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能源既是经济发展和社会生活必不可少的物质前提,又是目前主要的污染来源.解决好能源可持续发展问题,是实现国家社会经济可持续发展的重要保障.可持续发展能源战略至少应考虑两方面的内容:一是如何确保经济、合理、持续的能源供应和高效使用能源;二是解决能源使用过程有关的环境问题.
一、能源危机
20世纪50年代以后,由于石油危机的爆发,对世界经济造成巨大影响,国际社会开始关注起世界“能源危机”问题.许多人甚至预言:世界石油资源将要枯竭,能源危机将不可避免.如果不作出重大努力去开发各种新能源,那么人类在不久将会面临能源短缺的严重问题.石油资源将会在一代人的时间内枯竭.它的蕴藏量不是无限的,容易开采和利用的储量已经不多,剩余储量的开发难度越来越大,到一定限度就会失去继续开采的价值.
煤炭资源虽比石油多,但也不是取之不尽的.代替石油的其他能源资源,除了煤炭之外,能够大规模利用的还很少.
因此,人类必须估计到非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机,从而将注意力转移到新的能源结构上,尽早探索、研究开发利用新能源资源.否则,就可能因为向大自然索取过多而造成严重的后果,以致人类自身的生存受到威胁.
二、环境污染
化石能源的大量使用在给人类带来文明和繁荣的同时,也给人类的生存环境带来了巨大的灾难.
1.酸雨能源的大量使用提升了人类的物质文明,却也造成了始料未及的灾害.酸雨危害,几乎遍及全球,危害极大.由于人类大量使用煤、石油等化石燃料,燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物,在大气层中经过化学反应,形成硫酸或硝酸,为云、雨雪、雾捕捉吸收,降到地面成为酸雨.
2.温室效应全球变暖是目前全球环境研究的一个主要议题.根据对100多份全球温度变化资料的系统分析,发现20世纪11个最暖的年份发生在20世纪80年代中期以后,因而全球变暖是一个毋庸置疑的事实.全球变暖将带来非常严重的后果,如冰川消退、海平面上升、荒漠化,还会给生态系统、农业生产带来严重影响.
三、新能源
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源.因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等看作新能源.新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的.由于煤、油、气等常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用.
1.核能技术核能有核裂变能和核聚变能两种.核裂变能是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,通常叫原子能.核聚变能是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量.核能产生的大量热能可以发电,也可以供热.核能的最大优点是无大气污染,集中生产量大,可以替代煤炭、石油和天然气燃料.从1954年世界上第一座原子能电站建成以后,全世界已有20多个国家建成400多座核电站,发电量占全世界总发电量的16%.我国自行设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站,装机容量30万千瓦;引进技术建成的是广东大亚湾核电站,装机容量180万千瓦.
2.太阳能技术①太阳能利用技术比较成熟的有:太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等,这些在工业和民用中应用较多;②太阳能光电转换技术,通过太阳能电池把光能转换成电能,主要是光电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池等许多种.这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本较高;③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料.
3.风能技术风能是一种机械能,风力发电是常用技术,目前世界上最大的风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷.我国风力发电装机总量共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦.
4.生物质能技术这是利用动植物有机废弃物(如木材、柴草、粪便等)的技术.①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;②生物化学转换技术,主要把粪便等生物废料通过沼气池发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷.沼气技术在我国农村得到了较好应用,工业沼气技术也开始应用;③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度固体燃料.
5.氢能技术氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染.而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭.所以氢能是前景广阔的清洁燃料.氢能可应用于航天航空、汽车燃料等热门行业.
6.地热能技术地热能有蒸汽和热水两种.地热蒸汽有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;对地热热水,最好是梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,然后再将用过的低热水再利用,最后用于养鱼、游泳池等.
7.潮汐能技术我国海岸线长达14000千米,有丰富的潮汐能.据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时.
自人类迈进21世纪以来,开发新能源成为全世界解决能源问题的共同出路.与化石燃料相比,新能源具有可再生、对环境友好等特点,更符合人类可持续发展的目标.作为当代的青少年,我们需要放眼世界,密切关注生态环境和资源问题.我们要身体力行,加入到开发、宣传新能源的行动中.只要我们抱有一颗热爱科学的心,将热情与智慧投入其中,就会获得意想不到的收获.而我们的家园,也必将在你我的行动中,变得越来越美丽!
一、能源危机
20世纪50年代以后,由于石油危机的爆发,对世界经济造成巨大影响,国际社会开始关注起世界“能源危机”问题.许多人甚至预言:世界石油资源将要枯竭,能源危机将不可避免.如果不作出重大努力去开发各种新能源,那么人类在不久将会面临能源短缺的严重问题.石油资源将会在一代人的时间内枯竭.它的蕴藏量不是无限的,容易开采和利用的储量已经不多,剩余储量的开发难度越来越大,到一定限度就会失去继续开采的价值.
煤炭资源虽比石油多,但也不是取之不尽的.代替石油的其他能源资源,除了煤炭之外,能够大规模利用的还很少.
因此,人类必须估计到非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机,从而将注意力转移到新的能源结构上,尽早探索、研究开发利用新能源资源.否则,就可能因为向大自然索取过多而造成严重的后果,以致人类自身的生存受到威胁.
二、环境污染
化石能源的大量使用在给人类带来文明和繁荣的同时,也给人类的生存环境带来了巨大的灾难.
1.酸雨能源的大量使用提升了人类的物质文明,却也造成了始料未及的灾害.酸雨危害,几乎遍及全球,危害极大.由于人类大量使用煤、石油等化石燃料,燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物,在大气层中经过化学反应,形成硫酸或硝酸,为云、雨雪、雾捕捉吸收,降到地面成为酸雨.
2.温室效应全球变暖是目前全球环境研究的一个主要议题.根据对100多份全球温度变化资料的系统分析,发现20世纪11个最暖的年份发生在20世纪80年代中期以后,因而全球变暖是一个毋庸置疑的事实.全球变暖将带来非常严重的后果,如冰川消退、海平面上升、荒漠化,还会给生态系统、农业生产带来严重影响.
三、新能源
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源.因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等看作新能源.新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的.由于煤、油、气等常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用.
1.核能技术核能有核裂变能和核聚变能两种.核裂变能是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,通常叫原子能.核聚变能是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量.核能产生的大量热能可以发电,也可以供热.核能的最大优点是无大气污染,集中生产量大,可以替代煤炭、石油和天然气燃料.从1954年世界上第一座原子能电站建成以后,全世界已有20多个国家建成400多座核电站,发电量占全世界总发电量的16%.我国自行设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站,装机容量30万千瓦;引进技术建成的是广东大亚湾核电站,装机容量180万千瓦.
2.太阳能技术①太阳能利用技术比较成熟的有:太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等,这些在工业和民用中应用较多;②太阳能光电转换技术,通过太阳能电池把光能转换成电能,主要是光电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池等许多种.这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本较高;③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料.
3.风能技术风能是一种机械能,风力发电是常用技术,目前世界上最大的风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷.我国风力发电装机总量共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦.
4.生物质能技术这是利用动植物有机废弃物(如木材、柴草、粪便等)的技术.①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;②生物化学转换技术,主要把粪便等生物废料通过沼气池发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷.沼气技术在我国农村得到了较好应用,工业沼气技术也开始应用;③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度固体燃料.
5.氢能技术氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染.而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭.所以氢能是前景广阔的清洁燃料.氢能可应用于航天航空、汽车燃料等热门行业.
6.地热能技术地热能有蒸汽和热水两种.地热蒸汽有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;对地热热水,最好是梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,然后再将用过的低热水再利用,最后用于养鱼、游泳池等.
7.潮汐能技术我国海岸线长达14000千米,有丰富的潮汐能.据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时.
自人类迈进21世纪以来,开发新能源成为全世界解决能源问题的共同出路.与化石燃料相比,新能源具有可再生、对环境友好等特点,更符合人类可持续发展的目标.作为当代的青少年,我们需要放眼世界,密切关注生态环境和资源问题.我们要身体力行,加入到开发、宣传新能源的行动中.只要我们抱有一颗热爱科学的心,将热情与智慧投入其中,就会获得意想不到的收获.而我们的家园,也必将在你我的行动中,变得越来越美丽!