如何开发和利用新能源?
我们只有有限的能源传统能源如煤、石油等,对环境污染严重,而且不能再生,因此,科学家们正在研究和开发新能源。新能源是指传统能源之外的各种能源形式。如太阳能、地热能、风能、海洋能、氢能、生物质能和核能等,都是正在积极研究、开发,有待推广的清洁能源。
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。
目前,部分可再生能源,如生物质能、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,并在世界各地形成了一定的规模。
新能源的开发和利用对人类的影响减少了废气的排放,减缓了地球温室的作用,洁净了空气,可再生、无污染环境。
一、新能源
新能源( NE):又称非常规能源。
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。
新能源指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能。
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等。
新能源还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。
随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
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。
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,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识。
新能源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,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义。我国的能源供应结构里,煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分,新能源和可再生能源开发不足,这不仅造成环境污染等一系列问题,也严重制约能源发展,必须下大力气加快发展新能源和可再生能源,优化能源结构,增强能源供给能力,缓解压力。
我国的核电装机容量不到发电装机容量的2%,远低于世界17%的平均水平,应当采取有效的措施,解决技术路线、投资体制、燃料保障等问题,使我国核电发展的步子迈得更大一些。同时,我国的风电资源量在10亿千瓦左右,目前仅开发几百万千瓦,应当对风电发展进行正确引导,促进用电健康可持续发展。
走能源可持续发展之路,从大的能源结构来讲,还是要加快发展核电。最近一两年,从中央到国务院,都坚定了加快发展核电的信心,今年以来核电的工作力度也在加大。在今后一个时期,在优化能源结构方面,核电的比重、速度要保持相对快速的增长,规模要在短期内有比较大的提升。不光是沿海,还要逐步向中部地区发展。
节能减排是能源可持续发展的必由之路。侯云春表示,我国能源需求结构不合理突出表现在能源利用消耗高、浪费大、污染严重,缓解能源供需矛盾问题,从根本上就是大力节约和合理使用,提高其利用效率,严格控制钢铁、有色、化工、电力等高耗能产业发展,进一步淘汰落后的生产能力。同时,还要大力发展循环经济、积极开展清洁生产,全面推进管理节能,大力推广节能市场机制,促进节能发展,广泛开展全民节能活动。
新能源的开发和利用对人类有什么影响?
能源包括核能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能、氢能和风能等,因其发展潜力大、环境污染低、可永续利用等诸多优点,得到了各国的普遍重视与大力发展。
优点:可再生、无污染,环境友好型
好处:减少了废气的排放,减缓了地球温室的作用,洁净了空气
新能源(new energy sources或称可再生能源更贴切)是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式大都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能(潮汐能例外)。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。
新能源开发的目的和意义?新能源的开发和利用对人类有什么影响?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、用之不的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流
中国为什么要节能减排1 中国为什么需要节能
中国经济增长模式的主要特征是投资推动和高增长。近三十年来,国内生产总值增长率年均为9.5%;在大部分时期,投资在国内生产总值中的比重大于40%;现在接近50%。中国经济中的主导一直是重工业。在1985年,重工业比重占国内工业总产值的55%。1990年降到50%,2000年回升到60%,2005年高达69%。在经济增长和城市化进程引起的大规模基础设施投资的推动下,重工业,尤其是高耗能产业在近几年经历了最快速的发展。
为何中国需要这么多高耗能产业?预计到2020年,中国人均GDP将达到3000美元,成为中等收入国家。中等收入国家的一个主要特征即城市化进程。根据目前中等收入国家城市化的要求来估算,如果中国要在2020年成为中等收入国家,大约3亿人口将迁移进城市居住和工作。首先,根据1990-2004年的统计数据估算,城镇居民的人均能源消费量(千克标准煤)大约是农村居民的2.8倍;其次,推动城市化进程要求大规模城市基础设施建设和住房,需要大量的水泥和钢铁,这些都是高耗能产业。
城市化进程所需的水泥和钢铁只能在国内生产。2006年中国GDP占世界总量的5.5%左右,但是,钢材消费量达到3.88亿吨,大约占世界钢材消耗的30%。水泥消耗达到12.4亿吨,大约占世界水泥消耗量的54%。世界上没有哪一个国家能为中国生产这么多的钢材和水泥。因此,只要中国快速成为中等收入国家的愿望不变,重工化和高耗能产业,也就是能源消费的高增长不可避免。
中国还需要充足的就业作机会来支持城市化进程,这就需要中国产品在世界市场上的竞争力。廉价产品要求低劳动力成本和低资源成本。在劳动力大量过剩的情况下,低劳动力成本不是问题。事实上,尽管几十年来中国经济持续高速增长,但劳动力成本仍然相对低廉。低能源价格是由政府用低资源税、能源补贴,以及控制能源价格上涨等手段来实现。这不仅影响到能源行业的效率,还影响整体能源效率。
近期中国能源消费的快速增长将能源需求推上了一个更高的台阶。在这一基数上,即使能保持较低的能源消费增长,能源需求的绝对增量也将是巨大的。2006年能源消耗达到24.6亿吨标准煤(大约占世界能源总消耗的15%)。如果将能源需求降低到5%,年增加量也需要1.23亿吨标准煤。事实上,如果GDP增长为9%,以目前的经济结构和增长方式,很难将能源需求降低到5%。因此,2007年4月10日国家发改委公布《能源发展“十一五”规划》,将2010年一次能源消费总量目标控制目标为27亿吨标准煤左右。这是一个过于保守,而且从一开始就已经是落后了的总量控制目标。因为即使所有的都做对了,仍然不可能有足够的时间去完成调整经济结构和耗能方式来达到总量控制。
能源需求总量的问题是相对于能源储量和人口而言的。应当说中国能源资源储量并不少,但人口众多导致了中国人均能源占有率远低于世界平均水平,2005年石油、天然气和煤炭人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的7.69%、7.05%和58.6%。以储量最丰的煤炭为例,根据国际通行的标准,2001年中国煤炭的经济可开发剩余可采储量有1145亿吨。2002年用煤12亿吨,煤炭够挖100年;如果没有长足的储量增加,2006年再计算经济可采储量就只够用50年,这个数字实际上没有太大意义,因为它是按现在的年消费量(24.6亿吨)来计算的。如果现在把资源的承受能力夸大了,将来是一定要吃亏的。
中国人均能源消耗也处于很低水平,2005年约为世界平均水平的3/4、美国的1/7。人均能耗低导致对高能源需求的预期。只要中国人均能耗达到美国的25%,其能源总需求就会超过美国。只要人均石油消费达到目前的世界平均水平,其石油消费总量将达到6.4亿吨,如果保持现在1.8亿吨的石油产量水平,中国石油进口依存将达72%,超过目前美国的石油进口依存(63%)。
能源需求总量的问题也是相对于国际市场而言的。对于一个缺乏能源的小国家,能源需求增长可以在国际市场上得到满足而不引起注意,对市场不会有实质性影响。相对于中国的能源需求总量来说,国际原材料市场和能源市场可能不够大,因而中国的能源需求变动足以引起国际市场的明显发应。例如,近期各大投资银行的预测报告都认为中国对铁矿石的需求是国际铁矿石价格上扬的主要因素,这与先前中国购买导致世界石油价格飙升的逻辑一是样的。虽然这是一个有争议的问题,但至少中国的消费总量是国际市场十分关注的问题。不同于其它产品,能源需求弹性小,能源资源大买家常常没有价格的话语权,而过多依靠国际市场就等于把自己的能源安全置于他人之手。中国本身长久可靠的能源安全只能立足于国内储备,因为只有国内能源才在价格和数量上最终可控。中国的能源储量将是中国经济增长的硬约束。
按目前能源开发利用的效率和经济增长速度与增长模式(高投入和高消耗),实现到2020年GDP翻两番、能源只翻一番的政府发展目标可能性不大。国内生产总值继续高速增长,城市化和相关基础设施建设持续快速,高能源需求增长的状况可能延续到2020年。如果动态地来看待能源问题,无论是已知的还是猜测的能源来源,以及期望的技术进步,都不足以消除人们对中国能否有供给充裕、价格合理的能源和环境来支持向中等收入国家过渡的担忧。因此,中国的国情决定必须节能。
开发可再生能源与提高能源使用效率相结合,将对全球经济可持续发展、解决贫困人口的能源问题、减少废气排放等做出重大贡献。可再生能源事业得到发展,可以成为继煤炭、石油、天然气之后重要的替代能源之一。
电力短缺、煤炭短缺、石油短缺……当前能源短缺正在日益成为制约许多国家经济发展的“瓶颈”,发
展能够替代煤炭、石油、天然气的可再生能源成为人们广泛关注的焦点,认为这是一项涉及子孙后代生存与发展的战略任务。
可再生能源取之不尽
自人类大规模利用矿物能源、特别是石油资源被开发之后,人类生产和生活面貌发生了巨大变化,与此同时,粗放的经济增长方式则造成全球大气、土壤、水源等诸多方面环境质量严重下降,暴露出世界上许多国家以煤炭等为主的能源结构的弊病。特别是自20世纪70年代石油出现危机后,使人们逐步觉醒,矿物能源终有耗尽之时,人类要维持自己的生产生活持续发展,必须开发新的能源,特别是可再生能源。
可再生能源利用价值非常可观。据我国专家推算,每利用一吨可再生资源可以节约原生资源120吨,少产生垃圾废水10吨,增加产值约3000元人民币,产生利润500元。利用可再生资源进行生产不仅可以节约资源,遏制废弃物泛滥,而且具有比利用原生资源进行生产消耗低、污染物排放少的特点。按国际标准测算,一座金矿每吨矿石可提取10多克黄金,而加工废电器每吨可提取50克黄金及其它贵重金属,成本不到金矿的20%,污染仅相当于开矿的几十分之一。
发展可再生资源利用产业几乎涉及所有行业,如果能够得到健康快速发展,便可带动其它相关产业的快速发展,并为城市人口创造大量就业岗位。美国的实践表明,可再生能源发电比传统发电方式劳动密集程度要高。美国全球观察研究所的报告说,10亿千瓦时发电量用煤炭或核燃料需要100到116个工人,而太阳能发电站则提供了248个工作岗位,风电场提供了542个工作岗位。根据国际经验,发展可再生能源可以安排大量剩余劳动力。
发展可再生能源可以降低发展中国家对煤炭的过分依赖,保障能源供应安全。据环境专家测算,大气中90%的二氧化碳和氮氧化物、70%的烟尘来自燃煤,煤炭开发利用过程中产生的大量的矸石、腐蚀性水、煤泥、灰渣和尘垢等,已构成对工农业生产和生态环境的危害,而可再生能源基本上不产生环境污染问题,因而发展可再生能源也是保护大气环境的迫切需要。另外,目前全球有20亿人无法享受正常的能源供应,发展中国家的农村主要依靠直接燃烧秸秆、柴草等提供生活用能,不仅造成严重的环境污染,危害人体健康,还威胁生态环境,发展可再生能源则有利于改善这些国家农村和偏远地区的生产生活条件。
开发与利用方兴未艾
自20世纪80年代以来,开发新能源逐步成为新技术革命的一项重要内容,发达国家竞相投入巨大的人力和物力开发太阳能、风能、潮汐能等可再生能源,一些发展中国家也大力开发替代石油的酒精燃料等新能源。
在可再生能源中太阳能资源取之不尽,清洁安全,是最理想的可再生能源,目前国际上对太阳能的开发十分重视。据有关资料介绍,20世纪80年代美国建成抛物面槽太阳能发电站,俄罗斯、澳大利亚、瑞士相继建立了太阳能发电厂,1992年日本太阳能发电系统和电力公司电网联网,而到2000年已有7万家庭安装了太阳能家庭发电设备。预计到2050年德国消耗的能量半数将来自太阳能。
风能是地球“与生俱来”的丰富资源,加快开发利用风能已成为全球能源界的共识。风能的利用主要是发电,目前风电在全球已发展为年产值超过50亿美元的庞大产业。风能是可再生、无污染的绿色能源,一台单机容量为1000千瓦的风机与同容量火电装机相比,每年可减少排放2000吨二氧化碳、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮,没有常规能源所造成的环境污染。风能还具有一次投资后的追加成本少的特点,凭借其巨大的商业潜力和环保效益,在全球可再生能源行业中创造了最快增速。风力发电技术成熟,单机容量大,建设周期短,完全是一种安全可靠的能源。从长远看,不论工程投资还是发电成本,都会逐步接近火电成本。风力发电是一个极具发展潜力的产业,全球已有50多个国家正积极促进风能事业的发展。
政府支持是发展关键
2004年6月在德国波恩召开的国际可再生能源大会,全球150多个国家和地区的政府、企业以及民间代表聚集商讨全球可再生能源开发和利用大计,这是迄今世界范围内在可再生能源领域召开的最大规模的政府间会议。大会通过的《共同宣言》提出了包含165个具体行动方案的《国际行动计划》,如果能够得到落实,到2015年全球使用可再生能源的人口将达到10亿。
为了解决可再生能源开发利用投资成本高的难题,法国政府在科研投入、技术应用和市场化等各个环节做出了巨大支持。据统计,2002年法国科研机构的能源研发总经费为9.4亿美元,其中5000万美元用于发展可再生能源,其中太阳能和地热能技术研发获科研经费最多。多年来,法国政府一直采取投资贷款、减免税收、保证销路、政府定价等措施扶持企业投资可再生能源的技术应用项目,以解决可再生资源的技术应用初期运营成本高、风险大问题。
利用可再生能源的初期成本高,风险大,其低排放与可循环等优势暂时不能体现在价格上,因此与传统能源竞争处于劣势。美国政府解决这一问题的办法主要是通过财政激励方式促进可再生能源的开发和利用,即通过减税、生产补贴、信托基金、低息贷款和政府的研究、开发项目,降低可再生能源产品和相关服务的成本和价格,培育、扩大市场。根据美国1978年《能源税收法》,购买太阳能和风能能源设备的房屋主人,所付金额中2000美元的30%和其后8000美元的20%可从当年须交纳的所得税中抵扣;开发利用太阳能、风能、地热和潮汐的发电技术投资总额的25%可以从当年的联邦所得税中抵扣。1992年《能源政策法》规定,企业用于太阳能和地热发电投资永久享受10%抵税优惠。
作为能源长期依赖进口的国家,为促进可再生能源的开发,德国政府2000年出台的《可再生能源法》规定,电力运营商有义务以一定价格向用户提供可再生能源电力,政府根据运营成本的不同对运营商提供金额不等的补助。从2004年开始,德国政府还制定了市场刺激措施,用优惠贷款及补贴等方式扶助可再生能源进入市场,迄今已投入研究经费17.4亿欧元。目前政府每年投入6000多万欧元,用于开发可再生能源,推动太阳能、风能和地热的开发。 (本刊特约记者 黄泽
无污染,热值高,可加循环利用。 新能源的开发利用必然促进社会的发展,带动经济的发展,提高我们物质生活的质量。
2. 新能源的开发和利用有利于我国改善能源结构,保障能源安全,保护环境,走可持续发展之路,也是构建资源节约型与友好型社会的重要举措.
(1)核能技术。核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,通常叫原子能。核聚变能是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电,也可以供热。核能的最大优点是无大气污染,集中生产量大,可以替代煤炭、石油和天然气燃料。①核裂变技术,从1954年世界上第一座原子能电站建成以后,全世界已有20多个国家建成400多个核电站,发电量占全世界16%。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站30万千瓦;引进技术建成的是广东大亚湾核电站180万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉,核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制,所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同,有轻水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆,这些堆型各有优点,目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源,热中子堆只能利用天然铀中2%的左右的铀,而快中子增值堆可以利用60%以上。②核聚变技术,这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合,故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富,几乎人类可用之不尽。可以说,世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。
(2)太阳能技术。①太阳能热利用技术比较成熟,有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等,在工业和民用中应用较多;②太阳能光电转换技术,通过太阳能光电池把光能转换成电能(直流电),主要是光电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本太高。③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料。
(3)风能技术。风能是一种机械能,风力发电是常用技术,目前世界上最大风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦。
(4)生物质能技术。这是利用动植物有机废弃物(如木材、柴草、粪便等)的技术。①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;②生物化学转换技术,主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用,工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度的固体燃料。
(5)氢能技术。氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染。而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。
(6)地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;地热热水最好是梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,然后再将用过的低热水再利用,最后用于养鱼、游泳池等。
(7)潮汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术,容量小,造价高。我国海岸线长达14000公里,有丰富潮汐能。据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时。