再生能源-能源与冷冻空调工程系.ppt

1、第五章可再生能源()、5-1太阳能5-2风力能源5-3地热能源、太阳能、5-1太阳能、长处：太阳能可作为永久性能源。 太阳能到处都是，不需要运输，南北纬5060度以内的地区，可以利用丰富的太阳能。 的双曲馀弦值。 使用太阳能时不带来污染，是清洁的能源。 太阳能的利用不会增加地球的热负荷。 缺点：能量密度低。 太阳能是间歇性的能源。 与化石燃料相比，现阶段的安装费用和成本依然很高。5-1太阳能、太阳能、太阳光到达大气层前端的放射强度，结果是太阳光垂直照射时的每单位面积的功率为太阳常数、5-1太阳能、太阳能、5-1太阳能、太阳能、 表示5-1太阳能的假设太阳辐射到达地面的平均能量是600 W/m2

2、，那么相当于1520 Btu/ft2，美国的总面积是3.615106平方英里，日照8小时，美国一年太阳能总量是5.61012 美国2007年的总能源消耗量为1.0161017 Btu，这个能源只不过是太阳能的约550分之一，也就是说如果美国能够从太阳能中获得0.18%的能源，就足以满足全国的能源需求。 因为美国是能源消费最大的国家，所以从世界范围来看，太阳能所占的比重更高。 太阳光(其频率必须大于某阈值)照射某金属或负极板时，电子发射而向正极移动，电子具有的动能是与光的波长成反比的所谓光电效应(photoelectric effect )，太阳能电池基于上述光电效应5-1太阳能、光电效应、太阳

3、能电池与半导体一起以硅为原料。 通常，硅中没有自由电子，因此是良好的绝缘体。 但是，如果在硅中加入少量的磷，则在硅结晶中会出现多馀的电子，这被称为n型半导体(n-type semiconductor )，取其“负”(negative )电荷的意思。 相反，如果在硅晶体中浸透少量的硼，则在硅晶体中出现几个空穴(hole )，该空穴带正电，被称为p型(p-type )半导体，具有该“正”(positive )电荷的意思的上述两种半导体连接当太阳能电池受到光照时，光效应会与电子发生电洞现象，并在p-n链路上形成电位障碍。 此时，如果在太阳能电池的n型及p型端用电路连接，则电子从前者向后者流动，也称为

4、电子流(电流的方向相反)，5-1太阳能电池、太阳能电池、太阳能电池，将太阳光照射到半导体光电材料上，通过太阳辐射供给的能量，电子流动，直接转换为电能。 太阳能电池将光能转化为电能的转换率的高低取决于太阳能电池的性能，目前最高的转换效率达到30%，一般在10%到15%之间。5-1太阳能、太阳能电池、单晶硅多晶硅非晶硅薄带式聚光式其他材料：碲化镉(CdTe )、二硒化铟(CuInSe2)和砷化镓(GaAs )、染料敏化太阳能电池。 一般来说，单晶硅比多晶硅的转换效率大，多晶硅比非晶硅大，面积越大效率就越有下降的倾向。 5-1太阳能、太阳能电池种类、5-1太阳能、单晶硅、http:/www.ami.

5、AC.uk/courses/ami 4202 _ m design/u 02/inni2.被动系统藏流体自身受热而形成的自然对流方式输送流体平板和真空管采集系统、平板采集系统、真空管采集系统、5-1太阳能、主动采集系统，一般来说，主动采集系统常用于大型热水系统和特殊面积地形太阳屋、被动太阳屋有隔热、收集、储藏三个基本组成部分。 在面南的玻璃后面安上涂黑的混凝土墙，白天太阳照射的话，墙和窗之间的空气受热比室内温暖，形成自然对流使室内变暖。 到了晚上可以关闭墙壁的通风口，避免逆流，降低室内温度。 5-1太阳能，5-1太阳能，直接取得太阳能的房间，利用太阳能加热水变成蒸汽，推进发电机的发电。 一般来

6、说，利用太阳能进行加热有两种方法，第一种是用抛物面镜方式聚集太阳光使其变为高温的方式，第二种是用透镜聚集光的方式。 前者将从抛物面采集的所有光线聚集到一个点或接收器，例如功率上，其中上述抛物面通常包括许多反射镜，但是每个反射镜具有单独的接收器以收集光能。 5-1太阳能、太阳能发电站、5-1太阳能、动力塔、5-1太阳能、动力塔、风力发电机在转换风力过程中不排放二氧化碳和污染物，也没有放射性物质问题，5-2风力能、风力能5-2风能、欧盟各国风能总发电情况(2007年底)，地球大气层内风的形成直接来源于地球自身的自转和太阳辐射，区域空气循环流动小规模者如海陆风(sea-land breeze )和山

7、谷风、5-2风能、风循环、5-2风能与太阳能相比，风能的优点是白天、夜晚、晴天、阴天都可以使用，在最冷的冬天(此时最需要能源)可以获得最多的风能。 在多云和高地不能有效得到太阳能的情况下，风力能源将变得更可靠。 和太阳能一样，风能也是间歇性的能源，需要储藏。 太阳光照射到大气的最上层时，约2%的太阳能转换为风的动能，消散使大气变暖。 以美国为例，太阳能转换成风能的速度约是全美能源消耗的30倍。 5-2风能、风能、风能在与风速成比例的三次式中，P=功率，kW A=垂直风向的截面积，m2 v=风速，m/s例如风速为10 m/s，风车的每1米的二次面积的风能为6.110-4103=。 其中风能转换为

8、电能的效率除取决于各种风扇的形状外，另一个重要的残奥仪是叶片前端速度与风速之比。 理论分析表明，风车从风能中提取能量转化为机械能的最大效率在59%以下，被称为贝茨极限定律(Betzs limit law )，但目前风车的效率可从这59%的效率中提取约5070%的能量。 典型的风车从机械能转换为电能的效率约为90%。 根据以上数据，风速为10 m/s时，风车为最佳运转条件，其取得功率约为0.610.590.70.9=0.227 kW/m2。5-2风能、5-2风能、风力发电机的装置容量(installed capacity )是风力发电机的最大容量。 风速随时间变化，大时小，因此风力发电机并非总是

9、在装置容量的状况下发电。 当风力发电机运行一段时间后，实际发电量与装置容量之比被称为负载率(load factor or capacity factor )，即5-2风能，典型的现代水平轴式风力发电机包括叶片、轮(与叶片合称为叶轮)、机舱盖5-2风力能源、风力发电机、5-2风力能源、水平轴式风力发电机的内部构造和组件，根据主轴和水平面的相对位置，分为水平轴和垂直轴式，换言之，如果主轴为水平状态，则可以分为水平轴式，相反，如果主轴为垂直状态，则为垂直轴式。 根据叶轮相对于风向的位置可分为上风式(或迎风式)和下风式(或逆风式)。 根据叶片的数量可以分为多叶片和少叶片式。双叶片由于叶片少，可以节约叶

10、片的成本，另外由于负荷轻，可以以高转速运转，但振动和噪音相对较大。 四片叶片由于叶片数多，叶片成本高，低旋转运转，振动和噪音小。 3片羽毛式具有2片叶片和3片叶片合并的优点，目前普遍采用。5-2风能、风力发电机分类、5-2风能、4 .根据风力发电机组容量的大小可分为小型、中型和大型。 根据风力发电机组的容量大小分为小型、中型和大型，目前全球的风机单机容量为600kW、660kW、850kW、1350kW、1500kW、1750kW、1800kW、2000kW、2300kW、2200kw.叶片升力型风车受到的升力使叶片旋转，旋转速度快，转换效率也高，新型风力发电机多以升力型为主，相反，阻力型风车

11、受到的阻力使叶片旋转，扭矩大，但旋转速度慢，转换效率低，传统风车多采用这种形式。5-2风力、风力发电机的分类、一般市场中风力发电机的启动风速(cut-in velocity )约为2.54 m/s，为了避免由于在额定风速(rated velocity，1215 m/s )下达到额定输出的过剩风速引起的发电机破损，风速达到2025 m/s 5-2风能、5-2风能、离岸式风力发电，由于陆地可利用面积有限，而且海上风向比较均匀，无障碍，风力资源优于陆地，可在海底深度520m的浅海地区设立离岸式风力发电站。 根据5-2风能、台湾风能资源分布、本岛风能的评价结果，西部沿海包括桃园、新竹、苗栗、台中、彰化

12、等地区和外岛地区的澎湖和兰岛孤岛等地区，年平均风速达到56 m/s以上，风能密度为250 W/达到m2以上风能不枯竭的风力发电无污染风力发电在自产能增加就业机会、具有旅游效应设置风力发电机时，应考虑的因素是：风性和地理条件配置风力发电机性能和土地利用的修订计划是周围环境、5-2风力发电机的优点、5-3地热能、地球结构、温度离地表最近的地壳，约温度变化，深度每增加1公里增加30，熔岩温度在约650到1，200之间，这一层的岩浆(magma )由于部分地区渗透到地表而引起各种各样的热特征。 当深度达到地壳底部或地函顶部时，温度随着地层深度的增加而逐渐上升。 地球核心370公里深度的温度估计约为00

13、0。5-3地热能、地热活动常见的各种现象有火山喷发、间歇泉、喷气孔、温泉等。 上述地热活动之外，由于地质板块(技术板块)运动(年数厘米)，板块连接部之间的冲撞和摩擦，造山运动、火山活动、地震(earthquake )等发生。 在这些板的连接处经常可见显着的热流现象。 如今，世界上几乎所有的地热位置都位于太平洋板块的边缘，被称为火环。 地热活动，5-3地热能，美国黄石公园内的古老忠实的间歇泉，5-3地热能，火环，5-3地热能，地热资源，5-3地热能，美国的勒盖沙斯地火力发电站，间歇泉，温泉，火山喷发等作为热点整体，水热西湿蒸汽系统的资源远远丰富于干蒸汽系统，但由于干蒸汽系统的使用方便，经常用于发

14、电，如美国的雷格里西斯和意大利的德洛发电都属于干蒸汽系统。、5-3地热能、水热系统、5-3地热能、湿汽系统，水储存于地下储藏库，经周围岩石加热后，由于高压环境，水温达370，不沸腾。 这些热水一旦释放到地球表面，压力剧就会降下来，热水一闪一闪立刻变成蒸汽。 挖地热井，往井里冲热水，约有五分之一的蒸汽和五分之四的热水。 蒸汽分离后可直接推进涡轮发电，温水可用于加热。 在5-3地热能、干汽系统、干汽系统中，环境压力仅稍大于大气压力，此时水受热，蒸汽温度可达165，压力约100 psi。 挖井后抽出的蒸汽直接推进涡轮发电。 地热对环境的影响硫化氢(H2S )气体的开发：地热开发时排出大量的硫化氢气体，可能对环境产生一定程度的影响和危害。 热废水：可能影响河流中鱼类和植物的生态，热水中的