巴西南北方能源供需方面的差异?
巴西,这个“被上帝吻过的国度”拥有令全世界艳羡的矿产、土地、森林及水利资源,森林覆盖率达62%,广袤的亚马逊热带雨林更是被誉为“世界之肺”,生态环境极佳。丰富的水电支撑着巴西全国3/4的电量供应,生物燃油供应体系全球领先,这些因素促使巴西作为世界第七大经济体、第十大能源消费国,依然能够在当前仍然以化石能源为主的世界能源供应格局中,保持可再生能源消费第一大国地位,能源的生态效益显著。
2017年,巴西的可再生能源占能源消费比重达43.2%,是全球平均水平的3倍以上。而随着大型深海油田的探明,巴西也由曾经的贫油国跃升至南美第二大石油生产国,实现能源自给的同时也使其以生态为特征的能源版图更加完整,进而利用深海石油、生物燃料等生态资源参与全球能源治理,巴西能源的“生态”之光尽显无遗。
巴西能源战略的形成与发展
巴西虽然坐拥丰富的生态资源,但真正意识到这些资源的宝贵之处还要“归功于”上个世纪的石油危机。在此之前,无论是发展单一种植业的“咖啡王国”时期,还是高举“巴西化”的工业扩张时期,巴西的能源战略都较为单一。尤其是20世纪中期,军政领导下的巴西实施“进口替代”战略,开启了巴西大规模工业化。经济高速增长的同时也不断刷新着巴西的石油消费量,对外依存度最高时达90%。随之而来的两次石油危机,彻底终结了这一时期斐然国际的“巴西奇迹”,并进一步诱发了巴西的债务危机、经济危机、社会危机和政治危机,危及整个国家的稳定。内忧外困下的巴西政府也深刻认识到单一能源体系的脆弱性,于是将丰富本国能源供应体系、降低进口石油的战略目光逐步转移到本国富饶的生态资源上。
首先,巴西利用自身盛产甘蔗等生物原料的独特优势,开启了“生物燃料革命”。1975年,巴西推出了世界上最大的化石燃料替代方案“国家乙醇燃料计划”,通过补贴、减税、低息贷款等财政手段激励制糖厂提高蒸馏乙醇的产能,并强制乙醇与汽油混合使用,添加比例由最初的7.5%最高提高至27%;同时大力推行“灵活燃料”汽车,巴西的乙醇汽车数量一度占到全国汽车总量的90%以上。继生物乙醇后,巴西又提出了“国家生物柴油计划”,利用大豆、蓖麻、向日葵等生物原料生产柴油,并逐步探索出另一条能源替代道路。“生物乙醇计划”和“生物柴油计划”的成功实施,使得巴西成为世界第二大生物燃料生产国和消费国,2017年巴西生物燃料产量占全球的22%。
其次,在推进“国家生物乙醇计划”的同时期,巴西进一步加快了水电开发的步伐,陆续修建了伊泰普、图库鲁伊等具有跨时代意义的大型水电站。至今,伊泰普水电站仍以1400万千瓦装机容量、约900亿千瓦时年发电量保持着世界第二大水电站的殊荣。经过近半个世纪的发展,巴西已成为全球水电比重最高的国家之一,截至2017年,巴西水电装机达电力总装机容量的64%,提供全国约七成以上的电量需求。
第三,在石油危机后巴西将油气勘探开发的重点投向了海洋,并从体制机制和技术创新等方面进行了一系列革新。一方面推进石油私有化改革,开放石油市场,引进国外资金和技术;另一方面加强深海勘探技术的科研投入,实施“深水油田开采技术创新和开发计划”,走核心技术自主研发道路。随着国外资本的注入及相关技术的成熟,巴西在海洋油气勘探开发领域取得巨大成功,2006年巴西的石油日均产量已达191万桶,完全实现自给。时任巴西总统卢拉曾说“巴西实现石油自给就如巴西再次获得独立一样,将书写新的历史”。事实也正像卢拉所说,随后发现的巴西大西洋海域盐下层超深水油田,被认为是新千年以来世界上最大的石油发现,保守储量估计约为500亿桶。巴西也由此从一个中等产油国跻身全球产油国十强,IEA甚至预测到2035年,巴西的石油产量将占到全球新增供应量的1/3。
巴西的能源版图在生物燃料、水力发电、深海石油“三驾马车”的引领下不断丰富和完善。2010年后,巴西凭借优质的生态资源,其风电和太阳能发电发展迅速,装机容量分列世界第八和第十位,并与传统的水电、生物质发电形成良性互补,在全球的清洁能源发电领域可为风光无限。
巴西能源战略的成就与隐患
巴西突出生态特征的能源战略,不仅成功扭转其对进口石油的依赖,由“贫油国”变为“富油国”,基本实现能源独立;而且优化了本国能源结构,促进了能源清洁化、多元化发展;更在经济社会发展、能源技术创新、国际话语权提升等方面作用凸显,巴西的大国之梦也被重新唤醒。
在经济社会发展方面,通过能源战略的及时调整与实施强有力地支撑了巴西经济从由石油危机引发的“失去的10年”阴影中逐渐走出,并且作为国家的重要支柱产业,相关能源产业也带动“新巴西计划”“雷亚尔计划”等一系列国家战略的实现,推动巴西现代化工业和社会建设快速发展。尤其是生物燃料行业的蓬勃发展,对于巴西广大农村解决就业、缓解贫富差距、促进社会和谐发展方面意义重大。据统计,每加工100万吨甘蔗生产乙醇,相当于提供5683个工作岗位,虽然大多数工作附加值并不高,但在农村甘蔗工人一度是福利最好的工作。
在科技创新方面,巴西能源的“三驾马车”的核心技术在各自领域都处于世界领先水平。巴西的生物乙醇技术一直保持国际领先,并与美国、欧盟一同设立国际标准,共同扩大全球生物燃料市场,提高国际话语权的同时获取巨大经济利益。同时,巴西也在积极开发以各种稻草、蔗渣等农业废弃物为原料的纤维素乙醇技术,以期在第二代生物燃料技术上依旧保持全球引领地位。而作为水电大国,巴西无论是大型水电站还是小水电都有雄厚的技术储备,并在我国水电发展过程中给予很多帮助,曾派专家参与我国三峡水电站的建设。另外,通过数十年的努力,巴西深海石油勘探和生产技术也跃居世界领先地位,曾两次获海洋钻探技术委员会(OTC)颁发的“深海石油开采技术”证书。深水工程技术能力形成后,不仅在巴西海域相继发现大型油气田,而且成功进入墨西哥湾、非洲、澳洲等全球市场,为其深水工程技术提供了更为广阔的市场空间。
在能源外交方面,突出生态特征的能源战略成功唤醒了巴西人骨子里的大国意识与大国抱负。一方面立足拉美,以能源作为各国利益的结合点和粘合剂,积极倡导拉美能源一体化,主导建立南方共同市场,增强其在拉美的政治影响力;另一方面积极与世界接轨,与美国打造“乙醇欧佩克”,加强与欧盟的新能源和石油贸易,积极开拓亚太能源市场,与中国、印度、俄罗斯、南非并称“金砖五国”,形成全球最大的新兴市场;尤为重要的是,随着气候变化问题逐渐成为国际政治舞台上各国博弈的焦点,“生态”之光照耀下的巴西在全球碳减排格局中地位凸显,在全球气候变化谈判中占有重要一席。
发展“生态”能源虽然给巴西带来诸多实惠,但从其发展过程看并非一帆风顺,尤其是看重“开源”轻视“节流”的开发方式,使得“生态”能源的可持续发展存在诸多隐患。
首先,“生态”能源虽然在“消费环节”更加清洁,但在“生产环节”却在严重考验着巴西生态环境的承受力,在近似“掠夺”的开发方式下,优质的生态资源也不堪重负。生物燃料的快速发展,使得甘蔗种植面积急剧扩张,导致亚马逊森林砍伐加剧,根据世界银行的统计数据,近30年时间巴西森林面积缩小了约53.16万平方公里,近似于英国与意大利的国土面积之和。森林面积的缩小间接导致巴西降雨减少,水电站蓄水位下降,从而引发了现实的供电不足;同时也使巴西的碳减排大国名不副实。因为不同于其他国家,巴西的碳排放主要来自于能源生产,而非能源消费,尤其是森林采伐、农业、土地耕作所产生的二氧化碳占到巴西碳排放总量的3/4,因此生物燃料虽然“清洁”了末端,却“污染”了源头。
其次,以资源为主的“生态”能源本质上有其局限性和脆弱性。虽然巴西海域“盐下层”石油储量丰富,但受海洋环境及实际开采成本的约束,加之近几年巴西石油公司自己的债台高筑,想要依靠盐下层石油“变现”并非易事。而生物燃料行业本身具有脆弱性。一方面易受国际糖价和油价的影响,上世纪80年代就出现因糖价上涨、油价暴跌导致生物乙醇行业大萧条;另一方面,生物燃料的主要原料甘蔗等易受气候影响,为了保证产量,采伐森林、占用粮食耕地成为常态,由此引发的粮食问题、劳工问题广受诟病。在水力发电方面,巴西部分地区的持续高温和旱灾将水力发电的局限性暴露无遗,一方面是不断飙升的用电需求,另一方面是水电站缺水,加之巴西“老迈”的电力系统整体安全裕度较低,使得“巴西大停电”成为国际能源电力领域的高频词汇。
虽然巴西政府也逐渐认识到“资源型”能源战略的“软肋”,并从资源开发模式、加强生态修复等方面作出调整,但其政策上连贯性不足。尤其是极右翼候选人博索纳罗当选新一任巴西总统后,其对于石油电力领域私有化的担忧、允许开垦亚马逊雨林、甚至退出“巴黎协定”等一系列“狂人讲话”,使得未来巴西以生态为特征的能源发展蒙上阴影。
中巴能源合作前景
我国与巴西同为“金砖国家”,且分别是东西半球最大的发展中国家,两国的能源合作具有天然的互补性与战略性,尤其是在海洋油气、电力、新能源产业等领域,发展潜力巨大。
在海洋石油领域,中巴原油贸易量逐年攀升,2015年我国已超越美国成为巴西石油的最大买家,而以“贷款换石油”不仅让我国获得稳定的原油进口,又为巴西注入充裕资金拉动经济增长,实现双赢。随着我国“蛟龙号”等深海勘探领域的突破,两国在未来海洋能源的探索和开发等方面的合作前景广阔。
在电力领域,中巴两个水电大国有诸多“不解之缘”。三峡集团通过“参股合作、资产并购”等方式深度参与巴西水电开发,目前三峡巴西公司已成为巴西第二大私营发电企业;而负荷中心远离能源基地的特性为我国特高压输电技术提供了施展空间。2017年12月投运的国家电网巴西美丽山项目一期工程完成了我国特高压技术的海外首秀,也标志着中巴电力合作进入新的历史发展阶段。
在新能源领域,巴西作为推动全球生物燃料产业发展的先锋,在生物燃料的开发和利用上破解了一系列关键性技术和产业化难题,可为我国通过发展生物质能源丰富能源多样性、推动农村能源革命提供有益参考;而巴西作为风电、光伏发电的新兴市场,其广阔的市场空间为我国相关产业“走出去”提供了重要机遇。
总体看,虽然未来中巴能源合作可能面临资源民主主义、文化制度差异、法律法规制约、党派博弈及美国干扰等不确定性因素的挑战,但同为崛起中的全球性发展中大国,走“生态优先、绿色发展”的能源之路必将符合本国发展的长远利益,也是向全世界展示“大国担当”的重要窗口;而两国在能源资源、能源技术等方面天然的互补性与互利性,决定着两国能源合作前景大有可为,这将不仅有利于各自国内经济发展,而且对中拉能源合作乃至“南南能源合作”都具有极强的示范效应,可谓惠本国而利天下。
楼主您好!以下是巴西的经济:
总量
巴西经济实力居拉美首位。1994年7月1日废除原货币名称克鲁赛罗雷亚尔(废除时1美元兑2750克鲁赛罗雷亚尔),同时命名新货币名称为雷亚尔(1美元兑1雷亚尔)。2009年4月5日汇率1美元兑2.2095雷亚尔。2009年GDP为15740.39亿美元,2009年的人均GDP达到8220美元。
巴西经济是一个自由市场经济与出口导向型的经济。 其国内生产总值超过1万亿美元,是世界第6大经济体,美洲第2大经济体。
若以购买力平价计算的话,其国内生产总值则达到1.8万亿美元,巴西在2011年超过英国成为世界第6大经济体和美洲第2大经济体。
工业
巴西工业居拉美之首。70年代建成了比较完整的工业体系,主要工业部门有钢铁、汽车、造船、石油、水泥、化工、冶金、电力、纺织、建筑等。核电、通讯、电子、飞机制造、军工等已跨入世界先进国家的行列。在第二次世界大战后,为改变单一的经济结构,政府加快了工业化的步伐。巴西的铁矿储量大,质地优良,产量和出口量都居世界前列。在现代工业方面,钢铁,造船,汽车,飞机制造等已经跃居世界重要生产国家的行列。钢铁巴西是南美钢铁大国,为世界第六大产钢国,钢材出口达1200万吨,占全国钢材总量的54%。也是拉美第一、世界第九大汽车生产国。
农牧业
巴西的农牧业发达,是世界蔗糖、咖啡、柑橘、玉米、鸡肉、牛肉、烟草、大豆的主要生产国。巴西是世界第一大咖啡生产国和出口国,素有“咖啡王国”之称。巴西又是世界最大的蔗糖生产和出口国、第二大大豆生产和出口国、第三大玉米生产国。全国可耕地面积约4亿公顷,被誉为“二十一世纪的世界粮仓”。2011年巴西转基因农作物种植面积相比2010年增加了20%,全国用于耕种转基因大豆、玉米和棉花的土地面积达到3030万公顷。巴西的转基因作物种植面积已连续四年呈现两位数的同比增幅,增长率位居全球第一;该国的转基因作物面积仅次于美国位居世界第二。依托农业优势,巴西从20世纪70年代开始绿色能源研发,从甘蔗、大豆、油棕榈等作物中提炼燃料,成为世界绿色能源发展的典范。巴西不仅是世界生物燃料生产和出口大国,也是世界上唯一一个在全国范围内不供应纯汽油的国家。巴西消费的燃料中有46%是乙醇等可再生能源,高于全球13%的平均水平。
运输业
巴西公路运输占全国运输总量的70%,铁路占17%,水路不足10%。公路总长150万千米,铁路总长3.03万千米。主要港口有维多利亚、桑多斯、里约热内卢等。全国有3家航空公司。主要贸易对象为美国、欧共体、日本、中东及拉美邻国。主要进口石油、化工原料、光学仪器、小麦等。出口钢材、交通运输设备、铁矿砂、纸浆、皮鞋、咖啡、糖、大豆、橙汁等。巴西以咖啡质优、味浓而驰名全球,是世界上最大的咖啡生产国和出口国,素有“咖啡王国”之称。
投资指南
巴西投资环境的有利条件包括:
(1)巴西地域广阔,资源丰富,经济规模和市场规模居拉美第一,且有巨大的发展潜力;
(2)能源丰富,年发电能力为7500万千瓦,其中水力发电占84%,风力发电潜力巨大,石油储量丰富,已探明石油储量为142.5亿桶。2007年以来,在巴西东南沿海相继发现大型油气田,预计石油储量将超过500亿桶;
(3)银行资本平均回报率高达20%;
(4)巴西对所有在巴境内的外国独资或合资企业实行国民待遇。外资在巴西境内投资无需事先经政府批准,只要通过巴西有权经营外汇业务的银行将外汇汇进巴西,即可在巴西投资建厂或并购巴西企业。对外资企业的利润支配及汇出限制较少;
(5)政治风险比较低,巴西经济基础稳固,经济政策成熟,且得到国际货币基金组织认可;(6)为保持经济持续增长,巴西将在2011-2014年期间实施第二期加速经济增长计划,预计投资总额高达1.59万亿雷亚尔(1雷亚尔≈0.50美元),资金需求量大;
(7)巴西人口众多,并具有不同层次的消费水平和习惯,内需较大;
(8)巴西各州有权制定有利于地方发展和引进外资的鼓励政策,给外资企业一定的减免地方税收政策;
(9)民众能够接受不同习俗的外国人,并能友好相处,排外性小。
希望对您有帮助!
好处:原料上的多样性 生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾,还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。
坏处:可用于能源生物质种植的土地面积是有限的,能源生物质种植可能同现有的农用土地构成竞争。联合国在《可持续能源:决策者框架》报告指出,生物燃料的生产会通过占用土地和其他所需资源,进而影响粮食足量供给,而且那些生产生物燃料的农作物往往需要最好的土地、大量水资源和化学肥料。
使用情况
目前使用生物燃料的时机如今已经成熟,生物燃料在巴西应用较为广泛,起初是使用甘蔗来生产乙醇,将乙醇做为燃料,以供使用,在其他国家则是其他来源,比如玉米高粱等粮食。
尽管用粮食作燃料不是新鲜事,鲁道夫·狄塞耳一个世纪之前就以花生油为燃料驱动汽车。但是这种想法突然之间变得非常实用。石油价格越来越高,而粮食价格却非常低,以至于政治家们和众多管理者正在重新考虑这个问题。能够完全燃烧的、可再生的生物燃料在欧洲已经得到广泛使用。
以上内容参考 百度百科-生物燃料
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
据世界断言,石油,煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。
联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电(Small-hydro)、太阳能(Solar)、风能(Wind)、现代生物质能(Modern biomass)、地热能(Geothermal)、海洋能(Ocean)(潮汐能);传统生物质能(Traditional biomass)。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。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看作是新能源技术的一种形式。
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。
按类别可分为:太阳能 风力发电 生物质能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽车 燃料电池 氢能 垃圾发电 建筑节能 地热能 二甲醚 可燃冰等。
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
太阳能可分为3种:
1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
3.太阳光合能:植物利用太阳光进行光合作用,合成有机物。因此,可以人为模拟植物光合作用,大量合成人类需要的有机物,提高太阳能利用效率。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的利用存在的主要问题:
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。将来的世界,每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂。波能将会为我国的电业作出很大贡献。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展,利用风来做其它的事情。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
生物质能利用现状
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪最理想的新能源。氢能可应用于航天航空、汽车的燃料,等高热行业。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。
可以利用电解水分子和光以及化学分解水分子的方式,来分解到可燃烧的氢气,它可作为新的,多用途的能源来替代现有的矿物质能源。水分子的分解过程简而易行,投资少见效快。这给水能的综合利用带来了广泛的前景,在地球上,水是一种到处可见的液态物质。通过水的分解装置,制备出氢燃料,可用于汽车,航天航空,热力发电等工业和民用方面,在较大的程度上,缓解了人类对矿物质资源的过分依赖。
新能源的发展现状和趋势
部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
国际能源署(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%。
目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究,在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。
我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划,并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下,我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。
新能源(或称可再生能源更贴切)主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。
太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电,在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%,随之而来的问题令我们意想不到,太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击,如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。
风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台,在一百多年的发展中,一直是新能源领域的独孤求败,由于它造价相对低廉,成了各个国家争相发展的新能源首选,然而,随着大型风电场的不断增多,占用的土地也日益扩大,产生的社会矛盾日益突出,如何解决这一难题,成了我们又一困惑。
早在2001年,MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究,经过六年多研究和实践,终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广,这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机(H型)和太阳能发电进行10:3地结合,形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用,获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。
新型垂直轴风力发电机(H型)突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点,采取了完全不同的设计理论,采用了新型结构和材料,达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能,可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统,具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点,也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。
随着能源危机日益临近,新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活,风力发电偶尔可以看到或听到,可是它们作为新能源如何在实际中去应用?新能源的发展究竟会是怎样的格局?这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。
新能源的环境意义和能源安全战略意义
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局,自1993年起我国成为石油净进口国,且石油进口量逐年增加,使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足,未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素,国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定,但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给,对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度,提高我国能源、经济安全。
此外,可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。
未来的几种新能源
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来,在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。目前,美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
可燃冰:这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤,每吨煤产生68m3气;从泥炭到肥煤,每吨煤产生130m3气;从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计,地球上煤层气可达2000Tm3。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。
第四代核能源:当今,世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变,来制造出无任何污染的新型核能源。正反物质的原子在相遇的瞬间,灰飞烟灭,此时,会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能,如果能够控制正反物质的核反应强度,来作为人类的新型能源,那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。