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1、新能源的開發(fā)和利用 常規(guī)能源是指人類已經(jīng)利用了多年的傳統(tǒng)能源，如煤、石油、天然氣等。新能源又稱非常規(guī)能源，是傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源。廣義來說，有別于傳統(tǒng)依靠礦物質(zhì)原料燃燒的能源都稱之為新能源，如太陽能、風能、水電能、生物能、核能、地熱能、海洋能、氫能等。相對于傳統(tǒng)能源，新能源具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界嚴重的環(huán)境污染問題和資源枯竭問題具有重要意義。 目前，除水能資源的開發(fā)利用程度較高外，風能、太陽能、地熱、潮汐能以及生物質(zhì)能資源的開發(fā)利用率非常低。據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，到2020年世界能源消費總量中，新能源
2、的比重提高到1～20%，2050年新能源的比重爭取達到50%。實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)換，是人類社會和科技進步的一個長期的艱巨的奮斗過程，但又必須從現(xiàn)在開始立即行動去實施的一項全球性的任務(wù)。 我國能源產(chǎn)業(yè)政策是：積極開發(fā)水電，優(yōu)化建設(shè)煤電，加快核電建設(shè)，鼓勵新能源和可再生能源發(fā)電。在新能源開發(fā)方面我國現(xiàn)在有四個第一：水電裝機全球第一，太陽能熱水器的利用規(guī)模全球第一，核電在建規(guī)模全球第一，風電裝機的增速全球第一。下面介紹的幾種能源有可能就是未來的理想能源。 一、太陽能 太陽照耀著地球，送來了光，也送來了熱。取之不盡、用之不竭的太陽能是一種可廣泛利用的清潔能源。太陽能的利用有
3、三種方式，一是太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如太陽能熱水器。二是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，如太陽能電池。三是太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，如植物進行光合作用。如圖1a所示是太陽能發(fā)電示意簡圖，圖1b所示是我國徐州大型地面光伏電站。 二、風能 風能是一種干凈的、儲量豐富、可再生的能源。風能是地球表面大量空氣流動產(chǎn)生的動能。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累計小時數(shù)。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方，和空氣密度成正比關(guān)系。中國陸地10m高度層的風能總儲量為32.26億kW，實際可開發(fā)的風能資源儲量為2.53億kW，近海風場的可開發(fā)風能資源是陸上的3倍，據(jù)此，我國可開發(fā)的
4、風能資源約為10億kW。在風力資源豐富的地方，可利用風車帶動發(fā)電機發(fā)電。如圖2a所示為風能發(fā)電示意簡圖，圖2b所示是聚風型風力發(fā)電裝置?！ ∪?、生物質(zhì)能 生物質(zhì)能是以生物為載體，將太陽能以化學(xué)形式貯存的一種能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，其蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就相當于目前人類消耗礦物能的20倍。生物質(zhì)能是貯存的太陽能，是一種可再生能源，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。據(jù)估計地球每年植物光合作用固定的碳達2×1011噸，所含能量達3×1021焦。 生物質(zhì)能的利用方式有：農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、沼氣工程、生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)氣化、生物液體燃料
5、等。 1.生物質(zhì)秸稈燃燒發(fā)電：利用農(nóng)作物秸稈、林木剩余物，通過燃燒來產(chǎn)生熱能、蒸汽或電能。如圖3a所示是一種經(jīng)過加工的農(nóng)林廢棄物發(fā)電原料?！ ?.生物質(zhì)氣化發(fā)電：將生物質(zhì)原料加熱，使較高分子量的有機碳氫化合物鏈裂解，變成較低分子量的CO、H2、CH4等可燃性氣體。生物質(zhì)氣化后用于電力生產(chǎn)，如集成式生物質(zhì)氣化器和噴氣式蒸汽燃氣輪機聯(lián)合發(fā)電裝置?！ ?.沼氣工程：對農(nóng)業(yè)廢棄物、糞便、污水或城市固體廢物等進行厭氧消化，生產(chǎn)沼氣。沼氣是一種燃氣，也可以照明。如圖3b所示是沼氣利用示意簡圖?！ ?.生物液體燃料：利用農(nóng)作物可以生產(chǎn)生物柴油、乙醇等液體燃料?！ 。?）生物柴油：
6、以餐飲業(yè)廢油、榨油廠油渣、油料作物為原料生產(chǎn)生物柴油?！ 。?）乙醇：種植快速成長作物（如高粱、木薯等非糧作物），種樹（木小桐子等含油植物），用糖與淀粉作物來制造乙醇。但種植這些作物和植物應(yīng)堅持“不與民爭糧、不與糧爭地”原則?！ ∷?、核能 原子核是可以改變的，而且在有些改變過程中還會釋放出巨大的能量――核能。獲得核能有兩種途徑，一種是原子核的裂變，另一種是原子核的聚變。原子核裂變的能量緩慢釋放控制技術(shù)相對原子核的聚變成熟。用人工方法控制核裂變鏈式反應(yīng)并獲得核能的裝置，叫作核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆的用途非常廣泛，可以作為核動力來發(fā)電，推進火箭、飛機、潛艇、水面艦艇、淡化海水
7、等?！ 『四馨l(fā)電是利用核反應(yīng)堆中核裂變釋放出的熱能進行發(fā)電的方式，利用鈾原料進行核分裂連鎖反應(yīng)所產(chǎn)生的熱，將水加熱成高溫高壓，利用產(chǎn)生的水蒸氣推動蒸汽輪機并帶動發(fā)電機。核電站可以大大減少燃料的運輸量。據(jù)計算，一個一年耗掉80噸核燃料的發(fā)電廠，如果換成煤做燃料大約需要515萬噸。如圖4a為核電站原理示意圖，圖4b是我國大亞灣核電站。 五、水能 水能資源或稱水力資源，指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源，是自由流動的天然河流的儲力和能量。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源。我國的江河水能理論儲藏量為6.91億kW，可開發(fā)的
