通过哪些途径利用太阳能和生物质能的
通过哪些途径利用太阳能和生物质能的
生物质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.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五大类.生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位.有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上.
太阳能的利用率现在还是比较低的,无论是光伏还是光热,最高的效率就是15%左右,实验室里面有时能够达到20%以上,但是实用性还是不足的,况且在生产光伏电池的时候还要消耗大量的能源并产生一定的污染,因此现在太阳能光伏和光热的发展还是不够迅猛,现在世界上也有了一种新的发电方法:光热发电,这个方法热效率相对较高大概在40%左右,但是缺点依然存在,最重要的就是需要大量的面积来摆放高温集热管,而且还是需要大规模生产才能有好的效益。
生物质能的利用主要是将生物质制成生物质颗粒和能源块来替代燃煤,这是比较基础的应用,相对来说效率还不是很高,现在很多地方都在推行甲醇汽油的应用,生物质可以用来通过物理加工系统将秸秆等生物质气化,回收为甲醇,依靠添加剂可以使甲醇汽油用来部分乃至完全替代汽油,这个就能产生比较大的经济效益和强烈的保护生态环境的结果。
氢能是非常清洁的能源,完全没有生态破坏和环境污染,是很有前途的一种新能源,氢能源的制备还很复杂,还不能以很低的投资建造一个氢能源生产厂,所以氢能源还不流行,因为推广全新的新能源还需要很长的路要走。
所以总结起来就是氢能源最清洁,生物质能源最合用,太阳能明天必能成为我们的好帮手。
太阳能其他用途:可淡化海水,利用太阳光催化治理环境,培养能源植物,在通讯、运输、农业、防灾、阴极保护、消费、电子产品等诸多方面,都有广泛的应用。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能,广义地说,太阳能包含以上各种可再生能源。
人类对太阳能的利用,可以通过各种途径和方法。最基本的则是实现光——热和光——电的转换。
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太阳能是地球以外的能源。对于人类而言可以说是取之不尽用之不竭的。它和地球上的其他能源关系密切。有很多能源是由太阳能转化而来的。太阳能用途广泛,主要是动力 照明 发电。电能几乎人们离不开了。我们应该好好利用它。一方面提高转换率,降低成本。另一方面就是利用它为人类幸福的生活服务,而不是用来进行战争。
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生物质能可以直接燃烧,我国农村还有一半以上居民用燃烧木柴、秸秆取暖和炊事。但植物的直接燃烧会污染空气而影响生态环境。如果通过生物化学和热化学作用将植物变成甲烷、酒精,则可以获得高效、低价的能源,而且这些新产生的能源对空气污染和生态环境的影响轻微。但是这类能源的转换效率低,而且往往受季节和地区的影响。
如果在汽油中掺入10%~20%的酒精,使之变成汽油醇,则在汽车发动机不做任何改造的条件下开动汽车,除了可节省汽油,还可减少汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放量。但到目前为止,用糖或淀粉通过发酵来生产酒精的成本还较高,而且还要消耗粮食。因此如果能用农作物的副产品如植物纤维(秸秆、木屑、锯末等)生产廉价的酒精,则可大量节省汽油,并可减少汽车尾气对环境的污染。
另外,科学家也在寻找能直接产生烃类的植物,并将其变成农作物。除了大豆、油菜籽、油棕、油桐等作物外,已经发现了四十几种能产生烃类的植物。经过人工优选的油棕,每万平方米可收获14吨油料。海南的一种油楠大乔木的树芯内有一种黄色的油状树液,可直接用于照明,每棵大树可产生10~20千克这种可燃树液。另外,在海洋中还有某些海带或海藻类植物可以提炼合成天然气甚至可提炼汽车用的汽油和柴油。有研究认为,一公顷油菜田可生产1200升植物油和1060升氧气。其中植物油只有经过加工处理,可以变成生物柴油。种植各种能变成烃类的能源植物,可以实现将农田变成“油田”,而且是可再生的油田。在新世纪,各种能源植物的研究将成为发达国家开发可再生能源的新途径,而且还会使农业复兴。
生物质能的主要发展领域还包括:生物纤维发酵生产酒精;生物质热分解气化产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体,经过净化可用于发电;在我国农村,将植物的秸秆等有机物封闭在窖中,在缺氧环境中使之发酵,产生沼气可用于取暖、炊事和照明。沼气还可用来发电,每立方米沼气可发电1.25~1.45千瓦时。由于我国还有8亿多居民生活在农村,因此发展沼气在我国有广阔的前景,而且发展沼气还可以将发酵后的秸秆等作为农肥使用,不仅增加土壤的肥力,还保护了环境。
生物能:太阳能供绿色植物光合作用,绿色植物生长,被食草动物所吸收,食草动物又被食肉动物所吸收,然后各个阶级又死亡,腐烂,供微生物分解,分解的养分又被绿色植物所吸收~如此循环~所以说太阳能是总能。
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。人类最早使用的能源就是生物质能。直到第一次产业革命之前,世界各国的能源需求大部分都是通过薪柴来实现的。目前,它们依然占全世界能源构成的12%。对于发展中国家来说,它们主要靠木柴和木炭的形式获取能量。联合国的一项统计资料显示,一些发展中国家生物质燃料占其全部能源消费的构成约为35%,居其他各种能源之首。
专家们估计,今后生物质能的利用肯定会有所发展,但发展的方向和以前不同。今后的发展方向主要是依靠热化学转换技术、生物化学转换技术、生物质压块细密成型技术和化学转换技术等新技术提取或置换出木柴和森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物和动物粪便中所蕴藏的能量,变废为宝,化腐朽为神奇,而不是靠继续燃烧薪柴来获取能量。
发展生物质能新技术的前景是诱人的。地球表层生物质资源十分丰富,每年全球仅光合作用就可产生生物质1200亿吨,其中所含的能量约为当前全球能耗总量的5倍。因此,发展高效生物质燃烧炉的前景是可以肯定的。此外,生物质在微生物的发酵作用下生成沼气、酒精等能源产品的行业在未来将会得到进一步的发展。另外一项值得推荐的做法是在那些未用于(主要是不适于)生产粮食的边际土地上种植能源作物。专家们认为这是一种十分有前途的做法,它将带来多方面的收益。首先,它可以弥补能源供给之不足;其次,大多数土地被绿树所覆盖,还会带来固碳效益;第三,它可以替代目前的薪柴消费量,从而有利于保护森林资源和生态环境。
应用:太阳能热水器,太阳能电池等。
风能,原理:将风的动能转化成机械动能及电能等。
应用:风车、风力发电等。
氢能,原理:将氢燃烧产生水,化学能转化成热能或动能。
应用:氢能汽车等
可燃冰,原理:主要成分为甲烷和水,同样是燃烧将化学能转化成热能和动能等。
应用:燃料等。
核能,原理:质能转换,通过核裂变或者核聚变,将质量转化成能量,E=mc^2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速。
应用:核弹(能量剧烈施放),核动力反应堆(应用于潜艇、航空母舰等)、核电厂(能量缓慢施放)。