地球上的可利用资源能支撑多少年?
参考答案:石油45-50年,天然气50-60年,煤炭200-220年。若世界停止生产粮食,全世界的存粮只能用40天左右。大可放心,资源损耗是严重,但会有新能源的 统计数据表明,目前世界上75%的能源来自于矿物燃料的燃烧,而这些燃烧是人类最大的健康污染源,也是地球温室效应的罪魁祸首。火力发电、交通运输和各种加热过程都需要燃烧大量的煤炭、石油、柴油、汽油和木制品,在燃烧过程中,这些矿物燃料会排放大量的有害气体颗粒,导致人类呼吸系统障碍和癌症。从全球角度来看,目前全球面临的最严重的环境问题之一,就是温室气体在大气当中的含量持续增加,这是导致全球气候变化的最重要的原因。联合国希望世界各国花大力气进行可再生能源,包括太阳能、风能、地热能源、生物能源和水利资源的开发和应用,同时加大对现有矿物能源进行技术更新和改造,以减少有害气体的排放。 科学家研究发现,在地表面几千米处存在着温度逾千度的灼热岩石层,可以设想,火山爆发喷发出的火红岩浆就源于此。科学家称这种热能为岩石地热资源。如果能把灼热岩石中的热能取出变成电能,石头也能发电。在此之前,科学家曾发明了利用水文地热资源进行发电的方法,即把地下蒸汽或温泉的能量转化为电能,这种电能已占总发电量的0.3%。如何把地下岩石中的热能取出来发电,是许多能源专家长期以来的梦想。 英荷“罗雅·达奇舍”石油公司正计划把这一梦想变成现实。不久前,该公司在萨尔瓦多组建了一个地热财团,准备利用先进的工艺技术解决岩石地热资源利用问题。根据这家财团的岩石地热开发方案,工程技术人员将利用先进的勘探技术在萨尔瓦多寻找地下灼热的岩石,然后通过钻探技术建立水压注入系统。利用这个系统,地面冷水能够深入地下,并通过灼热岩石转化为热水或过热蒸汽返回地面,从而获取热能。在地面上再将热能转化为电能。按“罗雅·达奇舍”石油公司专家核算,他们能够建造功率为2000-5000千瓦的岩石地热发电站。 “罗雅·达奇舍”石油公司技术部经理达尔利说:“萨尔瓦多方案”是他们公司地热利用宏伟计划的一部分,公司计划在未来五年内投资5-10亿美元扩大岩石地热开采规模,让地下灼热的岩石在不远的将来成为人类主要能源之一。 太阳能 科学家预测,在10至15年内,地球上阳光充足地区将会出现大量太阳能热电厂,向世界各国提供洁净电能。 20世纪初,研究人员就开始在屋顶采用槽式聚光镜获取能源:先将黑色管子里的油加热到400摄氏度,当油流过热交换器时,将水蒸发成蒸汽,然后用蒸汽来推动涡轮发电机。随着时间的流逝,在研究人员不断努力下,太阳能发电技术获得巨大改进。目前,槽式太阳能发电的转换效率已经达到15%,也就是说1/6的入射光能可以转换成电能,而太阳能电池板的转换效率只能达到10%。80年代末,美国研究人员在加利福尼亚建成一座功率为354兆瓦的太阳能热电站,它相当于一座中型热电站。但是,槽式热电站的劣势是占地面积大,它需要一条长 150米 ,宽 6米 的槽,其发电成本是煤炭、石油或天然气的3倍。 槽式发电并非是太阳能发电的唯一途径,有工程技术人员采用了别的方案,如塔式发电。他们采用上百个单反射镜(定日镜)从东向西跟踪太阳,反射镜将太阳光束照射到塔顶的热交换器上,交换器把吸收到的热导入盐溶液,加热后的盐溶液被泵到塔底,产生推动涡轮机的蒸汽。利用盐溶液的方法虽说不错,但溶液对管道和容器会产生腐蚀作用,为此,科学家准备用空气替代盐溶液,用空气来传导热能。为解决空气导热性能差的缺陷,研究人员研制出一种“容积接收器”,其原理类似吸水海绵,可将空气加热至1200摄氏度。当热空气通过该接收系统时,系统吸掉空气中的大部分热量,并将加热后的空气直接鼓入涡轮机,推动涡轮机发电。该方案将来是否会取代槽式发电方案,目前还没有定论。从理论上说,塔式热电站的太阳能利用率可以达到25%。重要的是塔式热电站还存在一定的技术问题,而槽式发电在技术上已经成熟。 去年9月,西班牙政府通过一项新的法令,将原来每度电价从3欧分提高到15欧分。为此,西班牙计划于2004年建造一座欧洲最大的太阳能槽式热电站。为提高太阳能的利用率,研究人员将吸附管内的油换成水,这样既可以节省昂贵的油,还可以将水直接蒸发。但在用水代替油的技术试验成功之前,吸附管内仍以油作为热载体。从目前进展情况看,该技术有可能在5年内实现,届时太阳能的利用率有望提高到20%以上。除成本低于太阳能电池板外,太阳能热电站在太阳下山后仍能靠白天存储的热能来发电。存储热量需要储油罐或装载盐溶液的容器,这就要求有大的场地。将来肯定会有比上述热载体更好的介质,发现它们只是时间问题。
世界的能源的种类很多,我们目前经常使用的煤炭、石油属于常规能源,这些常规能源可以使用的量已经不多,估计在200年以内就会耗尽:
1、石油储量的综合估算,可支配的化石能源的极限,大约为1180~1510亿吨,以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算,石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。
2、天然气储备估计在131800~152900兆立方米。年开采量维持在2300兆立方米,将在57~65年内枯竭。
3、煤的储量约为5600亿吨。1995年煤炭开采量为33亿吨,可以供应169年。
但在世界的能源还有许多,如太阳能、风能、核能等,这些新能源目前还没有得到很好的开发,可使用的时间难以估量。
大力发展可再生能源用可再生能源和原料全面取代生化资源,进行一场新的工业革命,不仅是出于生存的原因;与之相连的是世界经济可获得持续的发展。
一旦种源消失,该资源就不能再生,从而要求科学的合理利用和保护物种种源,才可能再生,才可能“取之不尽,用之不竭”。土壤属可再生资源,是因为土壤肥力可以通过人工措施和自然过程而不断更新。但土壤又有不可再生的一面,因为水土流失和土壤侵蚀可以比再生的土壤自然更新过程快得多,在一定时间和一定条件下也就成为不能再生的资源。
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。
根据经济学家和科学家的普遍估计,到本世纪中叶,也即2050年左右,石油资源将会开采殆尽,其价格升到很高,不适于大众化普及应用的时候,如果新的能源体系尚未建立,能源危机将席卷全球,尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态,莫过于工业大幅度萎缩,或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。
为了避免上述窘境,目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源,或者将注意力转向海底可燃冰(水合天然气)等新的化石能源。同时,氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品,也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的氢燃料电池电动汽车,就是此类能源中介应用的典型代表。
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。自工业革命以来,能源安全问题就开始出现。1913年,英国海军开始用石油取代煤炭作为动力时,时任海军上将的邱吉尔就提出了“绝不能仅仅依赖一种石油、一种工艺、一个国家和一个油田”这一迄今仍未过时的能源多样化原则。伴随着人类社会对能源需求的增加,能源安全逐渐与政治、经济安全紧密联系在一起。两次世界大战中,能源跃升为影响战争结局、决定国家命运的重要因素。法国总理克莱蒙梭曾说,“一滴石油相当于我们战士的一滴鲜血”。可见,能源安全的重要性在那时便已得到国际社会普遍认可。20世纪70年代爆发的两次石油危机使能源安全的内涵得到极大拓展,特别是1974年成立的国际能源署正式提出了以稳定石油供应和价格为中心的能源安全概念,西方国家也据此制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战,能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。 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、两个世纪(如煤)人类生存的需求。
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、两个世纪。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。
当前世界所面临的能源安全问题呈现出与历次石油危机明显不同的新特点和新变化,它不仅仅是能源供应安全问题,而是包括能源供应、能源需求、能源价格、能源运输、能源使用等安全问题在内的综合性风险与威胁。
作为世界上最大的发展中国家,中国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯,居世界第三位;基本能源消费占世界总消费量的l/10,仅次于美国,居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家,发展经济与环境污染的矛盾比较突出。近年来能源安全问题也日益成为国家生活乃至全社会关注的焦点,日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。上个世纪90年代以来,中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993年起,中国由能源净出口国变成净进口国,能源总消费已大于总供给,能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口,其中,石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。
就可预见的未来来看,汽车不会大量减少的,但是石油危机的确会对汽车业有一定的影响,比如开发新型汽车(像混合动力、燃料电池、氢动力、太阳能等)以减轻对石油的依赖,减少一些不必要的汽车使用(主要是指私家车)以节约燃料等,但是总的来看不用担心汽车减少这个问题
新能源发展现状和趋势
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。
还可以用很多年,不用担心。统计数据显示,目前世界上75%的能源来自化石燃料的燃烧,这是人类健康污染的最大来源,也是全球变暖的主要原因。煤炭,石油,柴油,汽油和木材产品在热力发电,运输和各种加热过程中燃烧,在这些过程中,这些化石燃料释放出大量有害气体颗粒,导致人类呼吸系统和癌症。
从全球角度来看,当今世界面临的最严重的环境问题之一是大气中温室气体的浓度不断增加,这是全球气候变化的最重要原因。联合国希望世界各国大力投资开发和应用可再生能源,包括太阳能,风能,地热能,生物能和水资源,并加大对现有化石能源的技术升级和适应,以期减少有害气体排放。
科学家在地球表面几千米处发现了一层热岩石,这很可能是火山熔岩的来源。科学家称这种热能为岩石地热资源。如果您可以将热量从热的岩石中带走并转化为电能,那么岩石也可以发电。在此之前,科学家们已经开发出利用水热地热资源发电的方法,将地下蒸汽或温泉的能量转换为电能,已占总电能的0.3%。长期以来,许多能源专家一直梦想着从地下岩石中提取热能来发电。英荷石油公司皇家荷兰之家正计划将这一梦想变为现实。
不久前,该公司在萨尔瓦多成立了地热财团,准备使用先进技术解决岩石地热资源的利用问题。根据财团的岩石地热开发计划,工程师将使用先进的勘探技术在萨尔瓦多找到烧灼的岩石,然后使用钻探技术构建液压注入系统。使用该系统,来自地表的冷水可以进入地下深处,并通过将热的岩石转变为热水或过热蒸汽而返回地面。在地面上,热量转化为电能。据“洛亚大旗社”石油公司专家测算,他们可以建造2000-5000千瓦的岩石地热发电站。