第一节 能源概述
一、能源的分类
1、按其形成和来源分类:
1)来自太阳辐射的能量,如:太阳能、煤、石油、天然气、生物能等。
2)来自地球内部的能量,如:核能、地热能。
3)天体引力能,如:潮汐能。
2、按开发利用状况分类:
1)常规能源,如:煤、石油、天然气、水能、生物能。
2)新能源,如:核能、地热、海洋能、太阳能、早期、风能。
3、按属性分类:
1)可再生能源,如:太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。
2)非可再生能源,如:煤、石油、天然气、核能。
4、按转换传递过程分类:
1)一次能源,直接来自自然界的能源。如:煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能。
2)二次能源,如:沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。
二、能源的转换
对人类能源的利用史略加考查,可以发现人类对能源的利用主要有三大转换:第一次是煤炭取代木材等成为主要能源;第二次是石油取代煤炭而居主导地位;第三次是20世纪后半叶开始出现的向多能源结构的过渡转换。人类利用能源的历史,也就是人类认识和征服自然的历史。
人类利用能源的历史可分为五大阶段:1、火的发现和利用;2、畜力、风力、水力等自然动力的利用;3、化石燃料的开发和热的利用;4、电的发现及开发利用;5、原子核能的发现及开发利用。18世纪前,人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用,尤其是木材,在世界一次能源消费结构中长期占据首位。蒸汽机的出现加速了18世纪开始的产业革命,促进了煤炭的大规模开采。到19世纪下半叶,出现了人类历史上第一次能源转换。1860年,煤炭在世界一次能源消费结构中占24%,
1920年上升为62%。从此,世界进入了“煤炭时代”。19世纪70年代,电力代替了蒸汽机,电器工业迅速发展,煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降。1965年,石油首次取代煤炭占居首位,世界进入了“石油时代”。1979年,世界能源消费结构的比重是:石油占54%,天然气和煤炭各占18%,油、气之和高达72%。石油取代煤炭完成了能源的第二次转换。
但是地球上石油的储量有限,石油的大量消费,使能源供应严重短缺,世界能源向石油以外的能源物质转换已势在必行。世界能源正面临一个新的转折点。在能源消费结构中,已开始从石油为主要能源逐步向多元能源结构过渡。新能源包括地热、低品位放射性矿物、地磁等地下能源;还包括潮汐、海浪、海流,海水温差、海水盐差、海水重氢等海洋能和风能、生物能等地面能源;以及太阳能、宇宙射线等太空能源。在这些能源中,核能是最有希望取代石油的重要能源。
三、世界能源资源储量
目前,人类使用的能源最主要是非再生能源,如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料约占能源总消费量的90%左右,再生能源如水力、植物燃料等只占10%左右。
世界能源储量最多是太阳能,在再生能源中占99.44%,而水能、风能、地热能、生物能等不到1%。在非再生能源中,利用海水中的氘资源产生的人造太阳能(聚变核能)几乎占100%,煤炭、石油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一。所以,人类使用的能源归根到底要依靠太阳能,太阳能是人类永恒发展的能源保证。
世界能源储量分布是不平衡的。石油储量最多地区是中东占56.8%;天然气和煤炭储量最多是欧洲,各占54.6%和45%。亚洲大洋洲除煤炭稍多(占18%)以外,石油、天然气都只有5%多一点。据预测,全世界石油储量只够开采30~40年,天然气约60年。
第二节 新能源、可再生能源概述
一、可再生能源的定义
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。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。它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
二、新能源的定义
新能源是指和长期广泛使用、技术上较为成熟的常规能源(如煤、石油、天然气、水能、核裂变能等)对比而言,是一种已经开发但尚未大规模使用,或正在 研究 试验,尚需进一步开发的能源。
三、新能源种类
新能源有以下几个种类:核能、太阳能、风能、水能、地热、潮汐能、波涛能、海流能、生物能(生物燃油)