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地球十大可再生能源有哪些

笨笨的短靴
俊秀的嚓茶
2023-01-01 04:41:22

可再生能源有哪些

最佳答案
沉静的羽毛
活力的金针菇
2025-07-28 11:24:15

在19世纪中叶煤炭发展之前,所有使用的能源都是可再生能源,其主要来源是人力和畜力的形式利用牛,骡,马,水磨和风磨粮食,和柴火。在右边的美国能源使用的两幅曲线图中,直到1900年的石油和天然气的重要性,和风能和太阳能在2010年发挥一样的重要性。

除了核能、潮汐能、地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气,主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。

木材

柴是最早使用的典型的生物质能源,烧柴在煮食和提供热力很重要,它可让人们在寒冷的环境下仍可生存。

役用动物

传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。

水能

磨坊就是采用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国、加拿大等满是河流的国家。

风能

人类已经使用了风力几百年了。如风车,帆船等。

太阳能

自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。

地热能

人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。

海洋能

海洋能即是利用海洋运动过程来生产的能源,海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等,一些沿海国家的海岸线,就很适合用来作潮汐发电。

生物能

生物质能是指能够当做燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气(甲烷)牛粪等。

最新回答
如意的黑夜
安静的方盒
2025-07-28 11:24:15

1、水能。水能是清洁能源,是绿色能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。这种可再生能源主要用于水力发电。水力发电将水的势能和动能转换成电能。另外,磨坊也是采用水能的好例子。

2、风能。人类已经使用了风力几百年了。如风车,帆船等。风能是空气流动所产生的动能,是太阳能的一种转化形式。风能利用是综合性的工程技术,通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。

3、太阳能。自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。而在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,可以利用光热转换和光电转换两种方式,如太阳能发电。另外,广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。

4、地热能。人类在很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖,以及烘干谷物等。

高挑的火
悦耳的小蚂蚁
2025-07-28 11:24:15
风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。

可再生能源(英语RenewableEnergy)是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源,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。

我国可再生能源具有丰富的资源量。其中水电技术开发量为6.6亿千瓦,到“十二五”末只开发了30%,风电技术开发量102亿千瓦,已开发量为1.5亿千瓦,截至2016年底,我国太阳能发电662亿千瓦时,仅占到储量的万分之0.16。当然,可再生能源的开发量与煤炭、石油不可直接对比,但通过数据显示,我国可再生能源资源丰富,但开发程度较低,具备广阔的发展前景。

单薄的芝麻
欢呼的汽车
2025-07-28 11:24:15
可再生能源指的是在自然界可以循环再生,取之不尽,用之不竭的能源。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。

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。

花痴的时光
还单身的绿草
2025-07-28 11:24:15

再生能源有:

1、太阳能发电

太阳能是一种可再生能源,5000多年来,一直在人类的生产生活中发挥巨大作用。随着时间的推移,太阳能的用途发生了很大变化,从取暖到为太空中的卫星供电。但是,目前家庭房屋和各类建筑中,仍然缺乏能效高且价格低廉的太阳能发电设备。

2、风力发电

风力涡轮机就像喷气发动机的进气口。当空气进入时,首先会遇到一套固定的叶片,它能把空气引导进一套可转动的叶片。空气推动叶片并出现在另一边,此时空气流动的速度比在涡轮机外流动的速度更慢。

遮蔽物做成合适的形状,以便其引导在外面相对流动较快的空气进入转子后面的区域。快速流动的空气加速缓慢移动的空气,使涡轮机叶片后的区域变成低气压,以吸纳更多的空气通过它们。

3、水力发电

水力发电系(Hydroelectric power)利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处,将其中所含势能转换成水轮机之动能,再借水轮机为原动力,推动发电机产生电能。水的高度,水的重量,甚至水的流动速度都可以用来发电。

地球上有大量的河流和不同类型的水流,这意味着我们可以大量安装水力发电站。

4、生物质能

生物质能的应用在日常生活中越来越普遍。生物柴油可以为汽车、公共汽车和商业车辆提供动力;生物质发电机可以提供家庭用电,此外,人们每天都发现新的生物质能。

5、地热能

地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。因为放射性粒子会慢慢衰变,所以地热能是一种可再生能源。并且只要地球还在旋转,地热能就会一直存在,完全不用担心它们会耗尽。

发嗲的猎豹
直率的芹菜
2025-07-28 11:24:15
可再生能源

开放分类: 能源

可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。

大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。

随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。

·太阳能

·地热能

·水能

·风能

·生物质能

·潮汐能

所有人类活动的基本能源都来自太阳,透过植物的光合作用而被吸收。

木材

柴是最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。

动物牵动

传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。

生物质燃料

此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。

水力

磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。

风力

人类已经使用了风力几百年了。

太阳能

太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。

潮汐能

潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW。

从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78×1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。

风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的风能开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。

对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。

近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。

氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。

地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。

海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。

此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。

搞怪的书包
舒心的翅膀
2025-07-28 11:24:15
地球上的各类能源

有用的能必须是可控的,招之即来,挥之即去,令行禁止.能源指能提供这种可控能量的各种资源.各种不同形式能量间可以转变.人类活动所“消耗”的机械能大部分是转变成了热能(物体分子无规则运动的动能).例如磨擦生热.而热能只能有一部分转变为机械(或电)能,余下的热能要传给温度低于热源的物体.温度差异大热机的的效率高,一般约为60-25%.转变中能量的总量是不变的.因而不同能源可以相加,总量结算中对一次能源电力有时是按所节省下的煤计算的.

这里先考察一下全球各种主要能源及其份额.

地球上的能量绝大部分来自太阳的光辐射,而太阳的能量则来自聚变核能,约为四亿亿亿千瓦3.8×1024kW.地球处的日照功率为1.35KW/m2.地球影子面积为球面面积的1/4,合1.27×1014m2.射到大气层表面的功率为1.72×1014kW.其中大气(如云)反射掉27%,大气吸收18%(包括有害的短波长紫外线),散射离开地球的占7%,直接射到地面的41%,散射到地面的7%,合计48%.功率为8.25×1013kW,(也有部分要反射出去).沿选定的纬度由球心画到虚线的连线的长充正比于功率.由于地轴倾斜所以两极平均功率也相当可观.整个地球地面平均每平方米地面为162W.

生物圈能量

植物叶子中有叶绿素,它可以用日光的能量把空气中的二氧化碳和根部输来的水分及少量其它养分合成碳水化合物或其它形式的生物质并放出氧气,这叫光合作用.在没有日光时,植物也有少量呼吸,呼二氧化碳吸氧.光合作用的效率并不高,如果日光被百分之百地利用,那叶子就看不见了.生物质产量的多少取决于阳光,温度,水,土壤的性质、所含养分及与其他生物间的生态关系.哪一项的欠缺都能成为限制产量的瓶颈.草食动物吃植物,肉食动物吃草食动物,一层吃一层形成复杂的食物链.动物消化食物吸氧呼出二氧化碳以得到生长及活动所需的物质与能量.还出现了寄生生物自己无叶绿素依靠土壤中已有生物质生长的植物.死亡的生物,植物落叶,动物的粪便等又可通过细菌分解成为二氧化碳或甲烷.

古代死去的生物,间或也有被埋在地下,经数亿年的生物与物质作用而成煤,成油,成天然气.当然,这样储存的能量只占当时到达地面的太阳能的很少的一部分.这些生物活动总体上长期地维持了生物圈中氧碳氮等元素的循环与平衡.人类从生物圈中取得食物、衣服、木材、纸张和燃料.这主要通过种植.农业发展在于因地制宜,选用合适的作物与品种,科学地打破瓶颈限制.如只管增加水源而不能灌排配套,不善合理用水,反可能导致土壤盐碱化.按理说生物质增产尚有潜力,也非增不可.但要花大气力,下较大本钱,要善用科学.此外也要注意不要在一个行政区中只推行一个品种,这种把鸡蛋都放在一个篮子中的办法,万一遇到不利的自然条件或某种病虫害就会全军覆没.

还有多少老本可吃?

当前主要是用矿物燃料,特别是化石燃料.把大量宝贵的化工原料烧掉是可惜的,也是难以持久的.按当前消耗量,除煤可维持二三百年外,其余,包括核能的铀,也都只剩下五六十年的用量.这就迫使人们不得不开发新的能源与提高利用效率.例如快中子增殖堆学可以利用铀-238,可望使每吨天然铀释出的能量增大六七十倍.用现有储量产生现用全部电能也可达千年.其实天然铀到处都有,就是富矿有限.如其使用价值剧增,可采储量也将剧增.如受控核聚变发电成功,则燃料也不成问题.

随勘探技术的进步探明储量还会增加,而开采技术的进步与经济上的变化也会增加可采储量.但需求增加更快!现在化石能源与低效核能,只给人类提供一个开发更丰富高效的能源和多种再生能源的喘息时间!

我们讲喘息时间,是因为在此后能源格局势必面临较大的变化.而可以大量推广的技术只能是由经受了考验的技术构成的.一种新能源方案,可能原理上是无懈可击的,试运行也很成功,总还要(至少部分技术环节还要)接受实际运行考验,并要反馈运行经验去改进技术.按这个时间标尺,余下的时间就很短了.所幸有些工作已经开始,但还须加强加速.

再生能源简述

可再生能源中,水力用得最多.过去水力用于提水、碾米、磨面,今用于发电.世界装机容量654GW(1992年).我国小水电4.8GW,水电站45GW.我国可开发水力资源为379GW.

风力可用于帆船,排灌,磨坊等.世界风力发电总容量5GW.我国风力提水灌地13km2.牧区微型风力发电机共17.3MW,并网风机14.6MW.据估计我国风力资源253GW.

地热:温泉早已利用,我国也有用于种植与养殖者.低温利用约9PJ/年.地热电站容量28.6MW.世界地热利用为1×1017J/年,地热电站容量4.5GW.

太阳能低温利用如温室大棚和太阳能热水器.太阳灶可用作辅助炊事能源,天好就用,以节省薪柴.太阳能发电可用聚光热机再用机械能发电或用太阳能电池.已知世界发电容量大于254MW.

潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW.

农民生活燃料中一部分为生物质燃料,此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳.但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡.用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥.我国小型沼气池共约供气3.8×106m3.用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料,巴西1998年已达1.6×1010升/年.

能源与环境

能源的全球效应:气候与臭氧层

射向地球的太阳功率(除动用了一些过去的储存与暂存了一些外),大部还是最终转化为热能,以热辐射的形式散发到宇宙空间.热体辐射功率正比于绝对温度的4次方,而且发出辐射的能力与吸收辐射的能力也成正比.如果两者相等,因球面表面积是阴影面积的4倍,地表散发的功率平均为1350/4=337.5W/M2.相应的平均地面温度为278K合5摄氏度,这只是约值,因各地反射能力的差别与大气层的复杂影响尚未仔细分析.太阳光主要是波长在0.5m M附近的可见光,而278K热体主要发射的是10.4mM附近的红外线.吸收与发射能力未必相同.特别是当大气层中含有容易吸收红外线的气体时,地面辐射会部分被大气吸收又部分辐射回来,即使返回的热功率只占1%,也可使地面平均温度上升0.07K.这很像玻璃温室,可见光容易进来而红外线却不易透出玻璃,成为温室增温的一个原因(农业气象学家认为温室还有挡风与减少气流散热的作用),故称为温室效应.而增加这种效应的气体如CO2、CH4及氟烃化合物等则称为温室气体.工业革命以来人们把数亿年前积存的煤与油大量烧掉,加之毁林与沙漠化减少了光合作用,增加了大气中的CO2、CH3与NOX.如不加控制地增长就会使地球变暖,其影响不容忽视.单以两极冰帽而论,如果融化1.2%即可使海平面上升1M.几种能源使用后释放的二氧化碳量,化石燃料远高于其它能源是显而易见的,核能则是最低的.宇宙射线和太阳发出的带电粒子在大气高空产生臭氧,形成一个臭氧层,它是能吸收易于引起皮肤癌的短波紫外线的保护人类的功臣.温室气体如升到高空,就能破坏臭氧层,其中氟烃化合物(用于电冰箱,塑料发泡,电子器件清洗,有的用于灭火等)破坏能力最大.别的温室气体也很讨厌.当前地球升温与臭氧层保护已成为国际首脑的重要话题.

各种能源的其它环境影响

就以燃煤而论,开采时要控出相当多的废碎石,还有矸石,我国约占采煤量的10%,已占地1300平方公里.矸石中的硫化物缓慢氧化发热,如散热不良或未隔绝空气就会自然,目前有9%的矸石堆正在自然,释出二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质.为防止矿井中“瓦斯”积累爆炸,就要排风,排出大量甲烷(瓦斯)及氡.近代已有先从煤层中抽出甲烷加以利用的技术,我国的利用率约7%,现在排瓦斯4M3每吨煤(总量占天然气产量的1/3).抗采多须抽水,约1.5吨水每吨煤.矿井水多受到矸石煤及其中杂质的污染.控出的煤与石也能污染地面水.此外采空区还会塌陷(平面区为2M2每吨煤).我国约人均(直接间接)年耗煤1吨,所以五口之家所需煤如采自平原就每年塌陷1平方米.至今在产煤区土建施工时还会遇到不知何朝代挖开的小坑道,需要填埋补救.

以上除甲烷与自燃外,其它采掘业也有类似问题,但为产生同等的能量铀的采掘量就小得多,不过其尾矿释氡需作专门处理.

煤矿可能伴生硫、砷、铬、镉、铅、汞、磷、氟、氯、硒、铍、锰、镍及镭、铀、钍等元素与苯并芘之类的有机物.燃烧中进入气灰或渣,有的部分分解.排气中主要是二氧化碳也有些一氧化碳,燃料中的硫大部分化作二氧化硫,对酸雨作出贡献.还有氮、氧化物、除氧化了燃料中氮化物外还氧化了空气中的氮,炉温愈高,氮氧化物愈多.每吨煤13KG的烟尘,还有氡也随气体排出.有些场合如炼焦还会排出苯并芘.由于烧去了碳,灰渣中杂质的浓度将增高很多倍,经过煅烧与粉碎,有害物质可能变为更容易进入水或空气的形态.按“老规矩”任意堆放或弃入水体,也增加了环境的负担,以至火电站释出的放射性物质都比核电站多.

缓解的办法,二氧化碳只能靠提高利用效率与节能;其它有害物质在燃烧前可采用洁净煤技术,先去掉无用有害杂质杂物,不把它们输来运去又烧又炼.燃烧中例如用沸腾床加石灰以固定硫,选用适当炉温以减少氮氧化物.家用亦以型煤为宜,燃烧后应设高效气体净化系统并精心保持其效能.我国电站过去气体净化能力较差.灰渣应予合理利用或处置,关键在于按成份与含量区分对待,有的可用作民用建材,有的只限用于特定场合,有的必须专门处置.

采油,尤期是注水采油,也会影响地面升降.所注水可能在地下受到污染,有时甚至有少量放射性物质聚集在采油管道的某些部位.采炼中为了安全,“放天灯”烧掉废气,有的还有浓烟,有一定环境影响.储运中的燃爆与泄漏可引起严重环境污染,几次海上漏油事故不仅污染海滩还危及海洋生物.油罐车损坏,油流入下水道引起多处火警的事也发生过.燃烧中产生的二氧化大比煤略少,氮氧化物与煤相似.二氧化硫为主要排放物,特别是高硫油.

我国车用油中石油的一半多(世界为40%),汽油约四分之一.在内燃机中,压缩汽油空气混合气阶段果气体提前燃爆,就将妨碍飞轮顺转,引起震爆(噎),通常在油中搀入少量剧毒的乙基铅来提高抗噎性能,称为加铅汽油.汽车排气除前述燃气产物外还有铅污染.近代炼油技术已能产出足够的无铅汽油.同时还要要严格限制排气中的有害气体.

天然气除燃烧产物外,还有使用与传输中甲烷的损失与泄漏.其中还有一些氡随之进入室内.

生物质燃料原属再生能源,金属元素很少,但在较差的炉灶中燃烧,易生一氧化碳、烟及有机化合物.如果烟囱排烟能力差或处于严寒地带室内换气不良,室内有害物质可达很高浓度,从图7可见,发展中国家农舍中远高于世界卫生组织导规,而发达国家居室中浓度就低得多.使用沼气不仅方便,而且可制造农家肥,比较有利.

各种能源中电力是控制方便易于传输的.用燃料或核能经热机发电,热效率是有限的,总有相当发电量的一倍到两倍多的热能要就地耗散,可用冷却塔或传给水体.冬季可能利用余热,夏季就会成为热污染.水体的温升应严格限制以防发生有害生态影响.输电效率高,但也要防止使人受到过强的电磁场,电晕放电产生离子也会有不良效应.配送电用的电力电容器含多氯联苯,包裹蒸汽管道用的石棉,退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染.

让水力能源白白流失是很可惜的,水力发电效率高,产生的少量热能影响很少.但为较充分的利用发电容量,就得建水库,就得考查期寿命与安全.尽管筑坝应该是成熟的技术,但也发生过若干次惨重的溃坝或溢水事故.如果上游水土保持不佳,水库被淤积,不能发挥应有效益的亏我们也吃过.我们受过盲目围湖造田带来的生态灾害,而改林地耕地草地为湖,也须认真分析其生态后果,尽管淡水中可达相当高的初级生物生产力,但水力水库恐难于达到,养鱼也需投饲.如果生产力低于原有陆地,则相当于排放二氧化碳.经济得失也要算帐,是否影响鱼类洄游繁殖,对某些寄生虫疫区增减,对航运的影响,均有待分析.回答这些问题恐比计算发出的电量要难得多.

太阳能热水器、太阳灶等低级利用,作为节约生活燃料的辅助手段,是很有效的.集热热机发电,主要技术是成熟的,除需排出余热与占地面积较大外,未见重要环境问题.太阳能电池,制造中会有一些有害物质,使用时似无特殊困难.在人造地球卫星上业已成功使用.在地面上主要是造价与寿命的问题. 目前初级生物生产力只占到达地面太阳能的千分之一.高级农业林业仅达全年日照的百分之一上下.哪怕太阳能发电的效率仅百分之几,也将比燃烧生物质(或用乙醇)再发电效率高出10倍,沙漠荒滩野岛均要利用,应予重视,加速开发.

帆船早已利用了风力.在风力条件好的地区风力提水,也是节省燃料的补充能源.风力发电也很有前途.联入供电网或配以储能装置可降低风力不稳的影响.此类设备应有小风能发电,大风吹不坏的自控能力.

地热利用中,温泉水中会溶有石中的有害物质,特别是高温温泉流出后,随温度与成分的变化,可能集聚在水流或系统的某些部位.氡是其中一项,有的温泉浴室确实氡浓度偏高.地热发电目前效率不高,而且特殊地点才适用,它也会带出地下有害物质,如循环注水当可缓减此弊.

其它可再生能源,尚在开发中,有的已知环境影响不大,有的因地而异,有的尚待研究,兹不例举.

关于废物

人类的活动,对环境的影响,很多来自废物.物本来是用之为宝弃之可以成害的.人们对待有害物质,为了控制与管理,对环境介质如空气、水、土壤中的有害物质的浓度多规定了管理限值.因为天然的绝对纯的介质也是罕见的.有些微量元素是生物所必需的,但多了还是有害的.在浓度限值下应不引起对人的急性损伤,有害的远后效也应轻微(证明绝对无害的是很费力的)到人们不足介意.有时就只能分出优中劣等几个浓度水平.传统的办法一是消毒解毒,用化学变化(包括燃烧)把有毒物质分解为确实无害的物质,焚烧某些塑料还会产生有毒气体.灭菌是对细菌的无害化手段.二是排入环境介质指望有害物质在环境条件下“自净”.有些物质确实能无害分解,而KKT、塑料就不易分解而成害.另一招是用清洁的介质来稀释,但介质是有限的,地面地下淡水为每年十万分之三,不加限制地你排一些我排一些,加在一起浓度就很可观了,结果是释而不稀.海水量最大,而地面径流带着污染物不断排入海中,由海面蒸发的却是纯水,日积月累,海洋生物也将受不了.人类虽不喝海水,但吃海产品、吃海盐,归根结底还要受害.

有害物质进入了环境其命运就由不得你了.排出毒性较低的甘汞不能保证它不转化为升汞,而且已知在环境中,细菌可把汞转化为毒性最大的有机汞.稀释可降低浓度,但某些生物活动,可能浓集有害物质并可能使之进入食物链.

随着有害物的增加,对固体废弃物堆放填埋等传统办法就会不够有效,不能防止它们转到其它环境介质特别是水体中去.这些废物的处置已成为困难迫切而受到严重关注的问题.有的国家想把有害废物用船运到发展中国家去,对方发觉了不允许入境,结果这条船天地不容,在地中海转了好多天,最后只好得到允许返回本国.我国也遇到过“洋垃圾”企图入境的事,多数是发觉了勒令返回.

另一途径是浓缩,如果还是废物,也要把它置于人类的有效控制下与生物界严密隔绝.可以把它制成不易散失的形态,装入密封的容器,保存在多重的可靠的工程设施内.最长远的办法是选用经受过地质年代考验的地质构造或盐矿,在其深处构筑牢固的工程设施,再把有害物质做得和玻璃或岩石一样坚固.可以设计得即使其中几道屏障失效有害物质仍不会逸出.所以对有害废物不是束手无策,而是如何做得更牢固耐久更经济有效.

由于废物量本来较少,而作为先进技术核能又道当其冲地面临高毒废物的有效处置问题.而且对寿命较短的放射性物质浓缩保管更有优点.(更积极的办法是分离出长寿命放射性物质,费点事使之变为短寿命并尽量使之释出能量以缩短保管时间不留遗患.这种方法按当前技术水平还是现实的)将来核能在这方面的经验也会在不同程度上用于其它高毒物质.正像约40年前核工业首先用气象学于环保,后来得到普遍推广一样.

处理这类问题务求周密慎重.从道义上讲,我们无权借口将来总会有办法解决,而把困难与灾害留给后代,也不能吃尽用光,让我们的后代只能在博物馆见到煤和原油.但也不必把他们设想成能力那样强而又那样愚蠢,干出我们已通过种种方法和文档告诫他们万万不要作的蠢事.总之,高毒物质处置并不是核能独有的,也不会成为核能发展的颠覆性障碍.

我们需要更好地发展与利用能源,来提高生产效率与生活质量,但如不注意限制与缓减与之伴随的气候与环境影响,则将造成损失与降低生活质量.所以需要深谋远虑的筹划与周密考虑.古代人影响自然的能力弱,所以苏轼讲“唯江上之清风与山间之明月,……取之无禁,用之不竭,是造物者之无尽藏也,”而近代人类的无远虑的活动却可使有风不清有月不明,必须认真对待.

结语

人类,特别是发展中国家,需要增加能源以保证生存和发展,但增加是有限度的,开源之外更要立足于节流.以往一些工业化国家的能源浪费是既不可取亦不可行的.

各种能源都是太阳辐射的很小的份额,几能利用者,均宜予以一定程度的利用,再让它耗为热能,辐射出去.每一种能源的不同方案对环境的不利影响亦轻重不同,应采用环境影响小的方案,有通盘优化.

燃用化石燃料是吃老本,而它们更是宝贵的化工能源.对化石燃料的依赖不可能持续下去.温室效应需要认真对待,再生能源与先进核能应及早开发.

有效的能量储存技术是开发不稳定能源与扩大可移动能源的重要环节.对能源的功效与环境影响要考察其全过程(如核燃料循环),包括建造与退役所需的资源与能量,在达到稳定的平衡的市场价格前,其当前费用未必能反映所需人力物力的价值,更不能反映其环境危害,特别是“外部”代价.目前对不同能源的分析的深度也不同,对待环境问题的“习惯”也不一样,比较时应当心中有数.

人类活动对气候的影响也受到关注.目前人类利用的能源只占太阳辐射能的很小的份额,等到人类掌握了大量的方便的“无害”的能源,也还要合理节能.因为过量热污染也会影响气候(增加额外热功率1%地面均温约增0.7摄氏度).

与能源有关的各种后果的研究有待加强,除追踪污染的来踪去迹,分析考察生态变化外;还有些方面也要开展研究,例如如何根据微小的变化排除其他因素的影响作出可靠的预测,局部的微小变化能否诱发较大的激烈变化(如暴雨台风等),弄清楚这类问题将有助于防止数以亿万元计或无可挽回的损失,也可防止在不必要的地方浪费资源.

能源发展的通盘规划与大型能源建设项目,是涉及许多方面的高度综合性的问题,而不仅是卖买两方的事,不能以为只有那些直接参与工程建设的才是内行,别人全是“外行”.关于这个问题前苏联科普作家伊林早在40年代就已讲得很清楚.

我们只有一个地球(至少目前如此)!要学会慎重地对待它.