发电厂分为几大类,各起什么作用?
发电厂的分类:
火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂
火力发电厂:火力发电是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式:利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电,称为汽轮发电机组;燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电,称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。
水力发电厂:水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。
核能发电厂:核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。以核能发电为主的发电厂称为核能发电厂。
风力发电场:利用风力吹动建造在塔顶上的大型桨叶旋转带动发电机发电称为风力发电,由数座、十数座甚至数十座风力发电机组成的发电场地称为风力发电场。
发电厂的作用:
通过化学及物理的方式,将各种能源转换为电能,就是发电厂的功能。如通过化学方式将煤炭、石油和天然气转换为电能;而通过物理方式将太阳能、风能等转换为电能。通过线路将电能送到各家各户,就可以转换为热能、光能、动能等等。
发电厂(power plant)又称发电站,是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。19世纪末,随着电力需求的增长,人们开始提出建立电力生产中心的设想。电机制造技术的发展,电能应用范围的扩大,生产对电的需要的迅速增长,发电厂随之应运而生。现在的发电厂有多种发电途径:靠火力发电的称火电厂,靠水力发电的称水电厂,还有些靠太阳能(光伏)和风力与潮汐发电的电厂等。而以核燃料为能源的核电厂已在世界许多国家发挥越来越大的作用。
发电厂的电主要有两种用途:一种是工业用途,一种是民用。(从发电厂出来的电压都在几十万伏,经变压器后送到寻常百姓家或企业)
发电场的作用是将其他形式的能量转化成电能。
如果将煤转化成电能,就叫火力发电厂;(煤烧水,水蒸汽发电,较常用的一种发电形式)
如果将谁转化成电能,就叫水力发电厂;(考水的落差来发电,如三门峡水电站)
将核能转化成电能,就叫核能发电厂;(例如大亚湾核电站)
有一个作用就是提供就业岗位。
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它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。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
能源是现代社会赖以生存和发展的基础,清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展,是国家战略安全保障的基础之一。中国是能源消耗大国, 2000年一次能源消费量为7.5亿吨油当量,仅次于美国成为世界第二人能源消费国,到本世纪中叶中国全面达到小康水平时,一次能源的消费量将达到30多亿吨油当量。然而目前中国人均一次能源的消费量不到美国的1/18,仅为世界平均水平的1/3。与世界一次能源构成不同的是中国以煤为主,煤占一次能源的比例为63.6%,由于煤的高效、洁净利用难度大,使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污染。另一方面中国人均能源资源严重不足,人均石油储量不到世界平均水平的1/10,人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。预计到2010年,中国石油供需缺口1亿吨,天然气缺口400亿立方米。因此,开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。
原子能发电厂 利用核能来生产电能,又称核电厂(核电站).原子核的各个核子(中子与质子)之间具有强大的结合力.重核分裂和轻核聚合时,都会放出巨大的能量,称为核能.技术已比较成熟,形成规模投入运营的,只是重核裂变释放出的核能生产电能的原子能发电厂.从能量转换的观点分析,是由重核裂变核能→热能→机械能→电能的转换过程.
太阳能发电厂
太阳能发电厂是一种用可再生能源——太阳能来发电的工厂,它利用把太阳能转换为电能的光电技术来工作的.德国利用太阳能来发电可供55万个家庭用电所需,是利用太阳能发电的世界冠军.
风能发电厂
截止到2003年底,全国风能资源丰富的14个省(自治区)已建成风电场40座,累计运行风力发电机组1042台,总容量达567.02MW(以完成整机吊装作为统计依据).[1]
垃圾发电厂
垃圾发电作为火力发电的一种,截至2007年底,中国垃圾焚烧发电厂总数已达75座,其中建成50座,在建25 ... 垃圾焚烧发电厂的收益稳定、运营成本低廉并享有一定的税收优惠政策,能给投资者带来稳定的收益,但是垃圾发电带来的环境问题不容忽视.
地热发电厂
地热能是指贮存在地球内部的可再生热能,一般集中分布在构造板块边缘一带,起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变.全球地热能的储量与资源潜量十分巨大,每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h,但是地热能的分布相对比较分散,因此开发难度很大.由于地热能是储存在地下的,因此不会受到任何天气状况的影响,并且地热资源同时具有其它可再生能源的所有特点,随时可以采用,不带有害物质,关键在于是否有更先进的技术进行开发.地热能在全球很多地区的应用相当广泛,开发技术也在日益完善.对于地热能的利用,包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热,同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电,利用中等温度水通过双流体循环发电设备发电等,这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟,而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力,但是地热能的勘探和提取技术还有待改进.
在电力系统中起主导作用的是火力、水力和原子能发电厂.
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自200年前的工业革命工业革命发生在18世纪后期到19世纪初期。当时,农业、制造业和交通领域都发生了重大变革,它们对英国的社会经济学和文化等都产生了重大影响。这些变化不久就蔓延至整个欧洲和北美大陆,最终波及全球,导致了全世界的工业化进程。工业革命的发生标志着人类社会重要的转折点。人们日常生活几乎所有的层面都受到了不同程度的影响。以来,人类就对化石燃料产生了依赖。人们几乎从未想过会有所改变。也许环保人士危言耸听,也许有些良心不安,也许会把中央空调调低一两格,或者买辆低油耗汽车。但实际上能够停止使用这些人们所必需的用品吗?
“难以想象:真的没有选择了吗?”
眼下气候变化问题争论得甚是激烈,根源就是安于现状,缺乏对未来的设想。“节约能源”——不错的环保口号,但无济于事。除非此刻经济停止增长,如果情况不是这样(也不可能这样),则就算用最“有效”的手法也只能暂时缓和,不管节约多少,很快就会被更高的人均能源消费所吞噬。即使人们像苦行僧一样生活,也是换汤不换药的做法。环保主义者哀叹他们预计的暗淡前景似乎就会成为现实。油价已经突破了历史最高限度,石油储量告急,当这些不再是窃窃私语、市井传言而成为公开议题时,人们有理由相信,世界末日真的不远了……但也并不是每个人都如此悲观。在物理学家、生物学家和工程师的眼中,另一个世界正在成型。如本书所述,化石燃料经济时代结束后的计划已经在制定中,而且没有多少痛苦的转型过程。提倡新能源的人士不会威逼吓唬,而是去诱导人们,为他们勾画出一个超出想象却又同样舒适,甚至更加美好的世界。
可替代能源听起来像在逃避现实。风能和太阳能似乎都很难像现在的锅炉和蒸汽轮机那样给这个繁忙而自我的世界提供足够的电力。电池驱动的汽车似乎有点搞笑,就像送奶的马车,离名牌跑车还差得远,但新的可替代能源的支持者却非常认真。尽管他们中不少人看中其环保价值,但更多的却是为了钱。
因此不管是什么替代品,必须要便宜(至少不必像现在这么高),又要容易使用(至少不比现在难)。对于石油的替代品来说,价格突然不是什么问题了。在未来可替代能源领域中,生物燃料或者电池将会比今天的石油更有竞争力。当然,今天的石油价格不是一成不变的,石油的价格或许会跌。但随着农作物的改良,制造加工技术、生产流程和燃烧效率的提高,生物燃料价格也会下降。与此同时,在可预见的未来,电力会比汽油便宜。未来的电动汽车插上插座就能充电,如同现在用油泵加油一样。日本本田公司近期公布的新车型依然属于氢燃料电池驱动车,而电池汽车不需要新渠道输送能量。现有的电网调整优化后,能提高发电站输出电能的使用效率,这样,基础设施就已足够用了,关键是用什么发电。另外两种能源似乎会是更合适的替代品。风力已经赶上天然气,后者的价格随着石油的价格水涨船高,而风力价格已经接近煤炭价格,太阳能也只落后几年。大多数现代体系已经认可了风力这种档次的价格。事实上,两个行业都非常成功,以至于制造业都无法跟上它们的发展步伐。其实它们价格本不该如此,只因受制于供应不足的瓶颈而被迫提高。煤炭是最便宜的发电燃料,但燃烧时产生的二氧化碳对气候有很大影响,这迫使人们为气候变化而付出巨大的代价。如果对其收取特殊税将有助于替代能源的发展。然而,就算不需支付这种税,一些雄心勃勃的企业家已经开始讨论采用比煤炭更便宜的替代能源了。
力量与荣耀
未来技术的大发展很可能主要取决于可替代能源。人人都需要一个繁荣昌盛的市场,而最繁荣的市场取决于科技革新的成果。世界上一些敢于冒险的企业家都从20世纪80年代的计算机大普及,90年代的互联网大发展和21世纪初的纳米技术与生物技术的飞跃中获利。目前,他们正在寻找下一个科技大发展的领域。他们认为自己已经找到了这一领域:能源。
以往的许多繁荣都曾得益于能源:燃煤蒸汽机、燃油内燃机、电力的大发展,甚至航空旅行的激增等。但是,在过去的几十年中,与能源相关的繁荣却没有什么重大突破。煤炭是廉价的,天然气也是廉价的。除了20世纪70年代那段时间,石油也是便宜的。一种真正的新奇事物就是核能的闪亮登场,改革的压力已降至最低。在两年时间里,一切都发生了改变。石油已不再廉价——达到历史最高点。
能源构成
人们正日趋关注这样一个问题:随着消费量的持续增加,石油供应的峰值可能会很快到来,已有的石油资源会被耗尽,而新的油气资源又难以找到。人们越来越关注自己的汽车油箱内的燃料,而不是从地下采出更多的石油。这似乎是一种近乎狂热的经济行为。人们目前并不认为可以用车载电池来取代汽车的油箱。天然气价格与石油价格同步增长,这也带动了电价的上涨。相比之下,风能与太阳能的价格并不算高。实际上,煤炭的价格依然便宜,而且是正在工业化的亚洲发电厂所喜欢的燃料。但是,富裕国家观察事物的角度是不同的。从理论上讲,美国仍有大量待建的燃煤发电厂。但在过去的15年中,仅建成了为数不多的此类发电厂,相当多的待建项目或被推迟或被取消,其主要原因如下。
首先,美国已建了大量工厂。其次,美国的电力公司担心自己很快就会因二氧化碳的排放而支付特殊的污染费用。富裕世界的其他地区已经开始实施这一措施。人们已经为燃气发电厂大量投资,但很快就发现自己进入了一个价格不断上涨的陷阱,人们不想再犯同一种错误。风能与太阳能所面临的是巨大的资金缺口与空前的发展机遇。这些零资源能源的未来价格是可知的,即使目前人们对风力与太阳能发电厂的投资已经超过了燃煤发电厂的投资,但前者的经济价值依然难以判定。风能与太阳能发电大发展的前景不够明朗,人们对它们的认识还可能改变。当经济下滑时,全球变暖全球变暖是自20世纪以来地球表面空气与海水平均温度升高的现象,而且地球温度仍然在继续升高。从2005年底向前100年内,全球地球表面的平均温度上升了0.74±0.18℃(1.33±0.32°F)。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)总结认为:“自从20世纪中叶以来,绝大多数所观察到的全球平均温度上升很可能是人为产生的温室气体浓度增加所致。”即温室效应增加的后果。太阳变化、火山活动等自然现象可能不会对前工业化时期到1950年期间的全球变暖造成明显的影响。而在1950年以前,全球气温还略有下降。这些基本的结论已经得到至少30个科学团体和学术机构的赞同,包括主要工业化国家的国家级科研机构。(这是一种长期现象)可能并不为绝大多数人所关注。当新的油气资源满足了亚洲地区日益增长的需求时,高油价就可能下跌。但这些原因可能都不会完全消失。
“如果敌对的政府能够被和平地更迭且资源变得更加多样化,则人类的能源供给就会得到保障。”
如果石油意味着传统的、能够很便宜地从地下开采出来的资源,则石油峰值石油峰值是指全球石油开采达到最大值的时间点。从这个时间点以后,石油的生产就进入了最终的衰减阶段。这一概念是根据对单口油井开采率而得出的。一口油井的总生产率在达到峰值之前一直呈增加状态,到达峰值后就开始下降,而且这种产量下降往往是相当迅速的,一直到油田枯竭。用这一概念可以总结一个国家的国内生产率,并可用于全球石油开采率的分析。重要的在于人们应注意到石油峰值并不是指石油正在被耗尽,而是指石油开采率达到峰值以及随后的减少。可能很快就将到来。自然界中存在着丰富的其他种类的油气资源(如油砂等),因此油气资源在一个较长的时期将不会被耗尽。但它的生产成本将更为昂贵,而且以后的生产费用将会高于今天的费用。此外,任何政治风险都将危及石油的安全,因为政治风险常常与政府相关,原因很简单——石油资源的存在也会引起政府的腐败,这种政府根本无法控制它们的政治家的行为。
能源的市场非常庞大。目前全球人口每年消耗的能量约为15太瓦(1太瓦等于1万亿瓦)。做一个商业性转换,这相当于一年全世界经济产出的十分之一。到2050年,全球电力消耗量可能将会达到30太瓦。如果它被物质化,而且它在目前占主导地位,尤其是那些依靠信息技术的能源市场的份额将达近几千亿美元。新的技术不断更新产生了突破性效应,迫使人们更换现有的设备。然而,建造风能发电厂并不需要关闭燃煤的火力发电厂。出于上述两种原因,任何从一种以化石燃料为基础的经济过渡到另一种以可再生能源为基础的经济,即向绿色能源的转换都可能是一个缓慢的过程。过去,这方面的改变并不大。另一方面,从市场供应规模来看,可替代能源的机遇使得它们已处在转化的边缘并已渐成潮流,风能的利用正是如此。一些能源技术具有创新性和突破性潜力。比如“插入式”(Plug-in)汽车就可以电力为动力来源,其费用相当于每升汽油25美分。然而,这可能会对石油、汽车制造业和电力工业造成冲击。
过去的几十年中,技术创新为能源工业的发展提供了有利机遇。实际上,在能源领域中,生物技术与纳米技术并不会有太大的发展,主要掣肘于它们的工业应用,而工业应用也将会促使它们的发展,同时也会使这些技术重现辉煌,也会产生许多新的技术。能源的新技术并没有太多的突破。埃隆·马斯克(Elon Musk)是一位发明家,与人共同开发出一种电池动力的运动型小汽车。拉里·佩奇(Larry Page)与谢尔盖·布林(Sergey Brin)是谷歌(Google)的创始人,他们已经启动了一项名为Google.Org的计划,旨在找到一种能使可再生能源真正比煤炭更为便宜的途径。这种对能源领域中可再生能源的兴趣正在产生大量的新观念,其中一些是颇具前景的,而另一些观念则是离奇古怪的,它们可以令人想起网络公司大繁荣的时代。随着这种大繁荣,绝大多数此类观念将会变得无足轻重。但是,在它们中间,没准就会出现像Paypal、Google或Sun这样的成功企业。一些更为传统的公司也正在引起人们的兴趣。通用电气公司(General Electric,GE),是美国最大的工程企业,也已大力发展风力涡轮机技术并积极致力于它们的太阳能利用开发业务。美国纽约的Schenectady实验室的能源研究者正在充分地享受着自己企业的科学民主气氛,他们的研究经费非常充足。
同时,英国石油公司与壳牌公司正在成为学术与创新的领头羊;一些拥有充满希望的企业,如杜邦(DuPont)公司(世界上最大的石油化工企业之一),它们也投入了可再生能源的开发利用。当然,也并不是所有的企业都投入此类研发工作。埃克森—美孚石油公司(Exxon-Mobile),这家世界上最大的私营石油公司就没有从事此类研发工作。但是,在大量的可再生资源研发过程中,也不可能不受环境保护人士的指责。一些人抱怨,许多已有的可再生能源依靠额外的补贴或者其他形式的特殊处理才可被利用。从表面上看,此话当真。但深入分析起来,地球上的所有能源都得依靠“补贴”才可获取,它们既明晰又隐秘,而且它们的开采成本也不尽相同。所以,人们就为发电寻求可再生能源,如风能涡轮机就正是这种可再生能源的施展领域。在多云天气的德国、运营的太阳能工业以及美国人所使用的以玉米为原料的乙醇工厂等都是可再生资源利用的实例,当然,巴西人所使用的以糖为原料制成的乙醇则要便宜得多。虽然这种由非化石燃料进行的发电已经在电力生产中占据了一定的比例,但是似乎这种特殊的发电技术目前还并未形成大气候,它们仅停留在市场上展示创新发明的阶段。
如果世界是理性的,则所有这些关于能源的限制都将被一扫而光,而且正如时下在欧洲所发生的那样,它们会由适当的碳税所替代。根据英国投诉 IPCC的建议,风能的交易价格已经进入了总量管制与排放交易体系。如果目前的风力发电已经具备了与化石燃料的竞争力,那么,其他可再生资源的大发展也就为时不远了。但很遗憾,对这种资源替代的特殊做法可能是相当不错的,但这种调整需要特殊的工艺技术,它们既不喜欢华而不实的好大喜功,也不能在不需要时就匆匆放弃。
贫瘠的世界变得更绿。对此,至少富裕的世界是这么认为的。即使一些西方的政治家和商人对此持否认态度,但那些贫穷的、正在迅速发展的国家已经在越来越多地关注着可再生能源的开发利用。事实是,中国正在以众所周知的速度大建燃煤发电厂。但中国也拥有自己庞大的风力发电能力。在2008年,这种风力发电能力有望增加三分之二。中国拥有数量上排名世界第二的太阳能镜面板,这还不算遍布中国大地的屋(楼)顶的太阳能热水装置——那是世界第一的。巴西拥有仅次于美国的世界第二大风力资源以及最具经济效益的生物质能燃料工业。生物燃料在巴西人的小汽车燃料消费中已经占到了40%的份额,而且很快就会占到发电量中15%的份额(通过制糖废料的燃烧发电)。南非正在成为新型的、安全而简单的核反应器应用的领头羊。从严格意义上讲,核能并不是可再生能源,但核能是无碳排放的,因此,越来越受到人们的欢迎。这些国家以及一些与它们相似的国家正在准备放弃化石燃料。这些国家将因地制宜就地取材地获取自己的能源。所以,如果可再生能源和其他可替代能源在价格方面能具竞争力的话,则穷国和富国都将接受它们。
如果政治的与经济的变化仅仅出现在高价和资源量短缺阶段,而与人类对石油峰值到来的恐慌无关的话,那么,经济变化对这些油气进口国的伤害在很大程度上将取决于石油峰值期之后石油进口量如何快速下降的情况。出口国家的模拟模型表明,人们所能开采出来的石油量在全球范围内下降的速度大大地快于石油出口国的石油产量,因为这些石油出口国的石油需求量也在快速增长。产量的下降(因此供应量也会下降)将会导致油价大幅飙升,如果人们的需求量能够保持在一个计划中的适当水准,并使用替代能源,则这种情况可得到缓解。在石油峰值期到来的20年中,我们一直需要这样行事。根据乐观的预测,石油生产的峰值期将出现在2020年至2030年左右,而对替代能源的重大投资应该在这种危机出现之前就进行,以避免在一些发达国家中人们的生活方式和水准发生明显改变。这些模型表明,石油的价格先会逐步上升,然后随着其他类型燃料和能源的投入使用,油价就会下跌。根据悲观的预计,如果以目前的速度开采,石油的峰值期已经达到或即将到来,任何积极的措施可能都不会有什么作用。据此预测,全球的油气产量将会下降,并可能导致全球市场上一系列连锁反应,还可能造成全球工业文明的倒退。在2008年初,有迹象表明,不断攀升的油价将会使可能衰退的经济形势更加岌岌可危。面对能源危机,广泛采用绿色能源和保持适当的节能生活方式已为人们广泛接受。这已促使人们对可替代动力和燃料能源研究的关注,比如燃料电池技术、液态氮技术、氢燃料技术、生物乙醇制取技术、生物柴油、克里斯低温碳处理技术(Karrick Process)、太阳能利用技术、地热能使用技术、潮汐能、波浪能以及风能与核聚变能的利用等。目前从天然气中获得氢气,为一种纯能量损失过程,而在北美洲和世界其他地区这种氢气的产量正在下降。一旦停止从天然气中提取氢气,人们依然需要从其他能源中获得氢气,当然,其加工处理过程依然需要消耗大量能源。然而,这也使得人们将氢认定为一种能量的携带者,像电力一样,但不是一种资源。未经检验的脱氢加工过程也已证明,水可以作为一种能源。效率机制,例如大功率的发电厂能够明显地更加有效地利用目前已有的发电能力。这是一个用于描述日益增加的交易效率的名词,应用消耗功率去增加可以实现的市场供应而不是增加发电厂的发电能力。因此,目前是一个可替代能源的买方市场。可再生资源有效地利用了自然资源,如太阳光、风、雨水、潮汐以及地热等,它们是可以自然补充的,而且目前的技术水平是可以利用太阳能、风能、水力发电和微型水电能力、运输业中的生物质能与生物燃料。
2008年全球所消耗的能源中,约14%来自于可再生能源,13%来自于传统的生物质能,如木材燃烧。水力是地球上第二大可再生资源,达3%。接下来是热水,占到全球能源消耗中的1.3%。现代技术所开发的地热、风能、太阳能以及海洋能在全球能源消耗中的贡献占0.8%。这些领域的技术应用潜力是极其巨大的,超过了所有其他可以获得的资源量。可再生能源技术往往会因为它们的间歇性或其他原因而备受指责,而可再生能源市场也正以多种形式发展着。
风能的利用以每年30%的速率增加,在全球范围内,装机容量已达100吉瓦,风能已在多个欧洲国家和美国得到了广泛的应用。2006年,全球的光伏(太阳能)工业所产生的电力已达2100兆瓦,太阳能(PV)发电已在德国广泛使用。在美国和西班牙的太阳能发电厂大量运营,其中最大的太阳能发电厂 SEGS坐落在美国的莫哈维(Mojave)大沙漠区,它的年发电量达354兆瓦。全世界最大的地热发电厂位于美国加利福尼亚州的Geysers(黄石公园地区),其发电量达750兆瓦。巴西的可再生能源发电厂是世界上最大的此类发电厂之一,所使用的燃料来源于制糖原料的生物乙醇,在全国汽车用燃料中,18%为生物乙醇。在美国,乙醇燃料也得到了广泛的应用。目前,一些国家已经制定了大型的可再生能源开发计划,可再生能源激活素目前在发电领域的应用尚不广泛,多用于偏僻而遥远的地区,而能源在人类社会的发展中则是至关重要的。肯尼亚的家庭太阳能拥有量占全球之冠,每年大约有30000个小型(20~100瓦)太阳能利用系统投入使用,气候变化与高油价有着密切的关系,石油峰值期和日趋增加的政府支持正在促进着可再生能源利用的相关立法,加速它们的利用与商业化。
所有可再生资源图示
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。