人類所面臨的能源問題及可行性方案研究

人類所面臨的能源問題及可行性方案討論摘要：石油危矣!自然氣危矣!常規(guī)能源危矣!與日俱增的能源需求與能源快速削減產(chǎn)生巨大的沖突，世界經(jīng)濟(jì)動(dòng)蕩，并且引發(fā)了掠奪石油能源的戰(zhàn)斗，硝煙四起。以石油為代表的常規(guī)能源將近枯竭，而新能源大規(guī)模替代常規(guī)能源的技術(shù)尚未成熟，我們?cè)摵稳ズ螐?，去獲得我們懶以生存的能源，連續(xù)我們?nèi)祟惖奈拿髂?(1)選題的背景在當(dāng)今世界，能源的進(jìn)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)懷問題，也是我們我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的重要問題。能源危機(jī)是指因?yàn)槟茉垂?yīng)短缺或是價(jià)格上漲而影響經(jīng)濟(jì)。這通常涉及到石油、電力或其他自然資源的短能源危機(jī)通常會(huì)造成經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)又與政治文化有著緊密的聯(lián)系，可見，能源危機(jī)是全球性的關(guān)鍵問題，假設(shè)地球真的面臨了能源危機(jī)，那么地球就必定會(huì)自我毀滅，因?yàn)槿藗兏緹o法生存?？朔茉次C(jī)的出路：大力進(jìn)展可再生能源。用可再生能源和原料全面取代生化資源，進(jìn)行一場新的工業(yè)革命，不但是出于生存的緣由；與之相連的是世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)進(jìn)展。不過其它的可再生能源例如風(fēng)能、水能等都具有地域性的特點(diǎn)，無法再全世界范圍大規(guī)模采用其發(fā)電。所以本文對(duì)這些問題進(jìn)行了分析，在一次能源耗盡而核聚變又不能開發(fā)狀況下的過渡時(shí)期的解決方案。(2)選題的意義面對(duì)飛速進(jìn)展的經(jīng)濟(jì)，必需要有一個(gè)強(qiáng)有力的能源供應(yīng)來保證現(xiàn)代化建設(shè)。所以我們我國現(xiàn)階段能源中存在的問題，要加快研發(fā)低能耗或者無污染的新能源的同時(shí)大力節(jié)能，削減能源的損耗，合理掌握污染能源的使用量，增加綠色能源的使用。通過對(duì)比各種可再生能源之后，在一次能源耗盡而核聚變不能實(shí)現(xiàn)的狀況下，太陽能能很好的伴我們度過這個(gè)過渡時(shí)期。雖然具有很多局限性，但是其具有不行比擬的優(yōu)點(diǎn)，可行性高。二.當(dāng)前人類所面臨的能源問題自從第三次科技革命以來，能源成了我國經(jīng)濟(jì)的命脈，而能源是有限的，特殊是常規(guī)能源。于是在各個(gè)大國之間引發(fā)了一些與石油有關(guān)或者純粹為了石油的戰(zhàn)斗。從剛過不久的利比亞戰(zhàn)斗到早些時(shí)候的伊拉克戰(zhàn)斗和中東戰(zhàn)斗都與石油脫不了關(guān)系，尤其是利比亞戰(zhàn)斗和伊拉克戰(zhàn)斗都是美國為了掌握石油而發(fā)起的赤裸裸的侵略，還美名其曰實(shí)行人道主義。美國從這些我國的石油中獲得了豐厚的利益，也引起了石油價(jià)格的新一輪上漲，石油問題凸顯。不過像石油一樣的常規(guī)能源是有限的，而且是不行再生的。據(jù)1993年世界能源委員會(huì)對(duì)石油的綜合估量，可支配的化石能源的極限，大約為1180—1510億噸。以1995年世界石油的開采量33.2億噸計(jì)算，石油儲(chǔ)量大約在2050年左右宣告枯竭。自然氣儲(chǔ)備估量在13100—152900兆立方米，年開采量維持在2300兆立方米，將在57—65年內(nèi)枯竭，煤的儲(chǔ)量約為5600億噸，1995年煤炭開采量為33億噸，能夠供應(yīng)169年。這些數(shù)據(jù)無不表明能源危機(jī)時(shí)代已經(jīng)到來。雖然這些數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)樾掳l(fā)覺的礦藏而有所轉(zhuǎn)變，但是我們必需意識(shí)到，我們現(xiàn)在的能源消耗規(guī)模也變得越來越大。僅以我們我國為例：我們我國從1993年到2003年這十年期間，石油從140.5百萬噸增長到275.2百萬噸，煤從570.3百萬噸油當(dāng)量到799.7百萬噸油當(dāng)量，而且呈不斷上漲之勢。能源供求關(guān)系勢必越來越嚴(yán)峻。雖然能源問題已經(jīng)凸顯，但是人們?cè)谀茉床捎眠^程中的粗放采用卻得不到解決，加速了原來就稀缺的自然資源走向枯竭。因?yàn)槟茉垂?yīng)短缺和價(jià)格上漲而影響經(jīng)濟(jì)的能源危機(jī)在世界各國普遍存在。與此同時(shí)各國也加緊了應(yīng)對(duì)能源短缺問題，如建立戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備與開發(fā)新能源，但事情總沒有我們想像的簡潔，采用各種新能源代替常規(guī)能源最抱負(fù)的估算，也只能取代約50%的常規(guī)能源，假如要達(dá)到100%的取代，還需100年的研發(fā)努力，這就打算了應(yīng)付能源危機(jī)的極度急迫性。三.可替代常規(guī)能源的新能源當(dāng)前我們能采用的新能源有核能，風(fēng)能，生物能和太陽能等。當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行中理應(yīng)以核能最受人矚目，日本在第一次石油危機(jī)中吸取了教訓(xùn)，進(jìn)行了大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，并采用能源科學(xué)增加了節(jié)能設(shè)施的采用，提升了核電發(fā)電量，在其次次石油危機(jī)中經(jīng)濟(jì)保持了33.5%的增長率。另一采用核能勝利的典范是法國，據(jù)法國工業(yè)部能源與原材料總司(DGEMP),以及法國工業(yè)部能源觀看討論所(ObservatoiredeI'EnergieauMinisteredeI'Industrie)供應(yīng)的法國2006年度電力生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前，核電占法國電力產(chǎn)量的比重超過78%。但日本福島核事故沉重打擊了全球核能產(chǎn)業(yè)，對(duì)世界各國的核電政策造成了不同的影響，雖然人類不行能放棄核能，但人們重拾信念需要一段時(shí)間。丹麥則是采用風(fēng)能的典范，在過去的25年里，丹麥經(jīng)濟(jì)增長了75%,而能源消耗總量卻基本不變，這個(gè)北歐小國制造的奇跡讓全世界為之動(dòng)容，因此獲得了"全球氣候領(lǐng)跑者"的贊譽(yù)。這就是丹麥采用風(fēng)能發(fā)電所制造的奇跡!生物能是現(xiàn)在很多我國進(jìn)行試驗(yàn)的可再生能源項(xiàng)目，巴西從1975年開頭實(shí)施“酒精替代方案”當(dāng)前每年生產(chǎn)約四十億加侖乙醇，已使溫室氣體排放削減了百分之二十，替代了相當(dāng)一部分常規(guī)能源。美國于1992年開頭鼓舞使用乙醇作為新配方汽油的充氧劑，大大促進(jìn)了美國燃料乙醇的進(jìn)展；日本也從1983開頭實(shí)施燃料乙醇的開發(fā)方案，重點(diǎn)開發(fā)采用農(nóng)、林廢物等未采用資源直接發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的技術(shù)。中國政府也特別重視開發(fā)乙醇汽油，將生產(chǎn)燃料乙醇列入了我國“十五”示范工程重大項(xiàng)目?！笆晃濉敝袊嫱茝V使用“車用乙醇汽油”并且已頒布了“變性燃料乙醇”和“車用乙醇汽油”兩項(xiàng)產(chǎn)品的我國標(biāo)準(zhǔn)。但是從長遠(yuǎn)看，采用核能發(fā)電的原材料是鈾，當(dāng)前鈾的年開采量為6萬噸，依據(jù)1993年世界能源委員會(huì)的估量可維持到21世紀(jì)30年月中期，核聚變到2050年還沒有實(shí)現(xiàn)的盼望。雖然核能發(fā)電具有不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，所以核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。發(fā)電過程不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒有其他的用途。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很便利，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就能夠完成運(yùn)送。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際經(jīng)濟(jì)情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但按世界能源委員會(huì)的估量也不能維持很久，究竟人類進(jìn)展不行能只剩下一兩百年。所以可再生能源才是我們所追求解決問題的所在。雖然當(dāng)前我們的技術(shù)未達(dá)到大規(guī)模開發(fā)的程度，但是我們必需大力研發(fā)。四.新能源替代常規(guī)能源的可行性方案每個(gè)我國都有不同的地理環(huán)境，這也就打算了各個(gè)我國要因地制宜地選擇自己可行的能源替代方案。在風(fēng)能豐富的地方進(jìn)行大規(guī)模的風(fēng)能發(fā)電，在生物資源和溫度適合的地方大力進(jìn)展生物能發(fā)電，有條件的我國采用核能和太陽能發(fā)電。但在開發(fā)新能源的同時(shí)不能顧此失彼，要充分發(fā)揮水能發(fā)電的技術(shù)成熟來減輕新能源的壓力。我認(rèn)為我們?nèi)祟愰L遠(yuǎn)解決能源問題還必需依靠賜予我們一切的太陽，只有太陽才能滿意我們對(duì)能源的巨大需求。最重要的一點(diǎn)是它相對(duì)于我們來說幾乎接近永恒!據(jù)天文物理學(xué)家的計(jì)算表明，太陽系還能存在45億年，每年太陽供應(yīng)的能量是世界人口商品消費(fèi)量的1.5萬倍。光伏電力的應(yīng)用如在德國每平方米每年的平均日照量為1100千瓦時(shí)。電力的總需求約為5000千瓦時(shí)的電力，光伏技術(shù)的年平均功率約為太陽輻射量的10%,依光伏設(shè)施生產(chǎn)5000億千瓦時(shí)的電力，需要5000平方公里的光伏轉(zhuǎn)化模板面積，明智的做法是是用相關(guān)的設(shè)施安裝在建筑物的表面，在德國，這個(gè)做法意味著只需不到10%的建筑物頂部。可見太陽能替代常規(guī)能源具有巨大的優(yōu)越性。太陽能光伏發(fā)電的過程沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件也不消耗燃料，并且不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，具有無噪聲、無污染的特點(diǎn)；太陽能資源沒有地域限制，分布廣泛且取之不盡，用之不竭。所以，與其它新型發(fā)電技術(shù)(風(fēng)力發(fā)電與生物質(zhì)能發(fā)電等)相比，太陽能光伏發(fā)電是一種具可持續(xù)進(jìn)展抱負(fù)特征(最豐富的資源和最干凈的發(fā)電過各)的可再生能源發(fā)電技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：1、太陽能資源取之不盡，用之不竭，照耀到地球上的太陽能要比人類當(dāng)前消耗的能量大6000倍。而且太陽能在地球上分布廣泛，只要有光照的地方就能夠使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，不受地域、海拔等因素的限制。2、太陽能資源隨處可得，可就近供電。不必長距離輸送，避開了長距離輸電線路所造成的電能損失，同時(shí)也節(jié)約了輸電成本。這同時(shí)也為家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)在輸電不便的西部大規(guī)模使用供應(yīng)了條件。3、太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程簡潔，是直接從光子到電子的轉(zhuǎn)換，沒有中間過程(如熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不存在機(jī)械磨損。依據(jù)熱力學(xué)分析，光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率，可達(dá)80%以上，技術(shù)開發(fā)潛力巨大。4、太陽能光伏發(fā)電本身不使用燃料，不排放包括溫室氣體和其他廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)患病能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊，是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。5、太陽能光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，能夠安裝在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發(fā)電還能夠很便利地與建筑物結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，不需要單獨(dú)占地，可節(jié)約珍貴的土地資源。6、太陽能光伏發(fā)電無機(jī)械傳動(dòng)部件，操作、維護(hù)簡潔，運(yùn)行穩(wěn)定牢靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電，加之自動(dòng)掌握技術(shù)的廣泛采納，基本上可實(shí)現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本低。7、太陽能光伏發(fā)電工作性能穩(wěn)定牢靠，使用壽命(30年以上)。晶體硅太陽能電池壽命可達(dá)20~35年。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，只要設(shè)計(jì)合理、造型適當(dāng)，蓄電池的壽命也可長達(dá)10~15年。8、太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡潔，體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，而用依據(jù)用電負(fù)荷容量可大可小，便利敏捷，極易組合、擴(kuò)容。不行忽視，太陽能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用在現(xiàn)在技術(shù)水平來說并不現(xiàn)實(shí)，而且缺乏完整的激勵(lì)政策和投入力度的不夠，但是它具有的優(yōu)越性是無法比擬的，在開發(fā)采用中我們還需做到：(1)提高太陽能應(yīng)用的地位(2)加大投入，加快太陽能的應(yīng)用步伐(3)制定一系列優(yōu)待政策，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展(4)擴(kuò)大國際溝通，開展國際合作(5)制定長遠(yuǎn)規(guī)劃，提升到我國進(jìn)展戰(zhàn)略規(guī)劃，綜合開發(fā)采用太陽