能源生態(tài) 賈鵬課件

能源生態(tài)13級(jí)生態(tài)學(xué)賈鵬01能源的分類常規(guī)能源新能源新能源的應(yīng)用對(duì)人類生態(tài)環(huán)境的影響中國(guó)當(dāng)前新能源的發(fā)展前景能源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展0203040506目錄1能源的分類A按其形成和來(lái)源分類:C按屬性分類:B按開發(fā)利用狀況分類:D按轉(zhuǎn)換傳遞過(guò)程分類:能源的分類··1、按其形成和來(lái)源分類:(1)來(lái)自太陽(yáng)輻射的能量，如:太陽(yáng)能、煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、生物能(2)來(lái)自地球內(nèi)部的能量，如:核能、地?zé)崮堋?3)天體引力能，如:潮汐能。2、按開發(fā)利用狀況分類:(1)常規(guī)能源，如:煤、石油、天然氣、水能、生物能。(2)新能源，如:核能、地?zé)帷⒑Ｑ竽?、太?yáng)能、早期、風(fēng)能?！ぁ?、按屬性分類:(1)可再生能源，如:太陽(yáng)能、地?zé)?、水能、風(fēng)能、生物能、海洋能。(2)非可再生能源，如:煤、石油、天然氣、核能。4、按轉(zhuǎn)換傳遞過(guò)程分類:(1)一次能源，直接來(lái)自自然界的能源。如:煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、核能、海洋能、生物能。(2)二次能源，如:沼氣、汽油、柴油、焦炭、煤氣、蒸汽、火電、水電、核電、太陽(yáng)能發(fā)電、潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電等。2常規(guī)能源常規(guī)能源煤炭石油天然氣電能3新能源核能01太陽(yáng)能02地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、潮汐能03生物質(zhì)能、氫能和天然氣水合物04新能源核能定義:核能(或稱原子能)是通過(guò)核反應(yīng)從原子核釋放的能量核能可通過(guò)三種核反應(yīng)之一釋放:1、核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)合能。2、核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)合能。3、核衰變，原子核自發(fā)衰變過(guò)程中釋放能量。核能的開發(fā)價(jià)值核能有巨大威力。1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來(lái)的能量，約等于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)所放出的化學(xué)能。一座100萬(wàn)千瓦的核電站，每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料，運(yùn)送這些核燃料只需10輛卡車；而相同功率的煤電站，每年則需要300多萬(wàn)噸原煤，運(yùn)輸這些煤炭，要1000列火車。核聚變反應(yīng)釋放的能量則更巨大。核能的優(yōu)點(diǎn)1．核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。2．核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。3．核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，暫時(shí)沒(méi)有其他的用途。4．核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬(wàn)倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便，一座1000百萬(wàn)瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。5．核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國(guó)際經(jīng)濟(jì)情勢(shì)影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。核能的缺點(diǎn)1．核能電廠會(huì)產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過(guò)之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對(duì)相當(dāng)大的政治困擾。2．核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境里，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。3．核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。4．核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。5．興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭(zhēng)。6．核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會(huì)對(duì)生態(tài)及民眾造成傷害。核能的使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

核能發(fā)電的熱量并非來(lái)自燃燒，所以不會(huì)造成空氣污染，也不會(huì)排放二氧化碳。但是核能電廠在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，仍然會(huì)將微量的放射性物質(zhì)排到外界環(huán)境，而且核能發(fā)電會(huì)產(chǎn)生中低階的放射性廢料，以及具有高強(qiáng)度放射性的核燃料。上述物質(zhì)皆會(huì)影響生物細(xì)胞及染色體，使其發(fā)生基因突變等癥狀。使用過(guò)的核燃料中尚有許多可以回收利用的鈾及鈽元素，在可見的未來(lái)均有可能成為珍貴的能源。如果這些放射性物質(zhì)有機(jī)會(huì)在環(huán)境中擴(kuò)散，亦會(huì)威脅到人類的健康。一般來(lái)說(shuō)，使用過(guò)核燃料中某些超鈾元素(例如鈽)的半衰期長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)年，必須長(zhǎng)期與生物的食物鏈隔離，才能避免對(duì)人類造成傷害。由于核能發(fā)電的熱效率較火力發(fā)電低，故核能發(fā)電的熱污染較火力發(fā)電嚴(yán)重。此項(xiàng)熱污染影響最大的首推核電站所在區(qū)域。熱污染導(dǎo)致海溫劇增，使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境改變，以臺(tái)灣為例:核二廠排水口附近曾出現(xiàn)秘雕魚，更因核三廠排放溫水，而導(dǎo)致附近珊瑚產(chǎn)生白化等。近年臺(tái)電方面雖已有改善的防護(hù)措施，但已無(wú)法復(fù)原。應(yīng)如何減少熱污染?

提高發(fā)電機(jī)組的熱效率，但提高熱效率，必須增加相當(dāng)多的設(shè)備。設(shè)備的裝置費(fèi)用，可以由因熱效率提高而節(jié)省下的燃料中獲得補(bǔ)償。核能發(fā)電的燃料成本較低，故提高核能發(fā)電廠熱效率所需的設(shè)備增購(gòu)費(fèi)用，可能無(wú)法由節(jié)省下來(lái)的燃料費(fèi)中賺取回來(lái)，故不值得投資。核能電廠熱效率的提高，將使電廠的設(shè)計(jì)變的非常復(fù)雜，復(fù)雜的系統(tǒng)必定較易故障。核能電廠的建廠投資成本非常大，任何設(shè)備發(fā)生故障，均會(huì)使電廠無(wú)法發(fā)電，將會(huì)對(duì)電力公司帶來(lái)較大的財(cái)務(wù)損失。因此從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，核電廠的熱效率絕對(duì)可以提高，但從經(jīng)濟(jì)層面考量，則不值得如此做。

最令人頭痛的是核廢料安置的問(wèn)題，到目前為止放射性三廢處理尚未找到完全安全、有效的方法，目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)比較好的處理技術(shù)是深部地層埋藏，即將燃燒完的放射性廢物進(jìn)行玻璃固化后，冷卻30~50年，然后將其埋藏于數(shù)百米深的巖層中。核廢料中的某些元素半衰期很長(zhǎng)，誰(shuí)能夠保證在將來(lái)它不會(huì)因?yàn)槭裁匆馔舛孤┠?或許，它不會(huì)影響到我們這代，但是我們的子孫后代呢?從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)講我們不能斷了子孫的后路，我們不能為了眼前的利益，把污染環(huán)境的后果全讓后人承擔(dān)。太陽(yáng)能定義：太陽(yáng)能(solarenergy)，是指太陽(yáng)的熱輻射能，主要表現(xiàn)就是常說(shuō)的太陽(yáng)光線。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。太陽(yáng)能發(fā)電方式：（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換。即利用太陽(yáng)輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。前一過(guò)程為光—熱轉(zhuǎn)換，后一過(guò)程為熱—電轉(zhuǎn)換。（2）光—電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽(yáng)能電池。地?zé)崮艿責(zé)崮堋睪eothermalEnergy〕是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來(lái)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。運(yùn)用地?zé)崮茏詈?jiǎn)單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量。地?zé)崮苁强稍偕Y源。作用：(1)蒸汽型地?zé)岚l(fā)電(2)熱水型地?zé)岚l(fā)電（3）地?zé)峁┡?）地?zé)釀?wù)農(nóng)（5）地?zé)嵝嗅t(yī)潮汐能

潮汐能是從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。它與天體引力有關(guān)，地球－月亮－太陽(yáng)系統(tǒng)的吸引力和熱能是形成潮汐能的來(lái)源。潮汐能包括潮汐和潮流兩種運(yùn)動(dòng)方式所包含的能量，潮水在漲落中蘊(yùn)藏著巨大能量，這種能量是永恒的、無(wú)污染的能量。發(fā)電原理：原理是利用天體引潮力導(dǎo)致海水發(fā)生水平流動(dòng)的動(dòng)能來(lái)制造電能。這類發(fā)電又可分為三種形式：1.單庫(kù)單向2.雙庫(kù)單向3.單庫(kù)雙向。在漲潮或落潮過(guò)程中，海水進(jìn)出水庫(kù)，帶動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電生物質(zhì)能定義：生物質(zhì)能(biomassenergy)，就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。特點(diǎn)：可再生性低污染性廣泛分布性總量十分豐富廣泛應(yīng)用性氫能

氫能是通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學(xué)能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等，但這些反應(yīng)消耗的能量都大于其產(chǎn)生的能量。前景：氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，因此氫能被稱為人類的終極能源。水是氫的大"倉(cāng)庫(kù)"，如把海水中的氫全部提取出來(lái)，將是地球上所有化石燃料熱量的9000倍。氫的燃燒效率非常高，只要在汽油中加入4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機(jī)節(jié)油40%。新能源真的好嗎？？？？？

被人們稱為清潔能源的風(fēng)能、氫能、潮汐能也有不少“陰暗面”。君不見每年死在世界上最大的風(fēng)力發(fā)電站--美國(guó)加利福尼亞阿特蒙隘口風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)車陣中的鳥類多達(dá)近5000只，以至于每年到了冬天候鳥遷徙的季節(jié)，政府不得不關(guān)閉這一電站。在獲取氫原料的過(guò)程中所排放的溫室氣體，比汽車尾氣還厲害;而海面上鋪設(shè)的面積以平方公里計(jì)的潮汐發(fā)電機(jī)對(duì)于海洋生態(tài)的影響，也是難以估計(jì)的。它們真的清潔嗎?或許它們沒(méi)有向環(huán)境排放廢物，可是它們破壞了原本和諧平衡的生態(tài)環(huán)境。試問(wèn)還有什么比一個(gè)和諧美麗的居住環(huán)境更重要的呢?

當(dāng)然，太陽(yáng)能是絕對(duì)干凈的，但可惜目前的應(yīng)用效率太低，只能用來(lái)燒燒熱水，給筆記本電腦充充電而已;在另一個(gè)極端，我們有一種很有前途的選擇--反物質(zhì)。10毫克反物質(zhì)湮滅的能量之巨大，足夠航天飛機(jī)往返火星一次，在丹?布朗的小說(shuō)《天使與魔鬼》中所描述的那一點(diǎn)點(diǎn)反物質(zhì)量，大概足以夷平整個(gè)羅馬了--但可惜，要得到一個(gè)正電子，就得動(dòng)用大型粒子對(duì)撞機(jī)，代價(jià)實(shí)在是太高了。反物質(zhì)：是一種人類陌生的物質(zhì)形式，在粒子物理學(xué)里，反物質(zhì)是反粒子概念的延伸，反物質(zhì)是由反粒子構(gòu)成的。反物質(zhì)和物質(zhì)是相對(duì)立的，會(huì)如同粒子與反粒子結(jié)合一般，導(dǎo)致兩者湮滅并釋放出高能光子或伽瑪射線。4新能源的運(yùn)用對(duì)人類生態(tài)環(huán)境的影響新能源的運(yùn)用對(duì)人類生態(tài)環(huán)境的影響

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)對(duì)于能源的需求越來(lái)越大，經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)于傳統(tǒng)能源的依賴已經(jīng)超出了生態(tài)環(huán)境的正常供給，過(guò)分的對(duì)傳統(tǒng)能源的索取已經(jīng)讓我們吃盡了苦頭。石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳，大量的溫室氣體導(dǎo)致氣溫不斷升高，冰川融化，海平面不斷上升，同時(shí)一些原本冰封在冰川里的有害細(xì)菌開始活躍。酸雨對(duì)于我們農(nóng)業(yè)和建筑產(chǎn)生極大的危害，沙塵暴、颶風(fēng)等災(zāi)害的升級(jí)，時(shí)刻都在威脅著我們的健康和生活。不僅如此，大規(guī)模的開采傳統(tǒng)能源，已經(jīng)使一些能源如石油等已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的短缺。這一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題迫使人們不斷研究和發(fā)展儲(chǔ)量豐富并且環(huán)保的新能源，降低對(duì)于傳統(tǒng)能源的依賴，在積極發(fā)展建設(shè)的同時(shí)，不在意破壞生態(tài)為代價(jià)。5中國(guó)當(dāng)前社會(huì)新能源發(fā)展前景中國(guó)當(dāng)前社會(huì)新能源發(fā)展前景

在國(guó)際石油市場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)震蕩和國(guó)內(nèi)一些城市不斷拉閘限電的同時(shí)，我國(guó)的能源專家把目光投向了新能源和可再生能源的開發(fā)利用，專家的研究普遍表明，我國(guó)新能源利用前景廣闊。我國(guó)今后將大力發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)?、生物質(zhì)能等新能源和可再生能源，到2016年中國(guó)新能源和可再生能源的年開發(fā)量將達(dá)到4300萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占當(dāng)時(shí)能源消費(fèi)總量的2％。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)中國(guó)可再生能源規(guī)模化發(fā)展項(xiàng)目辦公室主任周鳳起說(shuō)，我國(guó)正在制定可再生能源促進(jìn)法，以促進(jìn)對(duì)可再生綠色能源產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模開發(fā)和利用。

我國(guó)有豐富的新能源和可再生能源。統(tǒng)計(jì)顯示，太陽(yáng)能年日照時(shí)數(shù)在2200小時(shí)以上的地區(qū)約占國(guó)土面積的三分之二以上，具有良好的開發(fā)條件和應(yīng)用價(jià)值。可開發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為2.53億千瓦。地?zé)豳Y源遠(yuǎn)景儲(chǔ)量相當(dāng)于2000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，已勘探的40多個(gè)地?zé)崽锟晒┲械蜏刂苯永玫臒醿?chǔ)量相當(dāng)于31.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。中國(guó)能源研究會(huì)的一項(xiàng)研究說(shuō)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，新能源和可再生能源的開發(fā)利用可以逐步改善以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)常規(guī)能源資源更加合理有效地利用，緩解與能源相關(guān)的環(huán)境污染問(wèn)題，使我國(guó)能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的發(fā)展相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)