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綠色未來(lái):探索*佳可再生能源,實(shí)現可持續發(fā)展
太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力發(fā)電等可再生能源是可以反復利用的自然能源,不用擔心它們會(huì )耗盡。
但是,如果這些能源不提高發(fā)電效率,不產(chǎn)生浪費的話(huà),就不能說(shuō)是效率上和經(jīng)濟上都很劃算的發(fā)電方法。
本文將討論每種發(fā)電方式的效率,比較可再生能源的效率和發(fā)電損耗,以及發(fā)電效率可能降低的原因。
什么是發(fā)電效率?
發(fā)電效率是指可再生能源轉換成多少電能的比例。
首先,對發(fā)電效率的重要性和能源轉換效率的結構進(jìn)行說(shuō)明。作為能源源,使用煤氣和電燒水的熱水器,溫暖房間的空調和暖氣器等,能源轉換以各種各樣的形態(tài)進(jìn)行。
發(fā)電效率是一種能量轉換效率,它表示可再生能源轉換為電能時(shí)的比例,如光和熱能。為了利用可再生能源發(fā)電,必須將太陽(yáng)能、風(fēng)力和水力等所具有的能量轉換為電能。
如果能在不浪費全部能源的情況下轉換成電能,發(fā)電效率就會(huì )達到100%,如果只能轉換一半的話(huà)就會(huì )下降到50%,也就是說(shuō),在使用相同成本的設備發(fā)電的情況下,發(fā)電效率越高,是越理想的能源,可以說(shuō)是高效的設備。
哪種再生能源發(fā)電率是*高的?
可再生能源的發(fā)電效率取決于發(fā)電方法。
我們來(lái)看一下一般可再生能源的發(fā)電效率。
太陽(yáng)能發(fā)電
太陽(yáng)能發(fā)電是利用太陽(yáng)能發(fā)電系統將日照時(shí)到達地球表面的太陽(yáng)光的光能轉化為電能。 對于典型的太陽(yáng)能發(fā)電系統來(lái)說(shuō),此時(shí)的發(fā)電效率約為20%。
衛星使用的太陽(yáng)能發(fā)電系統,發(fā)電效率約為40%,但由于制造成本較高,不如通用設備經(jīng)濟,未得到廣泛應用。
風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電,利用風(fēng)能轉動(dòng)風(fēng)車(chē),用發(fā)電機將其轉化為電能,據說(shuō)發(fā)電效率可達60%左右,但理論上不可能再提高效率了。
將風(fēng)車(chē)旋轉的能量轉化為電能時(shí),發(fā)電過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生摩擦等損耗,降低了實(shí)際發(fā)電效率。
因此,典型的風(fēng)力發(fā)電系統的發(fā)電效率*高約為45%,平均約為20%至40%。
水力發(fā)電
水力發(fā)電利用水的勢能來(lái)發(fā)電。 流入水道時(shí)的摩擦損失很小,大部分可以轉化為動(dòng)能,所以即使加上發(fā)電系統造成的損失,發(fā)電效率也在80%左右。
它是可再生能源中*有效的發(fā)電方式。
地熱發(fā)電
地熱發(fā)電通過(guò)利用地下巖漿的熱量將水轉化為蒸汽的能量來(lái)運行發(fā)電機來(lái)發(fā)電。
發(fā)電原理與火電、核電相同,但由于蒸汽溫度比火電或核電低,發(fā)電效率不是很高,約為10%~20%。
生物質(zhì)發(fā)電
生物質(zhì)發(fā)電通過(guò)燃燒動(dòng)物和植物等有機燃料來(lái)運行發(fā)電機來(lái)發(fā)電。
燃燒方式包括直接燃燒和產(chǎn)生氣體來(lái)驅動(dòng)燃氣輪機,但與地熱發(fā)電一樣,由于溫度較低,發(fā)電效率約為20%。
為什么發(fā)電效率會(huì )損失?
發(fā)電效率達到 100%當然是理想狀態(tài)。 然而,能量轉換過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生損耗,從而逐漸降低發(fā)電效率。
為什么發(fā)電效率會(huì )下降?
發(fā)電效率達不到100%的原因
當能量轉換形式時(shí),會(huì )分配成不同類(lèi)型的能量。 因此,無(wú)論技術(shù)多么先進(jìn),都不可能將某一特定類(lèi)型的能量 100% 轉換成不同類(lèi)型的能量。
例如,比較一下白熾燈和 LED 燈泡之間的能量轉換。
在使用電能并將其轉化為光能時(shí),白熾燈泡會(huì )變得非常熱,以至于表面無(wú)法用手觸摸,而 LED 燈泡則不會(huì )變得那么熱。
白熾燈表面發(fā)熱是因為在轉換電能時(shí)浪費了熱能。
而 LED 燈泡不會(huì )像白熾燈那樣發(fā)熱,因為熱能損失較少。
由于浪費的能量損失較少,因此發(fā)電效率較高,即使功率較小,LED 燈泡也能比白熾燈泡提供更高的亮度。
為什么太陽(yáng)能發(fā)電效率不是100%?
太陽(yáng)能發(fā)電作為一種常見(jiàn)的可再生能源,在將光能轉化為電能時(shí)也會(huì )造成能量損失。
太陽(yáng)能發(fā)電能量損失的原因之一是太陽(yáng)能發(fā)電系統內部的布線(xiàn)和電路的電阻。
就像白熾燈泡一樣,電能以熱能的形式損失掉,降低了發(fā)電效率。
此外,太陽(yáng)能電池板不能吸收所有的光作為能量。
原因是太陽(yáng)光中含有紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)等各種波長(cháng)的光,但有些波長(cháng)的光是不被太陽(yáng)能電池板吸收的。
此外,未被太陽(yáng)能電池板反射的能量也會(huì )損失,隨著(zhù)能量逐漸分散,發(fā)電效率降低。
提高發(fā)電效率對充分利用可再生能源至關(guān)重要
能源轉換效率對于有效利用有限資源非常重要。 如果能源轉換效率高,就能減少不必要的能源損耗,*大限度地利用能源。
發(fā)電效率高的設備當然更理想,但如果為了提高發(fā)電效率而增加設備成本,則會(huì )失去經(jīng)濟效益。 因此,有必要從發(fā)電效率和發(fā)電設備成本兩方面考慮成本效益。