师：同学们，今天这节课我们一起来学习高一综合实践活动，广州市中小学科技实践第五单元第一课时新能源知识概述。首先请看学习目标，通过这节课的学习，希望大家能达成以下目标：一、知道能源与人类社会密切相关，但需要不断开发和利用新能源，以解决能源的供需矛盾和环境问题。二、知道太阳能、风能、生物智能、波浪能、核能等属于新能源。三、了解风能、核能、波浪能和可燃冰等新型能源在我国当前的应用情况。
能源分为常规能源和新型能源。常规能源是技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，如煤炭、石油、天然气以及大中型水电站等，这些都是被广泛开发利用的常规能源。而什么是新能源？1980 年召开的联合国新能源和可再生能源会议把新能源定义为：以新技术为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，取之不尽、周而复始的可再生能源，取代资源有限、对环境有污染的化石能源的新型能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、低热能、氢能和核能、原子能等。
随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物也被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。因此，废弃物的资源化利用也可以看作是新能源技术的一种重要形式。
在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源会有着不同的内容。当前在我国可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站）、风能、核能等等，而波浪能、可燃冰和氢能等新型能源也得到了越来越多的关注和研究。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
接下来，我们先讲讲迅速发展的海上风能。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流，形成风。
我国是最早利用风能的国家之一，3000 多年前的商代，人民就开始利用帆船运货。春秋战国时期，我国就有了利用风力来磨面、磨米、劈水灌溉的先例。到了明代，帆船更是得到了空前的发展。我们都知道郑和七次下西洋的故事，当时中国最先进的帆船，其船体庞大，长达 44 丈，宽 18 丈，载重可达 1000 吨，排水量在当时是首屈一指的。
我国使用风车的时间也很早，可以追溯到数千年前。到了宋朝，我国农村使用的风车竟然属于至今都非常先进的垂直轴风车。明朝以后，风车的应用更是普遍。
风能是储量庞大的可再生清洁能源。根据科学计算，照射在地球上的太阳能大约有 0.25%在大气层中转化成了风能，而人类只要能开发出其中的 1%，就能够满足目前的能源需求。我们利用风能的形式，除了传统的风帆助航、风车、风力提水等等，还有现代应用比较成熟的风力发电。
1888 年人们就开始研究风力发电。但 20 世纪初，随着煤炭、石油和天然气的大量发现和开采，使可以用于发电的化石燃料价格不断下降。传统方式发出的电成本低、效率高，而风力发电却由于发电效率低、输电不便以及风力机械成本高等缘故，价格很难降低。再加上后来又出现了价格更加低廉、发电效率更高、发电量大的水力发电参与竞争，风力发电陷于长期的停滞。
20 世纪的三次石油危机使得传统能源频频告急。在这样的形势下，再加上全球环境恶化，促使人们的生态环境保护意识不断加强，这也为风能创造了新的发展机会。风力发电对于解决沿海岛屿、交通不便的边远地区，地广人稀的草原、牧场以及远离电网的农村、边疆等地方的生产和生活用电有着立竿见影的效果。
从 20 世纪 70 年代开始，风力发电迎来了发展的春天，世界各国加快了研究风力发电和建设大中型风力发电厂的努力。科学家预计，到 21 世纪中，风能将成为世界能源供应的支柱之一，成为人类社会可持续发展的主要动力。
我国是世界上海上风能资源最丰富的国家之一，据统计，我国可以开发利用的海上风能储量高达 7.5 亿千瓦。由于海上风能具有资源丰富，对人们的生活生产影响小以及不占用耕地等优势，目前我国正在大力推动海上风电的发展，目标是成为海上风电大国。
我们常见的风力发电机都是水平轴风力发电机，看起来就像是在旗杆顶上挂了螺旋桨，这个螺旋桨 Hub 称为风轮，旗杆称为塔架。在风轮的后面有个小机舱，里面有增速齿轮箱和传动装置。风轮的低速转动可在齿轮箱里变成高速。机舱里还有偏航装置，控制系统可以让风轮始终正对着风来的方向。水平的风轮轴要承受风轮转动的扭力以及风轮质量带来的阻力，而随着风轮越做越大，质量也越来越大，风轮轴一旦承受不了就会损毁。
一般来说，风轮只有在 4 级风以上时才能转动，但是到了 8 级风以上时，风力发电机就必须停止工作，以免电机设备被大风毁坏。不过，随着技术进步，如今的最新型风力发电机已经能够在 3 级风到 10 级风的情况下正常工作。
广州能源研究所从 2001 年开始研发一种新型的垂直轴风力发电机，它的轮轴是竖直立在地面上的，风轮就像直升机的螺旋桨那样在旗杆顶上。这样做有以下好处：一、风轮质量由塔架承担了，轮轴就不需要再承担风轮的质量带来的阻力。二、垂直轴的风轮既然是像直升机螺旋桨，因此它会形成升力，风力越大，转得就越快，升力就越大，而轴对风轮的阻力也就越小，使得风轮转得更加轻盈，更容易增速，从而产生更大的能量。垂直轴风力发电机还有一大好处，它的增速齿轮箱、偏航控制系统和发电机等重要装置都是装在塔架底部的地面上的，这样在大风天气里，维修人员就不用冒着生命危险爬上塔顶去进行维修。
下面，请同学们观看风能发电的相关视频。
绿色能源越来越受到人们的追捧，风能就是其中一种。中国巨无霸风力发电机 SL5000 又创世界第一，全世界也就只有两台，还全都是由中国自主研发制造的。一台漂洋过海安装在荷兰，另一台就安装在我国的东南沿海，这里有着丰富的海风，而且持续时间很长，再加上经济的发展，使得能源需求更加紧迫。
这是史上最大的单体风力发电机，是由华瑞风电科技集团有限公司自主研发的，不仅具有完全知识产权，技术还领先全球。它有着庞大的身躯，机舱上能起降直升飞机，光是叶片直径都达到 128 米，风轮高度还超过 40 层楼。它的设计寿命大约 20 年，在不消耗任何燃料的情况下，预计能从空气中获取价值 4 亿人民币的电能，这相当于上海这个大都市一天的用电总量。
接下来，我们讲讲威力无穷的核能。我们知道，世界上一切物质都是由原子构成的，原子又是由原子核和它周围的电子构成的。氢原子核的融合和重原子核的分裂都能释放出巨大的能量。目前核电站就是利用重元素铀裂变时产生的巨大能量发电的。1 千克铀可供利用的能量相当于燃烧 2500 吨优质煤。
这是位于福建省的中核集团福清核电有限公司，它是首家使用了国产蒸汽发生器的亚临界堆型核电站。蒸汽发生器被称为核电站之肺。福清核电有限公司使用的蒸汽发生器叫做华龙一号，是在广州制造生产的压水堆型。核电站的水在反应堆内并不沸腾。它有两个回路系统，其中一回路系统就是核蒸汽供应系统的水流经反应堆，将反应堆内的热量带往蒸汽发生器，于蒸汽发生器的二回路系统，也就是汽轮机发电机系统中的水交换热能，将二回路系统中的水加热为高压水蒸气，推动汽轮机运转，再带动发电机进行发电。
下面，我们来了解取之不竭的波浪能。我们赖以生存的地球表面有 71%的面积属于海洋，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，海洋中的波浪、洋流等等还蕴藏着巨大的能量，这些能量我们称之为海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源。海洋通过各种物理过程或化学过程接收、储存和散发能量，这些能量以波浪、海流、潮汐等形式存在于海洋之中。