Nuevo informe de encuesta energética
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[Editar este párrafo] Clasificación
Todas las formas de nueva energía provienen directa o indirectamente de la energía térmica generada por el sol o la tierra. Esto incluye la energía solar, eólica, de biomasa, geotérmica, hídrica y oceánica, así como la energía generada a partir de biocombustibles e hidrógeno de fuentes renovables. También se puede decir que la nueva energía incluye diversas energías renovables y energía nuclear. En comparación con la energía tradicional, la nueva energía generalmente tiene las características de menos contaminación y grandes reservas, lo cual es de gran importancia para resolver los graves problemas de contaminación ambiental y el agotamiento de los recursos (especialmente la energía fósil) en el mundo actual. Al mismo tiempo, debido a que muchas nuevas fuentes de energía están distribuidas uniformemente, también es de gran importancia para resolver guerras inducidas por la energía.
Según afirma el mundo, recursos como el petróleo y las minas de carbón disminuirán a un ritmo acelerado. La energía nuclear y la energía solar pronto se convertirán en las principales fuentes de energía.
El Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) divide la nueva energía en las siguientes tres categorías: energía hidroeléctrica grande y mediana; nueva energía renovable, incluida la pequeña energía hidroeléctrica, la energía solar, la energía eólica, la energía moderna de biomasa y la geotérmica. energía y energía oceánica (energía mareomotriz);
En términos generales, la energía convencional se refiere a energía técnicamente madura y que se ha utilizado a gran escala, mientras que la nueva energía suele referirse a energía que aún no se ha utilizado a gran escala y que está activamente investigada y desarrollado. Por lo tanto, el carbón, el petróleo, el gas natural y la energía hidroeléctrica de gran y mediano tamaño se consideran fuentes de energía convencionales, mientras que la energía solar, la energía eólica, la energía moderna de biomasa, la energía geotérmica, la energía oceánica, la energía nuclear y la energía del hidrógeno se consideran nuevas fuentes de energía. Con el avance de la tecnología y el establecimiento del concepto de desarrollo sostenible, los desechos orgánicos industriales y domésticos, que alguna vez fueron basura, han sido nuevamente reconocidos y están siendo profundamente investigados, desarrollados y utilizados como material para el aprovechamiento de energía. Por lo tanto, el aprovechamiento de los residuos también puede considerarse una forma de nueva tecnología energética.
Los recursos energéticos que acaban de ser desarrollados y utilizados por los humanos y que requieren mayor investigación y desarrollo se denominan nuevas energías. En comparación con la energía convencional, las nuevas energías tienen diferentes contenidos en diferentes períodos históricos y niveles tecnológicos. En la sociedad actual, las nuevas energías suelen referirse a la energía nuclear, la energía solar, la energía eólica, la energía geotérmica, la energía del hidrógeno, etc.
Se puede dividir por categoría: energía eólica solar, energía de biomasa, biodiesel, etanol, nuevas energías, pilas de combustible para automóviles, energía de hidrógeno, generación de energía residual, edificios que ahorran energía, energía geotérmica, éter dimetílico, combustible hielo.
[Editar este párrafo] Panorama de las Nuevas Energías
Se estima que la energía solar irradiada a la tierra cada año es de 65.438+078 millones de kilovatios, de los cuales 50-654,38+000 Se pueden desarrollar y utilizar millones de kilovatios hora. Sin embargo, debido a la distribución dispersa, actualmente hay muy pocos disponibles. Los recursos de energía geotérmica se refieren al contenido calorífico total de las rocas y el agua a 5.000 metros bajo tierra. Entre ellos, los recursos globales de energía geotérmica de alta temperatura por encima de 150°C dentro de 3 kilómetros de tierra son 14.000 toneladas de carbón estándar, y algunos países han comenzado su desarrollo y utilización comercial. El potencial mundial de energía eólica es de unos 350 mil millones de kilovatios. Debido a la intermitencia y dispersión de la energía eólica, es difícil utilizarla de forma económica. Si la tecnología de transmisión y almacenamiento de energía mejora considerablemente en el futuro, aumentará el uso de la energía eólica. La energía oceánica incluye la energía de las mareas, la energía de las olas, la energía de diferencia de temperatura del agua del mar, etc., y sus reservas teóricas son muy considerables. Limitado por el nivel técnico, todavía se encuentra en la etapa de investigación a pequeña escala. En la actualidad, debido a que la tecnología de utilización de nuevas energías aún es inmadura, solo representa una pequeña parte de la energía total requerida en el mundo y sus perspectivas de desarrollo futuro son grandes.
[Editar este párrafo] Descripción general de nuevas formas de energía comunes
(Consulte las entradas correspondientes a cada forma de energía para obtener más detalles).
Energía solar/energía solar
La energía solar generalmente se refiere a la energía radiante de la luz solar. Las principales formas de utilización de la energía solar son la conversión fototérmica, la conversión fotoeléctrica y la conversión fotoquímica.
A grandes rasgos, la energía solar es la fuente de gran parte de la energía de la Tierra, como la energía eólica, la energía química, la energía potencial hídrica y otras formas de energía causadas o transformadas por la energía solar.
Los principales métodos de utilización de la energía solar son: piscinas solares, que convierten la energía contenida en la luz solar en energía eléctrica mediante conversión fotoeléctrica; los calentadores de agua solares utilizan el calor de la luz solar para calentar agua y utilizan agua caliente para generarla; electricidad.
La energía solar se puede dividir en dos tipos:
1. El módulo de panel solar fotovoltaico es un dispositivo de generación de energía que genera corriente continua bajo la luz solar, que está hecho casi en su totalidad de materiales semiconductores ( como el silicio) compuestos por células fotovoltaicas sólidas y delgadas. Como no tiene piezas móviles, puede funcionar durante mucho tiempo sin pérdidas. Las células fotovoltaicas simples pueden alimentar relojes y computadoras, mientras que los sistemas fotovoltaicos más complejos pueden iluminar los hogares y alimentar la red. Los módulos de paneles fotovoltaicos se pueden fabricar en diferentes formas y los módulos se pueden conectar para generar más electricidad. En los últimos años, los paneles fotovoltaicos se han utilizado en tejados y superficies de edificios, e incluso como parte de ventanas, claraboyas o dispositivos de protección. Estas instalaciones fotovoltaicas suelen denominarse sistemas fotovoltaicos adosados a edificios.
2. Energía solar térmica La moderna tecnología de energía solar térmica concentra la luz solar y utiliza su energía para producir agua caliente, vapor y electricidad. Además de utilizar la tecnología adecuada para recolectar energía solar, los edificios también pueden aprovechar la luz y el calor del sol agregando dispositivos apropiados a su diseño, como ventanas gigantes orientadas al sur o usando materiales de construcción que absorben y liberan lentamente el calor del sol.
Energía nuclear
La energía nuclear es la energía liberada por el núcleo de un átomo al transformar su masa, consistente con la ecuación de Albert Einstein e = MC^2 donde E = energía, m; =masa, c=velocidad de la luz constante. Hay tres formas principales de liberación de energía nuclear:
A. Energía de fisión nuclear
La llamada energía de fisión nuclear se refiere a algunos núcleos pesados (como el uranio-235, el uranio-). 238, plutonio-239, etc.) La energía liberada por la fisión. ).
B. Energía de fusión nuclear
Dos o más núcleos de hidrógeno (como los isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio) se combinan para formar un núcleo más pesado y la masa produce simultáneamente reacciones que liberan enormes cantidades de energía se llaman reacciones de fusión nuclear, y la energía liberada se llama energía de fusión nuclear.
C. Decaimiento Nuclear
La desintegración nuclear es una forma natural y mucho más lenta de fisión que es difícil de utilizar debido a su lenta liberación de energía.
Principales problemas en el aprovechamiento de la energía nuclear:
(1) Baja utilización de recursos.
(2) Los residuos nucleares producidos tras la reacción se han convertido en un factor potencial perjudicial para la biosfera, y su tecnología de tratamiento final aún no está completamente solucionada.
(3) Es necesario supervisar y mejorar continuamente la seguridad de los reactores.
(4) Restricciones de no proliferación nuclear, es decir, se controla el plutonio-239 producido por los reactores de las centrales nucleares.
(5) El costo de inversión de la construcción de energía nuclear es aún mayor que el de la generación de energía convencional, y el riesgo de inversión es mayor.
Energía oceánica
La energía oceánica se refiere a diversas fuentes de energía renovables contenidas en el agua de mar, incluida la energía de las mareas, la energía de las olas, la energía de las corrientes oceánicas, la energía de la diferencia de temperatura del agua de mar, la energía de la diferencia de salinidad del agua de mar, etc. . Estas fuentes de energía tienen las ventajas de ser renovables y no contaminar el medio ambiente, y son nuevas fuentes de energía estratégicas que necesitan urgentemente desarrollo y utilización.
Las ondas generan electricidad. Según cálculos de los científicos, la energía eléctrica contenida en las ondas de la Tierra alcanza los 90 billones de grados. Actualmente, las boyas de navegación y los faros en el mar ya están iluminados por la electricidad generada por generadores de olas. También han surgido grandes generadores de olas. Nuestro país también está investigando y probando la generación de energía de las olas y ha producido un dispositivo de generación de energía para luces de navegación.
Generación de energía mareomotriz: según estimaciones de la Conferencia Mundial de Electricidad, la generación mundial de energía mareomotriz alcanzará entre 1.000 y 300.000 millones de kilovatios en 2020. La central mareomotriz más grande del mundo es la central del estuario de Rance, en el Canal de la Mancha, en el norte de Francia, con una capacidad de generación de energía de 240.000 kilovatios y ha estado en funcionamiento durante más de 30 años. China ha construido la central mareomotriz de Jiangxia en la provincia de Zhejiang con una capacidad total de 3.000 kilovatios.
Energía eólica
La energía eólica se forma al fluir bajo la radiación solar. En comparación con otras fuentes de energía, la energía eólica tiene ventajas evidentes. Sus reservas son grandes, 10 veces mayores que las de la energía del agua. Ampliamente distribuido y nunca agotado, especialmente en islas y áreas remotas con transporte inconveniente y alejadas de la red eléctrica principal.
La energía eólica es la forma más común de utilización de la energía eólica en la actualidad. Desde que Dinamarca desarrolló turbinas eólicas a finales de 2019, la gente se ha dado cuenta de que el petróleo y otras fuentes de energía se agotarán, por lo que han prestado atención al desarrollo de la energía eólica y la han utilizado para hacer otras cosas.
En 1977, la República Federal de Alemania construyó el molino de viento más grande del mundo en Blompot, un famoso valle eólico en Schleswig-Holstein. El molino de viento tiene 150 metros de altura, cada pala mide 40 metros de largo y pesa 18 toneladas. Está fabricado en fibra de vidrio. En 1994, la capacidad mundial instalada de turbinas eólicas había alcanzado unos 3 millones de kilovatios, con una generación de energía anual de unos 5 mil millones de kilovatios hora.
Energía de biomasa
La energía de biomasa se deriva de la biomasa y también es una forma de energía almacenada en el cuerpo de los organismos en forma de energía química procedente de la energía solar. Se origina directa o indirectamente de la fotosíntesis de las plantas. La biomasa es energía solar almacenada y es la única fuente renovable de carbono que puede convertirse en combustibles sólidos, líquidos o gaseosos convencionales. Los recursos energéticos de biomasa en la Tierra son abundantes e inofensivos. La Tierra produce 173 mil millones de toneladas de materiales a través de la fotosíntesis cada año, lo que contiene energía equivalente a entre 10 y 20 veces el consumo total de energía del mundo, pero la tasa de utilización actual es inferior al 3%.
Energía geotérmica
Las fuentes de calor de la Tierra pueden provenir de la energía liberada por la diferenciación de la gravedad, la fricción de las mareas, las reacciones químicas y la desintegración de elementos radiactivos. El calor radiactivo es la principal fuente de calor de la Tierra. China es rica en recursos geotérmicos y está ampliamente distribuido. Hay 5.500 puntos calientes geotérmicos y 45 campos geotérmicos, con recursos geotérmicos totales de aproximadamente 3,2 millones de megavatios.
Energía de hidrógeno
Entre las muchas nuevas fuentes de energía, la energía del hidrógeno se destaca por sus ventajas únicas de peso ligero, ausencia de contaminación, alto poder calorífico y amplia aplicación, y se convertirá en una opción ideal. Fuente de energía en el siglo XXI. La energía del hidrógeno se puede utilizar como combustible para aviones y automóviles, y como energía para propulsar cohetes.
Energía penetrante del océano
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Si hay dos soluciones salinas, una con una alta concentración de sal y otra con una baja concentración de sal, cuando las dos soluciones se juntan y se separan mediante una membrana permeable, se producirá presión osmótica. , el agua fluirá de una solución de baja concentración a una solución de alta concentración. Lo que fluye en los ríos es agua dulce, y lo que existe en el océano es agua salada. También hay una cierta diferencia de concentración entre ambas. En la desembocadura de un río, la presión del agua dulce es mayor que la del agua de mar. Si se coloca un generador de turbina en un estuario, la presión osmótica entre el agua dulce y el agua de mar puede hacer que la turbina genere electricidad.
La energía de infiltración oceánica es una energía verde muy respetuosa con el medio ambiente, que no produce basura ni emite dióxido de carbono, y no depende de las condiciones climáticas. Se puede decir que es inagotable. En aguas con mayores concentraciones de sal, la eficiencia de generación de energía de las centrales eléctricas de infiltración será mejor, como el Mar Mediterráneo, el Mar Muerto, el Gran Lago Salado en Yancheng, China, y el Gran Lago Salado en los Estados Unidos. Por supuesto, cerca de la central eléctrica debe haber un suministro de agua dulce. Según estimaciones de Bud Mikkelsen, director del Grupo Energético Noruego, la capacidad mundial anual de generación de energía puede alcanzar 654,38+0,6 billones de kilovatios-hora utilizando energía que penetra en los océanos para generar electricidad.
Hidráulica
La hidroenergía es una energía renovable y limpia, que se refiere a la energía cinética, energía potencial, energía de presión y otras fuentes de energía de los cuerpos de agua. Los recursos hidroeléctricos en un sentido amplio incluyen la energía del agua de los ríos, la energía de las mareas, la energía de las olas, la energía de las corrientes oceánicas y otros recursos energéticos, en un sentido estricto se refieren a los recursos hidroeléctricos de los ríos. Esta es energía convencional, energía primaria. El agua no sólo puede ser utilizada directamente por el hombre, sino que también es un portador de energía. La energía solar impulsa el ciclo del agua en la Tierra, haciéndolo sostenible. El flujo de agua superficial es un vínculo importante. Las zonas con grandes lagunas y grandes caudales son ricas en recursos hidroeléctricos. A medida que disminuyen los combustibles fósiles, la energía hidroeléctrica es un recurso alternativo muy importante y prometedor. Actualmente, la generación de energía hidroeléctrica en el mundo está todavía en su infancia. Los movimientos del agua, como ríos, mareas, olas y oleajes, se pueden utilizar para generar electricidad.
[Editar este párrafo] Estado de desarrollo y tendencias de las nuevas energías
En todo el mundo, algunas tecnologías de utilización de energías renovables han logrado grandes avances y han adquirido una cierta escala. En la actualidad se han aplicado las tecnologías de utilización de energía de biomasa, energía solar, energía eólica, energía hídrica y energía geotérmica.
La Agencia Internacional de la Energía (AIE) estudió la demanda eléctrica internacional desde 2000 hasta 2030. Las investigaciones muestran que la tasa de crecimiento anual promedio de la generación total de energía renovable será la más rápida. Según una investigación de la AIE, la generación de energía renovable no hídrica crecerá más rápido que cualquier otra generación de combustible en los próximos 30 años, con una tasa de crecimiento anual de casi el 6%. Su generación total de energía se quintuplicará entre 2000 y 2030, y proporcionará el 4,4% de la electricidad total del mundo para 2030, de la cual la energía de biomasa representa el 80%.
En la actualidad, la proporción de energías renovables en la energía primaria es generalmente baja, por un lado, está relacionada con la atención y las políticas de varios países, y por otro lado, está relacionada con la. Alto coste de las tecnologías de energías renovables, especialmente aquellas con un contenido técnico relativamente alto. Alta energía solar, de biomasa y eólica. Según las previsiones de la AIE, el coste de la generación de energía renovable disminuirá significativamente en los próximos 30 años, aumentando así su competitividad. El costo de la utilización de energía renovable está relacionado con muchos factores, por lo que los resultados de las predicciones de costos son inciertos.
Sin embargo, estas proyecciones sugieren que el costo de la tecnología para la utilización de energías renovables disminuirá.
Nuestro gobierno concede gran importancia a la investigación y el desarrollo de energías renovables. La Comisión Estatal de Economía y Comercio formuló el "Décimo Plan Quinquenal" para el desarrollo de industrias de nuevas energías y energías renovables y promulgó la "Ley de Energías Renovables de la República Popular China", centrándose en el desarrollo de la utilización de energía solar térmica, energía eólica generación de energía, utilización eficiente de la energía de biomasa y utilización de energía geotérmica. En los últimos años, con el fuerte apoyo del Estado, nuestro país ha logrado grandes avances en los campos de la generación de energía eólica, la generación de energía mareomotriz y la utilización de energía solar.
Las nuevas energías (o energías renovables es más apropiado) incluyen principalmente la energía solar, la energía eólica, la energía geotérmica y la energía de biomasa. Después de décadas de exploración, muchos expertos nacionales y extranjeros han dicho que este modelo energético no puede desarrollarse vigorosamente. No sólo robará los recursos terrestres de los que dependen los seres humanos para sobrevivir, sino que también conducirá a un desarrollo poco saludable de la sociedad; La energía geotérmica y el uso de aires acondicionados tienen las mismas características. Por ejemplo, el desarrollo a gran escala conducirá inevitablemente a la destrucción del entorno superficial del suelo en la zona e inevitablemente conducirá a otro cambio en el entorno ecológico. La energía eólica y la energía solar son fuentes de energía inagotables y saludables para la Tierra y seguramente lo serán; la corriente principal de las energías alternativas en el futuro.
La generación de energía solar tiene las características de diseño simple y mantenimiento conveniente, y es ampliamente utilizada. En la actualidad, la capacidad instalada total mundial ha comenzado a alcanzar la generación de energía eólica tradicional, y en Alemania se acerca incluso al 5%-8% de la generación eléctrica total del país. Los problemas que siguieron fueron inesperados. Las limitaciones de tiempo para la generación de energía solar provocan interrupciones en la red. Cómo resolver este problema se ha convertido en un problema importante en el campo energético.
La energía eólica empezó a aparecer en el escenario de la historia a finales del 19. En más de cien años de desarrollo, el campo de las nuevas energías ha estado luchando solo. Debido a su costo relativamente bajo, se ha convertido en la primera opción para el desarrollo de nuevas energías en varios países. Sin embargo, a medida que aumenta el número de parques eólicos a gran escala, la tierra ocupada continúa ampliándose, lo que genera conflictos sociales cada vez más destacados. Cómo resolver este problema se ha convertido en otro problema para nosotros.
Ya en 2001, MUCE llevó a cabo una investigación sobre el desarrollo de un suministro de energía de comunicación estable para una isla. Después de más de seis años de investigación y práctica, finalmente se ha promovido a la sociedad un nuevo modelo maduro de aplicación del sistema híbrido eólico y solar MUCE. Este sistema utiliza una nueva turbina eólica de eje vertical (tipo H) desarrollada independientemente en mi país y generación de energía solar combinadas en una proporción de 10:3 para formar una producción de energía relativamente estable. Se ha aplicado en construcción, campo, estaciones base de comunicación, alumbrado público, islas, etc., y se ha obtenido una gran cantidad de datos de uso confiables. Los resultados de la investigación de este sistema traerán un nuevo impulso al desarrollo de nuevas energías en China e incluso en el mundo.
La nueva turbina eólica de eje vertical (tipo H) supera las deficiencias de las turbinas eólicas de eje horizontal tradicionales, como la alta velocidad de arranque, el alto ruido, la poca resistencia al viento y el gran impacto en la dirección del viento. Adopta una teoría de diseño completamente diferente y una nueva estructura y materiales para lograr un arranque con viento suave, sin ruido, una resistencia a tifones de más de 12 grados y no se ve afectado por la dirección del viento. Puede ser ampliamente utilizado en aplicaciones pequeñas y medianas como villas, edificios de varios pisos y rascacielos, alumbrado público, etc. El sistema de generación de energía híbrido eólico-solar basado en él tiene las ventajas de una potencia de salida estable, alta economía y poco impacto en el medio ambiente. También resuelve el impacto del desarrollo de la energía solar en la red eléctrica.
A medida que se acerca la crisis energética, las nuevas energías se han convertido en una de las principales fuentes de energía del mundo futuro. Entre ellas, la energía solar ha ido entrando poco a poco en nuestra vida cotidiana y, en ocasiones, la energía eólica puede verse u oírse. Pero, ¿cómo se aplica en la práctica como nueva fuente de energía? ¿Cómo será el desarrollo de las nuevas energías? Estas son preguntas que tendremos que explorar durante mucho tiempo.
[Editar este párrafo] La importancia medioambiental y estratégica de la seguridad energética de las nuevas energías.
El rápido crecimiento de la demanda de energía de China ha roto el patrón de suministro autosuficiente de energía de largo plazo de China. Desde 1993, China se ha convertido en un importador neto de petróleo, y sus importaciones de petróleo han aumentado año tras año, lo que le permite competir en el mercado energético mundial. Debido a la relativa escasez de energía fósil en China, especialmente la producción de petróleo y gas natural, el suministro de energía de China dependerá cada vez más del mercado internacional en el futuro.
Existen muchas incertidumbres en el comercio internacional. Los precios internacionales de la energía pueden estabilizarse a medida que mejora el entorno de paz internacional, pero también pueden fluctuar a medida que la situación internacional se vuelve turbulenta. En el futuro, la inestabilidad del mercado petrolero internacional y la fluctuación de los precios del petróleo afectarán gravemente el suministro de petróleo de China y tendrán un enorme impacto en la economía y la sociedad. El desarrollo vigoroso de la energía renovable puede reducir relativamente la proporción de energía fósil en la demanda energética de China y el volumen de energía importada, y mejorar la seguridad energética y económica de China.
Además, en comparación con la energía fósil, el beneficio más directo de la energía renovable es que causa menos contaminación ambiental.
¿Qué es la nueva energía?
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La nueva energía incluye la energía solar, la energía eólica, la energía geotérmica, la energía oceánica, la energía de biomasa y otras energías renovables. El desarrollo racional y la utilización de nuevas energías pueden mejorar y optimizar la estructura energética, proteger el medio ambiente, mejorar la calidad de vida de las personas y promover el desarrollo sostenible de la economía y la sociedad nacionales.
El desarrollo y utilización de nuevas energías incluye principalmente la investigación científica, la experimentación, la promoción, la aplicación, la producción y las actividades comerciales de nuevas tecnologías y productos energéticos. El desarrollo y utilización de nueva energía debe combinarse con el desarrollo económico, seguir los principios de adaptación de medidas a las condiciones locales, complementar funciones múltiples, utilización integral y eficiencia y prestar igual atención al desarrollo y la economía. Debe estar orientado a las masas. demostraciones de modelos, y guías eficientes para lograr la eficiencia energética, la eficiencia ambiental y la eficiencia económica y social.
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Con el continuo desarrollo de la ciencia, la tecnología y la productividad social, las cuestiones energéticas son cada vez más importantes. En la actualidad, la energía mundial todavía está dominada por los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural. Estos combustibles fósiles tienen reservas limitadas y son materias primas químicas extremadamente valiosas, de las que se pueden extraer y procesar diversos productos químicos, como fibras químicas, plásticos, caucho y fertilizantes químicos. Es una pena utilizar materias primas químicas tan importantes como la energía. Con el desarrollo de la productividad social y la mejora del nivel de vida humano, el consumo mundial de energía está aumentando. Se estima que las reservas mundiales de petróleo, gas natural y carbón sólo pueden sostener el uso humano durante cien o doscientos años como máximo. Por tanto, el desarrollo de nuevas fuentes de energía es una tarea estratégica urgente que enfrenta la humanidad. En la actualidad, la investigación y el desarrollo de nuevas energías incluyen principalmente los siguientes contenidos:
1. Energía geotérmica y mareomotriz
Los recursos geotérmicos disponibles incluyen agua caliente subterránea, vapor geotérmico y roca caliente. La capa subterránea de agua caliente se encuentra generalmente a más de 2.000 metros bajo tierra, con una temperatura de unos 80°C. Reducir la presión del agua caliente subterránea para que se convierta en vapor (el agua hierve a 47,34 kPa a 80 °C) puede impulsar un generador de turbina para generar electricidad.
La energía mareomotriz aprovecha la diferencia de nivel del agua provocada por la fluctuación del agua del mar. Esta energía se puede utilizar como energía para impulsar turbinas para generar electricidad. La energía contenida en el ascenso y descenso de las mareas en la Tierra es enorme, pero es técnicamente difícil y costoso construir centrales mareomotrices a gran escala.
2. Energía solar
La energía que irradia el sol a la superficie terrestre cada año es de unos 5×10 22j, lo que equivale a 13.000 veces el consumo energético mundial actual. Se puede decir que la energía solar es una fuente de energía ideal, inagotable y libre de contaminación. Por tanto, la captación y utilización de la energía solar son cuestiones de gran interés para los científicos contemporáneos.
En la actualidad, existen tres formas principales de utilización de la energía solar. Una es utilizar directamente el calor radiante del sol para construir cocinas solares, calentadores de agua solares, salas (calefacción) solares e invernaderos de plástico, o utilizar energía solar para generar electricidad. Las centrales solares utilizan colectores para absorber el calor de la radiación solar, y la temperatura de sus materiales de almacenamiento de calor (metal líquido) puede alcanzar los 1000°C. El calor absorbido convierte el agua en vapor a través de un intercambiador de calor, que impulsa la turbina de vapor para generar electricidad. Este método de conversión se llama conversión fototérmica. El segundo es la conversión fotoeléctrica, que utiliza células solares para convertir directamente la energía solar en energía eléctrica. Hay muchos tipos de células solares, incluidas las de silicio monocristalino, las de arseniuro de galio, las de fosfuro de indio y las de silicio policristalino. En la actualidad, la eficiencia de las células solares es todavía relativamente baja y el coste relativamente alto. Se utiliza principalmente en naves espaciales como satélites artificiales como energía para diversos instrumentos y equipos. El tercer tipo es la conversión fotoquímica, que es la conversión directa de la radiación solar en energía química. La fotosíntesis de las plantas verdes es una transformación fotoquímica, pero los humanos no pueden controlarla completamente. Por lo tanto, el estudio de varios métodos de conversión fotoquímica totalmente controlables es también uno de los temas de investigación importantes en el mundo. En los últimos años se ha descubierto que cuando la energía solar se irradia a un sistema de reacción fotoquímica, se pueden formar fotoproductos dinámicos y estables, que convierten la energía luminosa en energía química y la almacenan. Además, el método de utilizar la luz solar para dividir directamente el agua y producir hidrógeno y oxígeno en presencia de un catalizador también es una forma prometedora de utilizar la energía solar. El desarrollo de la energía del hidrógeno tiene ventajas únicas. En primer lugar, la materia prima del hidrógeno es el agua y los recursos hídricos son abundantes. Además, el poder calorífico de la combustión del hidrógeno es alto. 1 g de hidrógeno puede liberar 143 kJ después de quemarse, mientras que 1 g de carbón quema sólo 31 ~ 32 kJ y 1 g de gasolina sólo 48 kJ. También se quema hidrógeno para producir agua, que proviene del agua y se reduce a agua. Cumple con el ciclo natural y no perturbará el equilibrio natural. Dado que los productos de combustión están libres de humo y otros contaminantes, la energía del hidrógeno es una energía limpia y libre de contaminación.
Aunque la Tierra recibe una gran cantidad de energía total del sol, la densidad de energía es muy baja, la inversión única para obtener energía unitaria es grande y es necesario mejorar la eficiencia de conversión de energía.
3. Energía nuclear
Tanto la fisión nuclear como la fusión atómica liberan enormes cantidades de energía. La energía nuclear es una fuente de energía ideal.
(1) Energía de fisión nuclear
La fisión es un proceso en el que un núcleo atómico más pesado se divide en núcleos atómicos más ligeros bajo el bombardeo de neutrones de energía suficiente. Cuando el núcleo atómico del 235U se divide, se divide en dos fragmentos desiguales y varios neutrones. El proceso de fisión es bastante complejo. Se ha descubierto que los productos de fisión contienen 35 elementos y más de 200 radionucleidos. La siguiente es una forma de fisión de 235U:
[Editar este párrafo] Varias fuentes de energía nuevas en el futuro
Energía de las olas: es decir, energía de las olas del océano. Se trata de una fuente inagotable de energía renovable no contaminante. Se especula que la energía eléctrica contenida en las olas del océano en la Tierra llega a 9×104TW. En los últimos años, el aprovechamiento de la energía de las olas ha ocupado un lugar en los nuevos planes de desarrollo energético de varios países. Aunque la generación de energía de las olas es más cara y necesita mejoras adicionales, los avances actuales han demostrado el valor comercial potencial de esta nueva fuente de energía. Una central de energía undimotriz en Japón funciona desde hace ocho años. Aunque el costo de generación de energía de las centrales eléctricas es más alto que el de otros métodos de generación de energía, puede ahorrar costos de inversión, como la transmisión de energía a islas remotas. En la actualidad, se han construido decenas de centrales eléctricas de energía de las olas en los Estados Unidos, el Reino Unido, la India y otros países y están funcionando bien.
Hielo combustible: Es un compuesto sólido combinado con agua. Su apariencia es similar al hielo, por eso se le llama "hielo combustible". El hielo combustible es estable a bajas temperaturas y altas presiones, y el gas inflamable liberado al derretirse el hielo equivale a 100 veces el volumen del compuesto sólido original. Se estima que las reservas de hielo combustible son mayores que el total de carbón, petróleo y gas natural de la Tierra.
Metano de lecho de carbón: Debido al aumento de temperatura y presión durante la formación del carbón, se produce un metamorfismo y al mismo tiempo se libera gas combustible. De la turba al lignito, cada tonelada de carbón produce 68 m3 de gas; de la turba al carbón graso, cada tonelada de carbón produce 130 m3 de gas; de la turba a la antracita, cada tonelada de carbón produce 400 m3 de gas. Los científicos estiman que en la Tierra hay hasta 2.000 metros cúbicos de metano de yacimientos de carbón.
Microorganismos: Muchos países del mundo son ricos en caña de azúcar, remolacha azucarera, yuca, etc. El alcohol se puede producir mediante fermentación microbiana. El alcohol tiene las características de combustión completa, alta eficiencia y ausencia de contaminación. , Úselo para diluir gasolina y obtener "gasolina etanol", y las materias primas para producir alcohol son abundantes y el costo es bajo. Según se informa, Brasil ha convertido cientos de miles de automóviles para que funcionen con etanol, gasolina o alcohol como combustible, reduciendo así la contaminación del aire. Además, los microorganismos pueden producir hidrógeno, abriendo nuevas vías energéticas.
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