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一、选题背景
面对全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战,面对常规能源储量日益减少的压力,各国纷纷提出“低碳经济”的概念。而要实现“低碳经济”,其中的重要一环就是发展“可再生能源”。“可再生能源”节能、环保、高效,符合可持续发展,同时,又是各国在金融危机中一个新的经济增长点。
二、研究目的
1.认识常规能源的弊端;
2.研究可再生能源的发展意义;
3.了解可再生能源种类及其应用方式;
4.知道一些常见的可再生能源应用实例;
5.在探究课题的同时,联系课内知识,加深对课内知识的理解;
6.在同学心中植下节能、环保的种子。
三、研究方法
1.采访业内专业人士,探求可再生能源的现状、可行性及未来发展趋势;
2.在市中心对司机进行现场采访,了解他们对油价的看法以及对“可再生能源”的知晓程度;
3.到太阳能热水器专卖店,以实物为例,询问工作人员,了解太阳能热水器的工作原理,探求其对环保的意义;
4.查阅有关书籍,上网查阅“可再生能源”的最新动态;
5.借助课内所学知识,探究“可再生能源”有关方面的问题。
四、研究成果
1.石油和煤的弊端
作为主流能源,各国的发展都离不开石油和煤。石油是“工业血液”,“黑金子”,从他的别称就可看出它的重要性。但是,石油是不可再生能源,总有一天会开采尽,石油同时也会对环境造成污染。例如:油轮中的原油泄漏对海水的污染、成品油燃烧后对空气的污染以及产生的二氧化碳所导致的温室效应。同样,煤对环境的污染也很大,煤燃烧不充分、热值低,燃烧后产生二氧化硫产生酸雨,同时对空气造成污染。
2.为什么要发展可再生能源
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。作为新兴能源,发展前景甚广。一项研究认为,到2050年,可再生能源可以满足全世界能源需求的40%。在主流能源资源减少,价格上涨的情况之下,可再生能源的优势已凸现出来。它对环境无污染,可利用价值高,可再生,可循环。同时,对现在的全球变暖问题也有很大抑制作用,清洁、高效是可再生能源的主要特点。
3.可再生能源的种类
(1)太阳能
太阳能(Solar energy)是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367W/㎡,地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW,太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
利用太阳能的主要方法:
使用太阳能热水器,利用太阳光的热量把水加热 ;
利用太阳光光能中的粒子打击太阳能板发电;
太阳能装置,例如:太阳能计算机、太阳能背包、太阳能台灯、太阳能手电筒等各式太阳能应用与装置。
(2) 风能
风能(Wind energy source)是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。
在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机,以产生电力,方法是透过传动轴,将转子(由以空气动力推动的扇叶组成)的旋转动力传送至发电机。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。
(3)水能
水能(Hydro energy)是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。
目前,世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。例如,法国朗斯潮汐电站,三峡水利工程。最新综合评估显示,我国水能资源理论蕴藏量近 7亿千瓦,占常规能源资源量的 40%。其中,经济可开发容量近 4亿千瓦,年发电量约 1.7亿千瓦时,是世界上水能资源总量最多的国家。
(4)生物能
生物能(Biological energy source)是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物能是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。
(5)氢能源
氢能(Hydrogen Energy)在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源,它是一种极为优越的新能源。
氢能是一种二次能源,因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。现在看来,高效率的制氢的基本途径,是利用太阳能。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。因此,在以后以太阳能制得的氢能,将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。
中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初,中国科学家为发展本国的航天事业,对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发,则是从20世纪70年代开始的。
目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划,宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油,这个数字正是现在美国每天的石油进口量。
4.可再生能源在身边
(1)太阳能热水器
太阳热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能產品。集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。
系统组成:
集热器
保温水箱
连接管道
环保作用
每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日,可产生相当于2.5度电的热量,每年可节约标准煤250公斤 左右,可以减少700多公斤CO2的排放量。太阳能热水器的广泛运用,包括生活用热水,采暖,空调,在省钱的同时必将极大地改善地球的污染状况。
(2)可再生能源在中国
在《可再生能源法》及《可再生能源中长期发展规划》等推动下,中国可再生能源已步入了快速发展阶段,2008年的可再生能源利用量约为2.5亿吨标准煤,约占一次能源消费总量的9%。
2008年,中国新增风电装机容量超过600万千瓦,全国风电装机容量达到了1200多万千瓦。2008年光伏电池产量达200多万千瓦,成为世界第一大光伏电池生产国。太阳能热水器年生产能力达到了4000万平方米,全国累计太阳能热水器使用量超过1.25亿平方米,占世界太阳能热水器总使用量的60%以上;生物能开发利用也有较大发展,户用沼气池达到了2800多万口,大中型沼气设施达到了8000多处,沼气年利用量达到了约120亿立方米。(作者:2007级学生 周 权 指导教师:王旭飞)
面对全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战,面对常规能源储量日益减少的压力,各国纷纷提出“低碳经济”的概念。而要实现“低碳经济”,其中的重要一环就是发展“可再生能源”。“可再生能源”节能、环保、高效,符合可持续发展,同时,又是各国在金融危机中一个新的经济增长点。
二、研究目的
1.认识常规能源的弊端;
2.研究可再生能源的发展意义;
3.了解可再生能源种类及其应用方式;
4.知道一些常见的可再生能源应用实例;
5.在探究课题的同时,联系课内知识,加深对课内知识的理解;
6.在同学心中植下节能、环保的种子。
三、研究方法
1.采访业内专业人士,探求可再生能源的现状、可行性及未来发展趋势;
2.在市中心对司机进行现场采访,了解他们对油价的看法以及对“可再生能源”的知晓程度;
3.到太阳能热水器专卖店,以实物为例,询问工作人员,了解太阳能热水器的工作原理,探求其对环保的意义;
4.查阅有关书籍,上网查阅“可再生能源”的最新动态;
5.借助课内所学知识,探究“可再生能源”有关方面的问题。
四、研究成果
1.石油和煤的弊端
作为主流能源,各国的发展都离不开石油和煤。石油是“工业血液”,“黑金子”,从他的别称就可看出它的重要性。但是,石油是不可再生能源,总有一天会开采尽,石油同时也会对环境造成污染。例如:油轮中的原油泄漏对海水的污染、成品油燃烧后对空气的污染以及产生的二氧化碳所导致的温室效应。同样,煤对环境的污染也很大,煤燃烧不充分、热值低,燃烧后产生二氧化硫产生酸雨,同时对空气造成污染。
2.为什么要发展可再生能源
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。作为新兴能源,发展前景甚广。一项研究认为,到2050年,可再生能源可以满足全世界能源需求的40%。在主流能源资源减少,价格上涨的情况之下,可再生能源的优势已凸现出来。它对环境无污染,可利用价值高,可再生,可循环。同时,对现在的全球变暖问题也有很大抑制作用,清洁、高效是可再生能源的主要特点。
3.可再生能源的种类
(1)太阳能
太阳能(Solar energy)是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367W/㎡,地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW,太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
利用太阳能的主要方法:
使用太阳能热水器,利用太阳光的热量把水加热 ;
利用太阳光光能中的粒子打击太阳能板发电;
太阳能装置,例如:太阳能计算机、太阳能背包、太阳能台灯、太阳能手电筒等各式太阳能应用与装置。
(2) 风能
风能(Wind energy source)是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。
在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机,以产生电力,方法是透过传动轴,将转子(由以空气动力推动的扇叶组成)的旋转动力传送至发电机。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。
(3)水能
水能(Hydro energy)是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。
目前,世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。例如,法国朗斯潮汐电站,三峡水利工程。最新综合评估显示,我国水能资源理论蕴藏量近 7亿千瓦,占常规能源资源量的 40%。其中,经济可开发容量近 4亿千瓦,年发电量约 1.7亿千瓦时,是世界上水能资源总量最多的国家。
(4)生物能
生物能(Biological energy source)是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物能是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。
(5)氢能源
氢能(Hydrogen Energy)在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源,它是一种极为优越的新能源。
氢能是一种二次能源,因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。现在看来,高效率的制氢的基本途径,是利用太阳能。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。因此,在以后以太阳能制得的氢能,将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。
中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初,中国科学家为发展本国的航天事业,对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发,则是从20世纪70年代开始的。
目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划,宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油,这个数字正是现在美国每天的石油进口量。
4.可再生能源在身边
(1)太阳能热水器
太阳热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能產品。集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。
系统组成:
集热器
保温水箱
连接管道
环保作用
每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日,可产生相当于2.5度电的热量,每年可节约标准煤250公斤 左右,可以减少700多公斤CO2的排放量。太阳能热水器的广泛运用,包括生活用热水,采暖,空调,在省钱的同时必将极大地改善地球的污染状况。
(2)可再生能源在中国
在《可再生能源法》及《可再生能源中长期发展规划》等推动下,中国可再生能源已步入了快速发展阶段,2008年的可再生能源利用量约为2.5亿吨标准煤,约占一次能源消费总量的9%。
2008年,中国新增风电装机容量超过600万千瓦,全国风电装机容量达到了1200多万千瓦。2008年光伏电池产量达200多万千瓦,成为世界第一大光伏电池生产国。太阳能热水器年生产能力达到了4000万平方米,全国累计太阳能热水器使用量超过1.25亿平方米,占世界太阳能热水器总使用量的60%以上;生物能开发利用也有较大发展,户用沼气池达到了2800多万口,大中型沼气设施达到了8000多处,沼气年利用量达到了约120亿立方米。(作者:2007级学生 周 权 指导教师:王旭飞)