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(共28张PPT)
第19课 开发新能源
1
导入新课
2
重难点讲解
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温故知新
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考点训练
1 导入新课
能源的未来：为什么需要新能源？
2 重难点讲解
2 重难点讲解
01 传统能源的枯竭危机
煤、石油和天然气等化石能源是历经亿万年形成的不可再生资源，储量有限且消耗速度远超生成速度。随着全球能源需求的持续攀升，这类资源终将面临枯竭，且其燃烧会带来严重的环境污染。
传统能源的困境与新能源的定义
02 新能源的核心内涵
指新近开发利用或正在积极研究、有待推广的能源形式。它不仅包括太阳能、风能等新技术能源，也涵盖那些早已被发现，但因技术瓶颈或经济成本限制而未得到广泛商业化应用的能源。
03 主要类型与价值
主要包括太阳能、风能、地热能、生物质能、核能等。它们具有清洁低碳、可持续的显著特点，是缓解能源危机、推动绿色低碳转型和实现可持续发展的关键支撑。
2 重难点讲解
太阳能的利用：取之不尽的清洁能源
2 重难点讲解
太阳能的两种利用方式
01 光热转换
通过集热器吸收太阳辐射，将光能直接转化为热能。它是太阳能应用中最基础、最成熟的形式，具有原理简单、成本低廉、稳定性强的特点。
典型应用：太阳能热水器、建筑采暖系统、工业余热利用、海水淡化
02 光电转换
利用半导体材料的“光伏效应”，将太阳光能直接转化为电能。无需额外的机械运动，清洁无污染，是实现分布式能源和电网清洁化的核心技术。
典型应用：大型光伏电站、屋顶分布式光伏、太阳能路灯、便携电源
无论是直接的热能利用，还是高效的电能转化，太阳能都以其清洁、可再生的特性，成为推动全球能源结构转型的关键力量。
2 重难点讲解
光热转换的应用
01 太阳能热水器
利用集热器吸收太阳辐射能加热冷水，是目前最成熟、普及率最高的光热应用，广泛用于家庭热水供应与建筑采暖。
02 太阳能灶
通过聚光镜将太阳光聚焦产生高温，实现无燃料烹饪。尤其适用于日照充足的地区，既节约能源又减少环境污染。
03 太阳能温室
利用太阳光的热能为植物生长创造适宜的温度环境，有效突破季节限制，实现反季节种植，保障农业生产的稳定性。
2 重难点讲解
绿色能源的核心载体与未来潜力
光热转换是太阳能利用中最直接、最基础的形式，它将清洁的太阳能转化为热能，广泛渗透到生活、工业和农业领域。这种技术不仅减少了对化石能源的依赖，降低碳排放，更在能源自给、乡村振兴和可持续发展中发挥着不可替代的作用。随着技术的进步，光热转换系统正朝着更高效、更智能的方向发展，成为构建绿色低碳能源体系的重要一环。
2 重难点讲解
光电转换的应用
01 太阳能路灯
利用光伏组件将太阳能转化为电能，为路灯提供清洁电力，无需铺设电缆，兼具节能与环保效益。
02 太阳能汽车
以太阳能电池板为动力源，直接将光能转化为动能，实现零排放、无污染的绿色出行，是未来交通的重要方向。
03 空间站太阳翼
在太空中利用高效太阳能板持续获取能量，为空间站的运行、设备运转及宇航员的生活提供稳定的电力支持。
2 重难点讲解
清洁能源的无限潜力
光电转换技术不仅是解决全球能源危机的关键路径，更是实现“碳中和”目标的重要支撑。从日常生活的照明设施，到便捷出行的交通工具，再到探索宇宙的航天工程，光电转换技术无处不在。它将取之不尽的太阳能转化为我们所需的电能，让绿色、可持续发展的愿景照进现实，为构建低碳环保的未来世界提供了坚实的能源保障。
2 重难点讲解
一个视频看懂：光伏板是怎么把阳光变成电的
2 重难点讲解
探究实验：影响太阳能小车速度的因素
01 提出问题
在不同环境下，究竟哪些关键因素会直接影响太阳能小车的行驶速度？是环境光照条件，还是装置本身的结构参数？
02 作出假设
我们推测：小车速度可能与光照强度、光照角度、太阳能电池板的有效接收面积等因素呈正相关。
03 实验方案设计
采用控制变量法：保持其他条件不变，依次改变光照强度、光照角度等，观察并记录小车的速度变化。
2 重难点讲解
实验：光照强度对太阳能小车的影响
实验次数 光照强度（改变的条件） 小车行驶速度（观察现象）
1
2
3
强光（太阳光直射电池板）
中等光照（用物体遮住电池板一部分）
弱光（遮住电池板大部分）
速度快，行驶距离远
速度变慢，行驶距离较短
速度很慢，甚至几乎不动
原理：太阳光越强，太阳能电池板转化的电能越多，电动机转得越快，小车行驶速度就越快。
光照强度会影响太阳能小车的速度：光照越强，小车跑得越快；光照越弱，小车跑得越慢。
2 重难点讲解
向日葵的启示：追日系统
01 核心难题：如何高效捕捉光能？
太阳在天空中不断移动，固定的太阳能板无法始终正对光源，导致光照接收不充分，这是制约光伏发电效率提升的关键痛点。
02 自然灵感：向日葵的向光智慧
向日葵拥有天然的向光性，花盘随太阳东升西落持续转动，以最大化接收光照进行光合作用。这种生物本能为能源技术提供了绝佳的仿生学思路。
03 科技应用：智能追日系统
工程师研发出光伏追日系统，通过传感器感知太阳位置，驱动电机转动支架，让电池板始终垂直迎光，使发电效率大幅提升，实现光能利用最大化。
2 重难点讲解
其他新能源
构建多元化清洁能源体系，推动能源结构向绿色低碳转型，助力实现可持续发展目标。
2 重难点讲解
风能的利用
01 潜力巨大的能源宝库
全球可利用的潜在风能储量惊人，约为全球总能量需求的10-20倍，是储量巨大、清洁无污染的可再生能源。
02 核心方式：风力发电
通过风力发电机将风的动能转化为机械能，再进一步转化为电能，是目前技术最成熟、应用最广泛的风能利用形式。
03 规模化集群：风力发电场
将大量风力发电机集中布置在风能资源富集区，形成发电场，通过并网实现稳定输出，是风能规模化利用的关键模式。
风力发电场
2 重难点讲解
风力发电机的工作原理
01 叶片捕获风能
风吹动叶片旋转，将流动的风能转化为叶片的旋转机械能，开启能量转换的第一步。
02 主轴传递动力
叶片的旋转带动主轴同步转动，将机械能稳定地传递至后续的增速与发电系统。
03 增速齿轮变速
通过增速齿轮箱将主轴的低速转动提升为高速运转，匹配发电机的高效发电转速。
04 发电机产生电能
高速运转的发电机利用电磁感应原理，将机械能转化为清洁的电能，并入电网。
05 塔架稳固支撑
高耸的钢结构塔架支撑整机，确保设备在多变的风况下保持稳定，保障发电效率。
2 重难点讲解
地热能的利用
01 热能之源：地球深处的馈赠
源自地球内部岩浆活动与岩石摩擦产生的天然热能，蕴藏于地壳下的热水与蒸汽之中，是地球自身持续释放的清洁能源。
02 储量巨大：可持续的能源宝库
地球内部热能储量极其丰富，远超全球化石能源总和，且具有稳定、可再生的特性，可作为长期稳定的能源供给。
03 多元利用：全场景的绿色应用
通过钻井技术将地热引出，广泛应用于居民供暖、农业温室种植、工业生产供热，以及清洁电力发电，实现低碳环保的能源转换。
2 重难点讲解
生物质能的利用
01 核心定义
生物质能是由自然界中的生物及其产生的废弃物提供的能量，是一种清洁的可再生能源，实现了能量的自然循环与转化。
02 丰富原料
原料来源广泛且易得，涵盖薪柴、藻类、农业废弃物（稻壳、秸秆）、动物粪便以及生活垃圾等，是典型的“变废为宝”资源。
03 多元利用
通过发酵制取沼气，用于炊事、供暖与发电；还可进一步提炼为生物乙醇、生物柴油等清洁燃料，广泛应用于交通与工业领域。
2 重难点讲解
水能的利用
01 核心定义
涵盖河流水能、潮汐水能、波浪能及海流能等多种形式，是自然界中储量丰富、可循环再生的绿色能源，具有清洁无污染、可持续利用的显著优势。
02 核心应用：水力发电
以河流水能为主要利用对象，通过修建水电站将水流能量转化为电能。具有运行成本低、发电稳定、环境友好等特点，是全球电力供应的重要支柱。
03 能量转化原理
利用水流的重力势能与动能冲击水轮机使其旋转，将机械能传递给发电机，最终将机械能转化为清洁的电能，实现从自然水能到电能的高效转化。
水电站发电示意图
2 重难点讲解
能量来源分析
01 太阳能热水器
能量源头：源自太阳持续的光能辐射，是取之不尽的清洁自然能源。
转换机制：利用集热器将太阳光能直接转化为热能，实现水的加热与储存，过程无污染物排放。
02 风力发电机
能量源头：来自大气受热不均产生的空气流动，即风能，分布广泛且蕴藏量大。
转换机制：风能推动风轮叶片旋转转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
03 水力发电站
能量源头：源于水体的重力势能与动能，依靠自然水循环与地势落差形成。
转换机制：水流冲击水轮机叶片旋转产生机械能，进而驱动发电机将机械能转化为电能。
核心共性：均依托自然界可再生资源，具备低碳环保、可持续循环的特点，是构建绿色能源体系、实现碳中和目标的重要支撑。
2 重难点讲解
新能源与未来：点亮我们的生活
2 重难点讲解
案例分析：冬奥会的新能源应用
01 二氧化碳跨临界直冷制冰技术
国家速滑馆“冰丝带”采用该技术，相比传统制冰工艺节能30%以上，不仅大幅降低能耗，更实现了制冰过程中的零碳排放，树立了绿色制冰的行业标杆。
02 风光互补的绿色电力供应
张家口赛区建成了世界最大的山地风电场和光伏电站，利用当地丰富的风能和太阳能资源，为赛事场馆提供了充足的清洁电力，真正实现了绿色办奥。
03 地源热泵打造低碳社区
奥运村广泛采用地源热泵技术进行供暖和制冷，高效利用浅层地热资源，不仅减少了传统能源的消耗，还为运动员和工作人员提供了舒适的居住环境。
3 考点训练
选择题。
1.下面各种能源中，是新开发利用的能源的是（ ）。
2.光电板受光角度与小车速度有关。小车运动速度最快时，受光角度为（ ）。
A.45° B.60° C.90°
B
C
3 考点训练
简答题。
我国是一个能源短缺的国家，我们应当如何应对能源短缺问题？
答：大力开发太阳能、风能等新能源；节约能源，提高能源的利用率；改进技术，减少能源浪费；倡导低碳节能的生活方式；等等。
4 拓展延伸
人造太阳，正式名字叫可控核聚变装置，我国的装置叫东方超环（EAST），在安徽合肥。它不是真的造出一个太阳，是模仿太阳发光发热的原理，在地球上做核聚变实验。
原理：把海水中提取的氘、氚，加热到上亿摄氏度，让原子核发生聚变，释放能量。上亿度温度没有容器可以装，科学家用强大的磁场（磁笼），把高温物质悬浮困住，不让它碰到设备内壁。
优点（终极清洁能源）
1.燃料几乎取之不尽：燃料氘可以从海水提取，1升海水聚变释放的能量≈300升汽油，海水足够人类用几百万年。
2.清洁安全：反应产物是氦气，几乎没有长寿命放射性核废料；一旦条件破坏，反应会自动停止，不会爆炸失控。
3.能量巨大：很少一点燃料，就能产出巨量电能。
人造太阳
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