温差发电技术及其在节能领域的实际运用

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  摘 要:当前,随着全球变暖问题的加剧,我国作为能源消耗大国有责任也有义务承担起节能环保的重任,以在落实可持续发展战略的基础上,确保国民经济的稳健增长,保护地球的生态环境。基于我国的特殊国情,我国对电能的需求量大,但是,传统的发电技术下不仅对能源的消耗大,且对环境的破坏程度深入,温差发电技术的诞生与应用便很好的解决了这一问题。本文首先对温差发电技术进行了综述,其次针对温差发电技术在节能领域的应用展开了探讨,以供参考。
  关键词:温差发电技术;节能领域;实际运用
  前言:面对全球变暖的问题,如何实现经济发展与能源节约、环境保护的协调发展已成为当前摆在世界各国面前的一大难题与挑战。长期以来,我国在建设社会主义经济的过程中都是以牺牲环境与能源为代价的,粗放型的产业结构致使能源的利用率低、对环境所造成的破坏大,因此如何实现低碳经济模式的构建已成为我国所面临的一大挑战。社会的生产与人们的正常生活都离不开电能,而为了实现发电技术上的节能环保,温差发电技术成为了当前节能领域的焦点,实现对温差发电技术的运用对于我国实现节能环保来讲意义深远。
  1、温差发电技术综述
  1.1温差发电技术的理论基础——塞贝克效应
  德国物理学家塞贝克在研究温差发电技术的过程中总结出了如下的结论:当两种不同的导体组建成回路时,这一回路将存在两个节点,如果节点所处的温度不相同,那么这一回路中必然会存在电动势。这一发现被命名为塞贝克效应,也就是温差发电技术的理论前提。
  1.2温差发电器关键构建与相应技术进展现状
  1.2.1温差发电器的关键构件
  首先,热电转换器。这一元件是整个发电器实现正常运转的基本元件,其能实现对热能的直接转化,这一转化元件的转化效率主要是依赖于热电转换器的制造材料,以及相应设计与制造的水准。这一器件在实现热能向电能转化的过程中不要其他任何辅助运动器件,只要有温差存在,其便能够实现相应的转化,与此同时,这一转化过程并不产生任何其他气液体,进而在确保转换程序安全性的基础上,能够实现对环境的保护与能源的有效节约,完全符合节能领域的要求与目标。当前,在热电转换器的研发领域,美国的Hi-Z公司实现了对车辆余热的转换,其相应的转换器产品有不同的规格。
  其次,温差发电器。由于使用单个热电转化器下的功率过小,进而无法实现对热能的有效转化,因此,通常都是将单个热电转化器进行串联或者并联,进而形成温差发电器。这一发电器的性能主要是由热电转化器件本身的功能性以及相应的排列状况等所决定。当前,现有的温差发电器主要有以下两种结构形式:一种是平板式,另一种是圆筒式。其中平板式温差发电器主要适应于平铺在矩形通道上,进而通过通道以及壁面来实现热能向电能的转化;而圆筒式结构下的温差发电器的表面要铺设相应的热转化器,这一铺设下的热转换器是有弧度的,在固定时可以选择以粘结法或者是机械固定法将其固定在外壁的位置,通常情况下,机械固定法的实用性更强,其能够实现对检修与维修的有效支撑,但是这一方式下的固定结构又相对比较复杂。
  1.2.2温差发电技术的进展现状
  目前,关于温差发电技术方面的研究主要集中在如下几方面上:第一,实现对温差发电器运作效率的进一步提升,以提升电能转换量;第二,降低技术成本上的投入,进而逐渐降低相应器件的价格;第三,实现温差发电技术的推广性应用。而通过历来的实践能够总结出:当温差发电系统所具有的温差越大,相应转化的能源温度就越高,且所使用的材料质量越好,那么这一发电技术的整体运作效率就会越高。而这一研究的经验也证明了在未来的研究上,要想确保温差发电技术下能够实现电能的高质量、高效率转化,就需要针对相应材料的结构进行优化升级。从当前温差发电技术的应用现状看,之所以这一技术尚未得到广泛的推广,其最大原因在于目前的研究成果下,温差发电器的运作效率过低且成本投入过高,因此在节能领域下虽然具备了节能环保理念的要求,但是其无法实现价值的最大化。
  2、温差发电技术在节能领域的应用
  2.1在新能源领域的应用
  我国工业等领域的发展一直以来都是以能源的消耗为代价来获得经济利益的,显然这种方式下必然会产生能源的枯竭与环境的污染,这一问题的产生使我国必须重新思考如何实现经济的可持续发展。我国海域辽阔,海洋能可谓是取之不尽用之不竭的新能源,同时太阳能以及风能等的应用同样会实现对能源资源与环境的保护。而温差发电技术的诞生能够实现对以上新能源的转化,进而取代了传统煤炭能源发电的模式,这就在简化发电系统结构的基础上,实现了对能源资源的节约以及对生态环境的保护,进而为落实可持续发展战略奠定了扎实的基础。同时,温差发电技术的应用还能够促进我国电力企业转型的步伐,进而提升电力企业的综合效益。
  2.2在工业余热上的应用
  工业作为我国三大支柱产业之一,是国民经济增长的重要支撑,伴随着社会主义经济的不断发展,我国的工业迈开了新的步伐,实现了进一步的发展。而工业行业的迅速发展使得废气与废液量逐渐增加,因此,废热这一余热资源的利用将成为实现工业能源节约的着手点。温差发电技术的应用能够将工业余热转化成电能,进而在实现对环境保护的同时,提高了能源的利用率,且这一转化成本低,能够为电力企业带来可观的经济效益。
  2.3在汽车废热上的应用
  随着社会主义经济的发展,人们的生活水平得以迅速提高,进而对汽车的需求量逐渐增大,而在汽车逐渐普及的背景下,车辆在消耗巨大能源的基础上,二氧化碳的排量逐渐递增,进而给环境带来了巨大的压力。比如近年来的雾霾天气已成为各城市环境污染的头号大敌,严重的威胁到了人们的身体健康。而从当前汽车对能源消耗的现状看,其在燃油的过程中能够实现能源有效转换的部分仅仅达到了总耗能的四成,余热的大量排放就为温差发电技术的应用提出了基础。以当前温差发电技术在汽车余热转换中的研究现状看,日本Nissan公司所研发的汽车排气温差发电器能够实现对余热热量的高利用率,几乎能达到百分之十左右。
  2.4在其他节能领域中的应用
  事实上,温差发电技术能够被应用到很多新能源与能源余热的转换上,比如当前一些最新研究:美国的Rowe教授将洗澡过后浴缸中剩余废水的热量转化成电能,且所转化的电能能够支持一台电视机连续工作一小时之久;而在日本,某精工仪器研发公司成功的将人体的体温利用温差发电技术转成了手表的电池,这一电池的发明就说明了当前温差发电技术具有着广阔的发展空间与良好的发展前景,只要科学在进步,相应的研究成果就能够在实现资源节约与环境保护上取得进展。而将温差发电技术应用在节能领域能够有效的解决当前能源过渡消耗所带来的环境污染问题。
  总结:综上所述,面对当前全球气候变暖的问题,世界各国都应该积极的承担起自身的责任,为保护地球这个人类赖以生存的家园而贡献力量——实现能源节约与环境保。温差发电技术在节能领域的应用能够在降低发电成本、提高能源利用率的基础上,为实现电力企业乃至社会各行业的可持续发展奠定基础,当前,这一技术已被应用在了新能源资源、汽车废热、工业余热等领域中,而从这一技术在其他节能领域的应用现状看,其具备了广阔的发展空间,有待于相关研究领域的进一步研究与探索。
  参考文献
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