节能减排的小论文
从推动建筑节能来说,我们大体上从五个方面,一个方面,我们推进先建建筑节能,这个我们在十一五期间要实现七千万标准煤的减产,第二是通过建筑的节能改造,这个是1900万吨,第三是政府办公建筑和大型公共建筑的节能监管体系,从而我们得到1100万吨的节能量。再一个推进可再生能源在节能减排中的应用,这个也是一千万吨。推广绿色照明也是实现一千万吨标准煤的量。五块一共是1.2亿吨标准煤的量,这个占我们国家节能总量的20%。
也就是我们推动节能减排,我们建筑节能的贡献率是20%。我们实现1.2亿吨标准煤的量主要是通过刚才讲的四个环节实现。首先怎么管住增量的问题,新建建筑节能这块怎么严格执行设计标准,从而实现七千万吨标准煤的节能量。第二就是大型建筑进行监管。第三我们正在推北方地区既有的居住建筑的节能改造,有1900万吨的节能量,第三推进可再生能源的运用,通过绿色照明的途径实现我们的节能目标。从五项任务来说,我们考虑第一个对新建建筑节能我们主要抓五方面工作。首先,所有的新建建筑都要严格的执行节能改革标准。第二,我们在四个直辖市和条件成熟的地区推行节能65%的标准,这块我们在两个直辖市已经实现了,在北京和天津已经全面按节能65%的标准正在做,其他两个直辖市我们在明年,后年也将严格的开始执行节能65%的地方标准。
我们在十二五期间就将要实现从节能50%到节能65%的过渡。第三块,就是我们正在做的低能耗和绿色建筑的示范,这块,我们建设部已经发了通知,请各个开发商能够踊跃的进行示范,这块到上个月底为止,效果不是太理想,有好几个省还没报,报了的省报的项目也比较少,在这儿我讲一个问题可能不得不引起我们深思。我推进这项工作已经好几年了,但是我发现一个问题,什么问题?就是开发商并不是太踊跃。究其原因有几个方面,一个方面我们信息不对称,也就是我们该宣传的没有宣传到位,从政府来说,这个可能是我们的责任。第二个方面,开发商对这个问题认识本身也还存在的一些问题。究竟是什么问题,我们也希望通过这样的研讨会和大家共同探讨究竟问题出在哪里。
第四件事,怎么引导节能建材的发展,在这块,我们重点有以下几个。首先,怎么能够引导高型混凝土和高强钢的使用。第二块,如何引导节能的墙材,窗户等等的发展。目前应该说符合要求的,符合标准的材料和产品在我们这个行当还处于或者基本处于短缺的状态。这在当今的中国是特殊的现象,我们国家目前来看,生产能力都是过剩,但唯独符合节能环保要求的强材和建材以及材料和产生还存在短缺的问题。去年中国科学研究院曾经对北京地区按建筑节能标准50%做的建筑进行了200万平方米的实测,实测的结果表明什么呢?表明我们按节能50%做的建筑实际上节能的效果只有30%。为什么?可能有三大原因。一个是施工的问题。第二个是我们作运行管理中的问题。第三个问题包括偷工减料,也包括产生达不到要求的问题。
从这些案例我们可以看出,确实我们在材料产品方面差距还比较大。从另外的侧面也说明我们住宅产业发展的前景还很大。
第五个问题怎么在十二五期间从单纯推进建筑节能到推进四节一环保的转变,最终实现党中央国务院提出的发展节能省地型建筑的战略要求。
第二项建立对政府办公建筑和大型公共建筑的节能监管体系。在这儿告诉大家一个背景,我们在研究建筑能耗的时候,我们发现一个问题,在居住建筑,公共建筑中,突出的问题是大型公共建筑,这个问题十分突出。有一组数据,目前大型公共建筑,也就是2万平方米以上的建筑,在总量里面大概只占4%,但是它的耗能却占建筑总能耗的22%,也就是它是一般建筑,或者居住建筑单位面积能耗的5倍,我们实测的是5—10倍。这是一个问题。
第二个问题,政府办公建筑有特殊性,是政府自己在使用,政府号召推进节能减排,自己要带头,要率先垂范,所以,我们把政府办公建筑都归结到一块,所以,我们在国际上提出了一个首创的制度,什么制度?就是在一个国家的范围之内,针对政府办公建筑和大型公共建筑的节能监管制度。这个制度在国际上是首创,我们这个制度大体上有以下主要的内容:
一个内容就是对新建的政府办公建筑和大型公共建筑要求从规划到设计,到竣工验收,以及它的硬性管理都要建相应的管理体系,对既有的政府办公建筑和大型公共建筑首先一个目的是什么呢?就是要对它建监管体系,使它能够按照节能的方式去运行。这是第二条。第三条,在这个基础之上,我们培育了节能服务体系。因为通过建立监管,就可以把健在的节能潜力转化为现实的节能需求。我们现在已经出台了通过贴息的政策,一方面加强监管,另外一方面贴息,通过胡萝卜加大棒的方式。通过贴息的政策引导高耗能的办公建筑和大型公共建筑进行节能改造,从而我们也培育出一个新的市场,就是建筑节能的服务市场,也带来很多相关的附加效应,比较提高就业的问题,等等。
第三块,对于北方地区的供热体制改革和既有建筑节能改造。在这儿,我给大家简单汇报一下,过去我们都叫既有店主改造,现在我们把它重新定位在北方既有的居住建筑节能改造。对北方地区来说,大体上现在北方地区大体80%是不符合建筑节能设计标准的。第二这些不符合建筑节能设计标准我们称它为高能耗的建设,一个采暖期可能比发达国家同纬度的建筑能耗高2—3倍。第三,尽管我们耗了很多能源,但是居民的热舒适度并不高。我们在唐山做了一些改造,改造之前室内温度低在16度,低于国家18度的供暖要求,也就是他居住的热舒适度还是比较差的。一方面能耗高,但是热舒适度还低,第三,老百姓的热支出还高。这是一个方面。
第二个方面就是对于过渡地区或者南方不提建筑节能改造,这也是根据我们调研和实践的结果。在长沙我们按50%的节能标准设计出来的房子,它理论上耗能是多少呢?大体上在夏季的时候应该是50度电,但是测的结果,它目前耗电只有不到30度,平均在20度左右。也就是它按节能标准设计的房子,实现50%的节能率,它应该用电50度,但是实彻的结果只用到20度,30度,原因是什么呢?因为节能50%是在一定的舒适度情况下计算的节能率,由于过渡地区和南方老百姓追求热舒适度还不是太强烈,也就是他宁肯牺牲热舒适度,所以,他实际用能还没有达到规定的耗能水平,所以,目前的状态对南方和过渡地区我们从中央政府这个层面就不再强迫进行既有的建筑改造。而把重点放在北方地区。
在北方地区主要是两个任务,一个任务是供热体制改革,怎么把现在的福利供热转化成商业供热。第二怎么完善热价的形成机制,按用热量收费的制度。第三怎么推进按用热量收费制度相应的进行计量的改造。第四,在这同时完善低收入人群的社会保障制度,使他们得到供热的保障。最后一个,怎么理出竞争机制,实现供热领域有效竞争,提高经营管理效率和服务水平。主要五项工作。再有一块,我们正在推进可再生能源在建筑中的规模化的应用。推进可再生能源在建筑中的规模化应用是从去年开始的。《开再生能源法》去年元月1号开始生效,规定国家应该设立可再生能源应用的专项资金。财政部和建筑部根据这个法律的要求,财政部已经设立了可再生能源应用的专项资金,其中有一块就专门用于推进中国的可再生能源在建筑中的规模化的应用。
另外,中国一方面从我们能源、资源的条件约束很严,比如说我们的能源条件是十分差的,但是另外一方面,中国有得天独厚在可再生能源方面的条件十分丰富,为此,我们分析这些之后,确定了一个基本的战略导向。一,可再生能源在建筑中的利用为抓手,来引导中国的建筑用能结构的调整和转变。我们建筑用能的增长方式。我们切入点在哪里呢?我们目前面临很多风险和问题。第一,推动模式,第二,建设体系的问题,第三标准的问题,第四产品材料的问题。为此,我们决定一个基本的路径,先从城市级的示范开始,摸索经验,总结模式,形成标准,形成推进的机制,在十二期间全面推开,大的思路就是这样。目前,按这个思路已经启动了三批开再生能源在建筑中的规模化利用。第一批从07年开始在全国五个省,北京、内蒙、山东、广东、深圳,这五个地区实施了第一批的示范项目。第二批已经下达了,是在全国20多个省市进行示范,现在启动第三批。
在这儿我想说的是,事实上我们把这三批项目申报就比我们预期的结果差,比如第三批,最终申报了多少呢?234个省,今年你们也应该注意,国务院节能减排工作方案,就是国发15号文,方案里明确要启动200个可再生能源在建设中规模化应用的示范项目。但报上来所有的项目汇总以后只有234个,大家不知道这个信息?我觉得可能也不是。从去年第一批,第二批我们的项目已经逐步的在扩散,但是大家为什么不踊跃的报,不踊跃的探索可再生能源在建设中的示范和应用呢?这里面是有一些问题的,我也想留在这个会里我们共同的探讨。
第五项就是绿色照明。我们想从明年启动,在我国一个是道路,第二在社区,第三在住宅。通过这三个方面,我们一建立标准。第二推广节能的灯。第三我们逐步的先摸索经验,然后再推广。明年这项工作就要启动。汇报完五项任务,我再跟大家汇报我们推进这些工作,主要从哪些措施方面落实。主要三个,一个通过制度创新,第二通过政策引导和激励,第三通过技术进步。首先从体制机制讲,从国家的体制讲,怎么能够逐步从现在这种通过生产端推动到通过需求端来拉动,实现这么一个转变,在这儿我举一个例子,墙材,墙改从90年代初期推到现在,15年过去了,应该说已经取得了不小的,或者叫显著的成效。也就是我们现在的新兴墙材的使用率已经达到40%—50%,成绩已经比较显著,但是如果从15年这个过程来看,我觉得它明显的比较慢。为什么慢?其中一个主要原因就在于我们着力点选在什么地方。过去我们主要是从生产端来推动的,我们可以分析,一个我们经济激励,激励谁了?我们激励的是生产商,谁生产这个材料我激励谁,迄今为止大家知道,我们这个环节实行贴息的政策,墙改基金这么几个政策,但是确实主要着力在生产商。
我们能不能换一个思路,换一个方式,从需求端来拉动?需求端拉动几个环节,一个管理体制能不能改?从现在的生产主管部门能够转到建设主管部门,从使用方面来管,这是一个。第二个,能不能把激励的政策着力点着在开发商,甚至着在直接的购房者,通过这样,是不是能够更符合市场经济规律?这是一个方面。
第二个方面建立制度创新的问题。制度创新有几个,一个,我们所定的一系列的工作任务是不是应该建立考核评价体系?在这儿,我想说一下,我们建设部党组十分关注这项工作,我们从2004年开始,就每年对建设节能进行专项的考核和评比,说实话,在这么多主管节能,真正对这块工作的考核评价,我认为建设部是建立起来了。可以看,我们从2005年开始,通报批评表扬做的好的,同时通报批评做的差的。2006年一样,谁做的好表扬,谁做的差批评。在这儿我想给大家汇报一下,对各个省建设主管部门,各个市的建设主管部门进行通报批评,这个真是下了很大的决心。因为我们干工作都得依赖他们去干,但是做不好还挨批评,这个做不好是相对的做不好,有些做了大量的工作,但是推进成效差一点,所以,挨批评。
我觉得建设部下这么大的决心,真的还是不容易。我们这种专项检查效果目前正在展现。比如给大家举个例子,2005年的时候,我们做过一个专项的调查,执行情况是什么情况呢?在设计阶段执行节能设计标准的50%,在施工阶段只有22%。2006年这个数就变成在设计阶段执行建筑节能设计标准的达到94%,在施工阶段按节能设计标准做的达到52%。一年的工夫提高这么快,今年检查还没出来,但是我们初步掌握的情况,因为设计阶段、执行阶段,关键是施工阶段,今年应该是在80%以上。所以,我觉得我们现在这种体系和机制还是有效的。
再一块我重点给大家介绍一下我们在制度创新方面建立了哪些制度。一共七个制度,第一个新建建筑的市场准入制。第二,建筑的能源效率标识性制度。第三,旧建筑节能改造制度。第四,建筑用能系统的管理制度。第五,大型建筑用能管理制度。第六,建筑用能统计制度。第七,技术材料推广制度。第一项制度,以行政许可为特征的新建建筑的市场准入制度。这个写到国务院关于进一步加强节能工作的决定里。这个市场准入特征是什么?一充分运用现有的行政许可,不再增加新的行政许可。第二个,就是按行政许可法的要求,在现有的行政许可里面增加许可的条件,把规划设计施工几个环节执行建筑节能标准的情况作为许可的条件。一个从规划,研究的规定还没出台,发规划许可证之前,规划许可部门应该就这个项目是否符合建筑节能设计部门征求建设主管部门的意见,建设主管部门应当在十日之内做出许可,还是不许可的答复。依据是什么?就是你执行建筑节能设计标准做了没有。这是一个。第二我们利用施工许可,我们在施工设计阶段就要对执行建筑节能设计标准进行专项的查验,如果达到了,出具。达不到,应该拒绝。施工许可必须查验是否在施工阶段达到节能设计标准,达不到不得发放施工许可证。这是第二个。
第三个竣工验收,我们已经出台了新验收规范。你在施工阶段是否按建筑节能标准做,做的怎么样,已经作为了竣工验收备案的必要条件。这是我给大家汇报的第一个制度。
第二个制度,建筑能源效率标识制度。我们把建筑分成以下几类,一强制的,第二自愿。强制又分几种情况,第一开发商开发的量大面广的住宅。这种情况采取自行标识的原则,各个开发商在销售房屋的时候,你必须明示你的指标,必须把你采取的节能措施记载入你住房的销售合同和你住房的责任保证书等等。记载进去之后,你就担负了责任,什么责任?是不是按节能建筑标准规划设计施工的,这个责任最终由开发商来负。这是一个。第二个,对于我们的大型公共建筑和政府建筑,这一类我们采取强制性的标志,必须到第三方进行测评以后才能标识。第二类,自愿。为了鼓励开发商开发节能省地的建筑,你做的这个优于国家标准,你申请自愿标识。你申请了标识之后,第三方给你做测评,我们就给经济激励。如果最后的经济激励政策确定下来,你必须经过测评和标识证明优于国家标准,这个政策正在跟财政部进行磋商。我估计应该该出台了。
第三个制度就是既有的居住建筑节能改造。首先有一个基本的定位,我们把它定位成政府的责任。为什么定位为政府的责任?因为既有的居住建筑节能改造从世界范围来看,都是由政府承担的一项工作和一项任务。在这个领域里,简单的说,市场机制是部分失灵的,你要想通过市场机制来做,在国际上没有成功的经验。所以,这是基本定位。对政府来说做了哪些工作?首先你负责进行居住建筑的调查,你要调查清楚你辖区内住房结构是什么,建筑形式是什么,把家底摸清楚。第二,你要在这个基础上进行节能减排的计划,同时根据《物权法》还得充分尊重物权所有人的意愿,在这个基础之上你才能做节能改造。节能改造也是由地方政府组织实施。最后,还有验收评估的问题。这项制度,这么一些要求,我们已经把它作为具体的程序进行要求,写入了建筑管理条例。等国务院审理之后通过。因为时间关系,我简单再给大家说一个是建筑用地的具体管理制度,还也大型共归建筑的管理制度。在这个制度里,关键是五项基本的制度。
我国新能源的发展
历程及现状 自1973年发生的石油危机以来,西
方国家为减少对世界不稳定地区石油供应
的过分依赖和出于环境保护的要求,都把
提高能源系统的效率、节约能源作为其能
源战略的重要目标和措施。在这一过程
中,信息通信技术始终作为一个重要的辅
助手段被应用于节能的方方面面。
为了避免污染,同时为了避免未来的
能源危机,人们开始寻找更清洁、可再生
的能源。国家在“十一五”期间将把新能
源作为重点产业加以发展,中共中央在《十
一五规划建议》中明确提出:“加快发展风
能、太阳能、生物质能等可再生能源。”
80年代起步阶段
新能源的发展从国家的支持来讲,
是从我国的“六五”计划期间,也就是上
世纪80年代初期,新型可再生能源技术
开始列入国家重点科技攻关计划,由中
央政府拨给资金。这是在国家科委组织
的能源战略研究中第一次把新能源、可
再生能源作为未来国家发展的一个战略
组成部分。
虽然中国也把新能源作为我国的一
个能源发展战略,但是由于中国当时的煤
炭等整个的资源和能源相对来讲还比较丰
富,再加上当时新能源的开发还处在研究
开发的起步阶段,技术还不成熟,成本也
比较高,无法实现大规模应用。在当时还
很难对经济和社会产生重要影响,主要处
在研究开发和应用示范的阶段。当时我们
提出要“近有实效、远有前景”,所谓“近
有实效”主要是指发展农村的小沼气、小
水电,特别是生物质能。这对解决当时我
国农村的好多地区,特别是缺少商品能源
供应的地区起到了很大作用。
当时新能源的发展规模,由于财力
有限而没有发展大型项目。国家“六五”
计划的第一个攻关项目,仅拨给新能源部
300万人民币。由于经费有限,技术力量
薄弱,所以风电主要是发展小型风力发电
机,目标是解决内蒙流动的蒙古包的用电
问题,围绕这个组织攻关。而当时国际上
已经开发了相当大的风电设备。生物质能
方面主要是开发沼气,进一步提高它的商
品化程度,提高产气率。当时也开发了一
些像沼气发电这样的技术,以及后来的沼
气汽化技术。当时太阳能电池厂全国只有
两家,分别位于开封和宁波,这两家的生
产能力加在一起还不到一个兆。这是很低
的生产水平,而且当时也没有什么应用,
其原料就是用半导体厂的废旧单晶硅来
做。热用当时与德国政府开展了国际合
作,在北京大兴区建立了中国第一个新能
源村,在这项中德科技合作计划里,第一
个合作的项目就是建立新能源示范村,就
是把德国的技术综合地拿到这个村,做了
新能源的示范点,通过这个村让人们了解
新能源具体能发挥什么样的作用、怎么来
应用。
可持续发展阶段
随着我国科技的不断进步和经济实
力的不断增强,进入九十年代,国家在这
方面的投入力度也越来越大。这个阶段的
显著标志是在1992年召开的联合国环境
与发展大会上,第一次提出了可持续发展
的问题,提出了环境与发展二者的关系问
题是人类面临的一个重要挑战,而要解决
可持续发展就要改变能源的结构,并再次
提出发展清洁能源、发展可再生能源。
由于第一次提出后国际上石油危机得到缓解,油价很低,所以人们就不可能
再去搞高成本的可再生能源,而只停留在
研究阶段。到了1992年第二次提出是从
可持续发展的角度,不仅是解决当前的能
源问题,还要实现人类的可持续发展,解
决由能源和发展带来的环境问题。
可再生能源是清洁的、没有污染的
能源,因此各个国家都在加大发展力度。
特别在1997年旨在限制发达国家温室气
体排放量以抑制全球变暖的《京都议定
书》通过后,欧美等发达国家由于承担了
减排的义务,因此,他们必须把发展可再
生能源作为常规能源的替代品,这样除了
在减排上就起到了明显的效果,同时这样
做也在客观上推动了西方国家的再生能源
技术发展。
在此期间,我国通过国内研发、组织
国际合作等方式积极发展可再生能源,与
美国、欧洲等很多国家合作,在中国建立
了再生能源试验项目,如内蒙的风能、太
阳能等做了很多研究,也引进了一些国外
先进技术,包括我国在与欧盟委员在浙江
大陈岛成功建成的风能、太阳能、潮汐能
和生物质能的综合性可再生能源示范基地。
21世纪发展现状
到了二十一世纪,我们面临的能源
问题更加凸显,也就是能源环境问题已
成为制约未来经济发展的一个重大因素。
在这种情况下,国家就更加把再生能源
放在一个战略地位。2006年中国通过并
实施了《可再生能源法》,通过立法形式
确立了可再生能源在未来中国经济发展、
可持续发展和能源发展的战略地位,也
确定了它发展的重点和配套的相应的政
策法规。在此之后,发改委和相关政府部
门也陆续制定了一些配套政策,来完善
和实施这项法律。
另外,在2007年国家也制定了相应
的《可再生能源中长期发展规划》,规定
了我国可再生能源发展的目标,即力争到
2010年使可再生能源消费量占到能源消
费总量的10%,2020年提高到15%。具
体目标包括到2020年建成水电3亿千瓦、
风电3000万千瓦、生物质发电3000万千
瓦、太阳能发电180万千瓦。
在节能减排及应对全球环境变化方
面,我国也把发展可再生能源作为一项重
点任务,比如我们的节能工程,其实质就
是通过节能来实现减少化石能源的消耗。
特别是党的十七大报告中提出的2020年
全面小康社会目标,其中一条就是要建设
生态文明。建设生态文明的一个具体内容
就是显著提高可再生能源的比重,进一步
大力发展可再生能源。在节能减排方面也
明确了要积极利用可再生能源,所以十七
大报告也在事实上再次确立了可再生能源
的地位。
在这些政策前提下,从党中央国务
院到发改委、财政部和地方各部门都相应
制定了很多政策,包括财政部建立了可再
生能源发展基金,确定一些基金的管理使
用办法,来鼓励企业、地方政府和各方面
更多地利用可再生能源。发改委也在大的
产业项目上减免税收等。因此这几年我国
的新能源产业发展很快,我们现在风能的
发电装机到目前已超过600万千瓦,到今
年年底有可能达到一千万千瓦,提前实现
“十一五”计划的目标。
在太阳能方面,中国目前是世界上
生产真空管太阳能热水器最多的国家,
我们一年大概生产能力超过一千八百万
平方米。在太阳能发电方面,我国已成为
世界上最大生产光伏电池的国家。生物
质能方面,我国提出“不与人争粮,不与
粮争地”的方针。在这个基础上,进一步
开发生物燃料。通过发展非粮作物和植
物发展生物燃料,做到不占用粮田,不影
响粮食安全。
以上大体是我国目前可再生能源的
现状:我们确定了中长期发展计划和相应
的正在完善中的政策,并形成了一些科技
成果,但总体来讲,创新能力还不足,
许多核心技术仍没有掌握,还走在发达
国家后头。另外各项具体新能源的政策
体系还不健全、很多大型设备还需要进
口、人才缺乏,教育还没有为再生能源
的发展提供强有力的支撑。综上,我们
在政策、培养人才、国际合作和组织好
示范这些方面应该加强。
新能源产业化离不开信息技术
在信息技术的应用方面,虽然信息
化技术已经在规模较大的企业中应用,但
目前整体上在可再生能源产业的应用还相
对滞后于其他成熟的产业。从长远来讲,
可再生能源的发展离不开信息技术,如风
力发电。因为现在大部分的风力发电都是
无人值守自动运行的,它怎么并网与电网
更好地匹配,就需要采用控制技术和网络
管理技术。在太阳能光电方面,特别是进
入电缆的数据采集、整理、分析都需要采
用IT手段。另外,太阳能电池制造过程中
也需要设计开发的系统软件。
新能源产业化,离不开IT技术,离
不开信息化手段。“智能电网”是目前电
力企业说得比较多的词。它的意义并不
限于优化电力公司的管理那么简单。事
实上,它还对“清洁科技”有着重要的作
用。由于各国政府对于环境的日益重视,
以及能源紧缺的压力,通过“清洁科技”
生产的可再生的“清洁能源”有着广阔的
发展前景,如风能、太阳能、燃料电池等
等。而有了各种各样的清洁能源,原来的
电网要和这些能源有机地结合,就需要
电网网络更加智能化,使得能源从生产、
传送到最后使用的过程受到集中监控和
管理。如果能通过成本核算进行更好的
定价,清洁能源就能从中获益,从而更快
地发展。而要进行更好的定价,就得依赖
于更多的数据收集和更好的数据分析处
理,这里智能技术就有了用武之地。
---生物质能与核能
能源是人类藉以克服困难,维持生存的原动力,譬如太阳给我们光热,风吹动风车可以发电,燃烧汽油可用以推动汽车,使用瓦斯可以烹调、取暖,凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。近年来,无论核分裂、核融合和太阳能的研究发展,均呈现出一片蓬勃景象,但今日能源供应市场燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均,使用时又污染严重,鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术,预计主能源维持在能源主流的地位直至本世纪之末,因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料,并加紧改良现有能源的利用技术。下面是未来应用较广泛的两种新能源。
一、新能源之生物质能
生物质能是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。 而所谓生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能 量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可 转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。目前,很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中,它是由太阳能转化 而来的。
1、生物质能的特点
1) 可再生性生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2) 低污染性生物质的硫含量、氮含量低; 生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量, 因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4) 生物质燃料总量十分丰富。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的十倍。
2、生物质能的分类
依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等。农业生物质能资源是指农业作物;农业生产过程中的 废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排 出的废水等,其中都富含有机物。 城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和 少量建筑业垃圾等固体废物构成。
参考资料http://bbs.chinagb.net/?fromuid=69687
[编辑本段]分类
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、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、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能);穿透生物质能。
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,过去一直被是做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
[编辑本段]新能源概况
据估算,每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦,其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散,目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤,目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。
[编辑本段]常见新能源形式概述
(具体内容详见各能源形式所对应的词条)
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2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。
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。
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。我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%。
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世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。
海洋渗透能
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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。
[编辑本段]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。
[编辑本段]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。
新的能源是什么
1
新能源,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和其他可再生能源。合理的开发利用新能源,可以改善和优化能源结构,保护环境,提高人民生活质量,促进国民经济和社会可持续发展。
新能源开发利用主要包括新能源技术和产品的科研、实验、推广、应用及其生产、经营活动。新能源的开发利用,应当与经济发展相结合,遵循因地制宜、多能互补、综合利用、讲求效益和开发与节约并举的原则,宣传群众,典型示范,效益引导,实现能源效益、环境效益、经济效益和社会效益的统一。
2
随着科学技术和社会生产力的不断发展,能源的问题显得越来越重要。目前,全世界的能源仍以煤、石油和天然气等化石燃料为主。这些化石燃料储量有限,同时它们又是极其宝贵的化工原料,可以从中提炼和加工出各种化学纤维、塑料、橡胶和化肥等化工产品。将这样重要的化工原料作为能源来使用实在可惜。随着社会生产力的发展和人类生活水平的提高,世界能源的消耗量愈来愈大。据估计,全世界石油、天然气和煤的储量最多只能供给人类使用一、二百年。因此,摆在人类面前的一项紧迫的战略任务就是探索新能源。目前研究开发的新能源主要有以下几种:
1.地热能与潮汐能
可利用的地热资源是地下热水、地热蒸气和热岩层。地下热水层一般在地下两千多米深处,温度80℃左右。将地下热水降低压力使之变成蒸气(在47.34 kPa时水80℃沸腾),可推动汽轮发电机发电。
潮汐能利用的是海水涨落造成的水位差。此种能量可以作为动力来推动水轮机发电。地球上潮汐涨落中蕴藏的能量是巨大的,但建造大规模的潮汐电站技术上有很多困难,成本也较高。
2.太阳能
太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10^22J,相当于目前世界能量消耗的1.3万倍,可以说太阳能是取之不尽用之不竭的无污染的理想能源。因此,太阳能的收集利用是当代科学家十分感兴趣的问题。
目前太阳能利用主要有三种形式。一种是直接利用太阳辐射热,建成太阳灶、太阳能热水器,太阳房(用于采暖)和塑料大棚等,或利用太阳能来发电。太阳能电站是利用集热器吸收太阳辐射的热量,其蓄热材料(液态金属)温度可高达1000℃左右。所吸收的热量通过热交换器将水变成水蒸气推动汽轮机发电。这种转换方式称之为光-热转换。第二种是光-电转换,即利用太阳能电池将太阳能直接转换成电能。太阳能电池种类较多,主要有单晶硅电池、砷化镓电池、磷化铟电池和多晶硅电池等。目前太阳能电池效率还比较低,成本也比较高。它主要用于人造卫星等宇宙飞行器作为各种仪器设备的动力。第三种是光-化学转换,即将太阳辐射直接转换成化学能。绿色植物的光合作用就是光-化学转换,但它还不能完全受人控制。因此,研究各种完全可控的光-化学转换方法也是当今世界重大的研究课题之一。近年来发现,太阳能辐射到某一光化学反应体系后,能形成动力学上稳定的光产物,使光能转化为化学能而储存起来。另外,在催化剂存在时,由太阳光直接分解水而制得氢和氧的方法也是太阳能利用较有发展前途的一条途径。发展氢能具有独特的优越性。首先,氢的原料是水,资源丰富。另外氢燃烧后的热值较高,1g 氢燃烧后可放出143 kJ的热量,而1g煤燃烧只有31~32kJ,1g汽油燃烧也只有48kJ。还有氢燃烧生成水,它来源于水又还原于水,是顺应自然的一种循环,不会打乱自然界的平衡。又因燃烧产物无烟尘以及其它污染物,所以氢能又是无污染的清洁能源。
虽然,地球接受太阳的总能量很大,但是由于其能量密度很低,取得单位能量的一次投资大,能量转换效率有待提高。
3.核能
原子核裂变和聚变时都放出巨大的能量。原子核能是一种比较理想的能源。
(1)核裂变能
裂变是较重的原子核在足够能量的中子轰击下分裂成较轻原子核的过程。当235U原子核发生裂变时,分裂成两个不相等的碎片和若干个中子。裂变过程相当复杂,已经发现裂变产物有35种元素,放射性核素有200种以上。下面是235U裂变中的一种方式:
[编辑本段]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。
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生物能源主要是指在生物体(尤为植物)内,经一系列化学反应所释放出的能源。其实,世界上90%的能源消耗来自植物光合作用所积累的能源,比如地球演变的历史上所积累的矿物能源(煤、石油、天然气,因为它们是堆积在一起的有机物经地质作用形成的),但总有一天矿物能源会消耗殆尽。能源危机威胁着人类的发展。所以发展可再生能源,尤其是利用植物光合产物转化成便于利用的能源,引起了全球的广泛关注。人类利用生物能源,实质是将植物通过光合作用固定的碳的能量释放出来。它的好处在于: 一、中性的碳循环,即无温室效应;二、生物再生的能源有助于克服化石能源供应的萎缩。并且,发展生物能源不仅可以解决资源、环境的问题,还可以带动农业产业的发展,实现环境与经济效应的双赢。
我国是粮食大国,同样也是资源匮乏的国家,发展生物能源十分符合我国国情。对此农业部成立了生物质工程中心,目的是加强农业生物质技术研究,在生物能源的开发等方面取得突出进展,并使我国在未来达到国际先进水平。与此同时,国内的众多科研院所也纷纷加入研发行列,试图开拓出自己的道路。巴西、美国等利用玉米淀粉转化成酒精已经取得很大成效。但是就世界上大多数国家和地区而言,不可以用有限的耕地去发展新的能源产业。所以利用荒地种植野生、半野生的能源植物已是大家认同的发展方向。另外,与某些国家采用把玉米、甘蔗转化成乙醇,或是从油料作物中提取生物柴油不同,我们国家把目光放在了更为高效的纤维素上。 纤维素是植物的木质部分,是地球数量最大的植物积累的产物,植物从太阳获取的绝大部分能量也都储存于其中。所以人类一旦掌握了释放出存储在纤维素中能量的技术,能源危机便可迎刃而解。在北京市科技俱乐部组织的活动中,我有幸与北京大学生命学院的老师交谈,并聆听纤维素技术。我了解到纤维素的降解和转化是十分关键的步骤,也是巨大的难点。纤维素犹如植物坚硬的骨架,因此它远比淀粉类物质难分解。而突破口是找到合适的能高效分解纤维素的酶。在这方面生物又给了我们很好的启示:牛吃的是充满纤维素的草,却能够胜任拉车、耕田的重活。牛胃的反刍作用,其中微生物产生的纤维素酶都是很值得我们去模拟的。我们的课外科技活动就从这里开始,从分离和改良纤维素酶基因开始。而从另一个角度,我们还可以通过提高植物体内的纤维素含量,来提高转化效率,降低成本。天然的甜高梁、柳枝稷是目前已知的高纤维素含量植物,而通过对它们进行转基因处理,我们能从单位植株中获得更多的纤维素。
生物能源的开发与生物技术、基因工程密不可分。北大的老师向我讲述了基因工程在培育能源植物中的作用。其中包括促进光能产物的积累,促进采收后纤维素的降解,以及要使能源植物在缺水的环境中生长,要使这些植物耐受低温、增加一年中光能转化的时间。这些都是可以通过基因操作技术来实现。这些工作正是我们这一代人明天要做的事情。今天,我们要多学习这方面的高新技术知识。
作为当代的青少年,我们需要放眼世界,密切关注生态环境和资源问题。过去,我们曾开展节水宣传、参与植树造林,为美化环境做出贡献。而现在我们要身体力行,加入到开发、宣传新能源的行列中。比如,我们可以在实验田里学农劳动,负责原料作物的种植和养护;有组织地进行野外考察,研究各种作物的成分及价值,提供给有关部门。或者科学合理地运用已有的知识,为增强农作物的环境适应性、解决荒漠化问题积极献言献策。我们还可以在学校内做培养微生物、植物的组织培养等实验,提高对生物工程技术的认识水平;加入青少年科技俱乐部,进入科研院所,与导师合作研究相关课题。或者是在学校、社区中宣传生物能源的使用前景…… 总之,有无数活动与创意等待我们去实施。在这个过程中,不但能丰富自己的文化知识,还可以提高科学素养,锻炼能力!其实,我们的力量并不微小。只要我们报有一颗热爱科学的心,将热情与智慧投入其中,就会获得意想不到的收获。而我们的家园,也必将在你我的行动中,变得越来越美丽!
不太清楚你要的是哪方面的
一 利用风能
地球上的化石能源(石油)终究是有限的,为了人类的持续性发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带,矗立着四排实验性涡轮机,这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观,150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说:“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场,你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年,一份政府有关风能的概论作出了如下结论:堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源,仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中,风能的价格已经下降了85%,这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能,可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。
二 取消电网
现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点,那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电,做到自给自足。例如,可以利用地热系统给建筑物供暖和降温,利用屋顶上的太阳能电池提供电力,多余的电能还可以输送到当地的供电系统中,以零售价卖掉,这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计,一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?
三 混合燃料汽车
美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车,它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动,提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品,它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量,汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电,夜间电费低廉,这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果在一夜间,美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代,石油的消耗量将会下降70-90%,美国进口石油的时代将彻底结束,在未来多年中,美国的石油将完全可以自给自足。”
四 制造质量更好的乙醇
今年,美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车,乙醇加油站的数量将增加三分之一,达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料,他说:“要想使用乙醇替代石油,防止全球进一步变暖,我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动,纤维乙醇的原料可以有多种选择,柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高,不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物,美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说:“我们正在测定那些微生物DNA序列,将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进,摆脱了对化石能源的过度依赖。
五 利用太阳能
明年初,在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺,这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳,将阳光反射到一个热量收集器上,热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1,300华氏度,通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后,在摩加伏沙漠4,500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能,利用这些能量产生的电能将可以向287,000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水,但将阳光转化为电能却存在很大困难。
斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能,这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电,然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步,终有一天这个设想一定可以变为现实。
六 制造氢能源
氢能源的潜力巨大,但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料,今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得,但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛,丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国,未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。
七 利用海浪能发电
美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量,其中大约有八分之一可以开发利用,同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中,欧洲一直走在世界的前列。今年夏天,在葡萄牙,工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中,一般露出水面,一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15,000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛,这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天,在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525,000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明,布设足够多的涡轮机将可以为8,000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限,但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向,这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场,这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说:“我们可以称它为月亮能,风时有时无,但从现在开始至未来的1000年,月亮和潮汐会始终存在。”
八 向地下要能源
美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说:“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5,000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用,这些能量正在被白白浪费掉,现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。
可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉,一旦开发成功,将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。
九 开发垃圾燃气
自旧石器时代,我们就一直在燃烧生物物质,当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖,烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材,但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样,燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中,气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体,这种气体可以在锅炉中燃烧,或可以替代涡轮机中的天然气,这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电,整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。
十 节能从我做起
回想上世纪70年代,所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示,今天,随着科技的发展,我们节约能源可以充分利用技术优势。现在,美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是,由于输送电力的效率有待提高,所以,大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此,消费者无能为力,但他们可以从我做起,在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。
在当今能源越来越缺少的社会上,能源与节能技术是不可缺少的。下面我给大家分享一些能源与节能技术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。
能源与节能技术论文篇一新能源汽车节能技术的应用
摘 要 伴随着第二次工业革命发展,汽车行业如雨后春笋迅速的成长,但汽车在给人们出行带来方便的同时资源和环境也付出了巨大的代价。汽车的生产和使用需要大量的钢材和石油,而制成钢材的原材料和石油是不可再生资源,因此面对汽车的大量生产这些不可再生的能源将会逐步的枯竭。所以对新能源汽车的开发与节能技术的研究对减少使用不可再生资源有重大的意义。
关键词 新能源车节能技术应用
中图分类号TU5 文献标识码A 文章 编号 1674-6708(2013)95-0191-02
0引言
当今社会经济和科技在不断的快速发展的同时能源消耗太大造成能源不断的枯竭与环境污染严重等问题日益明显。如今全世界各个地方都在提倡节能、减排。绿色环保则成了当今社会上的主体。如今汽车行业已经成为世界上最大的能源消耗和污染行业之一。而要解决能源消耗与环境污染问题就应该先从汽车行业抓起,减少能源消耗和污染。
1汽车的节能技术
1.1混合动力技术
混合动力一般指由汽油、柴油与电能混合在仪器所形成的动力。这项技术的关键是混合动力系统。混合动力系统关系着整个车的性能。再经过多年混合动力研究的基础上,将原来的点火装置转变为由电动马达作为发动机的辅助动力来驱动汽车。由原来的离散结构向着一体化结构发展。也就是将发动机和电机与变速箱结合在一起。在启动的时候辅助发动机的电动马达可以产生很强的动力,也可以在汽车高速平稳的行驶时间段内减少发动机的出力减少油耗。而且混合动力技术能够对能量进行回收。在制动的时候,能够对热量进行转变吸收。
混合动力技术的分类可分为两类一是联结方式二是混合度联结式分类是根据混合动力的驱动方式进行分的,其中联结式分类又分为了3种:1)串联式混合动力系统是由电能转化为动能从而驱动车轮转动,其中的电力是由内燃机带动发电机来引起的2)并联式的混合动力系统区中的驱动系统内有两套,并且两套的驱动系统能够可以相互协调来共同完成驱动车辆,当然也可以使用单独的驱动系统来驱动车辆。这样的并联式混合驱动系统能够使车辆适用于更为复杂的路况3)混联式混合驱动系统可以根据不同的路况来临时调节内部机器的输出功率的原因是因为它的内部中的内燃机和电机有自己的一套机械变速箱而且混合动力系统还可以分为以下4类:1)微混合动力系统该系统可以有效的防止电动机的不运转从而增加油耗和对环境的污染。对发动机的启动和停止进行控制2)轻混合动力系统,而这种系统的主要代表是皮卡车3)中混合动力系统动力系统采用的是高压机比低混合动力系统更加的灵敏4)完全混合动力系统的混合度达到50%是未来逐步发展的方向。
1.2高效汽油机、柴油机技术
汽车节能的关键是内燃机的技术。在内燃机节能技术方面,应该从这几个方面讨论, 第一是汽油机直喷技术,稀薄和分层燃烧技术第二是柴油机的高压喷射技术第三是柴油机的多次喷射技术第四是可变气门技术第五是废气涡轮增压技术。
1.3高效载重汽车的发动机技术
目前我国载重汽车品种少,技术还很落后。发展高效的载重汽车,是在现代物欲横流的形势下,提高运输的效率,降低汽车用能源消耗的重要一步。因此,国家应重点支持这种高效载重汽车的开发和产业化发展。
1.4轿车、轻型车的柴油化技术
实现节能的重要途径是柴油化,随着汽车以很快的速度进入家庭,我们应该十分注重这项技术。不断的开发而且要有质量的保证。这样的话就减少了对能源的开发。实现了节能减排。
2新能源汽车节能技术的应用
2.1混合动力汽车
混合动力一般指由汽油、柴油与电能混合在仪器所形成的动力车型。这样能有效的改善燃油和功率输出低的车型。根据其不同,主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。他的优点是:1)采用混合动力后可以增加汽车内部机器功率的输出和减少耗油量。当大功率内燃机功率不足时,可由电池来补充,同时电池也可以得到充电,所以其行程和普通汽车是一样的2)因为使用电池,可以方便地回收以便循环使用3)在市中心人流量大的地方,完全用电池单独驱动,实现“零”排放4)可以在现有的加油站加油,不必再投资建设新的加油站5)用户可以让电池在延长寿命和降低成本的基础上保持良好的工作状态。
2.2纯电动汽车
纯电动汽车是直接采用电机作为驱动器,是全部以电力作为汽车的驱动力这种车的难点在于电力的储存技术。传统汽车消耗石油等不可再生能源造成能源消耗和环境污染,而电能可以从核能、水力和风力等可再生能源中获得且无污染。电动汽车还可以利用在其空余的时间进行充电,使发电设备日夜都能充分使用,大大提高它的行驶效率。由于这些优点,电动汽车的应用成为汽车工业的一个非常关心的问题。对于电动车而言由于建设成本高且基础设施不是一个独立的企业就能够完成的,需要各个企业联合起来与当地政府部门一起努力,才可能大规模的推广。这使得电动汽车的价格非常的高昂,但是与混合动力汽车相比较来说电动汽车的技术简单而且成熟且操作方便,且只要有足够的电力就能驱动汽车且充电方便。但是不足就是电动车所使用的蓄电池的蓄电能力不足存储的电量少,且构建电池的原材料成本高还没有形成一定的经济规模,所以购买价格高。
2.3燃料电池汽车
燃料电池汽车是以液化石油气(LPG)和压缩天然气为燃料,采用先进的电子控制技术和高性能的污染净化装置来减少污染。而且经过有机材料的化学反应产生的电流作为汽车的驱动力。
近年来燃料电池技术已经取得了重大的突破。燃料电池汽车,零排放,而且减少了机油泄漏带来的水污染和温室气体的排放等问题,还提高了燃油经济和发动机燃烧效率,运行平稳,没有噪声。
2.4氢动力汽车
氢动力汽车是真正实现零排放的,排放出来的是纯净水,没有任何污染。
但是氢燃料电池成本高,而且发展氢燃料的存储和运输按照技术条件很难实现,还有就是氢气的提取需要通过电解水,否则就不能从根本上降低二氧化碳排放。
这项技术虽然实施起来困难,但是随着新能源技术的不断发展,一定会得以解决实现。
3发展前景
随着国家政府部门的不断指引,各项政策的不断支持,新能源汽车的应用有很大的发展前景,新能源汽车节能技术的应用也会越来越广泛,并且应用在人们的日常生活中,给人们的生活带来很大的便利。通过不断的发展新的技术,以最低的成
本换取最大的经济效益,也将会引领新能源汽车走上一个更新,更广阔的台阶。
4结论
科学技术永远是第一生产力。汽车的迅猛发展,人们素养的不断提高,在大力提倡生态文明建设,打造美丽中国的时代背景下,人们对环境的要求会越来越高。
更加环保的的汽车会越来越受到人们的欢迎。而新能源的开发会越来越重要,那么新能源汽车节能技术的应用会越来越广阔,越来越受到人们的重视。
时代总是在不断的发展,科技也不断在进步。新能源汽车节能技术的应用将会备受重视。
参考文献
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[2]__达,望义熙,周世权.汽车电器的研究,2010(11).
[3]李大胜,吕明,石怀荣.湖南工程学院学报,2011(2).
[4]邵毅明.汽车新能源与节能技术,2008-3-1.
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