亚马逊将在全球开发多个可再生能源新项目,哪些能源属于再生能源?
随着人类对地球资源的无节制的获取和利用,地球的有限资源将在未来的几百年枯竭,地球的生态系统也会受到巨大的影响。人类只有减少非再生能源的使用,逐渐向可再生能源转型,这样才可以维持人类的可持续发展。可再生能源主要包括风能,太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能和核能等。
可再生能源的意义。地球上的不可再生资源主要包括煤炭、石油和天然气。这些资源探明的储备量已经远远无法满足人类的使用了。石油只够使用50年,天然气只够使用60年,而煤炭只够使用200年,其他金属矿产只够使用不到200年,不过虽然人类技术的提高,金属的回收利用的效率也会提升。人们面临的最大问题就是能源危机。除了能源危机以外,不可再生资源的燃烧和利用会产生大量的有害气体和温室气体,多生态环境的影响是巨大的。所以大力发展可再生能源就是人类的未来,而且这些能源最大的优点是清洁无污染。
可再生能源的种类。可再生能源中最常见的就是太阳能,该能源主要来自于太阳辐射,目前人类的卫星和航天器都用太阳能提供持续的动力,未来可以提高给汽车和飞机使用,也可以普及居民用电,光伏产业目前已经成为全世界关注的焦点。风能是地球表面空气的运动而产生的,风力发电是目前最常见的使用领域。水能和潮汐能都是利用水的运动而产生的能源,目前主要用于发电,这类能源是取之不尽用之不竭的能源。生物能主要包括沼气、生物制氢、生物燃料乙醇等,但是该能源如果不合理的开发会对生态系统造成影响。核能是人类文明最重要的发现,虽然技术含量较高,但是能源的持续性较好,而且宇宙中的原材料是取之不尽的。
中国大唐集团公司,截至2010年年底,中国大唐集团公司在役及在建资产分布在全国28个省区市以及境外的缅甸、柬埔寨等国家和地区,发电装机规模达到10589.59万千瓦,是组建时的5.08倍,资产总额达到5205.82亿元,员工总数逾10万人。
中国华能集团公司,截至2009年6月底,中国华能在全国26个省、市、区及海外拥有运营的全资、控股电厂130座,装机容量8896.7万千瓦,煤炭、金融、科技研发、交通运输等产业初具规模。
中国华电集团公司,截至2009年底,中国华电装机容量7550.73万千瓦,其中,火电6239万千瓦,水电1235.96万千瓦,风电75.43万千瓦,其他0.3432万千瓦;资产总额3300亿元人民币;2009年发电量超过3000亿千瓦时。中国华电有着多方面的比较优势,具有实现发展战略的坚实基础。目前在役发电装机容量3079万千瓦,总资产1197亿元,分布在全国二十三个省(市、 区),其中火电占80.9%,水电占19.1%;现拥有百万千瓦以上电厂10家;控股业绩优良的华电国际电力股份有限公司、华电能源股份有限公司、国电南京自动化股份有限公司等上市公司; 控股装机容量230万千瓦的乌江水电开发有限责任公司。根据公司发展规划,2010年公司装机容量将达到6000万千瓦以上,2020年将达到1亿千瓦以上。
中国国电集团公司,截至2009年10月底,拥有可控总装机容量7773万千瓦。其中火电装机容量6909.75万千瓦,占88.85%;水电装机容量505.16万千瓦(含潮汐发电机组0.39万千瓦),占6.46%;风电装机容量352.72万千瓦,占4.54%;生物质装机容量5.4万千瓦,占0.07%。拥有60万千瓦及以上火电机组44台,占全部火电总容量的40.4%;30万千瓦及以上火电机组占火电总容量达到82.3%。风电装机位居世界第五、亚洲第一;潮汐发电位居世界第三,亚洲第一。
中国电力投资集团公司,可控装机突破6000万千瓦,煤炭产能5015万吨,电解铝产能175.5万吨,清洁能源比例30%,居五大发电集团首位。资产总额3776亿元,资产分布在全国28个省、市、自治区及港、澳等地,拥有6家上市公司,拥有24个已建成的1000MW以上的大型电厂。
我们居住的地球,很像一个大热水瓶,外凉内热,而且越往里面温度越高。因此,人们把来自地球内部的热能,叫地热能。地热能地球通过火山爆发和温泉等途径,将它内部的热能源源不断地输送到地面。人们所热衷的温泉,就是人类很早开始利用的一种地热能。然而,目前对地热能大规模的开发利用还处于初始阶段,所以说地热还属于一种新能源。
在距地面25~50千米的地球深处,温度为200℃~1000℃;若深度达到距地面6370千米即地心深处时,温度可高达4500℃。
据估算,如果按照当今世界动力消耗的速度,完全只消耗地下热能,那么即使使用4100万年后,地球的温度也只降低1℃。由此可见,在地球内部蕴藏着多么丰富的热能。地球温度分布是很规律的,通常,在地壳最上部的十几千米范围内,地层的深度每增加30米,地层的温度便升高约1℃;在地下15~25千米之间,深度每增加100米,温度上升1.5℃;25千米以下的区域,深度每增加100米,温度只上升0.8℃;以后再深入到一定深度,温度就保持不变了。
地球深层为什么储存着如此多的热能呢?它们是从哪里来的?对于这个问题,目前还处于探索阶段。不过,大多数学者认为,这是由于地球内部放射性物质自然发生蜕变的结果。在核反应的过程中,放出了大量的热能,再加上处于封闭、隔断的地层中,天长日久,经过逐渐的积聚,就形成了现在的地热能。值得指出的是,地热资源是一种可再生的能源,只要不超过地热资源的开发强度,它是能够补充而再生的。
通常,人们将地热资源分为4类:
(一)水热资源。这是储存在地下蓄水层的大量地热资源,包括地热蒸汽和地热水。地热蒸汽容易开发利用,但储量很少,仅占已探明的地热资源总量的0.5%。而地热水的储量较大,约占已探明的地热资源的10%,其温度范围从接近室温到高达390℃。
(二)地压资源。这是处于地层深处沉积岩中的含有甲烷的高盐分热水。由于上部的岩石覆盖层把热能封闭起来,使热水的压力超过水的静压力,温度约为150℃~260℃之间,其储量约是已探明的地热资源总量的20%。
(三)干热岩。这是地层深处温度为150℃~650℃左右的热岩层,它所储存的热能约为已探明的地热资源总量的30%。
(四)熔岩。这是埋藏部位最深的一种完全熔化的热熔岩,其温度高达650℃~1200℃。熔岩储藏的热能比其他几种都多,约占已探明地热资源总量的40%。
到目前为止,对于地热资源的利用主要是水热资源的开发。近年来,一些国家开始进行干热岩的开发研究和试验,开凿人造热泉就是干热岩的具体应用之一。而地压资源和熔岩资源的利用尚处于探索阶段。
我国是世界上开发利用地热资源较早的国家,发展也很快。北京就是当今世界上6个开发利用地热较好的首都之一(其他5个是法国的巴黎、匈牙利的布达佩斯、保加利亚的索菲亚、冰岛的雷克亚未克和埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴)。
北京地热水温大都在25℃~70℃。由于地热水中含有氟、氢、镉、可溶性二氧化硅等特殊矿物成分,经过加工可制成饮用的矿泉水。有些地区的地热水中还含有硫化氢等,因而很适于浴疗和理疗。
目前,北京的地热资源已得到广泛利用。例如,用于采暖的面积已达32万多平方米,可节省建造锅炉房投资300余万元,年节约煤1.8万吨,而且每年还可减少烧煤取暖带来的粉尘污染7.6吨。现有地热泉洗浴50多处,日洗浴60000多人次;利用地热水养的非洲鲫鱼,生长快,肉味鲜美。北京一些印染厂还利用地热水进行印染和退浆,每年可节约煤几千吨。
除北京外,我国许多地区也拥有地热资源,仅温度在100℃以下的天然出露的地热泉就有3500多处。在西藏、云南和台湾等地,还有很多温度超过150℃以上的高温地热田。台湾省屏东县的一处热泉,温度曾达到140℃;在西藏的羊八井建有我国最大的地热电站,这个电站的地热井口温度平均为140℃,发电装机容量为10000千瓦,今后在这里还将建设更大的地热电站。
从温泉分布来看,我国地热资源主要集中在东南沿海诸省和西藏、云南、四川西部等地,这里形成了两个温泉数量多、温度高、埋藏浅的地热带,分别称为滨太平洋地热带和藏滇地热带。前一个地热带共有温泉600多处,约占全国热水泉总数的1/3,其中温泉水超过90℃的有几十处,有的还超过100℃;后一个地热带是我国大陆上水热活动最活跃的一个地区,有大量的喷泉和汽泉。这一地带共有温泉700多处,其中高于当地沸点的水热活动区有近百处,是一个高温水汽分布带。此外,在我国东部的一些盆地内,也蕴藏着较丰富的地下热水,这一地区的范围很广,北起松辽平原、华北平原,南到江汉平原、北部湾海域。例如,天津市区及郊区附近有总面积近700平方千米的地热带,其中深度超过500米、温度在30℃以上的热水井达380多口,最高水温为94℃,年总开采量近5000万吨,可利用的热量相当于30多万吨标准煤。
地热在世界各地的分布也是很广泛的。美国阿拉斯加的“万烟谷”是世界上闻名的地热集中地,在24平方千米的范围内,有数万个天然蒸汽和热水的喷孔,喷出的热水和蒸汽最低温度为97℃,高温蒸汽达645℃,每秒喷出2300万公升的热水和蒸汽,每年从地球内部带往地面的热能相当于600万吨标准煤。新西兰有近70个地热田和1000多个温泉。温泉的类型很多,有温度可达200℃~300℃的高温热泉;有时断时续的间歇喷泉;还有沸腾翻腾的泥浆地。横跨欧亚大陆的地中海—喜马拉雅地热带,从地中海北岸的意大利、匈牙利经过土耳其、俄罗斯的高加索、伊朗、巴基斯坦和印度的北部、中国的西藏、缅甸、马来西亚,最后在印度尼西亚与环太平洋地热带相接。
有人做过计算,如果把全世界的火山爆发和地震释放的能量,以及热岩层所储存的能量除外,仅地下热水和地热蒸汽储存的热能总量,就为地球上全部煤储藏量的1.7亿倍。在地下3千米以内目前可供开采的地热,相当于29000亿吨煤燃烧时释放的全部热量。可以看出。地热能的开发与利用有着广阔的前景。
对于地热能的开发与利用,如果从1904年意大利建成世界第一座地热发电站算起,已有近100年的历史了。但是,只有近二三十年来地热能的开发利用才逐渐引起世界各国的普遍注意和重视。
据统计,目前世界上已有120多个国家和地区发现或打出地热泉与地热井7500多处,使地热能的利用得到不断地扩大。地热能的利用,当前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培、洗浴等方面。美国一所大学有3口深600米的地热水井,水温为89℃,可为总面积达46000多平方米的校舍供暖,每年节约暖气费25万美元。冰岛虽然处在寒冷地带,但有着丰富的地热资源,目前全国人口的70%以上已采用地热供暖。
利用地热能发电,具有许多独特的优点:建造电站的投资少,通常低于水电站;发电成本比水电、火电和核电站都低;发电设备的利用时数较长;地热能干净,不污染环境;发电用过的蒸汽和热水,还可以用于取暖或其他方面。
现在,美国、日本、俄罗斯、意大利、冰岛等许多国家都建成了不同规模的热电站,总计约有150座,装机总容量达320万千瓦。
地热发电地热发电的原理与一般火力发电相似,即利用地热能产生蒸汽,推动汽轮发电机组发出电来。目前,全世界约有3/4的地热电站是利用高温水蒸气为能源来发电的。这种电站是将地热蒸汽引出地面后,先进行净化,除掉所含的各种杂质,然后就可以推动汽轮发电机发电。以高温蒸汽为能源的地热电站,大多采用汽水分离的方法发电;对于以地下热水为能源的电站,一般通过一定的途径用地下热水为热源产生蒸汽,然后用蒸汽来推动汽轮发电机组发电。
另外,地热能在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等;在医疗卫生方面,温泉水可以医治皮肤和关节等的疾病,许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。
由于天然热泉较少,而且不是各地都有,因而在一些没有天然热泉的地区,人们就利用广泛分布的干热岩型地热能人工造出地下热泉来。人造热泉是在干热岩型的热岩层上开凿而成的,世界上最早的人造热泉是在美国新墨西哥州北部开凿的,井深达3000米,热岩层的温度为200℃。
美国已建造了人造热泉热电厂,发电量为5万千瓦。另外,还在洛斯阿拉莫斯国立实验所钻了2眼深4389米的地热井,先把水泵入井内,12小时后再抽上来,这时水温已高达375℃。法国先后开凿了6眼人造热泉,其中每眼井深6000米,每小时可获得温度达200℃热水100吨。
目前,美国的地热发电站的装机容量已达930万千瓦,到2020年将增加到3180万千瓦。
现在,随着科学技术的发展,人们开始在岩浆体导热源周围建立人工热能存积层,以便开发利用热源蒸汽的高温岩体来发电。人们预计,到21世纪末,全世界地热发电的总能力可达1亿千瓦。
总体来讲,“十三五”时期要积极稳妥地发展水电,全面协调推进风电的开发,推动太阳能的多元化利用,因地制宜地发展生物质能,加快地热能开发利用,同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标:供热系统中太阳能热水器80000万平方米,地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨,生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。
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.
电力工业是国民经济发展的基础产业和战略支撑产业,近几年来,云南省加快了培育电力支柱产业步伐,形成了大开发、大发展的新局面,全省电力工业的发展对云南省经济增长的贡献日趋突出,以较强的实力和发展速度逐步成为名副其实的支柱产业。
一、云南省经济发展状况
(一)经济发展保持了较快的增长速度
改革开发以来,云南省的国民经济和各项社会事业进入了快速发展的时期。云南全省面貌发生了深刻变化,经济实力明显增强,经济发展保持了较快的增长速度。
当前,云南省经济逆势上扬,企稳向好的发展态势更加明显。2009年上半年,在国际金融危机影响加深,不断冲击云南省实体经济的情况下,但是,一些经济指标却表现出了恢复势头。
特别是工业生产明显加速,企业利润稳步回升。
(二)云南工业经济整体运行平稳提速
1、“工业强省战略”成绩显著
2003年,面对全省经济社会发展过程中出现的诸多困难和严峻形势,省委、省政府高瞻远瞩、审时度势,在科学分析和把握云南省情和发展实际的基础上,作出了走新型工业化道路、实施“工业强省”战略的重大决策,并推出了一系列在全国均具创新意义的政策措施,云南工业经济发展从此全面提速,迎来了发展的最好时期。
2、工业经济发展,在全球金融危机的逆境中平稳上升
2008年是云南省工业经济发展经受多方面严峻挑战并取得重大胜利的一年。在国际金融危机的影响下,全国工业生产增速呈继续明显减缓趋势,企业产品价格和利润急剧下滑,用电需求下降,铁路运力富余,停产半停产企业增多等。对云南工业发展产生了重要影响。面临困难和挑战,云南省委、省政府出台了一系发展政策和应对措施,确保了全省工业经济实现了平稳较快的增长。
2009年云南省经济发展仍然是困难重重,全省深入贯彻落实中央扩内需、保增长的政策措施,积极应对国际金融危机带来的严峻挑战,知难而进,进一步加大政策落实和扶持力度,一系列经济调控举措正在见效,多数行业和领域企稳回升,全省经济发展呈现积极向好态势。前三季度,云南工业经济整体运行呈现平稳提速的发展态势。1
目前,云南省工业经济运行的质量和效益正在同步提高,省内经济增长的支撑条件得到明显改善,重化工时代对基础产品的巨大需求,使云南省大企业(集团)盈利水平明显提高,工业对全省经济社会发展的强大带动作用显著增强。
3、明确发展目标,推进工业经济发展
在加快推进新型工业化进程,实施工业强省战略的推进下,云南省确定的未来几年的发展目标,云南将以烟草、现代能源、基础原材料、生物加工和装备制造等5大产业为主体,发展生产服务业,构建现代产业体系。为云南的经济社会建设作出新的贡献。
(三)电力工业发展突飞猛进
国家进行电力体制改革以来,云南电力工业得到较快的发展。无论是电力装机容量、发电量,还是电网规模、产值等都取得了巨大成就,推动了电力支柱产业的快速发展,逐步发展为云南强省的支柱产业,为云南的经济社会发展作出了新的贡献。
1、电力建设投资力度不断加大
随着云南电源装机的不断增加,以及省内用电需求的快速增长,作为对资源起配置作用的电网而言,迎来新一轮大发展,将有力推进云南省以水电为主的电力支柱产业的发展。2009年云南电网公司的电网建设计划投资124亿元,计划新开工110千伏及以上输变电项目76项,计划建成、投产项目50项,变电容量542万千伏安,架设线路2297千米。云南电网建设驶入了快车道,上半年云南电网基建投资完成53.05亿元,相当于2008年全年电网计划投资总量,计划完成率居南方五省区之首。
2、“全省一张网”格局已经形成
电力体制全面理顺,电网建设高潮迭起。电网高质建设,快速发展,全省实现“一张网,全覆盖”。形成500千伏为主干、环网融入,220千伏为主网,覆盖16个州市的强网;500千伏输电网络已经覆盖滇南片区并链接广西;部分地区220千伏输电网退为配电网;至广东800千伏特高压直流输电工程顺利建设;500千伏变电站13座,线路5735千米,变电容量1650万千伏安;220千伏变电站77座,线路9966千米,变容量达2142万千伏安。网架结构优化,配送能力大增。农村电网改造和无电地区工程全面推进。
3、“西电东送”大幅度增加
在电力供大于求的情况下,云南电网公司加大增供扩销力度,在全力确保省内售电量增长5%的同时,加大了西电东送力度。
4、电力生产逆境而上
在电力供大于求的情况下,云南电网公司加大增供扩销力度,在全力确保省内售电量增长5%的同时,加大了西电东送力度。
二、电力工业对云南经济建设的贡献
(一)电力工业的发展促进国民经济发展
1、电力工业发展拉动全省经济发展
云南电力工业是全省工业的重要组成部分,是一种集生产、传输和销售电能的公用事业和国民经济的重要基础工业,是云南经济发展战略中的重点和先行产业。电力在越来越大的程度上决定经济的增长;电力使用广泛,生产效率高,是代替劳动力的最有吸引力的能源。
2、云电将冲刺“第一支柱”
作为全省的“五大支柱产业”之一,电力工业优势逐步发挥和体现。
云南充分利用丰富资源,多年来一直致力发展新能源产业,全力推进电力开发,在加快水电发展的同时,火电、太阳能光伏发电、风电等开发也加快发展的步伐。尤其是清洁、可再生能源的开发,欲将电力工业打造成支撑云南未来发展的重要支柱,实现电力强省的梦想。目前,云南水电、火电、风电、太阳能光伏发电,初步形成齐头并进的格局,促进了全省经济社会的快速发展。
3、电力工业的建设收促进地方区域经济增收
首先,加快了地方GDP增长速度。
其次,带动区域第三产业的发展。一是电力建设需要大量的劳动力投入,有效解决了部分当地劳动力的就业问题;二是电力建设带动了区域第二(例如,乡镇企业、小型加工业)、三产业(运输、旅店、餐饮服务等)的发展,为发展区域经济奠定基础。
4、加快了国际区域经济合作的步伐
国际区域经济一体化是当今世界经济发展的主要趋势之一。通过国际区域经济合作寻求更大的经济发展空间,对实现共同繁荣和发展有重要意义和作用。目前,国际区域经济一体化已经成为世界上多数国家和地区的一项重要的政策选择。云南与缅甸毗邻,较之缅甸,云南已建立了成熟的、完整的电力工业体系,加快了国际区域经济合作的步伐。
(二)促进社会进步
1、“上大压小”节能减排高效
快速发展的云南电力建设结构得到极大的优化,火电厂单位耗煤量大幅度下降,完成量与质的蜕变。目前,云南水电、火电、风电、太阳能光伏发电,初步形成齐头并进的格局。
2、提高人民生活质量,促进社会精神文明发展
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业,是国民经济的第一基础产业,是关系国计民生的基础产业,是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业,电力行业与社会发展有着十分密切的关系,它不仅是关系国家经济安全的战略大问题,而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。电能已成为其他能源不可代替、不断扩大应用领域和替代其他能源的能源产品,电力已经广泛应用于国民经济各个行业以及社会生活各方面,成为不可缺少的社会基本必需商品。
人类社会进入现代文明时代后,电力已经成为经济社会发展中不可缺少的主要能源。保障了人民生活、生产用电,对提高人民生活质量和不断满足人民群众日益增长的物质和精神文化需求发挥着极为重要的作用。。随着现代科学技术的迅速发展,计算机网络技术、办公自动化技术、自动控制技术、现代通信、电子商务活动、家庭电器以及电化教育手段等的广泛普及与应用,促使社会经济和人民生活用电日益增长,电力工业是国民经济先行发展的基础产业,在丰富社会的文化需求和精神文明建设中作出巨大的贡献。
3、农村电网建设让全省村寨亮起来 ,缩小了城乡差别
完善西部地区农村电网建设与改造工程是国家为了继续提高农村供电质量、降低农村用电电价、推动农村经济发展的一项民心工程,对解决西部地区农村和农民用电问题至关重要。为进一步提高农村人口的生活质量,缩小城乡差别,实行城乡用电同价。云南省推动农村电力建设,加快农村电网建设改造,降低农村电价,
云南把农村电网建设作为社会主义新农村建设的重要内容。
三、电力发展建议
(一)积极开拓电力市场空间
全面贯彻和落实中央和地方扩大内需、促进电力生产建设的一系列举措,千方百计增供扩销,全力保障电力供应和电网安全,为促进增长、保证全省经济复苏作出贡献。一是用科学发展的方法关注和分析市场,全力做好增供扩销;二是促进云南省中小水电的有序开发、以及中小水电的合理调度。三是建立经济、高效、稳定的电力供应体系,协调好高额上网电价新能源项目的市场问题,充分发挥南方电网在资源优化方面的配置作用,统筹国外、省外、省内三种资源的开发,统筹国外、省外、省内三个市场的用电,解决好可持续发展的问题。
(二)把握时机,适度超前发展
结合中国国情和云南发展实际,未来很长时间内电力将仍需要保持较快的发展速度。作为经济社会发展的火车头,电力工业必须要适度超前和协调发展(包括电源、电网建设等),保证整个系统的供电可靠性。
一是抓住国家加大能源投资的机遇,进一步突出云南在国家能源安全中的战略地位和西部边疆省份的特点,争取更多的国家资金投入和广开渠道吸引多方面资金投入到电力基础设施建设中。二是抓住国家投资向西部倾斜这一利好政策,加快电源和电网建设,积极拓展海外市场,保持较快发展速度,优化结构、提高质量和效益,实现云南电力在速度、结构、质量和效益上的统一。三是抓住国家投资增内需、保增长这一重大机遇,认真分析、狠下功夫,在城农网改造、省内电力建设、提高供电可靠率等方面进行深入研究,找出具体的应对措施,全面提高管理水平。不断提高电力供应的安全性和经济性,实现电力可持续发展。
(三)进一步调整和优化产业结构
加快开发云南优势水电资源,优化水火电结构,增强水火电匹配能力,积极进行新能源的开发和建设,把云南建成全国重要的绿色能源基地。一是加快大型水电开发步伐,建设以水电为主的电力基地,协调发展大容量、高参数主力火电,有序开发中小水电。加大省内电力供应、电力外送和境内外供应力度,大力推进电网建设。二是加快发展清洁能源和可再生能源建设,建设资源节约型、环境友好型的电力行业,全面推进节能减排。建立健全节能减排的市场化机制,进一步推进节能减排的法制化管理和建设。三是推进新能源开发和利用,鼓励合理开发省内的风能、太阳能、生物质能和核电资源,为云南能源建设作出新的贡献。
(四)加大研发力度,强化科技创新
用科学发展观引领改革和发展,助推云南电力工业突破国际金融危机、国内市场剧变、实体经济受到冲击的困境重围。依靠科技创新提升电力工业发展水平,大力推广和采用新技术、新设备,全面提升云南水电、火电、电网和新能源开发的技术水平。引进先进水电技术,探索研究火电新技术,打造安全高效电网,跟踪新能源发展趋势,加强能源产业标准体系的研究。
(五)建立和完善生态补偿机制
建立健全生态补偿机制,补偿因水电建设造成的河流生态系统服务功能价值损失,通过生态建设和保护恢复、维持和增加河流生态系统服务功能,使自然资本能世世代代的保持甚至增加。在水资源开发过程中,充分注重水能资源开发的综合效益,把水电工程与产业培植、基础设施建设、农村富余劳动力转移、招商引资结合起来,带动地方经济社会发展。全面落实生态环境保护措施,实现水电有序开发。
导 语:在这个被牛群、苜蓿地和灌木丛生的沙漠公路包围的犹他州小镇上,在未来将会有数百名工人被解雇,他们是环境法规和廉价能源竞争的牺牲品。然而,在煤堆和熔炉对面,另一项变革正在进行当中......
01
在犹他州沙漠的农村,开发商计划在地下古老的盐丘地层中建造洞穴,他们希望在其中以前所未有的规模储存氢燃料。 盐洞将像巨大的地下电池一样发挥作用,可以在需要时储存氢气形式的能量。 该项目可以帮助确定氢在未来在全球提供可靠、全天候、无碳能源方面将发挥多大作用。
6月,美国能源部宣布提供 5.04 亿美元的贷款担保,以帮助资助“先进清洁能源存储”项目——这是自乔·拜登总统重启奥巴马时代以向特斯拉和Solyndra提供贷款而闻名的项目以来的 首批贷款 之一。旨在帮助将一座拥有 40 年 历史 的燃煤电厂的场地转变为到 2045 年燃烧清洁制氢的设施。
在两极分化的能源政策辩论中,该提案对于赢得广泛联盟的支持是独一无二的,该联盟包括拜登政府、参议员米特罗姆尼和组成犹他州国会代表团的其他五名共和党人、农村县专员和电力供应商。拜登定于周三在马萨诸塞州举行的一次活动中宣布应对气候变化的新行动,该活动是在一家前燃煤电厂转向可再生能源中心。
可再生能源倡导者将犹他州项目视为确保可靠性的一种潜在方式,因为未来几年更多的电网将由间歇性可再生能源供电。
02
预计到2025 年,该工厂的初始燃料将是氢气和天然气的混合物 。此后,它将在 2045 年之前过渡到完全依靠氢运行。怀疑论者担心这可能是延长化石燃料使用 20 年的一种策略,其他人则说他们支持投资清洁、无碳的氢项目,但担心这样做实际上可能会产生对“蓝色”或“灰色”氢的需求。
“说服每个人用氢气代替(而不是化石燃料)填充这些管道和工厂是天然气行业的一个绝妙举措,”智库新共识专注于能源转型的研究员贾斯汀·米库拉说。
与碳捕获或灰氢不同,该项目将过渡到最终不需要化石燃料。
随着公用事业转型并越来越依赖间歇性风能和太阳能,电网运营商正面临新问题, 冬季和春季发电过剩,夏季发电不足 , 供需失衡 引发了对潜在停电的担忧,并引发了人们对进一步摆脱化石燃料来源的担忧。
该项目将多余的风能和太阳能转化为可储存的形式。清洁氢的支持者希望他们能够在供应超过需求的季节储存能源,并在后期需要时使用它。
工作原理 :太阳能和风能将为电解槽提供动力,电解槽将水分子分解以产生氢气。能源专家称其为“绿色氢”,因为生产它不会排放碳。最初,该工厂将使用 30% 的氢气和 70% 的天然气运行。它计划到 2045 年过渡到 100% 氢气。
当消费者需要的电力超过了可再生能源的供应量时,氢气将通过管道输送到山间发电厂的现场并燃烧以驱动涡轮机,类似于今天使用煤炭的方式。从理论上讲,这使其成为可再生能源的可靠补充。
03
三角洲农村的许多人希望将该镇变成氢震中心,使其避免衰退影响关闭的燃煤电厂附近的许多城镇,包括亚利桑那州的纳瓦霍发电站。
但有些人担心使用能源来转换能源——而不是直接将其发送给消费者——比使用可再生能源本身或煤炭等化石燃料的成本更高。尽管三菱电力的氢基础设施负责人迈克尔·杜克承认 绿色氢比风能、太阳能、煤炭或天然气更昂贵 ,但他表示氢的价格不应与其他燃料相比,而应与锂离子电池等存储技术相比。
在米勒德县,一个倾向于共和党的地区,当地38%的财产税来自山间发电厂,两名燃煤电厂工人在上个月的共和党初选中罢免了现任县长。比赛看到整个城镇贴满了竞选标志,并引发了对数百万美元计划以及它们如何改变就业市场和农村社区特征的焦虑。
"人们对这个概念和建造它的想法没有意见,"共和党初选获胜者之一特雷弗-约翰逊说,他从煤厂的停车场看向氢气设施的位置。"只是煤电很便宜,而且提供了很多好工作。这就是问题所在。"
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。
不矛盾。如果矛盾的话,在未来传统化石能源枯竭之后,岂不是没有能源可用。水电作为传统的可再生能源在应用方面应该没什么可说的,大家争论的一般都是水电对生态环境的影响。 的确,如风电、太阳能确实存在不稳定性,可这不代表一定要发生有能源却完全不能用这种尴尬的事情,毕竟风电的全寿命成本比较高,造出来不发够电基本就是赔了。目前就针对风电,已经有很多新的应用来解决一些问题,可参加这篇文章:神奇的风电:解决电解铝40%成本问题,对于一些区域,可以使用这样非并网的方式加以利用。其次,伴随着未来技术的进步,很有可能高性价比的储能设备设施会出现并得到应用。而核电的成本还请参见核电的成本是多少? 可见普遍核电还是要比煤电成本要低,最需要注意的就是其安全问题,主要是使用过的燃料棒的处理问题。 生物能源其实有着很大的空间,现在我们仍然每天大量浪费着生物能源,比如城市垃圾中的大量有机物质、污水处理厂的剩余污泥等,请参见我在这篇回答里4.1有关厌氧消化(AD)的部分国内城市垃圾处理方式与国外有何区别?国外垃圾处理是否有可以借鉴的地方?这部分生物能源其实和火电相比虽然目前体量小,但是相对清洁而且输出同样稳定,而且有着巨大的发展潜力。他像地热能、潮汐能等目前还没有进入大规模实用阶段,但是就答主所知,很多机构都一直在对潮汐能进行着不懈的研究,希望不久的将来就可以见到其大规模商用。 大幅度提高清洁的可再生能源应用比例已经是全球的共识,其大规模应用乃至逐渐取代传统化石能源在答主看来都是不可避免的,一些技术问题相信都可以解决。