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能源的分類 一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未經加工轉換的能量資源。又稱天然能源。 一次能源包括化石燃料（如原煤、石油、原油、天然氣等）、核燃料、生物質能、水能、風能、太陽能、地熱能、海洋能、潮汐能等。一次能源又分為可再生能源和不可再生能源，前者指能夠重復產生的天然能源，如太陽能、風能、水能、生物質能等，這些能源均來自太陽，可以重復產生；后者用一點少一點，主要是各類化石燃料、核燃料。20世紀70年代出現(xiàn)能源危機以來，各國都重視非再生能源的節(jié)約，并加速對再生能源的研究與開發(fā)。 歸納起來就是： （1）來自地球以外天體的能量； （2）地球本身蘊藏的能量； （3）地球與天體相互作用產生的能量。 二次能源是指由一次能源經過加工轉換以后得到的能源，包括電能、汽油、柴油、液化石油氣和氫能等。二次能源又可以分為“過程性能源”和“含能體能源”，電能就是應用最廣的過程性能源，而汽油和柴油是目前應用最廣的含能體能源。 二次能源和一次能源不同，它不是直接取自自然界，只能由一次能源加工轉換以后得到，因此嚴格的說它不是“能源”，而應稱之為“二次能”。 全世界一次能源消耗總量1998年140.50億噸標準煤。預計2020年將達到200~250億噸標準煤。 維持生存所必需的能源消費量： 400kg標準煤/人*年 現(xiàn)代化生產和生活所需最低能源消費量：1200~1600kg標準煤/人*年 高層次現(xiàn)代化生活所需最低能源消費量：2000~3000kg標準煤/人*年 1kg標準煤=29307.6kJ=7000kcal 1kg標準油=41868kJ=10000kcal 1kg標準煤=0.7kg標準油 化石能源探明的儲量可供開采的年份如下： 我國人均能源占有量：非常低的國家 煤的儲量：135噸標準煤/人，為世界人均的50%； 石油的儲量：2.9噸/人，為世界人均的11%； 天然氣的儲量：2380m3/人，為世界人均的4%。 化石燃料產生CO2（溫室氣體），SO2等有害氣體 1998年全世界化石燃料向大氣排放了61億噸炭（CO2中的炭）。 在過去的100年中，全球平均氣溫上升了0.3~0.5℃，全球海平面平均上升了10~25cm。如果不對溫室氣體減排，到2100年全球平均氣溫將升高1~3.5℃ 。 我國是世界上最大的煤炭消費國，煤炭占能源消耗2/3以上，而世界卻只占1/3以下。我國2005年CO2排放量為15.13億噸，世界第二。2005年SO2排放量為2549萬噸，居世界第一（造成82%的城市出現(xiàn)酸雨）。 在一個不太長的階段，化石能源將走向枯竭，人類必須未雨綢繆，及早尋求新的替代能源。 到21世紀60年代（2060年），全球新能源和可再生能源將會發(fā)展到占世界能源構成的50%以上，成為人類社會未來能源的基石，是化石能源的替代能源。 新能源是指以新技術和新材料為基礎，使傳統(tǒng)的常規(guī)能源得到現(xiàn)代化的開發(fā)和利用，用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環(huán)境有污染的化石能源。 包括：太陽能、風能、地熱能、生物質能、海洋能等。 新能源與可再生能源的特點 能量密度較低，高度分散 資源豐富可以再生 清潔干凈無污染 大多數(shù)具有間歇性和隨機性 開發(fā)利用的技術難度大 2、核能的利用 （1）原子彈 原子彈中的核燃料是高濃縮鈾（濃度達93%）或钚。將彈殼內鈾塊（或钚塊）分成各自低于臨界質量的兩部分，但總質量超過臨界質量。原子彈爆炸時，首先引爆裝在鈾燃料外部的普通TNT炸藥層，其沖擊力會把兩塊鈾235壓聚在一起，超過臨界質量的鈾塊立即會產生雪崩似的鏈式反應，即發(fā)生核爆炸。 （2）核電站 核電站是利用原子核裂變反應放出的核能來發(fā)電的裝置。核電站主要由兩部分組成。一部分是反應裝置及冷卻裝置，其核心為一個反應堆，是維持和控制核裂變反應的裝置，在內部實現(xiàn)核能轉換為為熱能。釋放出的熱能由一回路系統(tǒng)冷卻劑帶出，用以產生蒸汽。整個閉路系統(tǒng)被稱為核蒸汽供應系統(tǒng)，也叫核島，相當于常規(guī)火電廠的鍋爐系統(tǒng)。另一部分由蒸汽驅動汽輪發(fā)電機組進行發(fā)電的二回系統(tǒng)，與常規(guī)火電廠的汽輪機發(fā)電機系統(tǒng)基本相同，也稱作常規(guī)島。 3、原子核能的價值 1千克鈾235的原子核所釋放出來的熱量，大約相當于2800噸標準煤燃燒時所放出的熱量。 建造一座發(fā)電量為100萬千瓦的電站，如果是核電站，每年需要補充的核燃料為30噸，六輛解放牌載重汽車就可運進。如果是燒煤的火力電站，每年要消耗300多萬噸煤。運輸這些煤炭，平均每天要開三列火車，每列火車掛40節(jié)車皮；或是每天要開一艘萬噸級的輪船。 核電廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標準貨柜就可以運載。如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全臺灣692萬戶的瓦斯用量。 4、核能發(fā)電簡史 核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。 1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機容量為 5MW的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。 到1960年，全球建成20座核電站，裝機容量1279MW。 由于核濃縮技術的發(fā)展，到1966年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實用階段。 1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運行的30MW以上的核電站反應堆已達200多座，總裝機容量已達107776MW。 80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進展更快。 到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機組為423套，總容量為32.75萬MW，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16%。 世界上第一座核電站—蘇聯(lián)奧布靈斯克核電站。 　　 中國的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設計建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網發(fā)電。 5、我國核能發(fā)展趨勢 　　 中國國家發(fā)展改革委員會在制定中國核電發(fā)展民用工業(yè)規(guī)劃，準備到2020年中國電力總裝機容量預計為9億千瓦，核電的比重將占電力總容量的4%，即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。也就是說，到2020年中國將建成40座相當于大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。 二、太陽能 在人類利用的能源中，太陽能是最重要的。各種草木燃料能、化石燃料能、風能、水能、海洋流能、海洋溫差等歸根結底也是來源于太陽的輻射能。太陽能是一種巨大且對環(huán)境無污染的能源。 太陽能中只有大約二十二億分之一輻射到地球，但是每秒鐘輻射到地面的總能量有8.5×1013kW，相當于目前全世界發(fā)電總量的幾十萬倍。 對太陽能的利用，有間接利用與直接利用兩種。間接利用是利用由太陽能轉化的其他能量，如生物質能、化石能、風能、水能、海洋能等。人類對太陽能的開發(fā)時直接利用太陽能，主要有：光熱轉換、光電轉換和光化學轉換。 （1）光熱轉換技術 光－熱轉換技術是將太陽輻射的能量通過各種集熱部件轉變成熱能后被直接利用。 我國戰(zhàn)國時期就已使用凹面鏡聚集太陽能去點火。1837年英國人首次使用太陽灶燒飯，1875年出現(xiàn)了太陽能熱水器。 光－熱轉換可分為低溫、中溫和高溫三種。低溫的用于工業(yè)用熱、制冷、空調、烹調等；中溫的主要用于給工業(yè)生存提供中溫用熱；高溫的用于發(fā)電、材料高溫處理等。 全世界使用民用光熱轉換技術最多是以色列和約旦，他們屋頂?shù)奶�陽能蓄熱器可提�?5%～65%的家用熱水�，F(xiàn)在美國也興建了100多萬個集熱器采暖系統(tǒng)和25萬個依靠冷熱空氣自然流動的被動式太陽能住宅。 光電轉換技術是利用光電效應把太陽輻直接轉換成電能，使用的是太陽能電池。太陽能電池有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、砷化鋅電池砷化鎵電池和有機半導體電池等。 硅太陽電池已成為人造衛(wèi)星、宇宙飛船和星際空間站等宇宙飛船器的主要能源之一。1958年美國“先鋒”號人造地球衛(wèi)星、1971年我國制造的“東方紅”號人造衛(wèi)星上，都安裝了太陽能電池。我國自行研制的高效砷化鎵太陽能電池也已經在第二顆“風云”1號氣象衛(wèi)星上正常使用。 太陽能電池還可以用來驅動很多交通工具，如太陽能汽車等。 光化學轉換是光與物質相互作用引起化學反應的過程。 綠色植物的光合作用就是光化學轉換的過程。 人類可以控制的光化學轉換方法是采用光化學電池。光化學電池是利用光照射半導體和電解液界面 ，在電解液內形成電流，并使水電離直接產生氫和氧的電池，這里所生成的氫和氧的光化學過程實質上是“光－電－化學”過程，而不是直接的光－化學過程。 風力發(fā)電發(fā)展史 起源：世界上第1臺用于發(fā)電的風力機于1891年在丹麥建成 。 發(fā)展：風電技術經過20年的開發(fā)日臻成熟，商業(yè)化機組的單機容量從55 kW增加到1650 kW，風電成本從20美分/（kW·h），持續(xù)下降到5美分/（kW·h），運行可靠性和發(fā)電成本接近常規(guī)火電，迅速發(fā)展成為初具規(guī)模的新興產業(yè)。 目前風力機之最為美國CE公司的“超級風力機”，單機功率為7.3MW，風車直徑為112m。 世界風電現(xiàn)狀 世界風電總裝機容量 1994年底為350萬kW； 1995年底為490萬kW； 1996年底為607萬kW； 1997年為764萬kW； 1998年達1015萬kW； 1999年達1393萬kW； 2000年達1845萬kW； 2001年達2493萬kW； 平均年增長率在30％以上。 世界風電現(xiàn)狀 到2001年底，全世界風電場總裝機容量達到24930MW。其中： 德國8730MW，居世界第1位； 美國4250MW，居世界第2位； 西班牙3550MW，居世界第3位； 丹麥2460MW，居世界第4位。 在此期間，發(fā)展中國家以印度的風電場建設發(fā)展最快，到2001年底達到1460MW，居世界第5位。 世界能源委員會預計，全世界到2020年風力發(fā)電裝機容量可達18億—47億kW 。 我國風電現(xiàn)狀 從中國電機工程學會獲悉，我國有40多個風電場，裝機容量約為76.4萬kW，風電裝機容量僅占全國裝機容量的0.17%。 2004年全國在建項目的裝機容量約150萬kW，其中正在施工的約42萬kW，可研批復的68萬kW，項目建議書批復的45萬kW，包括五個10萬kW特許權項目。2005年底累計裝機超過了100萬kW。 風力發(fā)電特點及優(yōu)勢 1、安全可靠，成本日漸降低； 2、不消耗資源、不污染環(huán)境； 3、建設周期一般很短； 4、裝機規(guī)模靈活； 5、運行簡單； 6、對土地要求低； 四、氫能 氫能的特點 （1）來源廣 自然界存在的氕，其豐度約為氫總量的99.98%。地球上的水儲量為21018萬噸，是氫取之不盡、用之不竭的重要源泉。 （2）燃燒熱值高 氫氣的熱值為121061kJ/kg，是甲烷的2.4倍，汽油的2.7倍，乙醇的4.5倍，高于所有化石燃料和生物質燃料。 （3）清潔 氫本身無色、無味、無毒，在空氣中燃燒產生水； （4）燃燒穩(wěn)定性好 容易做到比較完善的燃燒，燃燒效率很高。 （5）存在形式多 氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或者固態(tài)金屬氫化物出現(xiàn)，能適應儲運及各種應用環(huán)境的要求。 （6）氫是“和平”的能源 化石能源分布極不均勻，常常引起激烈的資源爭奪。而氫即可再生來源又廣，每個國家都有著豐富的氫資源，因此可以說是“和平”的能源。 氫能發(fā)展史－發(fā)展期 1970年，通用汽車公司的技術中心提出“氫經濟”的概念，主要的思路是利用大型核電站的電力電解水制氫。 1974年，受石油危機的影響和啟迪，一些學者組建了國際氫能協(xié)會（International Association for Hydrogen Energy， IAHE）。 IAHE隨后創(chuàng)辦了《國際氫能雜志》并舉行了兩年一次的世界氫能大會。 氫能發(fā)展史－步入工程探索階段 二十世紀80年代，德國認真地提出HYSOLAR計劃，它是德國/沙特在阿拉伯半島的項目，計劃用沙漠地帶的太陽能制氫。改項目已經過實驗示范了太陽發(fā)電和電解的直接結合，示范功率達到350kW。 德國還考慮利用加拿大廉價的水電就地電解水制氫，液化后用船運輸液氫到歐洲。 氫能發(fā)展史－為科學家認可 近年來燃料電池技術—低溫的質子交換膜燃料電池和高溫的固體氧化物燃料電池—發(fā)展迅速，被廣泛認為將成為未來人類社會中主要的動力來源，尤其是用于發(fā)電和交通工具方面。 而燃料電池最適宜的燃料就是氫。 已開展的大規(guī)模氫能開發(fā)項目 冰島于1999年在其首都雷克雅未克啟動了“生態(tài)城市交通系統(tǒng)”（Ecological City Transport System， ECTOS）計劃，并為此專門成立了冰島新能源公司（Icelandic New Energy Ltd.）負責實施該計劃其總體目標是在2030年左右，冰島全境實現(xiàn)以氫能替代傳統(tǒng)燃料。 由于目前冰島所使用的能源主要來自地熱和水力發(fā)電，因此主要采用電解水技術（在加氫站就地）制氫，以燃料電池作為主要動力設備。 現(xiàn)狀與展望 目前全世界每年約生產5000萬噸氫氣，主要用于化學工業(yè)，尤以合成氨和石油加工工業(yè)的用量最大。90%以上的氫氣是以石油、天然氣和煤為原料制取的，北美95％的氫氣產量來自天然氣蒸汽重整。 1、海洋能 海洋能是蘊藏在海洋中的可再生能源。海洋占地球面積的71%，卻集中了地球上97%的水量。太陽到達地球的能量，大部分落在海洋的上空中和海水中，部分轉化為各種形式海洋能。海洋能是潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能、潮流能和海流能等不同的能源形態(tài)。其中，溫差能是熱能，潮汐、波浪、海流都是機械能，海水鹽度差是化學能。這些能量以潮汐、波浪、溫度差、海流等形式存在于海洋之中。 海洋能可以再生，且取之不盡，用之不竭，不會造成環(huán)境污染，還可通過綜合利用（如潮汐發(fā)電可利用水庫發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)）降低成本。在海洋能中，目前有效開發(fā)利用的是潮汐能。 世界上大規(guī)模利用海洋能開始于1968年法國建立的朗斯潮汐電站，此電站裝有24臺功率相同的機組，總裝機24萬kW。加拿大芬地灣潮汐電站裝機462萬kW，單機和總容量最大。日本1250kW容量的波浪能發(fā)電裝置和美國的50kW溫差發(fā)電裝置都已通過實驗。目前國際海洋能的開發(fā)正朝著深層次、大型化和商品化方向發(fā)展。 海洋能主要被轉變成電能加以利用，有潮汐發(fā)電、海流發(fā)電、海浪發(fā)電、溫差發(fā)電。 潮汐能量與潮差大小和潮量成正比，海洋潮汐以24小時50分鐘為一周期，一周期內有高潮和低潮。潮差在我國沿海最大可達7m~8m，利用潮汐能的最普遍形式是潮水漲落發(fā)電。據(jù)估計，全世界的潮汐能源有1.0×109kW，如能充分利用，每年可發(fā)電1.24×108kW·h。 潮汐能發(fā)電分為兩種形式：一種是潮流直接沖擊水輪機，利用潮流動能發(fā)電；另一種是建造潮汐水庫，在潮差比較大的海灣或河口處構筑攔潮蓄能大壩，形成水庫，并在堤壩內裝上水輪發(fā)電機組。利用漲、落潮位差，把潮汐位能轉化為動能，推動水輪發(fā)電機組發(fā)電。潮汐水庫電站的實際應用更為廣泛。 潮汐電站有單庫單項式、單庫雙向式和雙庫雙向式三種。 ①單庫單向式只建一座水庫，水輪發(fā)電機組僅在海水落潮時單方向推動水輪機發(fā)電。 ②單庫雙向式也是只建一座水庫，安裝的水輪機葉輪可正反兩個方向運轉，漲潮落潮均可發(fā)電。 ③雙庫單向式是通過建三道壩，分隔出兩座彼此相通的水庫，單向水輪機安裝在兩座水庫分隔壩的底部。其中一個水庫安裝進水閘，漲潮時放海水入庫，另一座水庫安裝泄水閘，落潮時向外放水，兩水庫始終存在著水位差，從而達到連續(xù)發(fā)電的目的。 世界主要潮汐電站 波浪能是一種在風的作用下產生的，并以位能和動能形式由短期波儲存的機械能。是潮汐和風形成的海洋波浪，從而產生波浪能。 波浪能與波高的平方和流動水域面積成正比。 海中的波浪具有很大的動能和勢能，據(jù)估算，如果把波浪能全部轉變成電能（即波力發(fā)電），則每平方千米海面上每秒鐘的發(fā)電量約為2.0×105kW。海波涌向海岸的動能平均每平方千米含有上萬千瓦的功率。我國沿海蘊藏著的波浪能超過1.7×108kW。 波浪能可用來發(fā)電、海水淡化和從海水中提取金屬等。 太陽照射在海洋表面，是海洋上部和底部形成溫差，從而形成溫差能。在南北緯30°以內的大部分海面，表層與深層海水間的溫差在20℃左右；而赤道附近海面，表層與深層海水間的溫差達30℃左右。利用表層水（25℃~30℃）和750m深處4℃~7℃海洋區(qū)，可進行發(fā)電。 海洋溫差發(fā)電的的一種方法是把表層溫水引進真空鍋爐，在低壓下直接汽化生成蒸汽，蒸汽推動汽輪機發(fā)電。另一種方法是利用溫水加熱低沸點的工質（氨、氟里昂），使其變成蒸汽再去做功。汽由深層海水冷凝，從而構成熱力循環(huán)連續(xù)發(fā)出電能。 在河流入�？诘牡�水與鹽水交界處，假如將鹽水與淡水隔開，即使淡水的水平面與海平面高度相等，淡水也會由于滲透壓而流向海水，具有一定動能，這就是鹽差能。 滲透壓與鹽差和溫度成正比。鹽差蘊藏的功率等于滲透壓與滲流流量的乘積。通常在河水和海水交界處，滲透量為1m3/s時，則會有2500W左右的潛在功率，相當25個大氣壓所具有的能量。 鹽差能的利用主要是鹽差發(fā)電。其方式有直接耦合式、外混式、內混式等幾種。 海水在海中沿水平方向或垂直方向上大規(guī)模流動稱為海流。海流沒有明顯的邊界，但總是沿一定路線穩(wěn)定運動，或成線，或成圈，還有的繞流，可以在接近海面，也可以海中某深度發(fā)生。海流的能量由熱能和動能組成，可利用的首先是動能，動能的功率與流速的立方成正比。據(jù)估計，全世界海流能擁有量約50億kW。 不過海流能的利用處于試驗階段。 地熱能（Geothermal Energy）是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。 地熱能是地球本身蘊藏的能量。 地球內部推測溫度分布曲線 地球內部的溫度高達7000℃，而在80至100公英里的深度處，溫度會降至650至1200℃。透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡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。 現(xiàn)代人們常說的溫泉，就是人類的祖先在很久以前就開始利用的一種地熱能。 地地熱能是一種新的潔凈能源，在當今人們的環(huán)保意識日漸增強和能源日趨緊缺的情況下，對地熱資源的合理開發(fā)利用已愈來愈受到人們的青睞。 其中距地表2000m內儲藏的地熱能為2500億t標準煤。 全國地熱可開采資源量為每年68億m3，所含地熱量為973萬億kJ。在地熱利用規(guī)模上，我國近些年來一直位居世界首位，并以每年近10%的速度穩(wěn)步增長。 地熱發(fā)電是地熱利用的最重要方式。高溫地熱流體應首先應用于發(fā)電。 地熱發(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。所不同的是，地熱發(fā)電不象火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。 地熱發(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉變?yōu)闄C械能，然后再把機械能轉變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。能夠被地熱電站利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。 將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發(fā)電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經濟性好，備受各國重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國家，其中冰島開發(fā)利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地熱供熱系統(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t 80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽為“世界上最清潔無煙的城市”。 此外利用地熱給工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源， 用作硅藻土生產、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地熱應用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地熱利用中最普遍的方式。 地熱在農業(yè)中的應用范圍十分廣闊。 利用溫度適宜的地熱水灌溉農田，可使農作物早熟增產； 利用地熱水養(yǎng)魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產率； 利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養(yǎng)花； 利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產量等。 將地熱能直接用于農業(yè)在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。 羊八井過去只是一塊綠草如茵的牧場，從地下汩汩冒出的熱水奔流不息、熱汽日夜蒸騰 。從1974年開始，國家把羊八井開發(fā)作為重點科技攻關項目，先后撥出2億多元資金，經過藏漢工程技術人員的艱苦創(chuàng)業(yè)，豐富的地熱資源開始被開發(fā)利用。1975年，西藏第三地質大隊用巖心鉆在羊八井打出了我國第一口濕蒸汽井，第二年我國大陸上第一臺兆瓦級地熱發(fā)電機 組在這里成功發(fā)電，開創(chuàng)了世界中溫淺層熱儲資源發(fā)電的先列，進入了工業(yè)性發(fā)電階段。 生物質能的利用主要有兩種：直接燃料和生物化學轉換。 （1）直接燃燒 直接燃燒獲取熱量是最簡單的方法，但轉換效率很低，且污染環(huán)境。我國農村傳統(tǒng)的燒柴灶熱效率5%～10%。大力推廣節(jié)柴灶可使熱效率提高到20%～30%，省柴30%～50%，是一種技術簡單、易推廣、效果明顯的節(jié)能措施。目前研制的生物質壓塊燃料可以提高熱效率并能減少污染。 （2）生物化學轉化 生物化學轉化技術是通過微生物發(fā)酵方法將生物質能轉換成液體或氣體燃料。它包括生物質-沼氣轉換技術和生物質-乙醇轉化技術。 ①生物質-沼氣轉換技術 20世紀90年代我國農村廣泛推廣和使用的“沼氣”，就是通過這種生物轉化技術得到的。有機物質在一定溫度和隔絕空氣的厭氧環(huán)境中，通過微生物-甲烷菌的發(fā)酵作用，產生以甲烷為主的可燃性混合氣體（沼氣）。產生沼氣的原料是秸稈、雜草、垃圾和糞便等。甲烷菌有嗜熱菌（45℃~60℃）、嗜溫菌（30℃~45℃）、 喜冷菌（0℃~30℃）三種。產生沼氣的裝置主要是沼氣池。 沼氣可用作優(yōu)質燃料、動力能源、烘干、養(yǎng)殖等。產生沼氣后的渣料還可用來種蘑菇，沼液、沼渣也是很好的有機肥料。沼氣的開發(fā)，有利于農村燃料、肥料和飼料的解決，也有利于垃圾的無害化處理。更促進了農業(yè)生產系統(tǒng)的良性循環(huán)和農業(yè)生態(tài)平衡。 ②生物質-乙醇轉換技術 生物質-乙醇轉換技術是將生物原料在密閉容器內經高溫干餾分解制造乙醇等干凈的液體燃料。生物質-乙醇轉換技術所用的原料有糖質、淀粉和纖維素等。 巴西采用甘蔗渣為原料，每年可生產乙醇120億L，占其全國汽車燃料的62%，有800萬輛汽車使用摻22%酒精的汽油。 我國用甜高粱桿為原料，增殖細胞技術三段錐形流化床轉化技術已獲成功，年產3000t的工業(yè)化裝置即將建成。 生物質能轉化技術為合理有效利用生物質能開拓了廣闊前景，對生物質能的開發(fā)利用，是當代人類新能源技術革新的重要任務。 4、生物質能的開發(fā)價值 生物質能號稱世界第四大能源。生物質能來源于太陽輻射能，是取之不盡用之不竭的可再生能源，據(jù)推算，地球上每年由陸地植物儲存的太陽輻射能有1.917×1021J，海洋植物儲存的太陽輻射能有9.21×1020J，相當于當今世界一年耗能總量的10倍多。地球上的生物資源極為豐富，全世界陸地和海洋每年可產生1.7×1011t的植物。1kg綠色植物的發(fā)熱量為1.67×107J，因而生物質能每年產生的熱量是極其可觀的。 生物質能就是人類利用的主要能源，也是許多發(fā)展中國家目前最重要的能源。全世界約有25億人依靠生物質能取暖、烹飪和照明�？茖W開發(fā)利用生物質能既可獲得干凈無污染的新能源，又能利用城市垃圾和各類有機廢物。 思考題 （1）我們文明社會的四大支柱是什么？ （2）氫能屬于一次能源還是二次能源？ （3）二次能源分為哪兩類？ （4）潮汐能發(fā)電的原理和過程是怎樣的？ （5）新能源有哪些特點？JQn紅軟基地

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