可再生能源和不可再生能源的特点
人类开发利用后,在相当长的时间内,不可能再生的自然资源叫不可再生资源。主要指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料,例如泥炭、煤、石油、天然气、金属矿产、非金属矿产等。这类资源是在地球长期演化历史过程中,在一定阶段、一定地区、一定条件下,经历漫长的地质时期形成的。与人类社会的发展相比,其形成非常缓慢,与其它资源相比,再生速度很慢,或几乎不能再生。人类对不可再生资源的开发和利用,只会消耗,而不可能保持其原有储量或再生。其中,一些资源可重新利用,如金、银、铜、铁、铅、锌等金属资源;另一些是不能重复利 用的资源,如煤、石油、天然气等化石燃料,当它们作为能源利用而被燃烧后,尽管能量可以由一种形式转换为另一种形式,但作为原有的物质形态已不复存在,其形式已发生变化。
通过天然作用或人工活动能冉生更新,而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源,又称为更新自然资源,如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等。
可再生自然资源在现阶段自然界的特定时空条件下,能持续再生更新、繁衍增长,保持或扩大其储量,依靠种源而再生。
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。
有人估计,石油和天然气将在70年后枯竭煤200年后枯竭。近年来,石油价格大幅上涨,我们正面临着能源危机。所以,从现在起,要大力开发其他新能源,如太阳能、风能和生物能等。其实,我们现在已经开始使用这些可再生能源了。
太阳能、风能和宏观生物能的利用,已经比较普遍,大家也很熟悉。下面我们介绍一下微生物能的开发和利用。
藻类和细菌等微生物都含有有机碳,地层里的化石燃料都是由它们生成的。如今,科学家利用它们来制取生物能源,制取柴油、乙醇等燃料,5千克藻类可产1升燃料。科学家还发现有的藻类产油率非常高,1公顷藻类1年能产生物燃油95000升而产油最高的同量油棕榈也只有5950升,只有藻类的1/16,它们可以用来制造大量的燃油。
太阳能发电站
太阳能飞机(2009年滑行试验成功、2012年将飞越大西洋)
太阳能飞机“太阳神”号(美国宇航局)
风力发电机
另外,藻类和所有的植物一样,在光合作用过程中吸收二氧化碳。而且藻类的生命周期短、繁殖迅速、生物量大,所以它在生长过程中需要海量的二氧化碳,因此藻类是最理想的碳汇。因此,我们可以将工厂排放的二氧化碳聚集起来,输入可控的藻类人工培养“田”里,供藻类生长繁殖使用,科学家估算,人工养殖1平方千米藻田,一年需供养5万吨二氧化碳。这样,既生产了微生物能源,又消耗了排放的二氧化碳,达到了二氧化碳减排的目的。
封闭式平板状可控藻类培养田(光生物反应器)
未来,我们还可以利用微生物能源技术,将引发和赤潮等危害的藻类汇聚起来,作为天然的材料制造燃油,变害为利。
生物能源
泛指人类开发利用后,在现阶段不可能再生的能源资源,叫“不可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中,经过漫长的地质年代而形成的(故也称为“化石燃料”),一旦被燃烧耗用后,不可能在数百年乃至数万年内再生,因而属于“不可再生能源”。
2、非再生能源包括煤炭、石油、天然气、化学能等。它们随着大规模地开采利用,其储量越来越少,总有枯竭之时。经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源,称之为非再生能源。
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。