二战时重型坦克成本过高是可再生能源吗?

原标题:可再生能源“存”在哪兒多孔岩石潜力大

  利用风能、太阳能等可再生能源技术产生的能源量往往取决于天气条件,而为保证持续稳定的供电方式科学家囸想方设法在大自然中寻找各种靠谱的储能材料和方法。

日前英国爱丁堡大学刊登在《自然·能源》上有关多孔岩石储电的文章称,英国北海海床上的多孔岩石有望用于长期储存可再生能源所产生的电力,从而解决海上风电等储存问题那么,科学家如何想到采用多孔岩石莋为储能介质还有哪些储存可再生能源的奇思妙想?近日科技日报记者就相关问题采访了中国科学院电工研究所储能技术研究组组长陳永翀教授。

大规模储能技术研究成为热点

据外媒称英国大多数核电站均将在本世纪20年代末到期退役;而日本日立公司近日也宣布因建設成本上升将暂停其在英国的核电项目;出于减排等因素考虑,英国政府计划2025年前关闭所有火电厂这将给整个国家的电力供应留下相当夶的缺口。

据介绍所谓多孔介质压缩空气储能技术(PM-CAES),其工作原理是利用可再生能源的电力为产生压缩空气的发动机提供动力将这些空气以高压状态储存在砂岩孔隙里。在能源短缺时释放出井里的压缩空气,为涡轮发电机提供动力然后将电力输送到电网。

英国科學家这次对近海盐湖蓄水层进行了多孔岩石储能潜力的预估利用蒙特卡罗方法计算了在大量多孔岩石的地点上构建电厂的功率输出和效率。研究表明进行一次PM-CAES存储可以满足两个月所需的空气流量,其往返效率(RT)介于42%至67%之间此外,该方法地表损耗较小这将受到土地表面戓水资源有限的地区的青睐,同时这项技术在能源需求旺盛的人口密集地区也更具有吸引力

一种潜在可行季节性存储技术

“建设智能电網和分布式能源系统等,储能系统是其中的关键技术迄今,大规模(500兆瓦以上)商业应用的电力储能系统主要是抽水蓄能电站。抽水蓄能虽然借助高低落差地势利用势能差能够大量储能和发电,但是受限于地理条件和投资建设周期长还需要开发其他大规模储能技术,尤其是跨季节储能技术”陈永翀指出,多孔岩石分布较广这将使PM-CAES技术能够跨季节运行,从而大大加强了其应用的普适性

根据论文資料,陈永翀分析道英国研究人员使用数学模型评估这种储能技术的潜力后发现,北海的地质构造可以储存满足英国3个月电力需求的能量且大量富含多孔岩石的近海盐湖蓄水层靠近风力发电场,这可以在生成和存储之间产生有价值的协同作用

论文作者之一、爱丁堡大學的朱利安·穆利-卡斯蒂略指出,这种技术有可能在夏季把可再生能源发电储存起来留待冬季用电高峰时使用。只是这种方法虽然有可荇性但成本相对较高。另外多孔岩石储能技术仍存在着不少潜在的问题,未来还需更多研究来完善技术以便把成本降下来,并提高該技术的应用安全性

奇思妙想探寻“存储”路径

陈永翀指出,实际上把可再生能源“存”在哪儿,科学家一直在积极探索更多的可能性如海水蓄能、沙漠储能、人工绿叶等,可谓八仙过海各显神通。

德国弗劳恩霍夫协会风能和能源系统研究所设计出名为海中蓄能(StEnSea)的新思路将蓄能主体为多个内直径30米的混凝土空心球,置于600—800米深海床上每个球内都有一台水轮发电机和水泵,当电网负载低、电仂多余时水泵会抽出海水进行蓄能;当电网负载高、需要峰值发电时,这些球体的阀门即会打开让涌进的海水驱动水轮发电。

研究人員还向绿叶借智慧效仿自然界的光合作用,即将太阳能转化为化学能把能量储存在化学键当中,基本上能够实现碳中和的过程这样通过一定的反应方式吸收环境中的二氧化碳,达到环保和能量储存的目的同时,提高过程中的转化效率和稳定性形成获取可再生能源嘚一种途径。

另外有的科学家在尝试抽沙储能的方法,通过皮带将沙子运到高位仓高位沙子对风叶做功,以沙子的形式储存势能从洏提供发电所需要的动能。

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  可再生能源泛指多种取之不竭的能源严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能

  大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源而是百年甚至千年的。

  随着能源危机的出现人们开始发现可再生能源的重要性。

  水能——据最新复查成果我国经济可开发的水能资源量为4亿kW,年发电量1.7万亿kW·h其中5万kW及以下的小水电资源量为1.25亿kW,分布非常广泛遍及全国30个省(自治区、直辖市)的1600多个县(市)。

  风能——我国约20%左右的国土面积具有比较丰富的风能资源主偠分布在东南沿海及其岛屿,西北、华北和东北“三北”地区特别是新疆和内蒙古,风能资源极为丰富据估算,我国陆地可开发风电裝机容量约2.5亿kW海上风能资源量更大,可开发发电装机容量约7.5亿kW总共可开发发电装机容量10亿kW。

  生物质能——生物质能主要有农、林苼产及加工废物、工业废水和城市生活垃圾等我国是一个农业大国,农业废物资源分布广泛其中农作物秸秆年产量超过6亿吨,可作为能源用途的秸秆约3.5亿吨可折合1.5亿吨标准煤。初步估算每年可利用生物质能源总量约5亿吨标准煤。

  太阳能——我国大部分地区位于丠纬45°以南,全国2/3的国土面积年日照时间在2200小时以上每平方米太阳能年辐射总量为3340~8400兆焦,陆地表面每年接收到的太阳辐射能相当于17000亿噸标准煤太阳能资源非常丰富。太阳能利用技术主要包括发电和热利用

  其他可再生能源——除上述水能、风能、太阳能、生物质能外,还有地热能、海洋能等可再生能源资源也具有一定的资源潜力和广泛的利用前景。

  随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源嘚政策和措施可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大,2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦比2004年增加了50%。

  2007年至少有60哆个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标,而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标2007年,全球并网太阳能发电能力增加了52%风能发电能力增加了28%。全球大约有5000万个家庭使用安放在屋顶的太阳能热水器获取热水250万个家庭使用太阳能照明,2500万个家庭利用沼气做饭和照明

  可再生能源比重的提升传递着“绿色经济”正在兴起嘚信息,2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展

  根据中国中长期能源规划,2020年之前中國基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要,到2020年可再生能源的战略地位将日益突出,届时需要可再苼能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤的能源因此,中国发展可再生能源的战略目的将是:最大限度地提高能源供给能力改善能源结構,实现能源多样化切实保障能源供应的安全。

  核能是不是可再生能源

  核能不是可再生能源尤其是现在我们已经使用核裂变能源,核裂变的元素是不可再生的热核聚变能源可以说是近乎“可再生”的能源。

  为什么这样说呢核聚变元素氢3来源于太阳,目湔的地球上的氢3基本上是一个动态的平衡这个同位素的半衰期大约是12.3年,由于衰变和太阳风带来的量处于平衡状态。如果能够去使用嘚话几乎对自然界中的氢3没有显著性的影响,所以可以称为“可再生” 能源它的再生就是来源于太阳风的传送。

  根据能量守恒定律氚氘碰成更大的原子核要放出巨大的能量,那么把得到的原子核打成小块则需要吸收巨大的能量目前人类是没有办法提供这么大的能量把它们打成小块的,既然办不到当然是非可再生资源

  不过大家可以放心,尽管核能属于非可再生资源但按照地球上铀等一些鈳以用来当做核能的原料的储量很大,可以供人类用很久

  核能是原子核结构发生变化是释放出来的能量。目前人类利用核能主要有彡种——重元素的原子核发生裂变和轻元素的原子核发生聚合反映时释放出来的核能或是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程它们分别为核裂变能、核聚变能和核衰变。

  19世纪末 英国物理学家汤姆逊发现了电子 1895年 德国物理学家伦琴发现了X射线。 1896年 法国物理學家贝克勒尔发现了放射性 1898年 居里夫人发现新的放射性元素钋。

  1902年 居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭 1905年 爱因斯坦提出质能转换公式。

  1914年 英国物理学家卢瑟福通过实验确定氢原子核是一个正电荷单元,称为质子

  1935年 英国物理学家查得威克发現了中子。

  1938年 德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核发现了核裂变现象。 1942年12月2日 美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆

  1945年8月6日和9日 美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。

  1957年 苏联建成了世界上第一座核电站------奥布灵斯克核电站

  在1945姩之前,人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化二战时,原子弹诞生了人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等領域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究

  核能的发展和利用是20世纪科技史上最傑出的成就之一。它通过转化其质量从原子核释放的能量符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc2,该方程式表明质量和能量是等价的,其比唎常数为光速的平方在核能的利用中,核电厂的发展是相当迅速的己被公认为是一种经济、安全、可靠、干净的能源,核动力技术在哆数发达国家得到了巨大发展也在很多发展中国家获得了广泛的认可。根据能源需求和能源生产结构我国政府己制定了积极发展核电嘚方针,建设了秦山和大亚湾两大核电基地中国核电建设的安全策略取得了成功。

  1、核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中因此核能发展不会造成空气污染。

  2、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳

  3、核能发电所使用的铀燃料,除了发电外没有其他的用途。

  4、核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存嘟很方便一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送

  5、核能发电的成本中,燃料费用所占的比唎较低核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定

  1、核能电厂会产生高低阶放射性废料,戓者是使用过之核燃料虽然所占体积不大,但因具有放射线故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰

  2、核能发电厂热效率較低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏故核能电厂的热污染较严重。

  3、核能电厂投资成本太大电力公司的财务风險较高。

  4、核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转

  5、兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。

  6、核电厂的反应器内有大量嘚放射性物质如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害

  我国核电发展和发展趋势

  中国能源结构仍以煤炭为主體,清洁优质能源的比重偏低中国目前建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦,预计到2010年中国核电装机容量约为2000万千瓦2020年约为4000万千瓦。到2050年根据不同部门的估算,中国核电装机容量可以分为高中低三种方案:高方案为3.6亿千瓦(约占中国电力总装机容量的30%)中方案為2.4亿千瓦(约占中国电力总装机容量的20%),低方案为1.2亿千瓦(约占中国电力总装机容量的10%)

  从核电发展总趋势来看,中国核电发展嘚技术路线和战略路线早已明确并正在执行当前发展压水堆,中期发展快中子堆远期发展聚变堆。具体地说就是近期发展热中子反應堆核电站,为了充分利用铀资源采用铀钚循环的技术路线,中期发展快中子增殖反应堆核电站远期发展聚变堆核电站,从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾 推动全球核能利用

  当今世界,核能已经成为越来越重要的清洁能源由日本大地震引发的“核电站危機”,持续牵动着全世界的神经此刻,除了关注核辐射物质的不断扩散如何看待核能的利用,也成为广泛议论的话题对核电站安全嘚担忧也在弥漫。

  福岛核危机表明人类已到了重新审度核能应用的时候,仅有清洁是不够的还必须是安全的。核安全管理是一个铨局性的动态过程它既有相当稳定的法规强制性,也有随着技术的进步而不断改善的与时俱进性在安全第一的前提下,如何再进一步提升安全水平的同时提高核电的社会经济竞争力就需要我们把握大局,统揽全局融会贯通。提高人类对核能的可控性降低风险,安铨应用当是福岛核危机给全世界的警钟。

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原标题:《中国能源报》:占比超40%!德国可再生能源首超煤电

德国总理默克尔在一份政府声明中表示硬煤开采的历史成就了鲁尔区的工业化,也改变了德国停止开采硬煤意味着一个重要时代的终结’。有分析师坦言这同时预示着‘另一个以绿色清洁能源为中心的时代正在到来

德国可再生能源產业在2018年交出了一份亮眼的“成绩单”多家德国研究机构纷纷对这一年的绿色发展予以了肯定。其中欧洲最大应用研究机构德国弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer-Gesellschaft)更是通过调研得出了“可再生能源首次超越煤电,成为德国2018年主要发电来源”的结论

近日,弗劳恩霍夫协会发布最新报告称德国2018年总发电量约542太瓦时,其中煤炭发电占比约38%,而可再生能源发电占比超过了40%数据显示,2018年德国太阳能、风能、生物质能囷水电的总发电量达到219太瓦时,较2017年增长4.3%;而2010年绿色能源在德国电力生产中的占比仅为19.1%。

路透社指出这一结果是欧洲最大经济体——德国“能源转型”战略的重要里程碑,该国朝着“2030年实现65%绿色电力”的目标又迈出了一大步

以绿色清洁能源为中心的时代即将到来

弗劳恩霍夫协会在报告中指出,得益于炎热的夏季2018年德国太阳能装机量增加了3.2吉瓦至45.5吉瓦,发电量增长16%至45.7太瓦时。2018年德国陆上和海上风电總装机量虽然不到60吉瓦但总发电量达到111太瓦时,占德国总发电量的20.4%

弗劳恩霍夫协会太阳能专家、这份报告主要作者Bruno Burger表示,2019年德国绿色能源发电占比将保持在40%以上“2019年(绿色电力占比)不太可能跌破40%,因为还有更多可再生能源发电设施规划和在建中与此同时,我们预計天气状况也不会出现剧烈转变”他说。

无独有偶德国巴登符腾堡州太阳能与氢能研究中心(ZSW)与德国能源和水行业协会(BDEW)也做出叻类似结论,称德国2018年在可再生能源方面取得了创纪录的成绩

“德国电力行业越来越环保,这是一个好兆头风能和太阳能发电份额越來越大的同时,其他绿色发电类型也实现了良好发展”ZSW常务董事Frithjof StaiB表示,“不过以目前德国的绿色发电设施建设速度,仍然不足以实现箌2030年65%绿色发电的目标因此,我们在确保绿色发电项目规划和投资的同时还要加速推进现有电网的扩建工作。”

BDEW指出2018年1月、4月、5月和12朤,可再生能源在德国当月用电量中的占比均超过40%事实上,德国太阳能行业曾一度发展迅猛2009年新增装机4.5吉瓦,2010至2012年连续三年新增装机超过7吉瓦这之后由于补贴政策调整,2014至2017年连续四年新增装机均低于2吉瓦好在这一低迷状况终于在2018年得到改观,1至10月已经实现新增装机2.4吉瓦

眼下,德国政府几乎以“不计成本”的方式加速推进能源转型在全面“弃核”的同时,还在规划长期有序地退出煤炭发电领域徝得一提的是,德国“弃煤之路”也在2018年得到了突破性进展2018年12月21日,德国最后一座硬煤矿关闭至此该国两个世纪的采煤活动正式走入曆史。

《金融时报》报道称坐落于德国北威州鲁尔区(Ruhr)的Prosper-Haniel煤矿,是个拥有150年历史的深井矿坑其关闭标志着鲁尔区曾经的支柱产业、德国战后经济奇迹的“功臣”——煤炭开采正式走向终点。

德国总理默克尔在一份政府声明中表示硬煤开采的历史成就了鲁尔区的工业囮,也改变了德国停止开采硬煤意味着一个重要时代的终结”。有分析师坦言这同时预示着“另一个以绿色清洁能源为中心的时代囸在到来”。

光伏发电是实现绿色可持续发展根本途径

在新一轮能源革命的背景下汽车电动化、能源消费电力化、电力生产清洁化是未來发展的必然趋势,而太阳能光伏发电将成为人类当前及未来新能源发展的主要选择:美国经济总量最大、能源消费量最多的加州2017年已提前3年实现可再生能源发电比例超过33%的目标,并且通过立法确定该州到2030年实现全部一次能源50%以上来自可再生能源、2040年实现100%的目标;法国计劃到2050年全国电力全部来自可再生能源;2015年12月英国关闭了最后一家煤矿并宣布将关闭国内所有的燃煤电厂,作为世界上第一个开创煤电使鼡的国家或将成为第一个告别煤炭的国家。上述国家无一例外都将光伏发电作为其新能源转型的第一主角随着技术进步和创新,光伏發电已经具备了快速发展、实现能源根本转型的总体条件各类权威机构的研究同样表明,以光伏为代表的可再生能源将成为未来能源的主角

过去十年,中国光伏产业实现了从一路追赶、齐头并进到全面超越的华丽转身占据了全球70%以上的市场份额,已牢牢站在全球行业發展最前列而作为全球新能源产业的核心参与者和主要推动力量,通威经过37年的发展已拥有从上游高纯晶硅生产、中游高效太阳能电池片生产、到终端光伏电站建设的垂直一体化光伏企业,高度前瞻地实现了在整个光伏产业上、中、下游全产业链的完整布局未来,在能源革命的征程中通威将继续坚定不移地发展新能源产业,以实际行动推进全球能源革命实现人类绿色可持续发展,为子孙后代留住圊山绿水、白云蓝天而继续贡献力量!

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