可再生能源的利弊
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。
可再生能源是指可以再生的能源总称,包括生物质能源、太阳能、光能、沼气等。[1]生物质能源主要是指雅津甜高粱等,泛指多种取之不竭的能源,严格来说,是人类历史时期内都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
好处:
1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多,人均能源消费水平低, 能源需求增长压力大,能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题,不断满足经济和社会发展的需要,保护环境, 实现可持续发展,除大力提高能源效率外,加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择,也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。
2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前,我国环境污染问题突出,生态系统脆弱,大量开采和使用化石 能源对环境影响很大,特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高,二 氧化碳排放增长较快,对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保, 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源,对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。
3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区,能源基础设施落后,全 国还有约 1150 万人没有电力供应,许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富,加快可再生能源开发利用,一方面可以利用当地资 源,因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题,另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源,使可再生能源成 为农村特色产业,有效延长农业产业链,提高农业效益,增加农民收 入,改善农村环境,促进农村地区经济和社会的可持续发展。
4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛,各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源,对促进地区经济发展具有重要意义。同时, 可再生能源也是高新技术和新兴产业,快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点,可以有效拉动装备制造等相关产业的发展,对 调整产业结构,促进经济增长方式转变,扩大就业,推进经济和社会 的可持续发展意义重大。
麻省理工学院的一项新研究显示,如果美国中西部和五大湖地区的10个州继续坚持目前的可再生能源标准,将在2030年获得47亿美元的健康效益。麻省理工学院能源与环境政策研究中心的高级研究员兼研究主要作者Emil Dimanchev告诉The Verge,“这项研究表明,可再生能源本身就能通过健康益处令其受益。”
目前已有许多关于与气候变化相关的潜在成本的研究 - 从保护沿海建筑到在更频繁和强烈的风暴之后的重建等。但这项于8月12日发表在《环境研究快报》上的研究分析了美国各州利用更多可再生能源带来的健康效益和财政激励措施。
为什么会有这么大的回报?除了导致地球变暖的的温室气体之外,非清洁能源也会影响空气质量。科学家量化的健康益处是限制接触来自发电厂的细颗粒物质的结果。并且有大量证据表明颗粒物或烟灰如何对呼吸和心血管健康产生不利影响。研究人员将研究重点放在宾夕法尼亚州、俄亥俄州、威斯康星州、密歇根州、伊利诺伊州、印第安纳州、西弗吉尼亚州、新泽西州、马里兰州和特拉华州的原因之一是因为该地区的空气质量往往较差,这主要是这些地区更加依赖于煤炭等传统能源。2016年,煤炭发电占铁锈地带(Rust Belt)电力构成的42%。
但如果这些州转向更多可再生能源,空气质量将会提高。这可能也会减少生活在那里的人们患肺癌,心脏病和中风的风险。研究人员说,如果目前的标准被采用,还可以减少与那些健康的影响,这预计将在2030年获得47亿美元的健康效益。一些医学研究人员称之为采取行动应对气候变化的协同效应。
为了达到47亿美元的数字,研究人员专注于各州目前的可再生能源组合标准,这些政策要求公用事业公司从可再生能源中产生一定比例的电力。这些州的平均目标现在设定为13%。但如果该地区的州将其可再生能源发电的比例提高到19.5%,那么2030年的健康效益将达到135亿美元,而成本将达到58亿美元。
麻省理工学院的团队战略性地利用当地的措施,即使特朗普政府取消了对燃煤电厂行业的严格监管也可以采取措施。特朗普政府正面临22个州和7个地方政府提出的大规模诉讼,质疑他的“负担得起的清洁能源法案”,这将削弱煤电厂的排放标准。
Dimanchev在六月份对俄亥俄州参议院的研究报告进行了分析,因为它在讨论是否推迟其可再生能源组合标准。从2030年开始,完全抛弃标准将导致每年平均50人过早死亡。俄亥俄州州长Mike DeWine最终签署了一项法案,该法案没有完全消除这些标准,但却显著放宽了限制。“这对健康的负面影响将是巨大的,并且与我们估计完全废除的数字相差不远,”Dimanchev说。
地热发电平均利用效率达73%,约为太阳光伏发电的3.5倍,风力发电的2倍,在所有可再生能源中综合利用效率最高。
基本原理与火力发电类似,也是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。
地热能
地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房,已有悠久的历史。至今,天然温泉与人工开采的地下热水,仍被人类广泛使用。据联合国统计,世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位,其次是日本。
地热水的直接用途非常广泛,主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。
我国将大力实施可再生能源替代行动,这对能源产业有何影响首先是使得能源产业实现可持续发展,其次就是使得能源的成本降低,再者就是可以提升能源的工作效率,另外就是可以让未来的发展具有更多的前景和空间,需要从以下四方面来阐述分析我国将大力实施可再生能源替代行动,这对能源产业有何影响。
一、使得能源产业实现可持续发展
首先就是使得能源产业实现可持续发展 ,对于能源产业而言更多的时候如果可以实现长期的发展和可持续化那么对于能源的进步是非常有利的,同时应该结合实际情况来分析对应的能源发展方向。
二、使得能源的成本降低
其次就是使得能源的成本降低 ,对于能源成本而言如果降低了之后对于社会生产还是非常有利的,可以提升很多工业生产的进度,并且可以使得世界范围内的很多企业获得更多的经济效益。
三、可以提升能源的工作效率
再者就是可以提升能源的工作效率 ,对于能源而言更多的时候如果对应的转化率提高了那么对于企业而言可以让企业获得更多的发展动力,并且可以运用这些新兴的家属来推动一些高耗能产业的发展。
四、可以让未来的发展具有更多的前景和空间
另外就是可以让未来的发展具有更多的前景和空间 ,对于新能源领域而言他们未来还是具有无限的可能和一些长期的发展空间的,这对于世界范围内所做出的的贡献是非常有利的。
国家政府应该做到的注意事项:
应该加强多渠道的合作,并且主动扶持新能源的建设,这是非常必要的一个手段可以提升新能源在市场上面的运用。
一、充分利用太阳能:太阳能的利用有被动式利用(光热转换)、光化转换和光电转换三种方式,是一种使可再生能源被利用的新兴方式。使用太阳电池通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。使用太阳能热水器利用太阳光的热量加热水。利用太阳光的热量加热水并利用热水发电。利用太阳能进行海水淡化。
二、充分利用核能。核能最大的用途是发电,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
三、充分利用地热能是由地壳抽取的天然热能,运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法就是直接取用这些热源,运用钻探的手段来获取地热能。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。
四、充分利用水力资源。通过水力发电工程开发利用,将水流体中含有的能量天然资源,转化为人类可以利用的能源,例如水力发电。
五、充分利用风能。风力发电就是应用风能的一个典型例子,风能本身环保,低碳,但是地域限制较大,如何利用好风能一直是我们需要探讨的课题。风能可为温室气体减排带来巨大潜力。陆上风能已在许多国家得到迅速推广,更多风能并入供电系统在技术上也不存在不可逾越的障碍。
六、充分利用生物质能。依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。其蕴藏量极大,仅地球上的植物,生产量就像当于人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中,生物质是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料 。
七、充分利用海洋能。海洋能是海水运动过程中产生的可再生能源,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。
八、充分利用地热能。
九、充分利用潮汐能。
十、充分利用盐差能。 盐差能是两种含盐度不同的水体相混时放出的一种能量。其广泛分布于陆地江河入海处。两种水体的含盐浓度相差越大,它们之间产生的盐差能就越多。
十一、可燃冰。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,可燃冰是替代石油、天然气的一种重要能源。但暂时不可大范围使用,还在研究中。
十二、细菌发电,即利用细菌的能量发电。作为一种绿色无污染的新型能源,细菌发电经过一个世纪的发展,逐步受到世界各国的重视。
都利用高品位的电能和燃气等直接加热获得仅40~50℃的沐浴用热水,存在着较大的能源浪费。随着环境问题的日益严峻和能源结构的调整,经济、清洁地解决居民采冷、取暖、热水使用是保护环境、推进节约型社会建设所必须解决的问题。
二氧化碳作为一种天然物质,对环境没有不可预见的负作用,是理想的绿色制冷剂;土
壤源热泵是一种节能且对环境无害的绿色供暖空调技术;太阳能是地球上一切能量的主要来
源,也是一种无污染、无穷无尽的自然能源。本项成果的目标是综合利用太阳能、地源,发
展出经济、节能、高效的跨临界二氧化碳空调及热泵热水系统,能够为普通用户、居民小区、
楼宇、洗浴中心等场所提供供冷、供暖和热水服务。
2性能指标
跨临界二氧化碳空调及热泵热水系统能够用于室内供暖、室内供冷、供热水;冬季向室
内供暖时热泵系数3.1,夏季向室内供冷时制冷系数2.1;系统有多种工作模式,能够合理的利用太阳能、土壤能等可再生能源。
3应用说明
本项成果将根据城市特点对跨临界二氧化碳系统进行参数优化匹配,研究提高系统性能
系数;综合利用当地的太阳能、土壤源等可再生能源,针对城市普通用户、居民小区、楼宇、
洗浴中心等场所,研制出经济、节能、高效的跨l临界二氧化碳空调及热泵热水系统,提供供冷、供暖和热水服务。
4效益分析
该项成果一方面能够开发使用可再生能源,节约能源、提高能源利用率、减少温室气体
的排放,提高空气质量;另一方面,能够实现二氧化碳的资源化利用,因而具有重大的经济
效益和社会效益。