建筑可再生能源的应用 2PDF电子书下载

1生物质能 1

1.1生物质能概述 1

1.1.1白蚁的启迪 1

1.1.2更好利用生物质能 1

1.1.3生物能的今天和明天 2

1.2能量生物质的生产 4

1.2.1直接土地利用的变更 4

1.2.2间接土地利用的变更 5

1.2.2.1短期措施 5

1.2.2.2中期措施 5

1.2.2.3长期措施 5

1.3生物质能的利用 5

1.4良好利用生物质能的总体标志 6

1.4.1改善可持续生物质资源的应用效率 6

1.4.2极大限度地减少温室气体 7

1.4.3最佳化生物质对能量供应安全的贡献 7

1.4.4避免和食品、饲料和纤维原料生产竞争 7

1.5生物质能发展里程碑 7

1.5.1近期里程碑 7

1.5.2中期里程碑 8

1.5.3远期里程碑 8

1.6生物质能源技术 8

1.6.1生物质能源技术概述 8

1.6.2生物质固体燃料 9

1.6.2.1生物质成型燃料 9

1.6.2.2生物质固体燃料生产 10

1.6.2.3生物质固体燃料与煤混烧技术 10

1.6.3生物质液体燃料 11

1.6.4生物质气体燃料 11

1.6.4.1沼气 11

1.6.4.2生物质气化 12

1.6.4.3生物质制氢 12

1.6.5第二代生物质能源 12

2沼气 13

2.1引言 13

2.2沼气的产生 13

2.2.1沼气产生的原理 13

2.2.2沼气产生的条件 14

2.2.2.1沼气发酵用微生物和步骤 14

2.2.2.2生产沼气主要条件控制 14

2.2.3厌氧菌致分解产生沼气的主要环节 14

2.2.4由农场泥浆产生沼气 16

2.2.5由能量作物产生沼气 16

2.2.5.1能量作物产生沼气的发展 16

2.2.5.2能量作物产生沼气技术要素 17

2.2.5.3能量作物产生沼气前景 18

2.3沼气的应用 18

2.3.1生物质抗热水蒸气化（变形） 18

2.3.2用于发电的沼气 19

2.3.3植物油和干馏木煤气 19

2.3.3.1利用植物油的BHKW 20

2.3.3.2利用干馏木煤气的BHKW 20

2.4沼气设施的雷电保护和过电压保护 20

2.5沼气设施的质量认证 22

2.6带有有机物朗肯循环耦合的沼气发电机 22

2.7沼气和燃料电池 23

2.7.1大面积应用沼气的技术进步——与燃料电池组合 23

2.7.2沼气和燃料电池组合应用项目举例 23

2.8沼气远程运输 24

2.8.1远程输送气体净化准备工作和设施 24

2.8.2沼气远程输送举例 26

2.8.2.1在Bersenbruck沼气设施 26

2.8.2.2在Steinfurt和Hollig间沼气远程运输及分散使用 26

2.9沼气技术新发展 27

2.10沼气技术应用举例——德国Hellabrunn动物园沼气设施 28

3生物质气化 30

3.1生物质气化概述 30

3.2生物质气化热裂解气 31

3.3气化技术简介 32

3.3.1气化器分类 32

3.3.2四种商业可供气化器 34

3.3.3典型生物质气化器及产品燃料容量范围 35

3.3.4典型生物质气化器品牌 35

3.3.5典型生物质气化参数 35

3.4生物质气化的应用 36

3.4.1生物质气化热电联产发电 36

3.4.2生物质共燃 37

3.4.3生物质合成气 38

3.5生物质气化的优点和缺点 38

3.6生物质气化的应用举例 40

3.6.1在芬兰Lahti生物质气化器发电厂Kymijarvi 40

3.6.2瑞典Vaxjo Varnamo生物质气化中心 42

3.6.3奥地利Guessing热电联产发电厂 44

3.7生物质气化用于废物处理 47

3.7.1废物高温转换 47

3.7.2废物高温转换气化器内部过程步骤 48

3.7.3废物高温转换气化器功效评估 48

3.7.4其他废弃物气化处理厂现状 49

3.8生物质气化发电厂潜在的健康和安全危害 50

4生物质制氢和燃料电池 51

4.1氢——将来的动力中心 51

4.1.1氢能量中心 51

4.1.2氢能量中心的要素 51

4.2生物质制氢 52

4.2.1生物质制氢的优势 52

4.2.2生物质制氢的挑战 53

4.2.3生物质制氢的途径 53

4.2.3.1生物质直接制氢 54

4.2.3.2可存储的中间介质 55

4.3生物质制氢技术 55

4.3.1生物质气化制氢 55

4.3.1.1生物质气化制氢概述 55

4.3.1.2生物质气化制氢后处理 56

4.3.1.3生物质气化制氢采用膜技术 56

4.3.1.4间接生物质气化制氢 56

4.3.1.5烃类水蒸气重整制氢 57

4.3.2生物质超临界水-气化制氢 57

4.3.2.1生物质超临界水-气化制氢简介 57

4.3.2.2生物质超临界水-气化制氢化学过程 58

4.3.2.3生物质超临界水-气化制氢工艺设施简述 58

4.3.2.4生物质超临界水-气化制氢应用现状 58

4.3.3生物质等离子制氢 59

4.3.4生物质制氢的生物学方法 59

4.3.4.1生物质制氢的生物学方法概述 59

4.3.4.2直接生物光分解制氢 60

4.3.4.3间接生物光分解制氢 60

4.3.4.4生物学水-气转移反应制氢 61

4.3.4.5光发酵制氢 61

4.3.4.6暗发酵制氢 62

4.3.5生物质制氢方法小结 62

4.4国际能源局关于生物质制氢的展望 63

4.5燃料电池 63

4.5.1燃料电池概述 63

4.5.2燃料电池的特点 63

4.5.3燃料电池运行原理 64

4.5.4燃料电池技术比较 65

4.5.5燃料电池的挑战 65

4.5.6燃料电池车辆 65

4.5.6.1燃料电池在运输车辆应用对节能低碳的贡献 65

4.5.6.2世界燃料电池在交通工具领域应用 65

4.5.6.3燃料电池在交通工具应用研究重点 67

5生物质固体燃料混烧技术 68

5.1生物质混烧概述 68

5.1.1生物质固体燃料与煤粉混烧技术对于减少温室气体排放的贡献 68

5.1.2生物质固体燃料与煤粉混烧技术应用 68

5.1.3生物质固体燃料与煤粉混烧技术三种类型 68

5.2生物质预处理 71

5.2.1生物质与煤混烧技术遇到的挑战 71

5.2.2对生物质原料的预处理 72

5.3几个生物质混烧示范项目简介 72

5.3.1丹麦Avedore多种燃料发电厂 73

5.3.2 BioCoComb发电厂（奥地利Zeltweg） 74

5.3.3英国Drax生物质直接喷射技术的开创性项目 75

5.4生物质混烧小结 77

5.4.1生物质混烧的优点 77

5.4.1.1生物质混烧的技术优势 77

5.4.1.2生物质混烧的经济优势 77

5.4.2生物质混烧的局限 77

5.4.2.1生物质混烧的技术局限 77

5.4.2.2生物质混烧的经济局限 78

5.4.2.3生物质混烧的环境局限 78

5.4.3生物质混烧局限的应对 78

6生物质液体燃料 79

6.1液态生物质燃料 79

6.1.1生物质液体燃料概述 79

6.1.2生物质液体燃料生产过程 79

6.1.3生物质液体燃料的优点 80

6.1.4欧洲其他生物质液体燃料示范生产厂 80

6.1.4.1法国CEA Bure Saudron示范生产厂 80

6.1.4.2芬兰NSE Stora Enso’s Varkaus Mill生物燃料示范生产厂 80

6.1.4.3德国Karlsrhue生物燃料示范生产厂 81

6.1.4.4荷兰生物精炼设计（Dutch Biorefinery Initiative， DBD 81

6.1.5关于生物质液体燃料一些数据 81

6.1.6费-托（Fisher-Tropsch）过程 82

6.1.6.1费-托（Fisher-Tropsch）过程的历史 82

6.1.6.2费-托（Fisher Tropsch）过程的化学机制 82

6.1.6.3费-托（Fisher Tropsch）过程的条件 82

6.1.6.4费-托（Fisher Tropsch）过程的产品分布 82

6.1.6.5费-托（Fisher-Tropsch）过程的催化剂 83

6.1.7美孚（Mobil）过程 83

6.2生物柴油 83

6.2.1生物柴油的定义 83

6.2.2燃料的能量效率 83

6.2.3生物柴油的CCO2释放 84

6.2.4生物柴油与化石燃料柴油的CO2释放比较 85

6.2.5生物柴油与化石燃料柴油的大气层释放比较 85

6.2.6生物柴油的优点及缺点 86

6.2.6.1生物柴油的优点 86

6.2.6.2生物柴油的缺点 86

6.3应用举例 86

6.3.1芬兰生物燃料的生产与应用 86

6.3.1.1概况 86

6.3.1.2芬兰生物燃料生产与应用示范项目 86

6.3.1.3可低温运行高浓缩乙醇生产 86

6.3.2美国生物燃料的生产与应用 87

6.3.2.1概况 87

6.3.2.2加利福尼亚的甲醇/乙醇 87

6.4先进液态生物质燃料 88

6.4.1第二代液态生物质燃料 88

6.4.2第三代液态生物质燃料 90

6.4.3第四代液态生物质燃料 90

6.5生物二甲醚 91

6.5.1二甲醚概述 91

6.5.2二甲醚特性 91

6.5.3二甲醚生产 91

6.5.4二甲醚应用 92

6.5.5二甲醚应用的新途径 93

6.6国际能源局关于藻类生物质燃料现状和前景的估计 94

6.6.1引言 94

6.6.2藻类生物质燃料生产特点、步骤和开发重点 95

6.6.3藻类生物质燃料的潜能和可持续发展 95

6.6.4藻类生物质燃料的生产过程 96

6.6.5藻类栽培 97

6.6.6藻类类型和栽培途径 97

6.6.6.1微藻类 97

6.6.6.2宏藻类（海藻） 97

6.6.7藻类生产系统 97

6.6.8藻类培养的生产率 99

6.6.8.1温度 99

6.6.8.2光饱和、光抑制和自阴影的限制及克服 99

6.6.8.3 CO2资源及可供性 99

6.6.8.4其他营养要求 100

6.6.8.5水和土地要求 100

6.6.8.6光合作用速率 100

6.6.8.7商业规模设施的选址 100

6.6.9藻类生物质和生物燃油持续生产 100

6.6.10收获、油萃取和燃料转换 101

6.6.10.1收获 101

6.6.10.2油的萃取 101

6.6.11燃料生产技术 102

6.6.11.1酯交换反应 102

6.6.11.2加氢过程 102

6.6.11.3热解 103

6.6.11.4微藻类和宏藻类气化 103

6.6.12藻类生物燃料生产的经济学 104

6.6.12.1藻类生物燃料生产的副产品 104

6.6.13藻类生物燃料生产的技术-经济分析 105

6.6.13.1研究案例一——美国新墨西哥州Roswell 105

6.6.13.2研究案例二——澳大利亚大型开放池塘 106

6.6.14藻类生物燃料对将来液体运输燃料的贡献 107

6.6.15藻类生物燃料小结 107

6.7可移动液态生物质燃料工艺过程 108

6.7.1可移动生物燃料生产原理 108

6.7.2可移动生物燃料生产特点 108

6.7.3可移动生物燃料生产技术创始人 109

7风力发电 110

7.1风力发电概述 110

7.1.1关于风能 110

7.1.2风力发电迅猛发展 110

7.1.3风力发电设施 112

7.1.4风力发电连接公共电网 112

7.1.5原始能源的节省趋势 112

7.2风能变换器 113

7.2.1小型风力设施 113

7.2.1.1单翼叶片转子 114

7.2.1.2 Darious-转子 114

7.2.1.3 Savonius-转子 114

7.2.1.4 H-转子 114

7.2.2大型风力设施及风电公园 115

7.2.2.1近岸风力发电设施 116

7.2.2.2陆上风力涡轮机 116

7.2.2.3海上风力涡轮机 116

7.3风力发电的设计和核准 117

7.3.1设计绩效 117

7.3.2设计基本原则 118

7.3.2.1面积利用设计 118

7.3.2.2土地面积开发和退役 118

7.3.2.3土地面积占用 118

7.3.2.4对住宅区保持最小距离 118

7.3.2.5补偿和替代措施 118

7.3.2.6动植物 118

7.4风力发电的计算 119

7.4.1风能利用 119

7.4.2风速 119

7.4.3可用风功率 120

7.5风力发电运行标准 120

7.5.1转数调节和功率限制 120

7.5.1.1频率控制 120

7.5.1.2启动风速和关闭风速 120

7.5.2风能转换器的转子叶片 120

7.5.3风向导航 121

7.5.4塔身及基础 121

7.5.5贡多拉和发电机 122

7.5.5.1贡多拉 122

7.5.5.2变速传动箱 122

7.5.5.3三相异步发电机 122

7.5.5.4网路同步运行方式 123

7.5.6风力设施对电网的回馈作用 124

7.5.7高温超导 124

7.5.8雷电过电压保护和接地保护 125

7.5.8.1雷电过电压保护原则 125

7.5.8.2雷电保护区（13SZ）分类 125

7.5.8.3接地保护 126

7.5.9变电站火灾危险 127

7.5.10风能存储 128

7.5.10.1氢-存储技术 128

7.5.10.2风-压缩空气存储技术 128

7.5.11风能设施的考核 129

7.6担保 129

7.7风能设施的经济性 129

7.7.1经济安全 129

7.7.2产电预算 129

7.7.3能量偿还 130

7.8风能设施集成于建筑 130

7.8.1太阳空气箔在建筑物集成 130

7.8.2高层建筑物风能设施的集成 131

7.8.2.1 Skyzed项目 131

7.8.2.2 43层Castle House项目 131

7.8.2.3广州珠江大厦 132

8水力发电和波浪发电 134

8.1小型水力发电概述 134

8.1.1小水电的环境优势 134

8.1.2小水电系统规模 135

8.1.3小水电系统的选址 135

8.1.4小水电系统的发展 136

8.2小水电技术简介 136

8.2.1小水电方案元件 136

8.2.2小水电功率产出 137

8.2.3小水电适合的条件 137

8.2.4小水电透平机分类 138

8.2.5 Pelton透平机 138

8.2.6 Francis透平机 139

8.2.7 Turgo透平机 141

8.2.8 Kaplan透平机 141

8.2.8.1 Kaplan透平机原理 141

8.2.8.2 Kaplan透平机变种 142

8.3水力发电对生态的影响 145

8.3.1水力发电生态优点 145

8.3.2水力发电生态缺点 145

8.4水力发电的经济评估 145

8.4.1经济和生态评估标准条件 145

8.4.1.1经济标准 145

8.4.1.2生态标准 145

8.4.2小水电降低成本 145

8.4.3小水电管理 146

8.4.4低费用线路连接 146

8.5波浪发电 146

8.5.1波能量的物理概念 147

8.5.2波功率的公式 148

8.5.3波能量和波能量通量 148

8.5.4不同水深的海洋波特性 149

8.5.5深水特性和机会 149

8.5.6波浪能的利用 150

8.5.6.1利用波浪能的历史 150

8.5.6.2现代波浪能利用分类 150

8.5.7波浪能发电设施 151

8.5.7.1波浪能发电设施的三个基本类型 151

8.5.7.2“巨鲸”波浪能发电设施 151

8.5.7.3“波浪之星”发电设施 151

8.5.7.4“波浪龙”发电设施 152

8.5.8利用波浪能的潜能和挑战 154

8.5.8.1利用波浪能的潜能 154

8.5.8.2利用波浪能所面对的挑战 155

8.5.9波浪农场 155

9环境热 156

9.1利用环境热 156

9.2热泵 157

9.2.1热泵的热源 157

9.2.2热泵的工作方式 157

9.3热电联产和循环经济 157

9.3.1热电联产 157

9.3.2循环工业经济举例 157

9.4国际能源局最新决策 159

9.4.1国际能源局技术路线图 159

9.4.2要求立即行动的方针 160

9.4.3关键技术如今可供 160

10有关生物质、风力、水力等可再生能的书籍 161