阳能热的利用太阳能热利用的情况。这方面我们首先想到的是太阳能热水器，它已经在我国全面推广，也是老百姓最早见识到的太阳能的作用。太阳能热利用重点是优先研究和开发低温热利用技术，如太阳能热水器、太阳能建筑等。我国的热水器产量位居世界第一，至今已有7000多万平方米的热水器投入使用，相当于每年节约900多万吨标煤，减少100多万吨二氧化硫的排放。山东、云南、江苏、浙江等省太阳能热水器得到大规模的推广。但也应该看到，目前全国太阳能热水器的普及率仅为7％至8％，同时我国使用的电热水器耗电量极大，相当于8个三峡电站的发电量 太阳能光伏发电的原理太阳能光伏发电的原理主要是利用半导体的光生伏打效应。太阳能电池实际上是由若干个p- n 结构成。当太阳光照射到p- n 结时,一部分被反射,其余部分被p- n 结吸收, 被吸收的辐射能有一部分变成热, 另一部分以光子的形式与组成p- n 结的原子价电子碰撞,产生电子空穴对,在p- n 结势垒区内建电场的作用下, 将电子驱向n 区, 空穴驱向p 区, 从而使得n 区有过剩的电子,p 区有过剩的空穴。这样在p- n 结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场。 光生电场除一部分抵消内建电场外,还使p 型层带正电,n 型层带负电,在n 区和p 区之间的薄层产生光生电动势, 这种现象称为光生伏打效应。若分别在p 型层和n 型层焊上金属引线, 接通负载, 在持续光照下,外电路就有电流通过,如此形成一个电池元件, 经过串并联, 就能产生一定的电压和电流,输出电能,从而实现光电转换。我国太阳能资源分布状况如何？ 我国是一个太阳能资源十分丰富的国家。每年陆地面积接受的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。我国2/3的国土面积属于太阳能资源较丰富地区，年日照在2200小时以上，主要包括西藏、青海、新疆、内蒙古南部、北京、上海、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等地，尤其是青藏高原地区太阳能资源最丰富，那里平均海拔高度在4000米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。目前我国荒漠面积约100万平方公里，如果在3％面积的荒漠中铺设太阳能设施发电，可以提供我一年全部用电量。 我国光伏发电及产业的发展情况太阳能路灯、草坪灯和屋顶太阳能光伏发电等新的应用领域，并网太阳能光伏发电工程已开始启动。北京先后安装了50、100和140千瓦的太阳能光伏并网发电系统，深圳安装了1兆瓦太阳能光伏并网发电系统，上海和无锡都在酝酿实施大规模的太阳能光伏屋顶计划。荒漠太阳能光伏电站项目也在推进中，甘肃省计划在敦煌周边建设8兆瓦的太阳能光伏并网发电系统，四川准备在攀西地区建一个装机容量为2000千瓦的太阳能发电站。2004年底，我国光伏发电总装机容量为65兆瓦。而根据国家可再生能源中长期发展规划，到2010年，全国光伏发电总装机容量将达500兆瓦。目前我国有近50%的光伏发电设备实现了国产化。 今年我国的光伏发电总装机容量是1GW。
化石能源枯竭全球化石类能源有石油，煤，天然气。而其分布主要在美国、加拿大、俄罗斯和中东地区...业内专家分析,石油已不是可持续发展的理想汽车燃料,过度依赖石油隐含四大问题,包括:国内资源短缺和国际石油争夺... 从探明的储量分析，现在地球上的石油、天然气和煤炭的总储量分别为： 石油 1万亿桶， 天然气 120万亿立方米， 煤炭 1万亿吨。 按照目前全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有： 石油 45-50年 ，天然气 50-60年 ，煤炭 200-220年 世界和中国主要常规能源预测太阳能利用的特点 太阳能作为洁净的可再生能源，能量巨大。科学资料显示，太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨标煤，可以说是取之不尽、用之不竭。地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值；能源质量高，获取能源花费的时间短。但也有不足之处，如能量密度小，占用面积较大，与季节、昼夜及阴晴等气象条件有关，不连续等。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大的优点，因此全世界都在花大力量加紧开发太阳能利用技术。可以说，发展太阳能产业、特别是光伏产业是人类可持续发展战略中最核心的内容之一。 太阳能的地位和意义太阳能利用有着重要的战略地位和意义，而且随着时间的推移会越发明显。经过有关权威机构预测，化石燃料生产（消耗）的峰值将在2020至2030年间出现，此后将逐渐走向衰竭。所以说，可再生能源能不能在那个时候顺利接过常规能源的接力棒是对全世界的考验。我国也不例外，能源短缺问题日益突出，各种一次能源资源量均低于世界平均值。据估算，2020年我国能源消费量相当于30亿吨标准煤。现在就要大力发展包括太阳能在内的可再生能源的技术和产业，实现能源结构多元化，逐步补充和取代日益枯竭的化石能源，占领未来能源高地，缓解能源紧缺和用电紧张，为环保与可持续发展提供强有力的保障。 利用太阳能的实现方式享受着太阳所赋予的生存环境和条件 1954年，著名的美国贝尔实验室研制出了世界上第一块半导体太阳能电池，人类从此开始了利用太阳能发电的新纪元。上世纪60年代开始，美国用太阳能电池作为人造卫星能源。70年代能源危机爆发，太阳能电池开始被应用到民用领域。太阳能电池是一种半导体器件，它能将吸收的太阳光辐射能转换成电能，人们通常把这种发电方式称为太阳能光伏发电， 太阳能转换为电能有两种基本途径：一种是把太阳辐射能转换为热能，即“太阳热发电”；另一种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“太阳光发电”。 太阳热发电，全世界以以色列的技术最为先进。太阳光发电是：太阳辐射的光子带有能量，当光子照射半导体材料时，光能便转换为电能，这个现象叫“光生伏打效应”。太阳电 池就是利用光生伏打效应制成的一种光电器件。太阳能热的利用太阳能热利用的情况。这方面我们首先想到的是太阳能热水器，它已经在我国全面推广，也是老百姓最早见识到的太阳能的作用。太阳能热利用重点是优先研究和开发低温热利用技术，如太阳能热水器、太阳能建筑等。我国的热水器产量位居世界第一，至今已有7000多万平方米的热水器投入使用，相当于每年节约900多万吨标煤，减少100多万吨二氧化硫的排放。山东、云南、江苏、浙江等省太阳能热水器得到大规模的推广。但也应该看到，目前全国太阳能热水器的普及率仅为7％至8％，同时我国使用的电热水器耗电量极大，相当于8个三峡电站的发电量 太阳能光伏发电的原理太阳能光伏发电的原理主要是利用半导体的光生伏打效应。太阳能电池实际上是由若干个p- n 结构成。当太阳光照射到p- n 结时,一部分被反射,其余部分被p- n 结吸收, 被吸收的辐射能有一部分变成热, 另一部分以光子的形式与组成p- n 结的原子价电子碰撞,产生电子空穴对,在p- n 结势垒区内建电场的作用下, 将电子驱向n 区, 空穴驱向p 区, 从而使得n 区有过剩的电子,p 区有过剩的空穴。这样在p- n 结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场。 光生电场除一部分抵消内建电场外,还使p 型层带正电,n 型层带负电,在n 区和p 区之间的薄层产生光生电动势, 这种现象称为光生伏打效应。若分别在p 型层和n 型层焊上金属引线, 接通负载, 在持续光照下,外电路就有电流通过,如此形成一个电池元件, 经过串并联, 就能产生一定的电压和电流,输出电能,从而实现光电转换。我国太阳能资源分布状况如何？ 我国是一个太阳能资源十分丰富的国家。每年陆地面积接受的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。我国2/3的国土面积属于太阳能资源较丰富地区，年日照在2200小时以上，主要包括西藏、青海、新疆、内蒙古南部、北京、上海、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等地，尤其是青藏高原地区太阳能资源最丰富，那里平均海拔高度在4000米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。目前我国荒漠面积约100万平方公里，如果在3％面积的荒漠中铺设太阳能设施发电，可以提供我一年全部用电量。 我国光伏发电及产业的发展情况太阳能路灯、草坪灯和屋顶太阳能光伏发电等新的应用领域，并网太阳能光伏发电工程已开始启动。北京先后安装了50、100和140千瓦的太阳能光伏并网发电系统，深圳安装了1兆瓦太阳能光伏并网发电系统，上海和无锡都在酝酿实施大规模的太阳能光伏屋顶计划。荒漠太阳能光伏电站项目也在推进中，甘肃省计划在敦煌周边建设8兆瓦的太阳能光伏并网发电系统，四川准备在攀西地区建一个装机容量为2000千瓦的太阳能发电站。2004年底，我国光伏发电总装机容量为65兆瓦。而根据国家可再生能源中长期发展规划，到2010年，全国光伏发电总装机容量将达500兆瓦。目前我国有近50%的光伏发电设备实现了国产化。 今年我国的光伏发电总装机容量是1GW。