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当今,消费经济日益增长,居民对电力的需求与日俱增。我国部分地区相继出现电力紧缺现象。究其原因,主要在于煤电之间的矛盾。虽然我国为原煤大国,但随着煤炭行业的大量开采,部分地方出现原煤供应紧张的状况,在这样一个能源供需矛盾日益突出的形势下,太阳能作为低碳、环保型新能源正逐步在电力行业中得到广泛应用。
我国高速公路建设正在突飞猛进地发展,为保证行车安全,高速公路全程监控系统是必不可少的设施之一。很多高速公路都相继设置了全程监控系统,实现全程监护和24小时录像。在这些监视系统中,使用太阳能作为监控系统的能源,在全国高速公路系统中的占比还很少,现大都采用比较传统的直埋电缆的供电方式来支持监控设备的运转,安装成本和运行成本都比较高。如果把监控系统的供电能源选用太阳作为能源,将为国家节省大量的资源。
太阳能供电方式的主要优点在于它的能源全部来自太阳,能量取之不尽用之不绝,无须传统繁杂的布线,并且系统无污染、无公害、维护简便、使用寿命长、能源丰富等优点。
一、太阳能发电原理
太阳能发电最简单的原理就是利用化学反应原理,将太阳能转化为电能。在转化过程中将太阳辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程,通常叫做“光伏效应”,太阳能电池就是利用这种效应制成的。我们知道,当太阳光照射到半导体上时,有一部分光子被表面反射掉,一部分被半导体吸收还有一部分被半导体透过,其中被吸收的光子,有一些变成热,另一些光子则同组成半导体的原子价电子相互碰撞,于是产生电子一空穴对。这样,太阳光能就以产生电子、空穴对的形式转变为电能,再经过半导体内部的电场反应,产生一定的电流,如果把一块一块的电池半导体以各种方式连接起来则形成多股电流电压,从而输出功率为设备供电。
二、太阳能光伏发电系统
主要由以下四部分组成:
1.太阳能电池板。太阳能电池板是太阳能光伏发电系统中的最核心部分,它的主要作用就是将太阳光子的能量转化为电能。太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。由于单晶硅电池比其他两类坚固耐用、使用寿命长(一般可达20年)、光电转换效率相对较高等优点,致使它成为太阳能电池中用量较多的。
2.太阳能充电控制器。在太阳能光伏发电系统中太阳能充电控制器主要作用就是控制整个系统的工作状态,同时对蓄电池的过充电、过放电起到保护作用。在温度特别低的地方,它还具有温度补偿功能。
3.太阳能深循环蓄电池组。蓄电池顾名思义就是蓄电的,它主要储存由太阳能电池板转化过来的电能,一般为铅酸电池,可以多次循环使用。
4.直流/交流逆变器。在高速公路全程监控系统中,根据不同设备的电压等级,有的设备需要提供220V、110V的交流电源,有的设备需要直流电源,而太阳能的直接输出一般为12VDc、24VDc、48VDc。所以为了能给220VAC、110VAc的设备提供电源,系统中就必须增加直流/交流逆变器,将太阳能光伏发电系统中产生的直流电能转化为交流电能。
三、太阳能供电与传统供电的对比
1.利用太阳能发电不会造成空气污染,不会破坏大自然,不会造成生态环境失去平衡,是一种绿色的可再生能源,是国家提倡的低碳、环保型新能源。
2.太阳能发电相对传统发电,资源是取之不尽、用之不竭的,是资源最丰富的可再生能源。
3.国家鼓励充分利用太阳能发电。2005年2月,我国就颁布实施了《可再生能源法》,人大会议也提到了要充分利用新能源的议题,这些都表明了国家对新型能源利用的支持。
4.太阳能发电系统安装简单,维护方便,性价比高。在机电项目中,设备安装及布线的简单与复杂、后期维护方便与困难的程度等问题,是很多业主及承包商所关注的问题,太阳能供电与传统电缆供电相比,前者省去了很多复杂的布线,在立柱上装载即可完成简单的安装。对于后期的维护,也只是对太阳能电池板进行清洁,对蓄电池进行必要的更换。后者由于全程监控系统布设的摄像机多,涉及的里程比较长,如果采用传统直埋电缆的供电方式,考虑到沿线电缆压降的因素,都必须采用比较粗大的铜芯线缆,而目前国内铜价又不断上涨,这样显然也增加了很多成本。如果采用太阳能供电,就省去了中间电缆及其敷设的过程,具有很好的性价比。
四、利用太阳能供电须注意的问题
1.首先要考虑高速公路沿线所设监控位置的全天日光照射时间,由于供电系统的主要能源都来自于太阳光,所以我们必须考虑太阳的照射时间,这点在山区路段很少见阳光的地方尤其突出,而在平原地区则不是主要考虑的问题。
2.高速公路沿线所设监控设施负载的运转功率及其工作电压、电流。考虑了整个负载的功率之后,我们就可以选择更适合设备长期工作的太阳能电池板。
3.当连续出现阴雨天气时,系统最多能供电多长时间。如果电池放电不能维持监控设备工作足够长的时间,那么在雨季里监控系统将会处于瘫痪状态,而偏偏在雨季里高速公路上又是事故多发时节。
4.太阳能电池的转化率较低。目前太阳能电池供电的转化率只有20%左右、也就是说,如果在1平方米面积上铺满了硅太阳能电池的话,可以得到100~200瓦的电力,要满足监控设备连续的长时间运行,这些显然是不够的。当然,随着技术的发展及晶体硅电池质量的提高,在不久的将来我们可以在更小的面积上获取更大功率的电力资源。
结束语
[关键词]太阳能 风能 高速公路
[中图分类号] TK511 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-168-1
对过去能源工业的发展历史进行分析我们可以发现,煤和化石能源是整个能源工业的消耗,人们以非常迅猛的速度在消耗着地球无数年历史中积累下来的有限能源资源。
在使用煤、石油资源的过程中,虽然在很大程度上促进了生产力的发展,但是也带来了严重的环境问题,能源资源日趋紧张。在这种情况下,人们就希望可以用清洁可再生能源来替代这种污染环境的常规能源。
1太阳能风能概述
太阳能指的是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能力。虽然只有22亿分之一的太阳辐射到达地球大气层,但是这个数值确是巨大的,用一个比喻来讲,每秒钟地球接受太阳的热量相当于500万吨煤发出的能量。像地球上的很多能源都是来自于太阳,比如风能、水能、海洋温差能、波浪能等等;并且,远古的太阳能也被贮存了下来,也就是地球上的化石燃料,如煤、石油、天然气等等。
所以太阳能可以分为广义和狭义两种概念,广义上的太阳有着很大的范围,而狭义上的太阳能只包括太阳辐射能的光热、光电等等。
太阳能是可再生能源,非常清洁,并且比较的丰富,使用起来是免费的,不需要运输,不会污染到环境,有着一系列的优点。
地球上一种常见的自然现象是风,太阳辐射热引起风。具体来讲,地球表面受到太阳的照射,地球表面各处受热是不均匀的,导致温差产生,从而引起了大气的对流运动,也就是风。地球上风能量十分的可观,甚至可以达到地球上可开发利用水能总量的十倍之多。风能的应用有着十分广阔的发展空间,它也是可再生,且无污染的。
2太阳能风能在高速公路上的运用
通过长期的实践研究表明,在高速公路上应用传统的供电系统存在着严重的弊端,而运用太阳能风能却可以有效的解决这些问题。
太阳能风能供电系统的介绍:太阳能供电系统是由太阳能电池组构建的,具体可以分为这些组成部分,分别是太阳电池板、逆变器、蓄电池、太阳能充电控制装置等等。在晴朗的白天,太阳电池板可以将太阳能转化为电能,既承担负载供电,又可以向蓄电池组充电,那么在没有太阳的时候,负载供电就由蓄电池来完成。太阳电池也被人们称之为物理电池,它是一种半导体器件,可以直接转化光能为电能,因为不需要借助于水、油、汽、燃料等就可以工作,因此作为一种可再生能源,是清洁和无污染的。
风能发电的过程比较复杂,首先需要转化为机械能,然后才能够转化为电能。它主要分为四个组成部分,分别是风力发电机、蓄电池、控制器和逆变器。往下还可以继续细分,分为风轮、发电机、尾舵、支架、电缆、充电控制器等等。风力发电机组独立发供电系统,利用风力发电,就可以将向蓄电池组充电,又可以将电能储存起来,然后分别以直流和交流两种形式向照明、家用电器以及通讯设备和其他工具等进行供电。其中,风轮制作技术是使用风能的关键。而风力发电机组输出电能大小的主要因素则是风轮利用风能效率。
通过实践研究表明,有机的结合起太阳能供电系统和风能供电系统,可以将两者的优势更好的发挥出来,保证可以不间断的供应电能。
太阳能风能供电系统在高速公路上运用的优点:因为太阳能风能供电系统的可移动性较强,因此可以在高速公路上的监控系统、照明、收费系统以及其他一些配套设施上很方便的应用。具体来讲,它的优势包括这些方面:
(1)是无污染,可再生。
这个优势是最基本的,作为典型的新能源,太阳能风能非常的安全,不会污染到环境,并且可以持续利用。在高速公路上运用太阳能风能,不会严重污染到周边环境,同时,传统供电存在的缺点也可以得到显著的解决,比如供应不足,有着较大的变压变化等等。并且太阳能风能系统是互相协调互补的,这样单一能源供电的缺陷就可以有效的被克服掉,保证全天都可以进行有效的电力供应,传统供电传输中不必要的电力损耗也可以得到大大的减少,在电能应用中,几乎做到了零消耗。
(2)是建设成本可以得到节约,维修费用可以得到降低。
通过上文的叙述我们已经得知,太阳能风能供电设备的可移动性较强,并且可以随意的采集能源,不需要传输和铺设;众所周知,如果利用的常规电能,就需要进行电线电缆的挖掘和掩埋;而应用太阳能和风能则可以有效的避免这个问题,这样建设成本和人力资源就得到了极大的节约。但是,我们需要注意的是,如果应用太阳能风能监控设备,在初期的成本会稍微高于传统电缆通电,但是之后就不需要考虑距离因素、地形因素等等,维护成本以及人力资源不需要消耗。在后期维护方面,不需要改动路线,不需要迁移电缆,这样也可以节约出大量的人力资源和资本。相对于传统供电方式,太阳能风能供电系统在安装维护方面不是那么的复杂,有着较长的使用寿命,无人值班模式也可以得到有效的实现,这样人工成本就得到了大大的降低。
(3)是运作成本不高。
相较于传统供电系统来讲,太阳能风能供电系统不需要那么多的运作费用;在电量方面,可以有效的节约出用电费用,没有那么多的损耗。并且因为电线和电缆都不需要架设,这样就不会遭受盗窃损失。
3小结
总之,在高速公路上运用太阳能风能有着十分多的优点;随着科学技术的不断进步,应用条件也已经满足,值得大力推广和应用。
参考文献
[1]王继芳.太阳能风能综合发电系统在高速公路中的应用[J].山西建筑,2008,2(21):123-125.
【关键词】:未来新能源汽车;技术发展
1、导言
人类社会自进入二十一世纪以来,随着工业的迅速发展,能源消耗与日俱增,这使得能源问题成为了一项世界性的重大问题,而若想有效解决这项问题,最直接的方式之一就是开发能够代替传统能源的新能源。汽车是主要能源消耗因素之一,近年来,经过各国众多科研人员的不懈努力和多年的研究试验,几种新能源汽车已经被研发出来,并基本规划出了一条新能源汽车的发展方向。可以想见,未来在汽车行业中新能源汽车将是主要发展趋势,而其在技术方面也将不断进步。本文主要探讨了未来新能源汽车的技术发展趋势。
2、当前新能源汽车的技术类型
2.1纯电动汽车
传统汽车的动力能源是燃油,即汽车的发动机需要依靠燃油才能够产生巨大动力,从而驱使汽车运行前进。但在燃油发动的过程中,会产生大量的有毒、有害气体,如二氧化碳、二氧化硫等等,从而给大气环境带来非常严重的污染。同时,燃油本身就是一种不可再生能源,在汽车中大量使用燃油也会加速能源的紧缺。而纯电动汽车是一种利用电能来驱动运行的汽车,它将传统的燃油发动机以电动机代替,利用电能转化为动能,这一过程中不会向外界环境排放任何有毒、有害物质,因此不会造成环境污染,是解决温室效应的有效途径。纯电动汽车的动力系统是由动力电池、电动机、充电器及相关控制系统所构成的,它完全使用电能,无须其他能源。纯电动汽车的能源储存装置是动力电池,因此动力电池的性能直接决定着汽车的续航能力和性能质量状况。纯电动汽车还有一项优点就是能够在低速区内提供大扭矩输出,这是内燃机所无法比拟的优势。
2.2混合动力汽车
混合动力汽车所使用的不仅仅是一种能源,而是两种或两种以上能源混合使用。目前比较常见的混合动力汽车大多是燃油和电力混合汽车,通过这两者的相互支持既能够减少废气排放量,又能够保障发动功率。由于这一优点,使得混合动力汽车成为了目前最受瞩目的新能源汽车之一,也是当前主要的技术研究方向。近年来出现了一种插电式混合动力汽车,其更像是一种纯电动汽车与混合动力汽车的综合体,同时具备动力电池和充电设备,当电池内的储电量充足时使用电能进行驱动,而当电能不足时则能够一边自动转化为燃油驱动、一边自动进行充电。
2.3燃料电池汽车
除了纯电动汽车和混合动力汽车以外,燃料电池汽车也是一种新能源汽车。燃料电池汽车所使用的动力核心是燃料电池,它通过燃料电池驱动电动机发电,从而为汽车的运行提供动力。燃料电池汽车的动力系统主要是由驱动电机、燃料电池、储气系统及动力蓄电池等构成的,燃料电池可以通过电化学反应产生电能。燃料电池汽车一般常用的是氢氧燃料,其发电原理是氢气和氧气燃烧生成水,同时释放电能。
3、新能源汽车技术的发展趋势
3.1纯电动汽车是新能源汽车发展的最终目标
纯电动汽车具有显著的节能环保优点,同时维护保养便捷,作为一个真正的绿色环保汽车,纯电动汽车虽然受到了充电时间和续驶里程的限制,但是电池技术的问题不会永远存在,政府也进行了大力的支持,颁布了相应的扶持政策,例如采用电池置换、补贴退税降低车辆制造成本等,以此解决纯电动汽车充电时间较长的问题。总而言之,纯电动汽车在未来的发展过程中,通过长期的努力以及各方的合作,纯电动汽车将会成为我国主流交通工具之一。
3.2混合动力电动汽车是目前可实施的新能源汽车技术
混合动力电动汽车具有较高的动力性,同时还有续驶里程方面的优势,因此不仅可以利用成熟的发动机技术,同时还可以促进电池电机技术的发展,为纯电动汽车技术奠定坚实的基础条件。可插电式混合动力电动车技术,在用电和用油方面,保障了消费者的自,满足消费者日常对于交通的需求,并兼顾低碳环保、燃油经济性的要求。由双系统造成的成本增加,可以由消费者、企业和国家一起承担。可以说,混合动力电动汽车是目前新能源汽车实施性较强的一种技术。
3.3氢燃料汽车的发展具有一定的局限性
虽然氢燃料汽车具有清洁、高效以及制备资源比较丰富等优势,但是相应的技术水平偏低,尚未成熟,同时再加上生产成本较高,因此在短时间内,无法有效的实现产业化目标。根据氢燃料汽车长期发展潜力而言,其内燃机产生动力的能源转化模式与氢燃料电池汽车相比,其环保性和高效性有待提高。
3.4燃料电池电动汽车是新能源汽车发展中的重要补充
目前,燃料电池电动汽车技术已经取得了一定的突破,并进行了一定的应用,由此可知,在今后一段时间内,燃料电池电动汽车技术依然会得到发展。但是由于燃料电池电动汽车的供电方式具有单一性,如果不能与超极电容或蓄电池进行相应的配合,依然存在着很大的缺陷性。而且随着纯电动汽车技术的提高与发展,燃料电池电动技术可能会运用于长途运输,成为新能源汽车中长期发展的重要部分。
3.5生物燃料汽车是新能源汽车发展过程中的有效补充之一
生物燃料汽车与燃气汽车相比,其采用的代用燃料可以在很大程度上缓解能源紧张的局面,同时生物燃料汽车的燃料属于可再生资源,可以进行长期生产,但是会受到土地资源、气候环境等方面的影响。除此之外,生物燃料汽车主要是依赖于内燃机产生动力,以此驱动车辆行驶,这种模式最终会被纯电动车技术所替代。由此可知,该技术在化工领域的价值比作为内燃机燃料的价值更高。
结语
综上所述,近年来,随着社会发展对生态环境保护意识的不断增强,新能源汽车将会是未来汽车产业发展的主要方向,同时也是能源发展趋势的必然选择,因此应当加大研究力度,制定一定的政策制度,调动汽车制造商的研发积极性,为新能源汽车的进一步发展打下坚实的基础。
【参考文献】:
[1]庞德良,刘兆国.基于专利分析的日本新能源汽车技术发展趋势研究[J].情报杂志,2014,05:60-65.
[2]陈石胤.国内新能源汽车的技术发展探究[J].科技传播,2014,08:96+104.
记者:喷烤漆房的能源消耗主要来自哪些方面?怎样从这些方面入手让喷烤漆房产品更加符合“节能减排,绿色维修”的要求?
刘炜:喷烤漆房的能源消耗来自送风机、排风机、燃烧机或电加热器和照明等方面。
根据节能减排的需要,送排风机可增加变频控制,调机的转速大小,从而调整喷烤漆房内的风量大小,以达到节省电能的目的。燃烧机在烤漆工作时,可在喷烤漆房内温度达到规定数值时停止工作,当喷烤漆房内温度下降到5℃时,再使其重新工作,这样可以减少CO排放量、节省电能。电加热器可实现全部分组控制,根据车辆损伤面积,既可全室烘烤,又可局部烘烤,可大大节省电能。照明方面,如果喷烤漆房内既有顶灯又有腰灯,可分组控制,节省能源,或者可采用飞利浦冷光源LED灯管,20W灯管的亮度相当于普通的40W灯管。
记者:贵公司的喷烤漆房产品都有哪些能源供给类型?责公司的产品中有哪些属于新能源喷烤漆房?其优势何在?
刘炜:我公司的喷烤漆房产品主要有燃油、燃气、电(间接和直接两种)、蒸汽、导热油(涂装设备所用能源)5种能源供给类型。新能源喷烤漆房有:量子宽波电加热喷烤漆房、红外直接辐射加热喷烤漆房、燃气加热喷烤漆房、太阳能喷烤漆房、水溶性油漆喷烤漆房。
量子宽波加热、红外直接辐射加热、燃气加热这三种喷烤漆房的优势在于:烘烤过程中既不消耗氧气和水分,也没有任何有害气体或物质排出,避免了空气流动对烤漆表面产生的二次污染,且无任何噪声,完全符合环保要求。
太阳能喷烤漆房的优势在于:①结构简单,造价低,可直接安装并露天使用,特别适合在中、小型汽车修理厂推广能大大提高其喷、烤漆质量;②直接以太阳能加热空气,并带有反光装置,升温陕、无能耗、无污染;③采光性能好,无需配备照明灯具,使用成本低,并可用于家具等其他物品的喷漆烤漆。
水溶性油漆喷烤漆房的优势在于:在喷烤漆房顶部或四角加装水溶性油漆吹风装置,加快了室内热空气流动,补偿了室内死角风量、热量不均匀的现象,促使水性涂料的干燥速度变快,缩短了烘干时间,大大节省了能源。
记者:2013年,中国汽保协会制定了喷烤漆房能效等级标准,您对标准的内容了解吗?贵公司的产品能够达到怎样的能效等级?
刘炜:中一汽保集团是喷烤漆房能效等级标准的起草单位之一,参与了标准的讨论、修改和最终审定,并参与了设备试验等过程。中一汽保集团的大部分产品符合该标准中对喷烤漆房产品的最高能效等级要求。(文 高中伟)
张海峰:红外线喷烤漆房是顺应“绿色维修”的必然产物
广州宝悦机电设备有限公司是一家专业生产喷烤漆房的企业,该公司研发的一款红外线喷烤漆房因在节能、排放等方面具有出色表现而广受好评。对此,广州宝悦机电设备有限公司总经理张海峰表示:“我们将继续推出性能更为优秀的红外线喷烤漆房,积极响应中国汽保协会‘绿色维修’的号召,为‘建设环保型社会’尽到绵薄之力。”
记者:您怎么看待中国汽保协会在行业内提倡“节能减排、绿色维修”的意义?汽保企业又该以怎样的实际行动来响应?
张海峰:许多数据表明,我国的资源消耗、环境污染等已经到了十分严峻的境地。在国家层面,“节能减排”已上升到战略高度;对企业来说,“节能减排”不仅关乎企业形象,更关乎企业能否融入绿色产业链的问题。
以前,汽保企业的竞争优势来自低成本、差别化和专门化,但这些优势很多时候是建立在高排放基础之上的。未来,汽保企业的竞争优势必将是建立在低能耗、低排放基础上的低成本、差别化和专门化。具体到汽车维修领域,汽保企业只有紧跟形势,积极推出符合“绿色维修”的汽保设备,才能实现可持续发展。
记者:与传统啧烤漆房相比,宝悦公司的红外线喷烤漆房在节能、减排等方面具有哪些突出优点?
张海峰:宝悦公司红外线喷烤漆房以辐射传热的方式提高油漆温度,属于零排放热源。与之相比,传统喷烤漆房排放的NOx以及pm微粒造成的环境污染众所周知。燃油加热通过燃烧机燃烧,风机鼓风通过热交换器来实现,柴油燃烧后会产生NOx以及pm微粒,CO2的排放也很高,同时还会存在一部分未充分燃烧的燃油及机油,而红外线喷烤漆房通过定向辐射加热,利用电磁波传递能量,不需要任何耗能介质,电热转换效率在90%以上。并且,由于采用分组加热控制,在进行汽车局部补漆烘烤时,只需开启对应的加热器即可,为节能提供了更多选择。
有数据表明,同样的工作环境下,红外线喷烤漆房较传统燃油加热式喷烤漆房可节省50%的能源消耗。
记者:既然红外线喷烤漆房优点突出,那是不是传统喷烤漆房就不再具有市场生存空间?
生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料,也可以将城市垃圾为原料,采取直接燃烧或气化的发电方式。
生物质发电优点:
第一,生物质能发电在可再生能源发电中电能质量好、可靠性高,比小水电、风电和太阳能发电等间歇性发电要好,可以作为小水电、风电、太阳能发电的补充能源,具有很高的经济价值;