能源科學(xué)概論論文正稿

./能源科學(xué)與未來(lái)發(fā)展摘要:通過(guò)了解過(guò)去以與現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)和能源利用技術(shù),提出能源科學(xué)需要多學(xué)科交叉,綜合來(lái)為能源發(fā)展提出貢獻(xiàn),而且能源科學(xué)的發(fā)展是能源高技術(shù)創(chuàng)新的源泉和先導(dǎo)。因此,能源科學(xué)和能源利用技術(shù)的發(fā)展不僅為國(guó)家未來(lái)的科學(xué)發(fā)展提供幫助,也為國(guó)家解決當(dāng)今的能源危機(jī)給予支持。

關(guān)鍵詞：能源結(jié)構(gòu),能源利用技術(shù),新能源。能源的定義與發(fā)展歷史能源是比較集中的含能體或能量過(guò)程,凡是能夠間接或者經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換而獲取某種能量的自然資源,統(tǒng)稱(chēng)為能源。在自然界里有一些自然資源本身就擁有某種形式的能量,它們?cè)谝欢l件下能夠轉(zhuǎn)換成人們所需要的能量形式,這種自然資源顯然是能源。

能源是人類(lèi)從是物質(zhì)資料生產(chǎn)的原動(dòng)力。從人類(lèi)遠(yuǎn)古時(shí)代在地球上出現(xiàn)后,隨著社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)生活的不斷發(fā)展,能源的應(yīng)用形勢(shì)和規(guī)模在不斷變化增長(zhǎng)。在古代,人類(lèi)的主要能源來(lái)自人力和畜力,輔以柴薪。自西方工業(yè)革命開(kāi)始西方資本主義國(guó)家為滿足其工業(yè)化的需要,18世紀(jì)末,瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)、大量的以煤炭為能源的動(dòng)力機(jī)械逐漸替代了小作坊式的手工業(yè),煤炭與資本主義大生產(chǎn)相結(jié)合,使世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。

1895年,美國(guó)開(kāi)始了石油鉆探開(kāi)發(fā)工作,這種液體燃料顯示出比煤炭更強(qiáng)大的吸引力,1876年,德國(guó)人奧托創(chuàng)制了內(nèi)燃機(jī),進(jìn)而形成了以內(nèi)燃機(jī)技術(shù)為核心的汽車(chē)工業(yè),帶動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展,創(chuàng)造了人類(lèi)歷史上空前的物質(zhì)文明。

19世紀(jì)末開(kāi)始,以電力為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)大變革開(kāi)始,從法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)開(kāi)始,人們認(rèn)識(shí)到電和磁是統(tǒng)一的電磁現(xiàn)象,之后又發(fā)明了電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和各種電器,使電力作為二次能源取得了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)在世界上大約四分之三的能源是在發(fā)電廠中轉(zhuǎn)化為電力為人類(lèi)使用。但是利用常規(guī)能源〔如化石燃料煤炭、石油和天然氣〕來(lái)產(chǎn)生電力,其儲(chǔ)量有限,在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)就可能用盡或者由于利用成本過(guò)高而無(wú)法使用,因此為了滿足社會(huì)發(fā)展日益增長(zhǎng)的能源需求和可持續(xù)發(fā)展,我們必須尋找除化石燃料以外的新能源,來(lái)解決人類(lèi)面臨的能源問(wèn)題。

能源的分類(lèi)能源的幾種分類(lèi)

1、按照能源的來(lái)源分類(lèi)：

a>來(lái)自地球以外的天體的能量,主要是太陽(yáng)輻射能。

包括：固化了的太陽(yáng)能,如化石燃料〔煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖等,由一億年前存積下來(lái)的有機(jī)物質(zhì)形成〕、草木燃料等；太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成的能量,如風(fēng)能、水能、波浪能、海洋能；直接的太陽(yáng)輻射,如利用光電轉(zhuǎn)化、光合作用等。

b>來(lái)自地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量。

包括：地球熱能,如地震能、火山熱能、地下熱水、地?zé)嵴羝?、熱巖層；原子核能,如蘊(yùn)藏核能的元素,鈾、釷、硼、氘等。

c>來(lái)自地球和其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量。

包括：地月相互吸引產(chǎn)生的潮汐能。地球上的能源主要來(lái)自于太陽(yáng)能、地球熱能、原子核能和潮汐能,占地球全部能源的99.9%。

2、按照能源存在和產(chǎn)生形式分類(lèi)

a〕一次能源———以現(xiàn)有的形式存在于自然界中的能源。

可再生能源———不會(huì)隨著它本身的轉(zhuǎn)化或被利用而日益減少的能源,包括風(fēng)能、水能、海流、海洋熱能、潮汐能、草木燃料、直接太陽(yáng)輻射、地震能、火山活動(dòng)、地下熱能等。

非再生能源———隨著人類(lèi)的利用而逐漸減少的能源,包括礦石燃料〔煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖等〕,核燃料〔鈾、釷、硼、氘等〕。

b〕二次能源—需要依靠其他能源來(lái)制取或產(chǎn)生的能源,包括電能、氫能、汽油、煤油、柴油、火藥、酒精、甲醇等。他們使用方便,易于利用,是高品位能源。

3、按能源本身的性質(zhì)分類(lèi)

a>含能體能源———能量以某種載體形式存儲(chǔ)起來(lái),而為人們利用。包括各種礦石燃料、核燃料、地下熱能、高位水庫(kù)、氫能等。

b>過(guò)程性能源———能量在物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中存在,無(wú)法直接的大量存儲(chǔ),如需儲(chǔ)存起來(lái),必須把它們轉(zhuǎn)化為含能體能源中的能量。包括風(fēng)能、水能、海流、地震能、潮汐能以與電能等,轉(zhuǎn)化方式如流水→高位水庫(kù),電能→蓄電池。

常規(guī)能源

最基本的常規(guī)能源——煤炭

煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的固體可燃性礦物。

煤作為一種燃料,早在800年前就已經(jīng)開(kāi)始。煤被廣泛用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料,是從18世紀(jì)末的產(chǎn)業(yè)革命開(kāi)始的。隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用,煤被廣泛地用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料,給社會(huì)帶來(lái)了前所未有的巨大生產(chǎn)力,推動(dòng)了工業(yè)的向前發(fā)展,隨之發(fā)展起煤炭、鋼鐵、化工、采礦、冶金等工業(yè)。而且煤炭在地球上的儲(chǔ)量豐富,分布廣泛,一般也比較容易開(kāi)采,因而被廣泛用作各種工業(yè)生產(chǎn)中的燃料。

煤炭對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)來(lái)說(shuō),無(wú)論是重工業(yè),還是輕工業(yè)；無(wú)論是能源工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、機(jī)械工業(yè),還是輕紡工業(yè)、食品工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè),都發(fā)揮著重要的作用,各種工業(yè)部門(mén)都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人稱(chēng)煤炭是工業(yè)的"真正的糧食"?，F(xiàn)我國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量為世界第一位。盡管如此,煤炭供應(yīng)不足仍制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,因此,應(yīng)用高新技術(shù)進(jìn)行煤炭的加工轉(zhuǎn)化,提高煤炭的利用效率,減少煤炭燃燒的環(huán)境污染,是解決能源缺乏、加速國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑之一。

煤炭的處理加工與轉(zhuǎn)化

〔1〕選煤技術(shù)：選煤是指除去或減少原煤中所含的雜質(zhì)〔包括灰分、矸石、硫分等〕,并將處理過(guò)的煤分成若干個(gè)品種等級(jí),以滿足不同用戶的需要。

〔2〕潔凈煤技術(shù)：潔凈煤技術(shù)是一系列新近開(kāi)發(fā)的煤炭加工、燃燒轉(zhuǎn)化和煤煙通道中的煙道氣凈化技術(shù)的總稱(chēng)。目的是減輕煤炭燃燒對(duì)環(huán)境的污染,提高煤炭利用效率,并降低成本。

〔3〕型煤與利用：用粉煤或低品位煤制成的具有一定形狀的煤制品稱(chēng)為型煤。燃燒型煤可以提高熱效率、節(jié)約煤炭并降低污染。型煤的節(jié)能率是所有潔凈煤技術(shù)中最高的,相對(duì)環(huán)境效益也很高。

〔4〕煤液混合新型燃料技術(shù)：煤液混合新型燃料是一項(xiàng)新技術(shù),這些混合燃料是粉煤在液體中的一種懸浮物,即煤液混合料。目前已有多種混合料經(jīng)過(guò)全面試驗(yàn),最有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的煤液混合料是水煤漿,是一種低污染的燃料。

當(dāng)代工業(yè)的血液——石油和天然氣

石油又稱(chēng)原油,是從地下深處開(kāi)采的棕黑色可燃粘稠液體。它是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化形成的混合物,屬于化石燃料。石油與其產(chǎn)品廣泛用于生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面,被稱(chēng)為工業(yè)的血液。石油是現(xiàn)代世界一次能源消費(fèi)構(gòu)成中的主要能源,據(jù)1990年的資料統(tǒng)計(jì),石油在世界一次能源消費(fèi)構(gòu)成中居第一位；在我國(guó)僅次于煤炭居第二位。至1990年底,世界天然氣在世界一次能源構(gòu)成中次于煤炭和石油,居第三位。我國(guó)已探明的天然氣儲(chǔ)量居世界第九位。1990年我國(guó)天然氣在一次能源消費(fèi)構(gòu)成中次于煤炭、石油、水電,居第四位。

原油經(jīng)過(guò)加工,形成汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、化工輕油和石腦油六大類(lèi)產(chǎn)品。石油產(chǎn)品的X圍從液化石油氣開(kāi)始,中間是石油化工原料、燃料和潤(rùn)滑油料,一直到瀝青。原油在加工過(guò)程中還會(huì)釋放出大量的石油氣。石油加工后,可以得到利用率高、經(jīng)濟(jì)、合理的各種液體燃料,主要為內(nèi)燃機(jī)燃料、鍋爐燃料和燈油三類(lèi)。其他的石油產(chǎn)品主要有潤(rùn)滑油、蠟、瀝青以與石油化工產(chǎn)品如石油溶劑、乙烯、丙烯和聚乙烯等。天然氣是一種混合氣體,其主要成分為甲烷。天然氣作為燃料容易燃燒、清潔無(wú)灰渣、熱值高而且不污染環(huán)境。

天然氣和石油一樣是非常重要的基本有機(jī)化工原料。從天然氣中分離出來(lái)與從石油煉廠汽中回收和分離的許多物質(zhì)是最基本的化工原料,并可進(jìn)一步制造轉(zhuǎn)化出多種化工產(chǎn)品,如合成纖維、合成橡膠、合成塑料和化肥等產(chǎn)品。

火力發(fā)電的主要燃料就是前面我們講述過(guò)的煤炭,有時(shí)候也有用油作燃料的。而且我國(guó)在很長(zhǎng)一段時(shí)期電力建設(shè)的主要任務(wù)仍將是發(fā)展火力發(fā)電?；鹆Πl(fā)電設(shè)備容量和參數(shù)的提高,有一系列問(wèn)題需要解決。特別是在當(dāng)今我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境日趨惡化的情況下,如何降低甚至消除火力發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題,因此采取低污染的燃燒方式是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

最干凈的常規(guī)能源——水能

水能利用的主要方式是發(fā)電。水力發(fā)電就是利用河流中蘊(yùn)藏著的水能來(lái)產(chǎn)生電能,其中最常用的方法就是在河流上建筑攔河壩,將分散在河段上的水能資源集中起來(lái),然后靠引水管道引取集中了水能的水流去轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)在廠房中的水輪發(fā)電機(jī)組,在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,就將水能轉(zhuǎn)變成了電能。因?yàn)槔玫氖撬?而水流本身并無(wú)損耗,仍可以為下游用水部門(mén)所利用。我國(guó)水能資源的特點(diǎn)是水力資源總量較多,但開(kāi)發(fā)利用率低,水力資源分布不均,西部多,東部少,相對(duì)集中在西南地區(qū),而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源需求大的東部地區(qū)水力資源極少,與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配。

水力發(fā)電有以下特點(diǎn)：

〔1〕水作為一種資源可由自然界水循環(huán)中的降水補(bǔ)充,使水能資源成為不會(huì)枯竭的再生能源,所以其發(fā)電成本非常低。

〔2〕水力發(fā)電事業(yè)和其他水利事業(yè)可以互相結(jié)合。為了使水能產(chǎn)生電能,常常要修建水庫(kù),而水庫(kù)可作為防洪、供水、發(fā)展航運(yùn)事業(yè)等多種任務(wù)。

〔3〕水電站中裝設(shè)的水輪機(jī)開(kāi)啟方便、靈活,適宜于作為電力系統(tǒng)中的變動(dòng)用電器,有利于保證供電質(zhì)量。

〔4〕水電站建成后,能夠連續(xù)提供廉價(jià)的電力。

〔5〕水力發(fā)電不污染環(huán)境,是一種公認(rèn)的清潔能源。

充滿希望的新能源21世紀(jì)的主要能源——太陽(yáng)能

太陽(yáng)是一個(gè)熾熱的氣體球,蘊(yùn)藏著無(wú)比巨大的能量。地球上除了地?zé)崮芎秃四芤酝?所有能源都來(lái)源于太陽(yáng)能,因此可以說(shuō)太陽(yáng)能是人類(lèi)的"能源之母"。沒(méi)有太陽(yáng)能,就不會(huì)有人類(lèi)的一切。1945年,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出了世界上第一塊實(shí)用的硅太陽(yáng)能電池,開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代人類(lèi)利用太陽(yáng)能的新紀(jì)元。

人們利用太陽(yáng)能的方法主要有三種,一種是使太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能,即光電轉(zhuǎn)換。太陽(yáng)能電池就屬于這種轉(zhuǎn)換方式；第二種是使太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成熱能,即光熱轉(zhuǎn)換,如太陽(yáng)能熱水器等；第三種是使太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,即光化學(xué)轉(zhuǎn)換,如太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)等。

實(shí)際上,人類(lèi)早就有意識(shí)地利用太陽(yáng)能,自從有了太陽(yáng)能電池,就為太陽(yáng)能的利用開(kāi)辟了廣闊的途徑,人造衛(wèi)星和宇宙飛船探測(cè)宇宙空間時(shí)用上了重量輕、使用壽命長(zhǎng)和耐沖擊振動(dòng)的太陽(yáng)能電池。目前,世界各國(guó)都在大力研究新型太陽(yáng)能電池,提高光電轉(zhuǎn)換率,使太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)一步深化。

太陽(yáng)能電站通常人們所說(shuō)的太陽(yáng)能電站,指的是太陽(yáng)能熱電站。這種發(fā)電站先將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變成熱能,然后再通過(guò)機(jī)械裝置將熱能轉(zhuǎn)變成電能。

太陽(yáng)能電站能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程是：利用集熱器〔聚光鏡〕和吸熱器〔鍋爐〕把分散的太陽(yáng)輻射能匯聚成集中的熱能,經(jīng)熱換器和汽輪發(fā)電機(jī)把熱能變成機(jī)械能,再變成電能。

太陽(yáng)能電站靠太陽(yáng)能熱管來(lái)聚集熱能,太陽(yáng)能熱管又叫真空集熱管,它在結(jié)構(gòu)上與我們平常所用的熱水瓶相似,但熱水瓶只能用來(lái)保溫,而太陽(yáng)能熱管卻能巧妙地吸收太陽(yáng)的熱能,即使陽(yáng)光很微弱,它也能達(dá)到較高的溫度,比一般太陽(yáng)能集熱器的本領(lǐng)強(qiáng)。熱管在一天之內(nèi)可以提供大量的工業(yè)用熱水,又能一年四季不斷地為它的主人供應(yīng)所需要的熱能。

"心理不安全"的核能

從1954年前蘇聯(lián)建成世界上第一座核電站以來(lái),人類(lèi)和平利用核能的歷史還不到半個(gè)世紀(jì)；然而,核能的發(fā)展卻異常迅速。

核能的發(fā)展之所以如此迅速,主要是因?yàn)樗兄@著的優(yōu)越性：其一,它的能量非常巨大,而且非常集中。其二,運(yùn)輸方便,地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)。其三,儲(chǔ)量豐富,用之不盡。

從目前情況來(lái)看,世界各國(guó)的核能發(fā)電技術(shù)已相當(dāng)成熟,大量投入使用的單機(jī)容量達(dá)百萬(wàn)千瓦級(jí)的發(fā)電機(jī)組,使核電站得到了迅速的發(fā)展。

近十多年來(lái),人們已經(jīng)成功地研制出能充分利用鈾燃料的核反應(yīng)堆,這就是被稱(chēng)為"明天核電站鍋爐"的快中子增殖核反應(yīng)堆。這種核反應(yīng)堆能使核燃料增殖,也就是說(shuō),核燃料在這種"鍋爐"里越燒越多。如果能大量使用快中子增殖核反應(yīng)堆,不僅能使鈾資源的有效利用率增大數(shù)十倍,而且也將使鈾資源本身擴(kuò)大幾百倍。

另外,近年來(lái)在激光核聚變、核電池、太空核電站和海底核電站等研究試驗(yàn)方面也都取得了一定的成果,促進(jìn)了核能發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步提高。

但日本福島核電站出事故后,世界核電發(fā)展停滯不前,各國(guó)都在對(duì)本國(guó)的核能安全進(jìn)行評(píng)估。但事實(shí)上,新一代的核電站是很安全的,相比福島的老式核電站,新一代的核電站已經(jīng)對(duì)海嘯有了防護(hù)能力。但畢竟核安全事故是災(zāi)難性的,福島核電站的安全事故在給人留下的心理陰影尚未散去,現(xiàn)在核能迅速發(fā)展反而合理。但通過(guò)這次事故,我相信核電能發(fā)展的更好更科學(xué)。前景誘人的海洋能

海洋能是海水運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的可再生能,主要包括溫差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、鹽差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太陽(yáng)和其他星球引力,其他海洋能均源自太陽(yáng)輻射。全世界海洋能的總儲(chǔ)量,約為全球每年耗能量的幾百倍甚至幾千倍。這種海洋能是取之不盡、用之不竭的新能源。在不遠(yuǎn)的將來(lái),海洋能在造福于人類(lèi)方面,將發(fā)揮巨大而重要的作用。

海洋潮汐發(fā)電你聽(tīng)說(shuō)過(guò)嗎？大海也會(huì)進(jìn)行呼吸。海洋的潮汐,是由于月亮、太陽(yáng)對(duì)地球XX水的吸引力和地球的自轉(zhuǎn)而引起海水周期性、有節(jié)奏的垂直漲落現(xiàn)象。

海洋的潮汐中蘊(yùn)藏著巨大的能量。在漲潮的過(guò)程中,洶涌而來(lái)的海水具有很大的動(dòng)能,隨著海水水位的升高,就把大量海水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；在落潮過(guò)程中,海水又奔騰而去,水位逐漸降低,大量的勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。海水在漲落潮運(yùn)動(dòng)中所蘊(yùn)含的大量動(dòng)能和勢(shì)能,稱(chēng)為潮汐能。

潮汐發(fā)電具有如下優(yōu)點(diǎn)：

〔1〕潮汐發(fā)電的水庫(kù)都是利用河口或海灣建成的,不占用耕地,也不像河川水電站或火電站那樣要淹沒(méi)或占用大面積土地。

〔2〕潮汐發(fā)電站不像河川水電站那樣受洪水和枯水的影響,也不像火電站那樣污染環(huán)境,是一種不受氣候條件影響的、干凈的發(fā)電站。

〔3〕潮汐電站的堤壩較低,容易建造,投資也較少。

海水鹽差發(fā)電海水里面由于溶解了不少礦物鹽而有一種苦咸味。然而,這種苦咸的海水大有用處,可用來(lái)發(fā)電,是一種能量巨大的海洋資源。

在大江大河的入XX,淡水和咸水的交匯處,淡水和咸水就會(huì)自發(fā)地?cái)U(kuò)散、混合,直到兩者含鹽濃度相等為止。在混合過(guò)程中,還將放出相當(dāng)多的能量。這就是說(shuō),海水和淡水混合時(shí),含鹽濃度高的海水以較大的滲透壓力向淡水?dāng)U散,而淡水也在向海水?dāng)U散,不過(guò)滲透壓力小。這種滲透壓力差所產(chǎn)生的能量,稱(chēng)為海水鹽濃度差能,或者叫做海水鹽差能。

海流能顧名思義,海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋中有一部分海水經(jīng)常是朝著一定方向流動(dòng)的,在海洋中常年默默奔流著。海流和陸地上的河流一樣,也有一定的長(zhǎng)度、寬度、深度和流速。風(fēng)力的大小和海水密度不同是產(chǎn)生海流的主要原因。由定向風(fēng)持續(xù)地吹拂海面所引起的海流稱(chēng)為風(fēng)海流；而由于海水密度不同所產(chǎn)生的海流稱(chēng)為密度流。歸根結(jié)底,這兩種海流的能量都來(lái)源于太陽(yáng)的輻射能。利用海流發(fā)電比陸地上的河流優(yōu)越得多,它既不受洪水的威脅,又不受枯水季節(jié)的影響,幾乎以常年不變的水量和一定的流速流動(dòng),完全可成為人類(lèi)可靠的能源。海流發(fā)電是依靠海流的沖擊力使水輪機(jī)旋轉(zhuǎn),然后再變換成高速,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

海水溫差能,遼闊的海洋,是一個(gè)巨大的"儲(chǔ)熱庫(kù)",它能大量地吸收輻射的太陽(yáng)能；它又是一個(gè)巨大的"調(diào)溫機(jī)",調(diào)節(jié)著海洋表面和深層的水溫。海水的溫度隨著海洋深度的增加而降低。這是因?yàn)樘?yáng)輻射無(wú)法透射到400米以下的海水,海洋表層的海水與500米深處的海水溫度差可達(dá)20℃以上。海洋中上下層水溫度的差異,蘊(yùn)藏著一定的能量,叫做海水溫差能。利用海水溫差能可以發(fā)電,叫海水溫差發(fā)電?，F(xiàn)在新型的海水溫差發(fā)電裝置,是把海水引入太陽(yáng)能加溫池,把海水加熱到45～60℃,有時(shí)可高達(dá)90℃,然后再把溫水引進(jìn)保持真空的汽鍋蒸發(fā)進(jìn)行發(fā)電。用海水溫差發(fā)電,還可以得到副產(chǎn)品——淡水,所以說(shuō)它還具有海水淡化功能,可以用來(lái)解決工業(yè)用水和飲用水的需要。

生物能源——沼氣能

沼氣是一種可燃?xì)怏w,由于這種氣體最早是在沼澤、池塘中發(fā)現(xiàn)的,所以人們稱(chēng)它"沼氣"。我們通常所說(shuō)的沼氣,是人工制取的,所以它屬于二次能源。而作為能源的沼氣,至今尚未得到廣泛的應(yīng)用,所以它還屬于現(xiàn)代新能源的成員。沼氣的主要成分是甲烷〔CH4〕氣體。通常,沼氣中含有60～70％的甲烷,30～35％的二氧化碳,以與少量的氫氣、氮?dú)?、硫化氫、一氧化碳、水蒸汽和少量高?jí)的碳?xì)浠衔铩?/p>

甲烷氣體的發(fā)熱值較高,因而沼氣的發(fā)熱值也較高,所以說(shuō)沼氣是一種優(yōu)質(zhì)的人工氣體燃料。甲烷在常溫下是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的氣體,它比空氣要輕。由于甲烷在水中的溶解度很低,因而可用水封的容器來(lái)儲(chǔ)存它。生產(chǎn)沼氣的原料豐富,來(lái)源廣泛。人畜糞便、動(dòng)植物遺體、工農(nóng)業(yè)有機(jī)物廢渣和廢液等,在一定溫度、濕度、酸度和缺氧的條件下,經(jīng)厭氧性微生物的發(fā)酵作用,就能產(chǎn)生出沼氣。沼氣是一種可以不斷再生、就地生產(chǎn)就地消費(fèi)、干凈衛(wèi)生、使用方便的新能源。在目前,它可以代替供應(yīng)緊X的汽油、柴油,開(kāi)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電,驅(qū)動(dòng)農(nóng)機(jī)具加工農(nóng)副產(chǎn)品,也可以用來(lái)煮飯照明。

從現(xiàn)今情況看來(lái),使用沼氣具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

〔1〕沼氣不僅能解決農(nóng)村能源問(wèn)題,而且能增加有機(jī)肥料資源,提高質(zhì)量和增加肥效,從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量,改良土壤。

〔2〕使用沼氣,能大量節(jié)省秸桿、干草等有機(jī)物,以便用來(lái)生產(chǎn)牲畜飼料和作為造紙?jiān)吓c手工業(yè)原材料。

〔3〕興辦沼氣可以減少亂砍樹(shù)木和亂鏟草皮的現(xiàn)象,保護(hù)植被,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)逐步向良性循環(huán)發(fā)展。

新時(shí)代"古老"能源——風(fēng)能

在自然界,風(fēng)是一種巨大的能源,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)礦物能源所提供的能量總和,是一種取之不盡、尚未得到大量開(kāi)發(fā)利用的能源。風(fēng)能是空氣在流動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的能量,而大氣運(yùn)動(dòng)的能量來(lái)源于太陽(yáng)輻射。由于地球表面各處受太陽(yáng)輻射后散熱的快慢不同,加之空氣中水蒸汽的含量不同,從而引起各處氣壓的差異,結(jié)果高壓地區(qū)空氣便向低氣壓地區(qū)流動(dòng),從而形成了風(fēng),因此,風(fēng)能是一種不斷再生的沒(méi)有污染的清潔能源。

當(dāng)前,世界各國(guó)對(duì)風(fēng)能的利用,主要是以風(fēng)能作動(dòng)力和發(fā)電兩種形式,其中以風(fēng)力發(fā)電為主。以風(fēng)能作動(dòng)力,就是利用風(fēng)輪來(lái)直接帶動(dòng)各種機(jī)械系統(tǒng)的裝置,如帶動(dòng)水泵提水等。這種風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是,投資少、工效高、經(jīng)濟(jì)耐用。

根據(jù)我國(guó)風(fēng)能資源分布情況和當(dāng)前的技術(shù)條件,近期開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能的重點(diǎn)將放在XX、東北、西北、XX和東南沿海,以與島嶼、高山、風(fēng)口等風(fēng)能資源豐富的地區(qū)。在年平均風(fēng)速超過(guò)6米／秒的地區(qū),特別是電網(wǎng)很難達(dá)到的牧區(qū)、海島和高山邊遠(yuǎn)地區(qū),開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能資源更具有深遠(yuǎn)意義。

21世紀(jì)的理想能源——?dú)淠?/p>

在眾多的新能源中,氫能將會(huì)成為