可再生能源发展史
人类生存和发展的三要素
物质、能量与信息。
因此,能源的发展史直接影响人类的发展史。
我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个:¾¾ 物质、能量和信息。
组成我们的世界是物质;人类生存活动决定于对信息的认知和反应;而维持生命,从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源,人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术,能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。
能源发展的里程碑可以这么说,每一次能源利用的里程碑式发展,都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来,在人类的能源利用史上,大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段:原始社会火的使用,先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光;18世纪蒸汽机的发明与利用,大大提高了生产力,导致了欧洲的工业革命;19世纪电能的使用,极大地促进了社会经济的发展,改变了人类生活的面貌;20世纪以核能为代表的新能源的利用,使人类进入原子的微观世界,开始利用原子内部的能量。
未来对能源的要求
有足够满足人类生存和发展所需要的储量,并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。
未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源,依赖于能源的可持续发展。因此,我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量,发展必须开发的能源利用技术,才能使人类的生存得于永久维持。
而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗?回答是:不是,也是。事实上,进入21世纪后,人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机,当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭,甚至不能维持几十年。因此,必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用,已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且,未来如能实现核能的彻底利用,人类的能源将是无穷的。
除了物质、能量和信息三大因素外,人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题,严重影响了人类的生存。因此,未来对能源的要求将不仅是储量充足,而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言,核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
u 能源的定义与源头
究竟什么是“能源”呢?《科学技术百科全书》是这样说的:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”;《大英百科全书》说:“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见,能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之,能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。
能源的源头
来自地球以外天体的能源(如太阳能)、地球本身蕴藏的能源(如地热、核能)、地球与其它天体相互作用产生的能源(如潮汐)。
而能源是产生能量的源头。
人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中,前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源,在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭,加热到一定温度,能和氧气化合并放出大量热能,可以直接用来取暖,也可用来产生蒸汽推动汽轮机,再带动发电机,使热能变成机械能,再变成电能。把电送到工厂、机关和住户,又可以转换成机械能、光能或热能。
在我们生活的地球上,能源形形色色。总起来说有三个初始来源。
太阳能
地球
来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与地球内部的热能有关的能源,我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。
与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动,造成相对位置周期性的变化,它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比,潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨,而实际可用的只是浅海区那一部分,每年约可折合为6000 万吨煤。
u 能源结构与储量
地球上有哪些能量资源可供我们使用?它们还能维持多久?我们该怎么办?
能源的种类
一次能源:煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源;
二次能源:汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源,
一次能源和二次能源能源按其生成方式,分为天然能源(一次能源)和人工能源(二次能源)两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源,如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等;人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。
常规能源和新能源其中,已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源,称为常规能源,通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
煤的时代
能源结构的变迁历史上,伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用,世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪,到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代,随着石油资源的发现与石油工业的发展,世界能源结构发生了第二次转变,即从煤炭转向石油与天然气,到20世纪60年代,石油与天然气已逐渐称为主导能源,动摇了煤炭的主宰地位。但是,20世纪70年代以来两次石油危机的爆发,开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时,大部分化学能源的储量日益减少,并伴随着许多环境污染问题。
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭:~200年
石油、天然气:~50年
核能:无穷多
之一的电力消耗逐年增加。根据统计,人口若每30年增加一倍,电力的需求量每八年就要增加一倍。
于是,20世纪末,能源结构开始经历第三次转变,即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移,核能的比例将不断增长,并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。
化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用?据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年。必须指出的是,煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了,且不说可能带来的环境污染,它们还是很好的化工原料呢!
水能及新能源的潜力那么水能呢?我们知道,水力是可以长期开发利用的。但是,在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办?再说,水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中,太阳能虽然用之不竭,但代价太高,并且就目前的技术发展情况来看,在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似,它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制,如风能、潮汐能、地热能等等。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235(U235)、钚-239(Pu239)、铀-233(U233)三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235,钚-239可由铀-238生成,铀-233可由钍-232(Th232)生成。
易聚变核反应
氘(D2)-氚(D3)反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在,而氚极少,必须由人工生成(如由锂制造)。
核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238,仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀,世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨。如果利用得好,可用2400~2800年。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应,氘来可大量自海水,氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂,海水中氘的含量为0.03克/升,据估计地球上的海水量约为138亿亿米3,所以世界上氘的储量约40亿万吨;地球上的锂储量虽比氘少得多,也有2000多亿吨,用它来制造氚,足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变,核燃料就可谓“取之不尽,用之不竭了”,人类就将从根本上解决能源问题,这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富,而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。
专家们预测,核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点:回答的问题以下问题:现有的能源还能维持多久?能源利用可以不污染环境吗?核能真是可持续能源吗?
u 能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是:能源资源枯竭;环境污染严重。
能源利用与环境的可持续发展
能源危机
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪(如石油),最多的也能维持一、二百年(如煤)人类生存的需求。
今天,几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战:保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。
能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿,比上个世纪末期增加了2倍多,而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”,能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主,其中中国等少数国家是以煤炭为主,其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量,专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪,煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构,人类面临的能源危机都日趋严重。
浓烟滚滚的火电厂
能源对环境的污染 另一方面,特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境,使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是:氮氧化物(如NO与NO2)、二氧化硫(SO2)、各种悬浮颗粒物、一氧化碳(CO) 大气污染的主要源头
目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是:酸雨、温室效应和臭氧层破坏。
和碳氢化合物(如CH4、C2H6、C2H4等)。其来源主要有三个方面:① 煤、石油等化石燃料的燃烧;② 汽车排放的废气;③ 工业生产(如各种化工厂、炼焦厂等)产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代,现在正在向以天然气为主转变,同时,水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加,在某些地区,燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来,在发展常规能源的同时,新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中,风电要达到4000万千瓦,水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略,到2010年,英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%,到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格,未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展,不仅能源的生产过程要实现清洁化,而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源,清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中,煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%,而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%,石油的比例将维持在37.60%~37.90%的水平。同时,过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展,洁净煤技术(如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术)、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家,如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电,它们认为核电就是高效、清洁的能源,能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大,能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步,未来世界能源利用效率将日趋提高,能源强度将逐步降低。例如,以1997年美元不变价计,1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元,2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元,预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元,2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是,世界各地区能源强度差异较大,例如,2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元,2001~2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3~3.2倍,可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性,世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求,越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应,世界贸易量将越来越大,贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例,世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨,年均增长率约为3.46%,超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来,世界石油净进口量将逐渐增加,年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日,2020年将达到4080万桶/日,2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快,世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段,故随着世界经济的发展,特别是世界各国市场化改革进程的加快,世界能源利用的市场化程度越来越高,世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少,而政府为能源市场服务的作用则相应增大,特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面,政府将更好地发挥作用。当前,俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家,正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施,这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高,有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情,中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色,决定在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变,我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在,这就要求中国的能源政策,包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限,以及正处于工业化进程中等情况,应特别注意依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,寻求能源的清洁化利用,积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验,建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全,我国一方面应借鉴国际先进经验,完善能源法律法规,建立能源市场信息统计体系,建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制,积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化,提高市场化程度;另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话,扩大能源供应网络,实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.
"以色列"这个国家石油资源匮乏。
以色列自然资源极其匮乏,境内没有可开采的石油、天然气、煤或森林资源,土地非常贫瘠,大部分国土是沙漠和盐碱地,人们称其为“一个除了沙漠和人的大脑外一无所有的弹丸小国”。
科技创新是现代以色列经济奇迹的主要动力。以色列几乎没有自然资源,以色列政府、大学、本土企业、跨国企业共同努力打造了全球独一无二的创新生态体系,推动经济快速成长。
扩展资料:
以色列建国70年来,在政府农业发展政策的支持下,科研人员和农业从业者经过艰苦的努力,将土地相对贫瘠和水资源有限的国家变成为农业发达地区。丰富的农产品不仅能满足国内民众的需求,而且还出口供应国际市场,让他人分享以色列的果实。然而,即使在农业发达的今天,以色列人仍没放弃在农业方面寻求创新。
在特拉维夫举办的第20届以色列国际农业技术展会上,20多家初创公司聚集起来向来访者展示自己的研发项目,寻求投资和合作机会,涉及奶牛和家禽养殖、驱虫和杀虫、节水灌溉、选种育苗、沼气利用,以及小农户产品推销平台,其共同特征是最大程度地利用现代技术成果。
参考资料来源:
百度百科-以色列
太阳是一个熊熊燃烧着的巨大的气体球,其表面温度接近6000℃,而内部温度高达2千万℃。她一刻不停地向宇宙空间发送着大量的能量。据科学家们计算,太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨煤燃烧时放出的全部热量。由于地球距太阳很远,再加上地球表面大气层的反射和吸收,真正落到地球上的能量仅是太阳辐射总能量的22亿分之一。也就是说,太阳每秒钟发出的能量约为1.1亿亿吨煤当量。而且,太阳已经燃烧了40多亿年以上,科学家们预计,她还能燃烧几十亿年,这是一个多么巨大的能源宝库啊!
那么,为什么太阳能够几十亿年经久不衰地燃烧,向周围发出巨大的光和热呢?科学家们经过对太阳光谱的分析,知道了太阳上主要元素是氢,约占71%,其次是氦,约占27%,还有2%的其它元素。太阳内部每时每刻都在进行着猛烈的核聚变反应,像威力无穷的氢弹一样,4个氢原子核在高温作用下聚合成一个氦原子核,同时释放出大量的光和热。这种热核聚变反应要比煤的燃烧放出的能量高100万倍。太阳内部有足够的氢,太阳的体积又特别巨大,是地球体积的130万倍,所以才有着我们人类取之不尽、用之不竭的丰富能量。
太阳能既是“一次能源”,又是“可再生能源”。实际上,煤炭、石油这些矿物燃料,从根本上说是远古以来贮存下的太阳能。风能、海洋能、生物能等也都直接或间接地来自太阳。而且,太阳能是一种不会污染环境的“清洁能源”,既不需要运输,又安全方便,成本低廉,是理想的自然能源。
回顾历史,人类对太阳能的利用早就有了可喜的先例。我国早在2000多年前的战国时期,就懂得用金属做成的凹面镜向太阳聚焦取火。古希腊著名物理学家阿基米德,也曾用镜子聚光,烧毁敌人战船。1837年,美国天文学家赫胥在去非洲好望角的探险途中,用一个双层玻璃套着的黑箱靠吸收阳光烧饭,箱内温度竟达100多度,开创了使用太阳炉的先河。然而,人们对太阳能的深刻认识和开发利用,只是最近二三十年才真正开始。由于采集太阳能存在着许多技术问题,不像钻取石油、采煤那样立见成效,因此太阳能技术一直发展不快。近些年来,由于世界面临能源紧缺、需求量大的难以解决的矛盾,加之环境污染的日益严重,人们才把目光更多地转向了太阳能的开发和利用。
1954年,美国制造出了世界第一块硅太阳能电池,开创了现代人类利用太阳能的新纪元。
1980年,欧洲9国合作在意大利西西里岛建成了世界首座并网运行的塔式太阳能发电站,并于1981年正式投入运行。
70年代末和80年代初,以色列人在死海附近的沙漠中,率先建起了令世界瞩目的新颖的太阳池电站,用平静如练的水池发电,提供了开发利用太阳能的新途径。
随着科学技术的不断发展,现在,太阳能的利用已经扩展到人们生活的各个领域:从不用燃料的太阳能飞机到人造卫星、宇宙飞船上的太阳能电池;从太阳能自行车、太阳能汽车、太阳能游艇到舒适清洁的“太阳房”、“太阳村”、“日光城”;从各种轻便的太阳能热水器、聚光灶到不产生污染的太阳能电站、太阳能海水蒸馏器……人们正在建造着一个琳琅满目的太阳能世界。
当前,已有70多个国家在研究太阳能的集聚、使用和储存问题。一些国家建立了庞大的开发、利用太阳能的机构。跨世纪的太空电站将使“太阳神”阿波罗乘坐由4匹骏马拉着的战车奔驰在太空的古希腊神话成为现实。可以满怀信心地说,未来的时代,将是太阳能大显身手的时代。
煤炭石油天然气被称为不可再生能源,太阳能风能水能被称为再生性回圈利用能源。
沼气被称为什么能源清洁能源
在我们使用的能量中煤炭,石油,天然气是重要的能源被称为什么急!不可再生能源
太阳能为什么被称为绿色清洁能源(1)太阳能不像一般煤炭、石油等矿物燃料,不会产生任何有害气体和废渣,不污染环境,是一种绿色环保节能产品。
(2)太阳能的利用一般可以通过光-热、光-电、光-化学转换来实现。
a、 太阳能光-热转换是用集热器把太阳辐射能转换为热能以直接利用。集热器有平板式、真空管式、聚焦式等,它可以是直接吸收太阳辐射,也可以是将太阳辐射会聚后集中照射,使传热介质(空气、水或防冻液)升温,用于家庭采暖、供应热水、制冷、烹饪、工业用热、农用温室等。1955年以色列科学家研制出选择性吸收涂层,它对占太阳光能量90%以上的短波部分具有很高的吸收率,采用这种涂层可显著提高集热器的热效率。太阳辐射的会聚采用平面或凹面的聚光反射镜(定日镜),聚焦后能得到很高的温度,可用于发电和金属熔炼等。发展中的太阳热发电系统有槽式线聚焦系统(用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状接收器上)、碟式系统(用抛物面反射镜聚焦)和塔式系统。
b、太阳能光-电转换是利用依据光生伏打效应研制的太阳电池,将太阳辐射能转换为电能。1954年美国贝尔实验室研制成光电转换效率达6%的实用单晶矽太阳能电池,1958年被用作“先锋1号”卫星的电源,这一重大突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。此后,很快开发出多种太阳电池,包括多晶矽电池、非晶矽电池、硫化镉电池、砷化镓电池等,光电转换效率已达20%以上。除用于卫星、空间站外,已在灯塔、航标、微波中继站、铁路讯号中得到广泛应用,采用太阳电池的汽车、飞机也在积极研制,还建成了太阳电池节能住房和太阳电池电站等。一些发达国家还在探索建造太空太阳能电站,它将巨型太阳电池组送到对地静止轨道上执行,借助微波发生器将电流转换成微波流,输送到地面接收站,再经转换变为电力送入电网。预计这一巨集伟工程在不久将来即可实现。 太阳能光-电转换是利用依据光生伏打效应研制的太阳电池,将太阳辐射能转换为电能。1954年美国贝尔实验室研制成光电转换效率达6%的实用单晶矽太阳能电池,1958年被用作“先锋1号”卫星的电源,这一重大突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。此后,很快开发出多种太阳电池,包括多晶矽电池、非晶矽电池、硫化镉电池、砷化镓电池等,光电转换效率已达20%以上。除用于卫星、空间站外,已在灯塔、航标、微波中继站、铁路讯号中得到广泛应用,采用太阳电池的汽车、飞机也在积极研制,还建成了太阳电池节能住房和太阳电池电站等。一些发达国家还在探索建造太空太阳能电站,它将巨型太阳电池组送到对地静止轨道上执行,借助微波发生器将电流转换成微波流,输送到地面接收站,再经转换变为电力送入电网。预计这一巨集伟工程在不久将来即可实现。
c、太阳能光-化学转换主要是利用光化学反应研制光化学电池。这种电池由半导体材料和电解液组成,当太阳光照射半导体和电解液介面时,产生化学反应,在电解液内形成电流,并使水电离产生氢气而供应用。这是氢能利用的途径之一。
(3)太阳能的特点:
太阳能的优点
太阳能作为一种新能源,它与常规能源相比有三大优点:
第一,它是人类可以利用的最丰富的能源,据估计,在过去漫长的11亿年中,太阳消耗了它本身能量的2%,可以说是取之不尽,用之不竭。
第二,地球上,无论何处都有太阳能,可以就地开发利用,不存在运输问题,尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。
第三,太阳能是一种洁净的能源,在开发和利用时,不会产生废渣、废水、废气,也没有噪音,更不会影响生态平衡。
太阳能的缺点
太阳能的利用有它的缺点:
第一,能流密度较低,日照较好的,地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求,从而使装置地面积大,用料多,成本增加。
第二,大气影响较大,给使用带来不少困难。
为什么电能被称为二次能源?因为电能不是直接存在于自然界,而是由其他能源转换而来的,所以叫二次能源
什么能源被称为黑色金子
煤,山西有乌金之乡美称。
太阳能为什么被称为绿色清洁能源,人们怎么利用太阳能太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染,因此被称为绿色清洁能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能、化学能、水的势能等等。在几十亿年内,太阳能是取之不及、用之不竭的理想能源。
太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。
京剧为什么能被称为国粹因为京剧是中国文化传统的重要表征之一 ① 1919-1935年梅兰芳的海外京剧演出消除了当时西方对中国戏剧甚至中国人的偏见,促进了中国京剧在海外的传播,增进了东西方文化交流。中国京剧这一东方艺术奇葩在世界戏剧舞台上大放光彩。 ② 新中国成立后...
4.3.1 美国水资源循环利用及其效果
4.3.1.1 美国的废水再生与回用
美国城市废水的再生与回用起步较早。目前全美回用城市废水量达9.37×108m3/d,包括①回用灌溉5.81×108m3/d(占62%),其中农业灌溉2.75×108m3/d,景观灌溉0.46×108m3/d,其他为2.6×108m3/d;②工业回用2.86×108m3/d(占31.6%),其中工艺用水0.91×108m3/d,冷却水回用1.96×108m3/d,锅炉补给水0.09×108m3/d;③回灌地下水0.47×108m3/d;④其他回用(娱乐、养鱼、野生动物栖息地等)0.13×108m3/d。
全美有再生水回用点536个,其中加州有238个。下面介绍美国废水再生与回用的几个实例。
①加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下。橘子县由于超量开采地下水,造成地下水位低于海平面,促使海水不断流向内陆,致使地下淡水退化不宜饮用。为防止地下水位下降造成海水入侵,橘子县早在1965年就开始研究将三级处理出水回灌地下,以阻止海水入侵。橘子县为此兴建了“21世纪水厂”,该厂设计能力为5678m3/d。原水为城市污水二级处理出水,进一步经沉淀、过滤和活性碳处理后回灌地下水。由于回灌地下总溶解性固体的限制为500mg/L,因此一部分再生水在回灌地下水之前还采用反渗透法进行了脱盐。21世纪水厂的净化水通过23座多点注入管井分别注入四个蓄水层,与深层蓄水层井水以2∶1的比例混合以阻止海水的入侵。该项工程表明:人工控制海水入侵是可行的;城市废水经深度处理后能够达到饮用水水质标准;工程经长期运行证明稳定、可靠。
②佛罗里达州圣彼得堡的废水再生与回用。圣彼得堡是城市废水回用的先驱之一。1978年实施了双配水系统,供给用户两种质量的水(饮用水和非饮用水),再生水开始用于非饮用目的的使用。1991年该市向7000多户家庭及办公楼提供再生水8×104m3/d,并用作公园、操场、高尔夫球场灌溉用水以及空调系统冷却水和消防用水。该市共有四座废水处理厂,总处理能力达270×103m3/d;采用活性污泥生物处理工艺,并附加有铝盐混凝、过滤及消毒处理,双管输水系统管道共长420km。通过10口深井将多余的再生水注入盐水蓄水层,一年间平均约有60%的再生水注入深井。由于使用再生水,节约了优质水,因此尽管该市人口增加了10%,但饮用水仍能满足供应。
③亚利桑那州派洛浮弟核电站回用再生水作冷却水。派洛浮弟核电站是美国最大的核电站。第三期三个反应堆分别于1982、1984及1986年投产,每个发电能力为1270MW。此外拟再建二个反应堆。核电站地处沙漠,严重干旱,因此采用再生水作为冷却水。再生水来自二座城市废水处理的二级生物处理出水,输至核电站再经补充处理,使之达到所需水质。该核电站采用冷却水系统,补给水约200×104m3/d。
4.3.1.2 美国水资源循环利用效果
近50年,美国的用水反映了一个完成了工业化任务进入后工业化的国家在不同时期的用水变化过程(如图4.1)。美国国民经济总用水量1950年仅为2500亿m3左右,其中农业为第一用水大户。此后,用水量随着美国经济的发展持续增长,到1980年达到峰值,为6100亿m3左右。1980年后,用水量明显回落,并基本稳定在5500亿m3左右。至2000年,工业用水减少,用水总量回落至4800亿m3左右。
图4.1 1950~2000年美国用水量变化图
1950~1980年的30年是美国国家经济用水的快速增长期,其间美国经济高速发展,以冶金、化工为主导的重工业发展迅速,工业用水随着这些高耗水产业的发展快速增长,由1950年的1063亿m3增长到1980年的3500亿m3;农业用水虽然也在快速增长,但增长幅度小于工业,工业成为第一用水大户。1980年后,以电子产业为主的新兴工业和服务业成为拉动经济增长的主导产业,服务业在国内生产总值中的比重不断上升,同时技术进步使得用水效率大幅提高,工业、农业用水量不断下降,使得总用水量进入基本稳定并略有下降的时期。尽管生活用水有所变动,但因所占比例较小,对需水变化的总体影响不大。
4.3.2 日本水资源循环利用及其效果
4.3.2.1 日本的废水再生与回用
近20多年来日本在废水再生和利用方面进行了大量研究开发和工程建设。1986年城市废水回用量达6300×104m3/d,占全部城市废水处理量的0.8%。再生水主要回用于中水道、工业用水、农田灌溉、河道补给水等。各种用途及其所占的比例为:中水道系统为40%、工业用水29%、农业用水15%、景观与除雪16%。中水道系统是日本污水回用的典型代表。1988年日本共建有中水道844套,其中办公楼、学校为大户。学校占18.1%、办公楼占17.3%、公共楼房占9.2%、工厂占8.4%。中水道再生水主要用于冲洗厕所(占37%)、冲洗马路(占16%)、浇灌城市绿地(占15%)、冷却水(占9%)、冲洗汽车(占7%)、其他(景观、消防等)为16%。
4.3.2.2 日本水资源循环利用效果
根据日本通商产业省和国土厅的统计调查资料,1965年以来,日本工业与生活用水增长较为迅速,其中工业用水量在1965~1975年的10年间增长了1.5倍,生活用水量增长1.3倍,是日本用水增长最快的时期,随着工业化和城镇化进程的加快,日本依靠节水来抑制需求的快速增长。日本工业用水的重复利用率1965年为36%,1975年上升至67%,2000年达到78%。城镇供水系统通过及时更换老化的自来水管道防止管道漏水,提高节水器具普及率,并积极鼓励使用中水、雨水等非传统水源。农业方面,鼓励兴建废水处理设施,用经过净化处理的废水灌溉农田,改变传统灌溉方式,推广节水灌溉技术。自20世纪70年代以来,日本用水量基本稳定在900亿m3左右(如图4.2)农业用水趋于稳定,工业用水缓慢降低,生活用水稳定增长。日本由于资源贫乏,用水量较大的能源、原材料工业在国民经济中所占比重较小,科技含量高的加工制造业发达,工业用水并未像美国那样由于产业结构的调整呈现大起大落的现象。
图4.2 1950~2000年日本用水量变化图
4.3.3 其他国家水资源循环利用及其效果
世界上第一座将城市废水再生水直接用作饮用水源的回收厂设在纳米比亚的首都温德和克市。该回收厂于1968年投产,第一阶段产水量为2300m3/d,正常处理能力可达4500m3/d,以后增至6200m3/d。原水为城市废水厂二级生物处理出水,处理流程如图4.3。
图4.3 城市废水厂二级生物处理流程
深度处理水的水质经严格的水质监测,证明符合世界卫生组织(WHO)及美国环保局发布的标准。
以色列属于半干旱国家,再生水已成为该国的重要水资源之一。100%的生活废水和72%的城市废水已经回用。据1987年资料,全国废水2.5×108m3,处理量达2.18×108m3,处理率接近90%。再生水用作灌溉达1.046×108m3(占42%),回灌地下为0.7×108m3(占29%左右),排海水量0.7×108m3(占29%左右).废水处理后贮存于废水库。全国共修建127座废水库,其中地面废水库123座,地下废水库4座。废水进行农业灌溉之前一般通过稳定塘系统处理。有些城市将城市二级生物处理出水,再经物化处理后回用于工业冷却水。此外,废水经深度处理后回灌地下水,再抽出至管网系统,或并入国家水资源调配系统,输送至南部地区,或用于一般供水系统,最南部地区甚至将它作为饮用水源。由于采取了上述废水回用的措施,以色列大大提高了水资源的有效利用,从而缓和了水资源短缺对社会经济发展的制约作用。
科威特利用经三级处理后的城市废水进行农业灌溉。印度截至1985年,至少有200家农场利用城市废水进行灌溉,面积达23000hm2。沙特阿拉伯1975年利用再生水量90000m3/d,2000年计划用水量为190×104m3/d,将有10%取自经二级处理乃至三级处理后的城市废水再生水。
这个问题仁者见仁智者见智,因为所谓打得过打不过,可不是一两场战斗就判断的,最起码给出一个判定的时间线,否则根本不可比。
伊朗
但是从长远来看,以色列本身的实力是毋庸置疑的,无论是军事实力也好,经济实力也好,他作为一个发达国家,能够在四邻不和的情况下依旧玩得风生水起,甚至可以没事搅和别人的事情,确实有两把刷子。
首先从资源来看,以色列气候干旱,缺水、缺油,和旁边那些富饶的石油国家相对比,以色列并没有多少自然资源。其次从和其他国家的关系来看,以色列的合作伙伴似乎总是在变来变去,再加上频繁的冲突和有争议的地区,导致以色列一直在大国博弈的夹缝中生存,毕竟能源靠进口啊。
以色列
其次从科技来看,危机感深重的以色列人一直在可再生能源方面探索,不仅在地热、太阳能发电等领域取得了一定技术突破,出现了一百余家可再生能源公司,甚至以此赚取外汇。但是这些产业往往规模较小、服务于家庭,尚不能从宏观层面解决以色列的能源困境。但是后来发现的天然气为他们缓解了一大部分难题。
对比伊朗,两者其实是有一定可比性的,虽说以色列的军事实力摆在那里很显眼,但是一口气吃掉伊朗我觉得完全不现实,顶多不停地进行骚扰,要知道伊朗可不是叙利亚,如果以色列公开针对伊朗,那么伊朗肯定不会客气。
这里要说一说伊朗的外交,如果说以色列是博弈的话,伊朗在中东的外交就没有什么话可以说了,因为他们很偏执,作为一个与以色列、沙特不接壤的国家,一直把巴勒斯坦的问题当作国家最关注的事情,甚至不惜代价资助反以色列势力,这就造成了和老美的交恶,然后伊朗的不断扩张,没事就针对以色列搞一搞扩张,一方面让老美为代表的盟国感受到了威胁,另一方面则是透支了本国的财政。
以色列
彼时围攻大使馆扣人的举措,就是非常让人看不懂的,再加上伊朗本身军队和政府独立的比较厉害,这就导致外交更为困难,这边政府辛辛苦苦和别国谈判,达成协议,那边卫队自己跑去部署一个导弹。或许这就是他们树敌无数的原因吧。
但是回到问题上,尽管伊朗存在这样那样的问题,但是军事实力也不同小窥,真的动武的话,事情很难说,因为毕竟有老美的干预,让我们无法做出明确的判断,毕竟是利益博弈和外交博弈的问题了。
以上就是我对于伊朗打不打得过以色列的一点不成熟看法,不妥之处,希望批评指正。
二十世纪50年代,太阳能利用领域出现了两项重大技术突破:一是1954年美国贝尔实验室研制出6%的实用型单晶硅电池,二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。
70年代以来,鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年,美国制定了政府级的阳光发电计划,1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投入达8亿多美元。1992年,美国政府颁布了新的光伏发电计划,制定了宏伟的发展目标。日本在70年代制定了“阳光计划”,1993年将“月光计划”(节能计划)、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议,讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约,设立国际太阳能基金等,推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动,成为各国制定可持续发展战略的重要内容。
太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的热核反应,以E=MC2 (M为物质的质量,C为光速)的关系进行质能转换(1克物质可转化为9´ 1013焦耳能量),并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量。太阳每秒钟向太空发射的能量约3.8´ 1020 MW,其中有22亿分之一投射到地球上。投射到地球上的太阳辐射被大气层反射、吸收之后,还有约70%投射到地面。尽管如此,投射到地面上的太阳能一年中仍高达1.05´ 1018kWh,相当于1.3´ 106亿吨标煤,其中我国陆地面积每年接收的太阳辐射能相当于2.4´ 104亿吨标煤。按照目前太阳质量消耗速率计,太阳内部的热核反应足以维持6´ 1010年,相对于人类发展历史的有限年代而言,可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。
地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量(单位为千卡/厘米2·年或千瓦/厘米2·年)和全年日照总时数表示。就全球而言,美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大,为世界太阳能资源最丰富地区。
三、地热能
一、地热资源概念
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下,地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。
地热资源按其在地下的赋存状态,可以分为水热型、干热岩型和地压型地热资源;其中水热型地热资源又可进一步划分为蒸汽型和热水型地热资源。
各种类型地热资源,均要通过一定程序的地热地质勘查研究工作,才能查明地热资源数量、质量和开采技术条件以及开发后的地质环境变化情况。从技术经济角度,目前地热资源勘查的深度可达到地表以下5000m,其中2000m以浅为经济型地热资源,2000m至5000m为亚经济型地热资源。资源总量为;可供高温发电的约5800MW以上,可供中低温直接利用的约2000亿吨标煤当量以上。总量上我国是以中低温地热资源为主。
二、成生与分布
地热资源的成生与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系,特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看,大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘,如板块的碰撞带,板块开裂部位和现代裂谷带。小于150℃的中、低温地热资源则分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地地区。
地热资源赋存在一定的地质构造部位,有明显的矿产资源属性,因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原则。
通过地质调查,证明我国地热资源丰富,分布广泛,其中盆地型地热资源潜力在2000亿吨标准煤当量以上。全国已发现地热点3200多处,打成的地热井2000多眼,其中具有高温地热发电潜力有255处,预计可获发电装机5800MW,现已利用的只有近30MW。
目前全国29个省区市进行过区域性地热资源评价,为地热开发利用打下了良好基础。几十年来地矿部门列入国家计划,进行重点勘探,进行地热储量评价的大、中型地热田有50多处,主要分布在京津冀、环渤海地区、东南沿海和藏滇地区。全国已发现:
1)高温地热系统,可用于地热发电的有255处,总发电潜力为5800MW·30A,近期至2010年可以开发利用的10余处,发电潜力300MW。
2)中低温地热系统,可用于非电直接利用的2900多处,其中盆地型潜在地热资源埋藏量,相当于2000亿吨标准煤当量。主要分布在松辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地等以及众多山间盆地如太原盆地、临汾盆地、运城盆地等等,还有东南沿海福建、广东、赣南、湘南、海南岛等。目前开发利用量不到资源保有量的千分之一,总体资源保证程度相当好。
四、海洋能
海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因,潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化,其他均源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中,潮汐能、海流能和波浪能为机械能,海水温差能为热能,海水盐差能为化学能。
近20多年来,受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动,作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展,在相关高技术后援的支持下,海洋能应用技术日趋成熟,为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。
我国有大陆海岸线长达18000多公里,有大小岛屿6960多个,海岛总面积6700平方公里,有人居住的岛屿有430多个,总人口450多万人。沿海和海岛既是外向型经济的基地,又是海洋运输和开发海洋的前哨,并且在巩固国防,维护祖国权益上占有重要地位。改革开放以来,随着沿海经济的发展,海岛开发迫在眉睫,能源短缺严重地制约着经济的发展和人民生活水平的提高。外商和华侨因海岛能源缺乏,不愿投资;驻岛部队用电困难,不利于国防建设;特别是西沙、南沙等远离大陆的岛屿,依靠大陆供应能源,因供应线过长,诸多不便,非常艰苦。为了保证沿海与海岛经济持久快速地发展及人民生活水平的不断提高,寻求解决能源供应紧张的途径已刻不容缓。
我国海洋能开发已有近40年的历史,迄今建成的潮汐电站8座,80年代以来浙江、福建等地对若干个大中型潮汐电站,进行了考察、勘测和规化设计、可行性研究等大量的前期准备工作。总之,我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验,小型潮汐发电技术基本成熟,已具备开发中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小,单位千瓦造价高于常规水电站,水工建筑物的施工还比较落后,水轮发电机组尚未定型标准化。这些均是我国潮汐能开发现存的问题。其中关键问题是中型潮汐电站水轮发电机组技术问题没有完全解决,电站造价急待降低。
我国波力发电技术研究始于70年代,80年代以来获得较快发展,航标灯浮用微型潮汐发电装置已趋商品化,现已生产数百台,在沿海海域航标和大型灯船上推广应用。与日本合作研制的后弯管型浮标发电装置,已向国外出口,该技术属国际领先水平。在珠江口大万山岛上研建的岸边固定式波力电站,第一台装机容量3kW的装置,1990年已试发电成功。“八五”科技攻关项目总装机容量20kW的岸式波力试验电站和8kW摆式波力试验电站,均已试建成功。总之,我国波力发电虽起步较晚,但发展很快。微型波力发电技术已经成熟,小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国,小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。
潮流发电研究国际上开始于70年代中期,主要有美国、日本和英国等进行潮流发电试验研究,至今尚未见有关发电实体装置的报导。我国潮流发电研究始于70年代末,首先在舟山海域进行了8kW潮流发电机组原理性试验。80年代一直进行立轴自调直叶水轮机潮流发电装置试验研究,目前正在采用此原理进行70kW潮流试验电站的研究工作。在舟山海域的站址已经选定。我国已经开始研建实体电站,在国际上居领先地位,但尚有一系列技术问题有待解决。
海洋被认为是地球上最后的资源宝库,也被称作为能量之海。21世纪海洋将在为人类提供生存空间、食品、矿物、能源及水资源等方面发挥重要作用,而海洋能源也将扮演重要角色。从技术及经济上的可行性,可持续发展的能源资源以及地球环境的生态平衡等方面分析,海洋能中的潮汐能作为成熟的技术将得到更大规模的利用;波浪能将逐步发展成为行业。近期主要是固定式,但大规模利用要发展漂浮式;可作为战略能源的海洋温差能将得到更进一步的发展,并将与海洋开发综合实施,建立海上独立生存空间和工业基地;潮流能也将在局部地区得到规模化应用。
潮汐能的大规模利用涉及大型的基础建设工程,在融资和环境评估方面都需要相当长的时间。大型潮汐电站的研建往往需要几代人的努力。因此,应重视对可行性分析的研究。目前,还应重视对机组技术的研究。在投资政策方面,可以考虑中央、地方及企业联合投资,也可参照风力发电的经验,在引进技术的同时,由国外贷款。
波浪能在经历了十多年的示范应用过程后,正稳步向商业化应用发展,且在降低成本和提高利用效率方面仍有很大技术潜力。依靠波浪技术、海工技术以及透平机组技术的发展,波浪能利用的成本可望在5—10年左右的时间内,在目前的基础上下降2—4倍,达到成本低于每千瓦装机容量1万元人民币的水平。
中国在波能技术方面与国外先进水平差距不大。考虑到世界上波能丰富地区的资源是中国的5-10倍,以及中国在制造成本上的优势,因此发展外向型的波能利用行业大有可为,并且已在小型航标灯用波浪发电装置方面有良好的开端。因此,当前应加强百千瓦级机组的商业化工作,经小批量推广后,再根据欧洲的波能资源,设计制造出口型的装置。由于资源上的差别,中国的百千瓦级装置,经过改造,在欧洲则可达到兆瓦级的水平,单位千瓦的造价可望下降2—3倍。
从21世纪的观点和需求看,温差能利用应放到相当重要的位置,与能源利用、海洋高技术和国防科技综合考虑。海洋温差能的利用可以提供可持续发展的能源、淡水、生存空间并可以和海洋采矿与海洋养殖业共同发展,解决人类生存和发展的资源问题。需要安排开展的研究课题为:基础方面,重点研究低温差热力循环过程,解决高效强化传热及低压热力机组以及相应的热动力循环和海洋环境中的载荷问题。建立千瓦级的实验室模拟循环装置并开展相应的数值分析研究,提供设计技术;在技术项目方面,应尽早安排百千瓦级以上的综合利用实验装置,并可以考虑与南海的海洋开发和国土防卫工程相结合,作为海上独立环境的能源、淡水以人工环境(空调)和海上养殖场的综合设备。
中国是世界上海流能量资源密度最高的国家之一,发展海流能有良好的资源优势。海流能也应先建设百千瓦级的示范装置,解决机组的水下安装、维护和海洋环境中的生存问题。海流能和风能一样,可以发展“机群”,以一定的单机容量发展标准化设备,从而达到工业化生产以降低成本的目的。
五、生物质能
生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源,通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易,污染少,灰分较低;缺点是热值及热效率低,体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10%一30%。目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能:
1.热化学转换法,获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品,该方法又按其热加工的方法不同,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;
2.生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;
3.利用油料植物所产生的生物油;
4.把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料),以便集中利用和提高热效率。
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
目前,生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前,国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和 l0%。在美国,生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达10—25兆瓦;美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2 OOO万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50%以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了 l兆瓦的稻壳发电示范工程,年产酒精2500吨。
我国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。
开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。
目前成本最低的制氢方式是用煤或天然气与水反应,而电解水制氢工艺只在少数情况下使用(电解水制氢的纯度较高)。
科学家的梦想是实现低成本光解水,目前也有了很大进展。如果能实现光解水,再使用这种方式制备的氢气做燃料,比如说用于氢燃料电池,这将是能源利用的革命性进步。
我们常说的新能源汽车,无非就是靠电力驱动,而电力的来源又是靠火电、太阳能、风能水力、以及核电来采集能量。太阳能、风能发电、水力发电、核电清洁能源,但是他们的所发出的电能占比又特别少,甚至50%都达不到,所以我们常用的电能都是依靠燃烧煤炭来供给,然后再用蓄电池储存能量,这可能算是个清洁能源!
人类对能源的需求,上世纪就存在一个美好的愿望,水成为未来理想的新能源材料。
但半个世纪的时光已过,科技上在水的分解利用中始终没有突破。有些吸眼球的报导也是大话一说便再无声息。
如果说电解水产生氢不认为适合能量守恒关系,认为是一种催化和介质的问题。
现在的海水淡化以色列已做的很好,相信水成为理想的清洁能源代替石油天然气只是时间问题。
重点是什么?是氢气可以储存,而电力是没办法储存的。可以储存意味着除火电外的其他能源可以占据主流了。否则像风电水电太阳能潮汐能都没办法大规模应用。而制氢工厂可以成为清洁电力的缓冲器
中国风电,水电,光伏,核电,可再生能源的比例也在逐步攀升,这些是真正的清洁能源,就算是有污染,也微乎其微。
建议了解下煤化工行业,我虽然不是从事这个行业,但是有幸了解过几天,煤化工行业就是通过煤炭燃烧提取产品,氢气就是其中的一种产品,其他还有化肥,液氨等,煤燃烧可以发电,同时烧水产生蒸汽供给周边化工企业用,也可以用来焚烧工业废料,废溶剂等。所以氢气的制备并不浪费能源,只是煤化工的一个产品而已
定义:可再生能源为来自大自然的能源,是取之不尽,用之不竭的能源,是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。
类型:地热能,水能,风能,生物质能,潮汐能。
简介:
可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种能源,例如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。 随着世界石油能源危机的出现,人们开始认识到可再生能源的重要性。
人类历史进程中长期依赖的能源都是可再生能源,如薪柴、秸秆等属于生物质能源,另外还有水力、风力等,这些能源大部分都来自太阳能的转化,是可以再生的能源资源。
人类近代社会大规模开发利用的煤炭、石油、天然气等化石能源,其能量来源实际上也是源自太阳能的转化,但它们是地球在远古时期的演化化过程中形成和储存下来的,对于我们人类来说一旦用完就无法恢复和再生,因此属于不可再生的能源资源。
一、风能:风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿,风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示,我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦,主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外,我国海上风能资源也很丰富,初步估计是陆地风能资源的3倍左右,可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。
二、太阳能:太阳能太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,利用太阳的热能产生电能;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷。
三、小水电:水的流动可产生能量,通过捕获水流动的能量发电,称为水电。小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。
四、生物质能:生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。
五、地热能:地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能,它可以用来发电,也可以为建筑物供热和制冷。根据测算,全球潜在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。
六、 海洋能:海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如,潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力,涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能;潮汐和风又形成了海洋波浪,从而产生波浪能;太阳照射在海洋的表面,使海洋的上部和底部形成温差,从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。