
新能源是指与传统能源相比具有环境友好性和可持续性的能源形式,包括核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等。这些能源的主要特点是清洁且几乎可以无限期地使用。由于化石燃料如煤炭、石油和天然气的污染和不可再生性,全球正日益转向新能源的开发和使用。
1. 核能技术:核能分为裂变和聚变两种形式。裂变能源是通过重元素(如铀、钍)原子核释放能量,而聚变能源则是轻元素(如氘、氚)原子核聚合时释放的能量。核能可以产生大量热能,用于发电和供热。核能的优点是无需大气污染,产量大,可替代煤炭、石油和天然气。自1954年全球首座原子能电站投运以来,已有20多个国家建设了400多个核电站,发电量占全球总量的16%。我国自行设计建造的第一座核电站是浙江秦山核电站,容量为30万千瓦;广东大亚湾核电站则是引进技术建造的,容量为180万千瓦。核电站与常规火电站的区别在于使用核反应堆替代锅炉,根据引发裂变的中子类型不同,核反应堆分为热中子反应堆和快中子反应堆。热中子堆因较易控制而应用广泛,类型包括轻水堆、重水堆、石墨气冷堆和石墨水冷堆等。快中子反应堆能更充分利用天然铀资源。
2. 太阳能技术:太阳能技术包括太阳能热利用和太阳能光电转换。太阳能热利用技术较为成熟,应用包括太阳能热水器、太阳能锅炉发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工和太阳灶等。太阳能光电转换技术通过太阳能电池将光能转换为电能(直流电),主要涉及电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化镓等多种类型。太阳能发电技术方便使用,但大功率发电成本较高。光化学转换技术利用太阳能光化学电池将水电解产生氢气,氢气是一种非常干净的燃料。
3. 风能技术:风能是一种机械能,风力发电是常用的风能利用技术。全球最大的风力发电机为3200千瓦,风机直径为97.5米,安装在美国夏威夷。我国风力发电装机容量总计约20万千瓦,最大的风力发电机为120千瓦。
4. 生物质能技术:生物质能技术是利用动植物有机废弃物(如木材、秸秆、粪便等)的技术。热化学转换技术通过气化炉加热将生物质转换为煤气,或通过干馏将生物质转化为煤气、焦油和木炭;生物化学转换技术主要通过沼气池厌氧发酵将粪便等生物质转化为沼气,沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到广泛应用,工业沼气技术也逐渐推广。生物质压块成型技术将烘干粉碎的生物质压制成高密度的固体燃料。
5. 氢能技术:氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染。制氢原料主要是水,取之不竭,用之不尽。因此,氢能是具有广阔前景的清洁燃料。
6. 地热能技术:地热能分为蒸汽和热水两种形式。地热蒸汽具有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;地热热水最好采用梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,最后将用过的低热水用于养鱼、游泳池等。
7. 潮汐能技术:潮汐发电技术属于低水头水力发电技术,容量较小,造价较高。我国海岸线长达14000公里,潮汐能资源丰富。据估算,全国可开发利用的潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电量可达700亿千瓦时。