【其它能源】

1、碳化合物(6)/ 其它能源(8)/ p.7【其它能源】(一)燃料發(fā)電(A)化石燃料發(fā)電現(xiàn)今，世界能源大都來自化石燃料，其優(yōu)點是a,價廉b,容易提取c,能量價值高可是，化石燃料亦有以下的缺點a,不可更新、不能替換及會耗盡b,會產(chǎn)生空氣污染物和酸雨c,引致溫室效應(yīng)利用不同形式的能量來發(fā)電(B)發(fā)電的過程現(xiàn)時大多數(shù)的發(fā)電站都是用煤和石油來發(fā)電的。發(fā)電的過程可以分為四個步驟：首先燃燒燃料把水加熱，產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣令渦輪機轉(zhuǎn)動，渦輪機再推動發(fā)電機，產(chǎn)生電力。我們亦可依據(jù)同樣的原理，利用其他形式的能量如太陽能、水力、地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能、核能和來自燃燒廢物所得的能量來發(fā)電。(二)使用化石燃料潛在的問題(

2、A)貯存a,貯藏柴油和汽油石油公司均以特大油缸貯藏柴油和汽油。儘管石油公司有一套極為嚴謹?shù)姆阑鸫胧蛶焯咏窬涌偸橇钊瞬话?。近年新建油庫的選址一般都作了周詳?shù)目紤]。b,在家裡貯藏液化石油氣罐現(xiàn)今本港仍然有部分家庭使用罐裝石油氣，而涉及石油氣罐的火警和爆炸亦時有所聞。為了安全起見，家中貯藏的石油氣罐絕對不能超過法例規(guī)定的數(shù)目，此外，必須做足所有安全措施，譬如把石油氣罐放在陰涼及遠離火種的地方。(B)污染a,原因燃燒石油會產(chǎn)生污染物，但其實石油洩漏也會造成污染。大部分石油洩漏都是涉及離岸油井或油輪的意外。此外油輪的油缸通常以海水清洗，這樣也會引致海洋污染。b,例子1.墨西哥灣發(fā)生油井爆炸19

3、79年，墨西哥灣發(fā)生油井爆炸意外，引致100萬桶原油洩漏。這事件局部摧毀了這個全球最大的蝦場，使到90000漁民失業(yè)。2.海灣戰(zhàn)爭至今最嚴重的石油洩漏事件，發(fā)生於1991年1月的海灣戰(zhàn)爭，當(dāng)時有數(shù)以百萬桶計的原油被蓄意傾入波斯灣。大量石油洩漏導(dǎo)致波斯灣極嚴重的環(huán)境污染，人類健康及海洋生態(tài)都受到威脅。(C)能源危機a,有限的化石燃料隨著世界人口急劇上升，對能源的需求亦不斷增加，而現(xiàn)今全球所需的能量超過90%是來自化石燃料?；剂舷牡煤芸欤也荒芨?。據(jù)估計，現(xiàn)時已知可供開採的石油和天然氣均只可維持數(shù)十年；煤的蘊藏量雖然較高，但亦只可維持200餘年。毫無疑問，世人類正面對能源危機，必須及早尋

4、找對策。b,對策現(xiàn)在我們實際可做的是節(jié)約能源和尋找其他能源取代化石燃料。 (二)不可重新和可更新的能源(A)不可更新能源化石燃料是不可更新的能源，終有一天會消耗淨(jìng)盡。當(dāng)然我們不可能再等數(shù)億年讓它們再次形成。(B)可更新能源太陽能、水力發(fā)電、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮芎蜕锪磕埽瑒t是可更新的能源。一般而言，可更新的能源、引致的環(huán)境污染較為輕微。(三)其他能源(A)水力發(fā)電a,原理水力發(fā)電的原理物體從高處墮下時，物體的位能會轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。我們可以利用水從高處湧下時產(chǎn)生的動能來發(fā)電，這個方法稱為水力發(fā)電。水經(jīng)管道從高處落下，令渦輪機轉(zhuǎn)動，渦輪機繼而推動發(fā)電機，產(chǎn)生電力。加拿大的尼亞加拉瀑布和中國長江的葛州壩

5、都是水力發(fā)電的例子。b,優(yōu)缺點1.優(yōu)點i.水力發(fā)電站建造費用高昂，但建成以後的操作成本則頗低。ii.水力發(fā)電是一種廉宜、清潔和可更新的能源。iii.空氣的污染輕微。2.缺點i.適合興建水力發(fā)電站的地點不多水力發(fā)電站並非隨處可建，它只適用於擁有大河流的國家。有些國家的雨量不足，又或者沒有適合的高地來建造水力發(fā)電站，便不能發(fā)展水力發(fā)電。ii.難以貯存太陽能難以貯存，由於陽光白晝才有，而且日照量頗不穩(wěn)定，所以有必要裝置一個高效率貯存熱能的蓄熱器；但蓄熱器往往體積龐大，價格亦不便宜。iii.影響生態(tài)對生態(tài)環(huán)境可能有影響 (B)核能a,原理核電廠是利用原子核分裂時釋出的能量來發(fā)電。核燃料（二氧化鈾）裝在

6、核子反應(yīng)堆內(nèi)，當(dāng)中子撞擊鈾原子核時，鈾核便發(fā)生裂變（稱為核裂變），原子分裂為兩個較小的粒子，並放出大量的熱能和更多的中子，這些中子又撞擊其他鈾核，使反應(yīng)持續(xù)進行下去。釋出的大量熱能令水變成水蒸氣，推動渦輪機來發(fā)電?，F(xiàn)時已有多個國家採用核能來發(fā)電，而鄰近香港的大亞灣核子發(fā)電廠也已在1993年開始啟用。核裂變產(chǎn)生熱能b,優(yōu)缺點1.優(yōu)點i.現(xiàn)時核子發(fā)電廠的燃料費比燃燒化石燃料的發(fā)電廠低ii.核能方便及清潔，對空氣的污染輕微。iii.鈾礦資源頗為充足，足夠使用1000年，而且價格便宜，可用來大規(guī)模發(fā)電。2.缺點i.安全問題核電廠萬一發(fā)生意外，堆堆芯可能會熔毀，泄漏致癌或有危險的幅射，幅射能夠毀壞植物和

7、令動物患上癌癥，後果非常嚴重。為了防止核輻射洩漏，在核反應(yīng)堆外裝有厚鋼板和混凝士外牆。1986年蘇聯(lián)的切爾諾貝爾核電廠曾發(fā)生輻射泄漏的事件，導(dǎo)致很多人死亡，自此以後，附近的很多居民患上白血?。ㄓ址Q血癌）。而1979年美國三里島的壓水式反應(yīng)堆核電廠也曾發(fā)生類似事故。ii.核廢料使用後的核燃料和反應(yīng)堆的其他物質(zhì)，都是帶有放射性的廢料。這些廢料經(jīng)數(shù)百年後仍保持活潑，所以至今仍然沒有真正妥善棄置核廢料的方法。iii.興建成本高建造核子發(fā)電廠費用龐大。(C)地?zé)崮躠,原理儲存於地球內(nèi)部的熱量，稱為地?zé)崮堋＿@種熱量常以火山爆發(fā)和溫泉兩種途徑從地殼隙縫向外散發(fā)，或是當(dāng)冷水流到熾熱的巖石上，亦會產(chǎn)生蒸汽和熱水

8、。目前地?zé)崮苜Y源的開發(fā)仍只在萌芽階段。主要是利用地下熱水和乾蒸氣。要是從地下出來的是乾蒸氣，我們就可以直接用它來推動渦輪機。如果從地下出來的是熱水，我們可以把熱水送到一個減壓器里，使熱水變成水蒸氣，然後用來推動渦輪機。有些國家（如紐西蘭）便是利用地下噴出的熱水或水蒸氣來發(fā)電；有些國家（如英國）要先鋪設(shè)幾千米深的地下水管，灌下冷水，再泵出熱水或水蒸氣出來。b,優(yōu)缺點1.優(yōu)點i.供應(yīng)持久：裝置開發(fā)地?zé)崮苁窍喈?dāng)昂貴，但地?zé)崮艿墓?yīng)卻遠較石油持久，科學(xué)家相信地?zé)崮軙谙乱皇兰o被更廣泛利用。2.缺點i.裝置昂貴ii.適合的地點很有限(D)太陽能a,原理利用太陽能發(fā)電的原理圖太陽的輻射蘊含大量的光能和熱能

9、，稱為太陽能。據(jù)估計，太陽每年照射在地球表面的能量，等於全球各國在公元2000年所需總能量的5000倍。收集太陽能主要有三種方法：利用吸熱板、凹鏡及太陽能電池。1.太陽能電池利用由硅造成的電池，可直接把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。一些桌上或袋裝計算機和鐘錶等都會應(yīng)用這類電池。2.太陽能發(fā)電站（凹鏡）太陽能發(fā)電站利用大量的凹鏡把太陽的光線集中反射到鍋爐上，鍋爐內(nèi)的水受熱，變成水蒸氣，水蒸氣令渦輪機轉(zhuǎn)動，繼而推動發(fā)電機，產(chǎn)生電力。利用太陽能提供家用熱水的過程圖3.太陽能吸熱板在建築物頂安裝一些板狀收集器，可以收集太陽能，把屋內(nèi)的裡的水加熱。這種設(shè)計多用於氣候寒冷的地方。b,優(yōu)缺點1.優(yōu)點i.太陽能是用之不竭

10、，不費分文的。ii.沒有污染。2.缺點i.難以收集太陽能難以收集，現(xiàn)時已有不少先進國家的城鎮(zhèn)，在住宅或辦公室樓頂裝置太陽能吸熱板，但一般都需要面積很大的吸熱板才能收集足夠的太陽能，而且裝置費用亦十分昂貴。ii.難以貯存太陽能難以貯存，由於地球有晝夜的循環(huán)、氣候及季節(jié)的變換，因此日照量極不穩(wěn)定。所以有必要裝置一個高效率貯存熱能的蓄熱器；但蓄熱器往往體積龐大，價格亦不便宜。如果要供應(yīng)一間屋整個冬季的能量需要，便需要一個體積如一所房子那麼大的蓄熱器。iii.高成本收集太陽能的裝置費用昂貴。(E)潮汐能a,原理高水位的水推動渦輪機來發(fā)電海水一漲一退，稱為潮汐。海水週期性漲退所具有的能量，稱為潮汐能。首

11、先橫跨海灣建造堤壩，利用潮漲時產(chǎn)生的動能來推動連接著發(fā)電機的渦輪機。同時利用堰堤把湧入灣內(nèi)的海水堵截，然後待潮退時，讓灣內(nèi)的海水經(jīng)過堤壩內(nèi)的渦輪機排回海中，從而推動渦輪機發(fā)電。展示利用潮汐能發(fā)電的原理b,優(yōu)缺點1.優(yōu)點i.用之不竭對ii.空氣的污染輕微2.缺點i.適合興建堤壩的海灣或河流有限，同時每日祇可發(fā)電兩次。ii.裝置昂貴，興建堰堤、渦輪機和發(fā)電機的費用相當(dāng)昂貴。iii.引發(fā)破壞生態(tài)問題，干擾潮汐的結(jié)果會影響區(qū)內(nèi)的魚類、鳥類和其他生物。(F)風(fēng)能a,原理我們可以利用強勁的風(fēng)力推動風(fēng)車來發(fā)電。我們在冬季的耗電量較大，而剛好冬季的風(fēng)亦最猛烈，所以用風(fēng)力來發(fā)電正配合實際的需要。b,優(yōu)缺點1.優(yōu)

12、點i.水力發(fā)電站建造費用高昂，但建成以後的操作成本則頗低。ii.水力發(fā)電是一種廉宜、清潔和可更新的能源。2.缺點i.高成本要集合數(shù)以百計的風(fēng)車才可產(chǎn)生足夠電力。ii.風(fēng)難以控制在無風(fēng)的日子，風(fēng)車會紋風(fēng)不動，不能產(chǎn)生電力，需要其他的能源代替。而風(fēng)力的強度亦難於控制，暴風(fēng)、狂風(fēng)、颱風(fēng)和颶風(fēng)，則可能摧毀風(fēng)車。為了防止風(fēng)車受損，它們必須暫時停止操作，即不能提供電力。iii.地點適合裝置數(shù)以百計風(fēng)車的地點有限，而且風(fēng)力區(qū)通常是美麗怡人的風(fēng)景區(qū)，風(fēng)車的存在實在有礙觀瞻。(G)生物量能a,原理利用農(nóng)業(yè)廢料發(fā)電原理生物量是指有機物，包括動、植物及它們衍生出來的廢物。利用生物科技將植物（或其它生物量）轉(zhuǎn)化為更有

13、價值的燃料。例如，從甘蔗得到的蔗糖經(jīng)發(fā)酵作用後，便可製成酒精，而不少植物也可用來生產(chǎn)植物油；酒精和植物油都是有用的燃料。同時，植物在隔絕空氣的情況下腐爛，會釋出甲烷。甲烷也是良好的燃料。而都市廢料、污水淤渣、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢料中的有機成分，亦可作燃料燃燒。b,細菌分解器（俗稱沼氣池）中國沼氣池當(dāng)植物或動物遺骸在密封的空間內(nèi)（沒有空氣進入），細菌便使有機物分解，並產(chǎn)生氣體。這類氣體有60%為甲烷，其餘的主要是二氧化碳，它們統(tǒng)稱為生物氣（俗稱沼氣），生物氣是一種良好的燃料，可用作加熱和烹調(diào)。生物氣是在細菌分解器（俗稱沼氣池）中製造出來的。中國有七百萬個以上的沼氣池，它們?yōu)槿齼|五千萬人提供能量。這些沼氣池通常建造在地洞之內(nèi)。小沼氣池能使用兩種動物（例如牛和豬）的糞便及某些植物作原料，以生產(chǎn)沼氣，這足以供一個大家庭每天燒三頓飯。細菌分解器c,優(yōu)缺點1.優(yōu)點i.用之不竭。ii.多了有價值的燃料。2.缺點i.少了食物的供應(yīng)ii.燃燒時會污染空氣iii.減少了可用作肥料的糞肥和農(nóng)作物的殘餘物(四)範(fàn)例1.a,核能是不是一種可更新的能源？b,核能在哪方面比化石燃料優(yōu)勝？a,不是。b,使用核能比化石燃料潔淨(jìng)得多，因為核能不會產(chǎn)生空氣污染物，例如二氧化硫、一氧化碳和氮的氧化物。（註：核電廠每年產(chǎn)生