. p- h$ [ t+ Y0 ~7 ]; s. \ 一、能源的分类方式4 Q5 ~" P6 T K
(1)按性质分 4 G& L' H8 t5 |
可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等;
" J# l7 ^$ k O' j2 ?' { 不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源; / V6 O8 w! m& v) a6 l) R
(2)按形成和来源分
0 o6 O7 P$ u0 F [ 来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等; - c' a; H% H# q2 P. m
来自地球内部----地热能、核能; $ R2 t$ l9 a/ I# ], f8 A$ C1 A
来自天体引力---潮汐能; ' Y" x" ]* g% @) N/ J* w1 b
(3)按转换加工分 6 U- U9 ^8 C1 F9 k
一次能源----从自然界直接获取∶煤、石油、天然气、太阳能、生物能、地热能; + u# E& I2 `* s/ N0 {3 ^0 r
二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽;
( s: Y/ T; X" V (4)按利用状况
$ w' w' O- c1 r 常规能源----已被利用,目前仍大规模利用∶水能、生物能、煤、石油;
8 k9 c; g: U4 _9 m# V! t 新能源----最近才被利用且未能大规模利用∶太阳能、风能、地热能、核能、沼气; 4 c0 ~2 D# u# D. J
二、各种能源的优劣情况分析2 i. y7 E8 k/ T
(1)太阳能——太阳能即地球接收自太阳之辐射能,其直接或间接地提供地球上绝大部份的能量来源。
8 C* Q w# K; J( c $ S& ^' I4 t0 t8 ~) j+ u& R! I1 g
优势∶
' _, U; a7 \! m$ D A.全面性∶在地球的所有地方都能得到阳光的照射,而且实用性高、用途多;
$ M* Q# M" H/ A" j6 H- @ B·现代的太阳能系统,在每天日照时间相当短的国家.也能有效地提供大量电能;
# r2 F7 s0 K& B P1 S4 m. g G% a' C7 d( ^ C太阳能科技应用广泛。例如太阳能的计算机、手表,在市面上很普遍。另外,利用太阳能来驱动的热水器和太阳能屋顶,在国内外亦屡见不鲜; / ]9 C! t4 d6 f' V( I
D·太阳能交通工具,不论是国内或国外都投入大量研发中;
) c6 ^5 q/ O4 g1 O! ` 缺点∶ 2 M# i, R W# Y) n1 m5 V; i# v( {
A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量;
1 ~7 l5 B/ O4 g! T5 ~* U- a* f8 S B.间歇性:无法连续不断地供应例如阳光仅出现在白天,而且时常受到云层遮蔽;
" }# j7 T: L" f7 x4 u0 }9 Y 太阳能开发:世界各国在先前能源危机中,就已发现到发展替代能源的重要性; 太阳能的发展也是重点之一, 虽然现在已经有很多应用产品出现在人类生活中, 但要真正高效率的使用太阳能,确实还有一段路要走。 + v) Q% R' z' b [. X7 q
(2)海洋能——海洋具有产生庞大的能源效力,潮汐的变化、温差的不同、海浪与洋流都是能用以产生能量的自然现象。 # \* Z: b9 z# @, l
; d8 x6 B# W" e" P. | 海洋能包括: 1 A' T- M# s* Z0 j
A温度差能;利用海水上层表面与深水处所产生的温差为动力;
0 C, j) ~; \3 b0 s; v B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力;
2 p& y& K, |$ [) D. r9 i& d8 I C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力;
1 ?# m0 t; y) x. u0 B" U D海流能 ∶利用旋转的车叶和发电机组成的海底水车装置,便可利用海流产生有用的能源;
1 p$ Z. J# |1 t* g0 b& u4 A E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。 0 u8 I% p. G# @
优势∶ 海洋能属绿色资源的一种,没有消耗的问题,且可以重复使用。 $ R Z) L. L, G8 u8 J. B
缺点∶
O, v- b2 f% h- t1 B+ a A.所需要占地颇大;
% N) V. K7 g6 D. h. s4 C! b b O) P. } B·所需要资金庞大;
8 u# |# y g% h7 p C.成本较高、能源转换效率相对偏低; 1 v/ L/ L! o4 D& j
D.环境伤害;
$ S- r! Y# M q) I" X9 b4 R+ G/ U 海洋能开发——蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的, 其理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。
/ c2 e) W. I* g9 a* e8 G- z (3)地热能——主要为地球内部放射性元素衰变所释放出的能量,为原本储存于地核熔岩中的大量热能。 # I+ s, W- h7 e, }0 A0 L
; d2 u+ \/ ]* V 地热能应用∶
" z5 U9 ^5 b+ U% h A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗; ) Q' H0 M& q# f% w+ L P6 q6 b( P
B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干;
0 p3 Z$ T. ^! E. m e5 m C. 家庭或工业应用∶热水或供暖; 9 Y! g; Y. z6 Z
地热的发电应用:将热水或蒸汽从地热源提取出来,运用于推动涡轮发电。目前已有不少地热能发电的转换技术,包括干蒸气技术、双循环技术、干热岩技术。 ' d( D! l1 n: X: x
优势∶
9 i' S4 Z# Z& u8 c: I* f* v A、不会制造污染或温室气体;
; b! p1 Q8 y! [/ t B.不会制造噪音,可靠性高;
8 q$ k/ P8 O- u- O$ q+ ^9 T C地热能电站的全年利用率可达65-75%,相比起化石燃料电站最多只有90%; 9 p7 y8 K: g ~; [" n% @. ~
缺点∶ 7 d, o- O; \; O% z
A.开凿地底越深,成本便越高。
, Z0 e" V' O1 o/ |! ]: ? B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。 8 j- a6 Z1 o6 _ g- v
C.自地热井喷出的水可能含有毒的物质,故须妥善处置地热能发电站排出的废水。
. H( i3 Q7 V+ p! R5 h (4)风能 ——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。
1 [' \! X. p# @& @! ]+ A: a5 M 9 q" i( }. C, V% y6 C' k, w
优势∶
, U+ Y& e) a# ^7 w0 E" X3 a/ [ A.风取之不尽,用之不竭; 4 D! I* j# ^; @7 o2 [
B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题; 4 V1 L$ {9 s+ p4 c# _
C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害;
' b9 D4 E. h" j- C/ C9 L, T& L 缺点∶ : A+ o' K; J- C7 a; Z" t- r+ `1 v
A.风车叶片无法承受太大压力;
/ {& o4 _3 h P1 Z$ t B.风能发电质量较不稳定;
# n. e. {( t5 S; b C.风能产生的电力有限;
" L' @4 h- I2 k1 ^7 L 风能的发展——虽然风能产生的电量经济实惠,但风力所产生的电力不大,无法满足人类需求,加上风能的利用有许多环境条件上的限制(地形与地区),因此风能在未来能源发电上,只能扮演辅助及缓和传统石化燃料需要的角色。 6 v4 o* B. D8 ~1 y
(5)水能 ——水力发电是被人类大量开发利用的再生能源。
* w: l' @5 G" `. J . H2 s) V2 X5 i0 C( y8 ~6 O
优势∶
& a/ m7 D4 p; M) @7 J A.水力发电技术简单且完备;
6 {. c. v- R4 B7 a; w B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力;
4 q# n0 Z( N& U1 u* B* M C.管制洪水泛滥、提供灌溉用水、利于河流航运、提供尖峰时段电力调度;
/ |/ E, P# i- b; M9 J 缺点∶ * I$ ]8 u6 P; z5 T& X7 m) X
A.有地形限制;
) m4 Y* p' W, f @" S$ E B.少雨干旱的地区不利开发;
+ `/ h5 Z( |/ L9 q4 X! Q$ [ C.水库开发影响原河域下游生态环境;
5 _1 L1 R9 c/ Q) j, g (6)生物质——指所有的有机物,如水生植物、农作物的残渣、动物牲畜的排泄物等,经由各式自然或人为化学处理合成为液体、气体或固体燃料,这种能量即为生物质能。
* _: u1 I1 o R0 m1 o. r \! \+ c% r8 s9 ?; {
优势∶
+ F: ]' `6 s" \ A. 可提供低硫燃料,降低空气污染;
0 p4 B$ s! ~; b8 @6 v! ~& h B. 使用废物、家畜粪便生产能量,可减轻废物处理,减少环境公害; 3 o q7 O5 `9 o, A
C利用设于农村附近的残渣来制造燃料,除能减少能源原料的运输费用,且残渣 又可充当农田肥料;
% R8 l) U4 Z- H O# S D.将工业废料与城市垃圾转换成热能或电力,可维护环境品质,同时可减少堆置 掩埋所需之土地;
, L/ l- k1 f4 r* [3 i E. 与其它新能源相较,技术难题较少; 1 B: d9 l1 U- }( l4 ~% `+ L
缺点∶ & a L* i1 T* Q' G
A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用;
4 P* O& A8 a# v4 q4 g+ N B. 生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低; % U; a6 m9 i# P' C6 g0 I
C. 单位土地面积之生质能密度偏低;
% Q# B* D5 C5 t. Q D.缺乏适合栽种植物之土地; ! X l; p/ d" L/ L- w5 n
(7)石油——石油是动、植物残骸经长年高压高温才转化而成的。
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5 p" I8 b0 j+ \ 优点∶
* b& K C9 L0 c3 |, p, A2 f A.价格便宜; - @" Y: {( o/ X0 N
B.容易运输且其净有用能源产率很高;
, d! o' a f5 u C.是一种辅助燃料,可燃烧推动汽车、加热建筑物和水,并提供高温度与热量作 为工业制造和发电之用;
# M3 Y O) _7 l9 S% [5 ?3 b 缺点∶
0 W- K& p. z" ^, C A.燃烧时释放出的二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物对全球气候影响甚深; . Y8 J0 A! a4 \+ T: [
B.石油和毒性污泥的渗漏会引起水污染,而且以盐水倾注油井也会污染地下水; - u; `, l. j' x* `4 U4 Y& [
C.以现有石油消耗速度来看,50年之内石油的供应就会耗尽;
) ?# H8 d& x, r7 i7 @0 p (8)核能——核能是经由质量的转化而从原子核释放出来的能量,主要通过核分裂与核融合反应释放能量。 % d" K7 K5 ^% x9 E3 ~
y6 N: y0 i0 V- l0 }
核分裂——核分裂是指由重的原子(主要是铀或铈)分裂成较轻的原子因而产生能量 的一种核反应形式。原子弹以及核能发电厂的能量来源都是核分裂。
0 o- h# Q6 s( A5 v6 p. @' X; N 核融合——核融合是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。太阳本身的发光发热便是来自核融合反应。
3 L5 u& k1 s& x 核能的发展——由于现阶段人类只能控制核分裂,所以核能暂时未能得到大规模的利用。但若能顺利发展控制核融合之技术,除可免除大量危险放射线之外,其原料还可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,可说是很理想的能源之一。
" {8 R8 y2 E! L( K5 I3 q( P7 u (9)煤炭 ——由有机物(生长在沼泽或河流三角洲之植物残骸)分解而成的能源种类。是近代工业最重要燃料之一,主要成分有碳、氢、氧及少量的氮、硫或其它元素。 4 w, c8 R) a9 ^% Z, O. |" ~; t: N
6 j) Q8 `2 [0 q: L/ _$ ~+ I8 ~ 优势∶ & H2 J7 o/ s+ j. B/ Y
A.用途广泛;
7 R$ s0 o, n- I( d) j B.具高热值的特性,是非常优良的燃料; ) Q' V8 w& Z- e! t) l
C.储量最大,分布广泛; 6 |( ?9 G& L* K9 \6 @
缺点∶
, X. ~: Z, `0 k7 \( l5 T' k! Z A.为固态,不利运输;
: b1 U. R) H% O& b B.煤矿挖掘地常有意外发生;
2 N, h# M. w' x* X- X C.煤矿开采造成周边生态破坏; $ R* }5 x' l% {1 a
D.燃烧煤炭会易造成空气污染;
9 W& K. }/ K. n1 ` (10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。 " l. o! l2 }& p9 B
3 m$ X, m1 w# i( k/ G
优势∶
% |2 c9 \) J6 M2 s A.是干净的物质,多含碳、氢、甲烷等成分,成分较纯净,是一种优良的燃料; ; y, R5 o0 P4 {
B.天然气为气态,燃烧较为完全,可有效减低一氧化碳产量。 # Q$ z: t4 w5 d8 I- M
缺点∶ % U( m/ q# L0 _8 ]. q
A.天然气是一种易燃性物质,若遭受外力撞击破坏容易产生爆炸现象;
: M9 f9 V3 T$ m6 l B.若以人工建筑设施存放天然气,在遭到外力破坏如地震、火灾等,极易产生 危险。
B0 r& m) y- t7 a5 @ (11)电能——公元 1752 年,科学家富兰克林冒险实验,证实了「雷就是自然界所生的电」。
0 F1 S+ |" [* J3 d/ ` 电能的产生:A.摩擦生电;B.化学生电; C.热生电;D.光生电;E.压力生电;F.磁生电;
5 u! y$ _5 s: E5 ^) G
- V) j0 d8 g/ M: r+ j 优势: ( w. R7 Y) a9 h3 ~ l
A.输送方面,安全、经济; ' J4 P" P9 b( w$ \$ Z! _, M
B.生产、使用方便。
. \' z/ ^- W3 e% w4 e" I8 f C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步;
1 `# n. G4 @1 w# i D.空前的改善了人类的生存环境; 7 o+ p& A5 x5 y+ T g. x
缺点: 3 Z, z8 u/ D5 k) A
A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾;
6 e; E) P9 F% |5 c% q! j9 [ B.电压过大可能会引起断路;
O4 i7 h3 z% ] (12)汽油——自原油炼制来的,由于从地底下开采出来的原油都是带有杂质与恶臭的,除了燃烧之外不具有实用价值。原油经过炼制的过程,会产生不同的成品,例如∶燃料气、汽油、煤油、柴油、重油等油料。从用途来区分汽油,又可分为车用汽油、航空汽油两种。 ! Q8 M+ z% J+ G# L+ [- A
, Q3 ?8 f; K5 J5 b) A4 u+ k 原油炼制的目的∶ 5 P6 O5 S% Y" P5 y# V$ K+ b# J# K
A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来;
) F) |& {7 ~8 G N. Y$ C B.去除杂质∶将原本存在原油中的杂质去除,有利于原油的利用; ! ]; B/ q" Z9 Q0 R. X1 _
C.改善性能∶将石油产品改进,使其能被更广泛运用。原油炼制的方法∶蒸馏法、原油脱盐法、溶剂萃取法、裂炼法、重组、异构化、烷化、加氢脱硫;
; Y% d! X. t/ o$ ]) ?% S; M (13)汽化燃料——一般而言,瓦斯是对气体燃料的统称,分为液化石油与天然气两种。
3 i$ A$ @; q: n2 ` - G& S, o* i8 h& |) P9 m% D2 x) H
优缺点∶ 液化石油与天然气两种,两者都是极为方便与干净的能源,完全燃烧时产生二氧化碳,不完全燃烧时则会产生有毒的一氧化碳,造成人体中毒的现象。
" p) p$ T2 W4 Y, U 特性为无色、无味、无毒、易燃、易爆,瓦斯公司也依照政府的规定,必须加入定量的臭剂,以警惕与保护消费者的安全。由于天然气比空气轻,因此漏气时容易往上飘,若空气中的天然气含量超过5%(液化石油气为1.8%),那么遇到火源就极有可能造成爆炸或燃烧。
+ v; T m: g X (14)氢——氢气燃料电池之电力效率,比内燃机高出一倍,其排放的废气却只有水,没有污染问题。故全球二氧化碳产生的温室效应将从此避免。
S/ h% i6 [% d , D/ p0 X8 S7 H: T
(15)微生物电池 ——透过微生物有效率地转换有机废料、可再生微生物产生电力及无害的副产物质,意味着以低成本工序,利用工业、家居和农业废物产生电力。
* A1 g& z {% ~6 W. [# ]& Y (16)可燃冰——学名"天然气水合物",因主要成分是甲烷,因此也常称为 “甲烷水合物”,1立方米可释放出相当于天然气164 倍的能量。
8 G$ b$ L3 e9 r* n8 \8 ]+ ^1 k
% Y' T' i' Y/ X' x( k% E, l
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