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能源的分類 一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未經(jīng)加工轉(zhuǎn)換的能量資源。又稱天然能源。 一次能源包括化石燃料（如原煤、石油、原油、天然氣等）、核燃料、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮�、海洋能、潮汐能等。一次能源又分為可再生能源和不可再生能源，前者指能夠重�?fù)產(chǎn)生的天然能源，如太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等，這些能源均來自太陽，可以重復(fù)產(chǎn)生；后者用一點(diǎn)少一點(diǎn)，主要是各類化石燃料、核燃料。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)能源危機(jī)以來，各國都重視非再生能源的節(jié)約，并加速對再生能源的研究與開發(fā)。 歸納起來就是： （1）來自地球以外天體的能量； （2）地球本身蘊(yùn)藏的能量； （3）地球與天體相互作用產(chǎn)生的能量。 二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源，包括電能、汽油、柴油、液化石油氣和氫能等。二次能源又可以分為“過程性能源”和“含能體能源”，電能就是應(yīng)用最廣的過程性能源，而汽油和柴油是目前應(yīng)用最廣的含能體能源。 二次能源和一次能源不同，它不是直接取自自然界，只能由一次能源加工轉(zhuǎn)換以后得到，因此嚴(yán)格的說它不是“能源”，而應(yīng)稱之為“二次能”。 全世界一次能源消耗總量1998年140.50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到200~250億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 維持生存所必需的能源消費(fèi)量： 400kg標(biāo)準(zhǔn)煤/人*年 現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活所需最低能源消費(fèi)量：1200~1600kg標(biāo)準(zhǔn)煤/人*年 高層次現(xiàn)代化生活所需最低能源消費(fèi)量：2000~3000kg標(biāo)準(zhǔn)煤/人*年 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤=29307.6kJ=7000kcal 1kg標(biāo)準(zhǔn)油=41868kJ=10000kcal 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤=0.7kg標(biāo)準(zhǔn)油 化石能源探明的儲量可供開采的年份如下： 我國人均能源占有量：非常低的國家 煤的儲量：135噸標(biāo)準(zhǔn)煤/人，為世界人均的50%； 石油的儲量：2.9噸/人，為世界人均的11%； 天然氣的儲量：2380m3/人，為世界人均的4%。 化石燃料產(chǎn)生CO2（溫室氣體），SO2等有害氣體 1998年全世界化石燃料向大氣排放了61億噸炭（CO2中的炭）。 在過去的100年中，全球平均氣溫上升了0.3~0.5℃，全球海平面平均上升了10~25cm。如果不對溫室氣體減排，到2100年全球平均氣溫將升高1~3.5℃ 。 我國是世界上最大的煤炭消費(fèi)國，煤炭占能源消耗2/3以上，而世界卻只占1/3以下。我國2005年CO2排放量為15.13億噸，世界第二。2005年SO2排放量為2549萬噸，居世界第一（造成82%的城市出現(xiàn)酸雨）。 在一個不太長的階段，化石能源將走向枯竭，人類必須未雨綢繆，及早尋求新的替代能源。 到21世紀(jì)60年代（2060年），全球新能源和可再生能源將會發(fā)展到占世界能源構(gòu)成的50%以上，成為人類社會未來能源的基石，是化石能源的替代能源。 新能源是指以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的常規(guī)能源得到現(xiàn)代化的開發(fā)和利用，用取之不盡、周而復(fù)始的可再生能源取代資源有限、對環(huán)境有污染的化石能源。 包括：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮�、生物質(zhì)能、海洋能等。 新能源與可再生能源的特點(diǎn) 能量密度較低，高度分散 資源豐富可以再生 清潔干凈無污染 大多數(shù)具有間歇性和隨機(jī)性 開發(fā)利用的技術(shù)難度大 2、核能的利用 （1）原子彈 原子彈中的核燃料是高濃縮鈾（濃度達(dá)93%）或钚。將彈殼內(nèi)鈾塊（或钚塊）分成各自低于臨界質(zhì)量的兩部分，但總質(zhì)量超過臨界質(zhì)量。原子彈爆炸時，首先引爆裝在鈾燃料外部的普通TNT炸藥層，其沖擊力會把兩塊鈾235壓聚在一起，超過臨界質(zhì)量的鈾塊立即會產(chǎn)生雪崩似的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即發(fā)生核爆炸。 （2）核電站 核電站是利用原子核裂變反應(yīng)放出的核能來發(fā)電的裝置。核電站主要由兩部分組成。一部分是反應(yīng)裝置及冷卻裝置，其核心為一個反應(yīng)堆，是維持和控制核裂變反應(yīng)的裝置，在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)核能轉(zhuǎn)換為為熱能。釋放出的熱能由一回路系統(tǒng)冷卻劑帶出，用以產(chǎn)生蒸汽。整個閉路系統(tǒng)被稱為核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，也叫核島，相當(dāng)于常規(guī)火電廠的鍋爐系統(tǒng)。另一部分由蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電的二回系統(tǒng)，與常規(guī)火電廠的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)基本相同，也稱作常規(guī)島。 3、原子核能的價值 1千克鈾235的原子核所釋放出來的熱量，大約相當(dāng)于2800噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的熱量。 建造一座發(fā)電量為100萬千瓦的電站，如果是核電站，每年需要補(bǔ)充的核燃料為30噸，六輛解放牌載重汽車就可運(yùn)進(jìn)。如果是燒煤的火力電站，每年要消耗300多萬噸煤。運(yùn)輸這些煤炭，平均每天要開三列火車，每列火車掛40節(jié)車皮；或是每天要開一艘萬噸級的輪船。 核電廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標(biāo)準(zhǔn)貨柜就可以運(yùn)載。如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運(yùn)705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當(dāng)于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全臺灣692萬戶的瓦斯用量。 4、核能發(fā)電簡史 核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關(guān)。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。 1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機(jī)容量為 5MW的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。 到1960年，全球建成20座核電站，裝機(jī)容量1279MW。 由于核濃縮技術(shù)的發(fā)展，到1966年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實(shí)用階段。 1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運(yùn)行的30MW以上的核電站反應(yīng)堆已達(dá)200多座，總裝機(jī)容量已達(dá)107776MW。 80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進(jìn)展更快。 到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機(jī)組為423套，總?cè)萘繛?2.75萬MW，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16%。 世界上第一座核電站—蘇聯(lián)奧布靈斯克核電站。 　　 中國的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設(shè)計(jì)建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投入運(yùn)行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。 5、我國核能發(fā)展趨勢 　　 中國國家發(fā)展改革委員會在制定中國核電發(fā)展民用工業(yè)規(guī)劃，準(zhǔn)備到2020年中國電力總裝機(jī)容量預(yù)計(jì)為9億千瓦，核電的比重將占電力總?cè)萘康?%，即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。也就是說，到2020年中國將建成40座相當(dāng)于大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。 二、太陽能 在人類利用的能源中，太陽能是最重要的。各種草木燃料能、化石燃料能、風(fēng)能、水能、海洋流能、海洋溫差等歸根結(jié)底也是來源于太陽的輻射能。太陽能是一種巨大且對環(huán)境無污染的能源。 太陽能中只有大約二十二億分之一輻射到地球，但是每秒鐘輻射到地面的總能量有8.5×1013kW，相當(dāng)于目前全世界發(fā)電總量的幾十萬倍。 對太陽能的利用，有間接利用與直接利用兩種。間接利用是利用由太陽能轉(zhuǎn)化的其他能量，如生物質(zhì)能、化石能、風(fēng)能、水能、海洋能等。人類對太陽能的開發(fā)時直接利用太陽能，主要有：光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換。 （1）光熱轉(zhuǎn)換技術(shù) 光－熱轉(zhuǎn)換技術(shù)是將太陽輻射的能量通過各種集熱部件轉(zhuǎn)變成熱能后被直接利用。 我國戰(zhàn)國時期就已使用凹面鏡聚集太陽能去點(diǎn)火。1837年英國人首次使用太陽灶燒飯，1875年出現(xiàn)了太陽能熱水器。 光－熱轉(zhuǎn)換可分為低溫、中溫和高溫三種。低溫的用于工業(yè)用熱、制冷、空調(diào)、烹調(diào)等；中溫的主要用于給工業(yè)生存提供中溫用熱；高溫的用于發(fā)電、材料高溫處理等。 全世界使用民用光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)最多是以色列和約旦，他們屋頂?shù)奶�陽能蓄熱器可提�?5%～65%的家用熱水。現(xiàn)在美國也興建了100多萬個集熱器采暖系統(tǒng)和25萬個依靠冷熱空氣自然流動的被動式太陽能住宅。 光電轉(zhuǎn)換技術(shù)是利用光電效應(yīng)把太陽輻直接轉(zhuǎn)換成電能，使用的是太陽能電池。太陽能電池有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、砷化鋅電池砷化鎵電池和有機(jī)半導(dǎo)體電池等。 硅太陽電池已成為人造衛(wèi)星、宇宙飛船和星際空間站等宇宙飛船器的主要能源之一。1958年美國“先鋒”號人造地球衛(wèi)星、1971年我國制造的“東方紅”號人造衛(wèi)星上，都安裝了太陽能電池。我國自行研制的高效砷化鎵太陽能電池也已經(jīng)在第二顆“風(fēng)云”1號氣象衛(wèi)星上正常使用。 太陽能電池還可以用來驅(qū)動很多交通工具，如太陽能汽車等。 光化學(xué)轉(zhuǎn)換是光與物質(zhì)相互作用引起化學(xué)反應(yīng)的過程。 綠色植物的光合作用就是光化學(xué)轉(zhuǎn)換的過程。 人類可以控制的光化學(xué)轉(zhuǎn)換方法是采用光化學(xué)電池。光化學(xué)電池是利用光照射半導(dǎo)體和電解液界面 ，在電解液內(nèi)形成電流，并使水電離直接產(chǎn)生氫和氧的電池，這里所生成的氫和氧的光化學(xué)過程實(shí)質(zhì)上是“光－電－化學(xué)”過程，而不是直接的光－化學(xué)過程。 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展史 起源：世界上第1臺用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)于1891年在丹麥建成 。 發(fā)展：風(fēng)電技術(shù)經(jīng)過20年的開發(fā)日臻成熟，商業(yè)化機(jī)組的單機(jī)容量從55 kW增加到1650 kW，風(fēng)電成本從20美分/（kW·h），持續(xù)下降到5美分/（kW·h），運(yùn)行可靠性和發(fā)電成本接近常規(guī)火電，迅速發(fā)展成為初具規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。 目前風(fēng)力機(jī)之最為美國CE公司的“超級風(fēng)力機(jī)”，單機(jī)功率為7.3MW，風(fēng)車直徑為112m。 世界風(fēng)電現(xiàn)狀 世界風(fēng)電總裝機(jī)容量 1994年底為350萬kW； 1995年底為490萬kW； 1996年底為607萬kW； 1997年為764萬kW； 1998年達(dá)1015萬kW； 1999年達(dá)1393萬kW； 2000年達(dá)1845萬kW； 2001年達(dá)2493萬kW； 平均年增長率在30％以上。 世界風(fēng)電現(xiàn)狀 到2001年底，全世界風(fēng)電場總裝機(jī)容量達(dá)到24930MW。其中： 德國8730MW，居世界第1位； 美國4250MW，居世界第2位； 西班牙3550MW，居世界第3位； 丹麥2460MW，居世界第4位。 在此期間，發(fā)展中國家以印度的風(fēng)電場建設(shè)發(fā)展最快，到2001年底達(dá)到1460MW，居世界第5位。 世界能源委員會預(yù)計(jì)，全世界到2020年風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量可達(dá)18億—47億kW 。 我國風(fēng)電現(xiàn)狀 從中國電機(jī)工程學(xué)會獲悉，我國有40多個風(fēng)電場，裝機(jī)容量約為76.4萬kW，風(fēng)電裝機(jī)容量僅占全國裝機(jī)容量的0.17%。 2004年全國在建項(xiàng)目的裝機(jī)容量約150萬kW，其中正在施工的約42萬kW，可研批復(fù)的68萬kW，項(xiàng)目建議書批復(fù)的45萬kW，包括五個10萬kW特許權(quán)項(xiàng)目。2005年底累計(jì)裝機(jī)超過了100萬kW。 風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)及優(yōu)勢 1、安全可靠，成本日漸降低； 2、不消耗資源、不污染環(huán)境； 3、建設(shè)周期一般很短； 4、裝機(jī)規(guī)模靈活； 5、運(yùn)行簡單； 6、對土地要求低； 四、氫能 氫能的特點(diǎn) （1）來源廣 自然界存在的氕，其豐度約為氫總量的99.98%。地球上的水儲量為21018萬噸，是氫取之不盡、用之不竭的重要源泉。 （2）燃燒熱值高 氫氣的熱值為121061kJ/kg，是甲烷的2.4倍，汽油的2.7倍，乙醇的4.5倍，高于所有化石燃料和生物質(zhì)燃料。 （3）清潔 氫本身無色、無味、無毒，在空氣中燃燒產(chǎn)生水； （4）燃燒穩(wěn)定性好 容易做到比較完善的燃燒，燃燒效率很高。 （5）存在形式多 氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或者固態(tài)金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)儲運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的要求。 （6）氫是“和平”的能源 化石能源分布極不均勻，常常引起激烈的資源爭奪。而氫即可再生來源又廣，每個國家都有著豐富的氫資源，因此可以說是“和平”的能源。 氫能發(fā)展史－發(fā)展期 1970年，通用汽車公司的技術(shù)中心提出“氫經(jīng)濟(jì)”的概念，主要的思路是利用大型核電站的電力電解水制氫。 1974年，受石油危機(jī)的影響和啟迪，一些學(xué)者組建了國際氫能協(xié)會（International Association for Hydrogen Energy， IAHE）。 IAHE隨后創(chuàng)辦了《國際氫能雜志》并舉行了兩年一次的世界氫能大會。 氫能發(fā)展史－步入工程探索階段 二十世紀(jì)80年代，德國認(rèn)真地提出HYSOLAR計(jì)劃，它是德國/沙特在阿拉伯半島的項(xiàng)目，計(jì)劃用沙漠地帶的太陽能制氫。改項(xiàng)目已經(jīng)過實(shí)驗(yàn)示范了太陽發(fā)電和電解的直接結(jié)合，示范功率達(dá)到350kW。 德國還考慮利用加拿大廉價的水電就地電解水制氫，液化后用船運(yùn)輸液氫到歐洲。 氫能發(fā)展史－為科學(xué)家認(rèn)可 近年來燃料電池技術(shù)—低溫的質(zhì)子交換膜燃料電池和高溫的固體氧化物燃料電池—發(fā)展迅速，被廣泛認(rèn)為將成為未來人類社會中主要的動力來源，尤其是用于發(fā)電和交通工具方面。 而燃料電池最適宜的燃料就是氫。 已開展的大規(guī)模氫能開發(fā)項(xiàng)目 冰島于1999年在其首都雷克雅未克啟動了“生態(tài)城市交通系統(tǒng)”（Ecological City Transport System， ECTOS）計(jì)劃，并為此專門成立了冰島新能源公司（Icelandic New Energy Ltd.）負(fù)責(zé)實(shí)施該計(jì)劃其總體目標(biāo)是在2030年左右，冰島全境實(shí)現(xiàn)以氫能替代傳統(tǒng)燃料。 由于目前冰島所使用的能源主要來自地?zé)岷退�力發(fā)電，因此主要采用電解水技術(shù)（在加氫站就地）制氫，以燃料電池作為主要動力設(shè)備。 現(xiàn)狀與展望 目前全世界每年約生產(chǎn)5000萬噸氫氣，主要用于化學(xué)工業(yè)，尤以合成氨和石油加工工業(yè)的用量最大。90%以上的氫氣是以石油、天然氣和煤為原料制取的，北美95％的氫氣產(chǎn)量來自天然氣蒸汽重整。 1、海洋能 海洋能是蘊(yùn)藏在海洋中的可再生能源。海洋占地球面積的71%，卻集中了地球上97%的水量。太陽到達(dá)地球的能量，大部分落在海洋的上空中和海水中，部分轉(zhuǎn)化為各種形式海洋能。海洋能是潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能、潮流能和海流能等不同的能源形態(tài)。其中，溫差能是熱能，潮汐、波浪、海流都是機(jī)械能，海水鹽度差是化學(xué)能。這些能量以潮汐、波浪、溫度差、海流等形式存在于海洋之中。 海洋能可以再生，且取之不盡，用之不竭，不會造成環(huán)境污染，還可通過綜合利用（如潮汐發(fā)電可利用水庫發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)）降低成本。在海洋能中，目前有效開發(fā)利用的是潮汐能。 世界上大規(guī)模利用海洋能開始于1968年法國建立的朗斯潮汐電站，此電站裝有24臺功率相同的機(jī)組，總裝機(jī)24萬kW。加拿大芬地灣潮汐電站裝機(jī)462萬kW，單機(jī)和總?cè)萘孔畲蟆Ｈ毡?250kW容量的波浪能發(fā)電裝置和美國的50kW溫差發(fā)電裝置都已通過實(shí)驗(yàn)。目前國際海洋能的開發(fā)正朝著深層次、大型化和商品化方向發(fā)展。 海洋能主要被轉(zhuǎn)變成電能加以利用，有潮汐發(fā)電、海流發(fā)電、海浪發(fā)電、溫差發(fā)電。 潮汐能量與潮差大小和潮量成正比，海洋潮汐以24小時50分鐘為一周期，一周期內(nèi)有高潮和低潮。潮差在我國沿海最大可達(dá)7m~8m，利用潮汐能的最普遍形式是潮水漲落發(fā)電。據(jù)估計(jì)，全世界的潮汐能源有1.0×109kW，如能充分利用，每年可發(fā)電1.24×108kW·h。 潮汐能發(fā)電分為兩種形式：一種是潮流直接沖擊水輪機(jī)，利用潮流動能發(fā)電；另一種是建造潮汐水庫，在潮差比較大的海灣或河口處構(gòu)筑攔潮蓄能大壩，形成水庫，并在堤壩內(nèi)裝上水輪發(fā)電機(jī)組。利用漲、落潮位差，把潮汐位能轉(zhuǎn)化為動能，推動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。潮汐水庫電站的實(shí)際應(yīng)用更為廣泛。 潮汐電站有單庫單項(xiàng)式、單庫雙向式和雙庫雙向式三種。 ①單庫單向式只建一座水庫，水輪發(fā)電機(jī)組僅在海水落潮時單方向推動水輪機(jī)發(fā)電。 ②單庫雙向式也是只建一座水庫，安裝的水輪機(jī)葉輪可正反兩個方向運(yùn)轉(zhuǎn)，漲潮落潮均可發(fā)電。 ③雙庫單向式是通過建三道壩，分隔出兩座彼此相通的水庫，單向水輪機(jī)安裝在兩座水庫分隔壩的底部。其中一個水庫安裝進(jìn)水閘，漲潮時放海水入庫，另一座水庫安裝泄水閘，落潮時向外放水，兩水庫始終存在著水位差，從而達(dá)到連續(xù)發(fā)電的目的。 世界主要潮汐電站 波浪能是一種在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的，并以位能和動能形式由短期波儲存的機(jī)械能。是潮汐和風(fēng)形成的海洋波浪，從而產(chǎn)生波浪能。 波浪能與波高的平方和流動水域面積成正比。 海中的波浪具有很大的動能和勢能，據(jù)估算，如果把波浪能全部轉(zhuǎn)變成電能（即波力發(fā)電），則每平方千米海面上每秒鐘的發(fā)電量約為2.0×105kW。海波涌向海岸的動能平均每平方千米含有上萬千瓦的功率。我國沿海蘊(yùn)藏著的波浪能超過1.7×108kW。 波浪能可用來發(fā)電、海水淡化和從海水中提取金屬等。 太陽照射在海洋表面，是海洋上部和底部形成溫差，從而形成溫差能。在南北緯30°以內(nèi)的大部分海面，表層與深層海水間的溫差在20℃左右；而赤道附近海面，表層與深層海水間的溫差達(dá)30℃左右。利用表層水（25℃~30℃）和750m深處4℃~7℃海洋區(qū)，可進(jìn)行發(fā)電。 海洋溫差發(fā)電的的一種方法是把表層溫水引進(jìn)真空鍋爐，在低壓下直接汽化生成蒸汽，蒸汽推動汽輪機(jī)發(fā)電。另一種方法是利用溫水加熱低沸點(diǎn)的工質(zhì)（氨、氟里昂），使其變成蒸汽再去做功。汽由深層海水冷凝，從而構(gòu)成熱力循環(huán)連續(xù)發(fā)出電能。 在河流入�？诘牡�水與鹽水交界處，假如將鹽水與淡水隔開，即使淡水的水平面與海平面高度相等，淡水也會由于滲透壓而流向海水，具有一定動能，這就是鹽差能。 滲透壓與鹽差和溫度成正比。鹽差蘊(yùn)藏的功率等于滲透壓與滲流流量的乘積。通常在河水和海水交界處，滲透量為1m3/s時，則會有2500W左右的潛在功率，相當(dāng)25個大氣壓所具有的能量。 鹽差能的利用主要是鹽差發(fā)電。其方式有直接耦合式、外混式、內(nèi)混式等幾種。 海水在海中沿水平方向或垂直方向上大規(guī)模流動稱為海流。海流沒有明顯的邊界，但總是沿一定路線穩(wěn)定運(yùn)動，或成線，或成圈，還有的繞流，可以在接近海面，也可以海中某深度發(fā)生。海流的能量由熱能和動能組成，可利用的首先是動能，動能的功率與流速的立方成正比。據(jù)估計(jì)，全世界海流能擁有量約50億kW。 不過海流能的利用處于試驗(yàn)階段。 地?zé)崮埽℅eothermal Energy）是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。 地?zé)崮苁堑厍虮旧硖N(yùn)藏的能量。 地球內(nèi)部推測溫度分布曲線 地球內(nèi)部的溫度高達(dá)7000℃，而在80至100公英里的深度處，溫度會降至650至1200℃。透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉(zhuǎn)送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運(yùn)用地?zé)崮茏詈唵魏妥詈虾醭杀拘б娴姆椒�，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量。 現(xiàn)代人們常說的溫泉，就是人類的祖先在很久以前就開始利用的一種地?zé)崮堋? 地地?zé)崮苁且环N新的潔凈能源，在當(dāng)今人們的環(huán)保意識日漸增強(qiáng)和能源日趨緊缺的情況下，對地?zé)豳Y源的合理開發(fā)利用已愈來愈受到人們的青睞。 其中距地表2000m內(nèi)儲藏的地?zé)崮転?500億t標(biāo)準(zhǔn)煤。 全國地?zé)峥砷_采資源量為每年68億m3，所含地?zé)崃繛?73萬億kJ。在地?zé)崂�用�?guī)模上，我國近些年來一直位居世界首位，并以每年近10%的速度穩(wěn)步增長。 地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂�用的最重要方式。高溫地�(zé)崃黧w應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。 地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮堋?地?zé)岚l(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。能夠被地?zé)犭娬纠�用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。 將地?zé)崮苤苯佑糜诓膳�、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂�用方式。因�(yàn)檫@種利用方式簡單、經(jīng)濟(jì)性好，備受各國重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國家，其中冰島開發(fā)利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地?zé)峁�熱系統(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t 80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽(yù)為“世界上最清潔無煙的城市”。 此外利用地?zé)峤o工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源， 用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地?zé)釕?yīng)用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地?zé)峁┡�和供熱水發(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地?zé)崂�用中最普遍的方式�? 地?zé)嵩谵r(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍十分廣闊。 利用溫度適宜的地?zé)崴�灌溉農(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)； 利用地?zé)崴�養(yǎng)魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產(chǎn)率； 利用地?zé)峤ㄔ鞙厥遥�育秧、種菜和養(yǎng)花； 利用地?zé)峤o沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量等。 將地?zé)崮苤苯佑糜谵r(nóng)業(yè)在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地?zé)釡厥�。各地還利用地?zé)岽罅Πl(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。 羊八井過去只是一塊綠草如茵的牧場，從地下汩汩冒出的熱水奔流不息、熱汽日夜蒸騰 。從1974年開始，國家把羊八井開發(fā)作為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，先后撥出2億多元資金，經(jīng)過藏漢工程技術(shù)人員的艱苦創(chuàng)業(yè)，豐富的地?zé)豳Y源開始被開發(fā)利用。1975年，西藏第三地質(zhì)大隊(duì)用巖心鉆在羊八井打出了我國第一口濕蒸汽井，第二年我國大陸上第一臺兆瓦級地?zé)岚l(fā)電機(jī) 組在這里成功發(fā)電，開創(chuàng)了世界中溫淺層熱儲資源發(fā)電的先列，進(jìn)入了工業(yè)性發(fā)電階段。 生物質(zhì)能的利用主要有兩種：直接燃料和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換。 （1）直接燃燒 直接燃燒獲取熱量是最簡單的方法，但轉(zhuǎn)換效率很低，且污染環(huán)境。我國農(nóng)村傳統(tǒng)的燒柴灶熱效率5%～10%。大力推廣節(jié)柴灶可使熱效率提高到20%～30%，省柴30%～50%，是一種技術(shù)簡單、易推廣、效果明顯的節(jié)能措施。目前研制的生物質(zhì)壓塊燃料可以提高熱效率并能減少污染。 （2）生物化學(xué)轉(zhuǎn)化 生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)是通過微生物發(fā)酵方法將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成液體或氣體燃料。它包括生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換技術(shù)和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)。 ①生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換技術(shù) 20世紀(jì)90年代我國農(nóng)村廣泛推廣和使用的“沼氣”，就是通過這種生物轉(zhuǎn)化技術(shù)得到的。有機(jī)物質(zhì)在一定溫度和隔絕空氣的厭氧環(huán)境中，通過微生物-甲烷菌的發(fā)酵作用，產(chǎn)生以甲烷為主的可燃性混合氣體（沼氣）。產(chǎn)生沼氣的原料是秸稈、雜草、垃圾和糞便等。甲烷菌有嗜熱菌（45℃~60℃）、嗜溫菌（30℃~45℃）、 喜冷菌（0℃~30℃）三種。產(chǎn)生沼氣的裝置主要是沼氣池。 沼氣可用作優(yōu)質(zhì)燃料、動力能源、烘干、養(yǎng)殖等。產(chǎn)生沼氣后的渣料還可用來種蘑菇，沼液、沼渣也是很好的有機(jī)肥料。沼氣的開發(fā)，有利于農(nóng)村燃料、肥料和飼料的解決，也有利于垃圾的無害化處理。更促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的良性循環(huán)和農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡。 ②生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換技術(shù) 生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換技術(shù)是將生物原料在密閉容器內(nèi)經(jīng)高溫干餾分解制造乙醇等干凈的液體燃料。生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換技術(shù)所用的原料有糖質(zhì)、淀粉和纖維素等。 巴西采用甘蔗渣為原料，每年可生產(chǎn)乙醇120億L，占其全國汽車燃料的62%，有800萬輛汽車使用摻22%酒精的汽油。 我國用甜高粱桿為原料，增殖細(xì)胞技術(shù)三段錐形流化床轉(zhuǎn)化技術(shù)已獲成功，年產(chǎn)3000t的工業(yè)化裝置即將建成。 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)為合理有效利用生物質(zhì)能開拓了廣闊前景，對生物質(zhì)能的開發(fā)利用，是當(dāng)代人類新能源技術(shù)革新的重要任務(wù)。 4、生物質(zhì)能的開發(fā)價值 生物質(zhì)能號稱世界第四大能源。生物質(zhì)能來源于太陽輻射能，是取之不盡用之不竭的可再生能源，據(jù)推算，地球上每年由陸地植物儲存的太陽輻射能有1.917×1021J，海洋植物儲存的太陽輻射能有9.21×1020J，相當(dāng)于當(dāng)今世界一年耗能總量的10倍多。地球上的生物資源極為豐富，全世界陸地和海洋每年可產(chǎn)生1.7×1011t的植物。1kg綠色植物的發(fā)熱量為1.67×107J，因而生物質(zhì)能每年產(chǎn)生的熱量是極其可觀的。 生物質(zhì)能就是人類利用的主要能源，也是許多發(fā)展中國家目前最重要的能源。全世界約有25億人依靠生物質(zhì)能取暖、烹飪和照明�？茖W(xué)開發(fā)利用生物質(zhì)能既可獲得干凈無污染的新能源，又能利用城市垃圾和各類有機(jī)廢物。 思考題 （1）我們文明社會的四大支柱是什么？ （2）氫能屬于一次能源還是二次能源？ （3）二次能源分為哪兩類？ （4）潮汐能發(fā)電的原理和過程是怎樣的？ （5）新能源有哪些特點(diǎn)？JQn紅軟基地

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