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1、现代新能源技术,王享凤 袁蒙恩,一、能源的使用历史二、能源的分类三、常规能源四、新能源,一、能源的使用历史,（一）柴薪能源时期（二）煤炭能源时期（三）石油、天然气能源时期,（一）柴薪能源时期,“钻木取火”的发明，是人类认识和利用能源的开端。随着火的使用，人类社会进入到以树枝、杂草和农作物茎叶为燃料的柴薪时期。人类以柴薪为主要能源，始于新石器时代，一直延续到18世纪的产业革命。,（二）煤炭能源时期（18世纪中叶至20世纪中叶）,世界上最早利用煤炭的国家是中国，早在汉朝已经知道煤可以燃烧。而真正以煤炭能源取代柴薪能源则是始于欧洲工业革命。18世纪中叶，柴薪已经不能适应机器生产的需要，煤炭开始大量使
2、用。1769年，瓦特发明了蒸汽机。1825年，世界上第一条铁路通车，是蒸汽机得以推广。铁路和运输业的发展，扩大了煤炭的应用，也表明了煤炭能源时期的到来。,煤作为这一时期的主要能源，极大地促进了工场工业的发展，机器大生产逐步替代手工业生产，开创了产业革命的新纪元，同时加速了西方国家工业化的进程。煤炭成为19世纪资本主义工业化的动力基础。,（三）石油、天然气能源时期（20世纪中叶至今）,人类利用石油也有悠久的历史。我国汉书曾记载，二千多年前我们的祖先就利用石油照明。1859年，美国钻出世界上第一口油井，拉开了人类开采石油的序幕。20世纪中叶以后世界工业国能源消耗转为以石油和天然气为主。1965年，
3、石油首次取代煤炭。20世纪70年代以后，世界石油和天然气消费量已占居首位。,二、能源的分类,（一）按来源不同分类1、来自地球以外的太阳能辐射量，其中最主要的是太阳辐射能，不仅产生光和热，还间接促成了煤炭、石油、天然气以及生物能、水力能、风能和海洋能的形成。2、来自地球本身的能量。一种是经热能形式储存于地球内部的地热能（如地下蒸汽、热水和干热岩体）；另一种是地球上的铀、钍等核燃料所具有的能量，即原子能。3、来自月球和太阳等天体对地球的引力，如潮汐能。,（二）按形成条件不同分类1、一次能源。自然界现成存在、可直接取得而未改变其形态的能源，如煤炭、石油、天然气、水力能、风能、海洋能、地热能和生物能等
4、。2、二次能源。在一次能源的基础上经过直接或间接加工、转换而成的能源，如电力、汽油、煤油、柴油、煤气、蒸汽、沼气、酒精等。,（三）按是否能被反复利用分类 根据能否反复利用，可分为可再生能源和非再生能源。再生能源是指那些可以连续再生，不会因使用而逐渐减少的能源。如太阳能、水力能、风能、地热能等；非再生能源是指那些不能再循环的能源，它们会随人类不断地使用而逐渐减少，如煤炭、石油、天然气等。,（四）按使用性质分类 按能源使用性质，可分为燃料能源和非燃料能源。（五）按污染程度分类 按使用过程中对环境污染程度，可分为清洁能源和非清洁能源。（六）按开发状况分类 按能源开发使用技术状况，可分为常规能源和新能
5、源。,三、常规能源,常规能源是在目前科学水平下已经广泛使用，技术较成熟的能源，比如煤炭、石油、天然气、水利等。这几种常规能源在人类社会能源结构中占主要地位。,（一）煤炭 1、主要化学成分：碳、氢、氧、氮，其中碳占了60到90。2、用途：做燃料、化工原料等 3、负面影响:燃煤释放的二氧化硫、氮氧化物等，造成了世界范围的大气环境污染。,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）则主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）、挥发性有机物等。,左：澳洲起飞。右：国内降
6、落。同一架飞机、同一个座位、同一个窗口、同一个相机。,4、世界各国在解决燃煤对环境污染问题时通常采用两类技术：（1）燃煤技术改进，主要包括燃煤前洗选，燃煤中用石灰石固硫、燃煤后烟气净化和灰渣处理等；（2）采用转化技术，如煤炭气化、煤炭液化、煤气联合循环发电等，减少烟尘的污染。,电台采访行人，对石油涨价有什么看法。路人问：我可以 説脏话吗？记者：不可以。路人：那我就没什么好说的了。,（二）石油,根据美国oil and gas journal的数据显示，2007年世界石油储量为1824.4亿吨。石油是重要的常规优质燃料，是现代化学工业的重要支柱。然而石油供需矛盾相当突出，四十年后石油将面临枯竭。因
7、此，科学家开始寻找海底石油及寻求石油替代品。,地球上的石油储量有一半以上蕴藏在海底及地壳以下，大部分尚未被发现。估计全世界海底石油储量约在2500亿吨以上，按目前的消耗量计算够人类使用石油270亿年以上。,（三）天然气,2007年，世界天然气储量为175.16万亿立方米。天然气资源较多的地区为欧洲，其次是中东和美洲。主要成分是甲烷、乙烷，可作燃料和化工原料。可作燃料和化工原料。天然气在燃烧时对环境污染较少，并且开采成本较低。,（四）水利资源,水利资源的开发广泛用于水利发电。世界上第一座水电站是1878年在法国建成。美国是世界上利用水利发电最多的国家。中国水利资源居世界第一，但是大多集中在我国的
8、西南地区，远离用电量大的东部地区，加上交通不便，严重影响了我国水电的开发，我国水资源利用率很低。,四、新能源,相对于常规能源，新能源是指新开发利用或正在研究开发的能源，包括太阳能、地热能、海洋能、生物质能、氢能与原子核能。新能源属于可再生能源，在使用中克服了环境污染问题，而且取之不尽、用之不竭、因此，新能源开发利用成为当今世界各国关注的重大问题。,（一）原子核能（二）太阳能（三）地热能（四）风能,（一）原子核能,1、原子核能的应用：（1）军事用途-核武器、核潜艇等。（2）和平利用原子能：核电站 炼钢，推动动力机械等 在医学中的应用-治疗癌症等比如放射性治疗。在辐射加工、材料改性等方面应用,在农
9、业领域的应用 目前核技术已经在辐射诱变育种、虫害防治、农产品贮藏保鲜、园艺林业、畜牧业、水产等领域使用。农产品贮藏保鲜是利用放射性核素，在一定剂量范围内辐照食品，杀灭食品中的害虫、病原微生物及其他腐败细菌，或抑制食品中的某些生物活性和生理过程(发芽或成熟)，从而达到食品保藏或保鲜的目的。,应用于治理环境污染方面,采用辐射技术处理废水，一方面不会产生有害试剂，避免对环境的二次污染；另一方面，操作简单，处理效率高。因此，国外从20世纪七八十年代就开始进行研究，至90年代已经有工厂采用辐射技术进行废水处理。,2、原子核能的前景,2、原子核能的前景,去年福岛核电站发生事故，加剧了人们对气候变化的担忧，
10、也引发了全球对能源未来的争论。核能的倡导者认为，核能是化石能源的低碳替代品。反对者回应称，即使解决了那些令人生畏的放射性废渣、环境危险问题，高昂的建造成本还是无法克服。,福岛核事故后，日本和德国则不断强调可再生能源为发展可再生能源，而非核能。同时，最近一项民调显示，77%的民众支持逐步淘汰核能。德国则在积极考虑淘汰所有核能项目。尽管如此，并非所有国家都叫停了核能计划。国际原子能机构2011年八月初的一份报告称，在快速发展的金砖国家（巴西、俄罗斯、印度和中国），金砖四国有45座核电站正在建造，其中27座位于中国。,现实情况是，全球二氧化碳排放量正在上升，而非下降。现在，核能在成本上无法与化石能源
11、竞争，在品质上无法与可再生能源竞争。归根结底，对于核能来说，最可能的一项选择既不是复兴也不是畏惧，而是在支持和反对声中继续缓慢增长。,（二）太阳能,在人类利用的能源中，太阳能是最重要的。各种草木燃料、化石燃料能、风能、水能、海洋流能、海洋温差能等归根结底也是来源于太阳能。,1、太阳能的应用：主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电、太阳能无线监控等。如：我们生活中的太阳能热水器、太阳能电池板、太阳能节能路灯、太阳能制冷等等普遍应用于我们的生活中。,2、太阳能的前景,太阳能是最具潜力的可再生能源，而且运用比其他再生能源更灵活。中国幅员辽阔，土地成本低，大西北、内蒙古、青海等高原、
12、沙漠地区的太阳能资源都非常丰富，位居世界第二位，仅次于撒哈拉沙漠。只需全球百分之一的沙漠地区每天所接收到的阳光，已经足够满足全球人类一天电力所需。因此中国具备良好的潜力开发太阳能发电市场。,（三）地热能,地热能是指地球内部蕴藏的热能。冰岛是利用地热能最典型的国家，已有一半以上家庭取暖靠地下热水，首都雷克雅未克在20世纪40年代就实行了“天然暖气化”。,1、地热能的应用：,（1）地热发电：蒸汽型地热发电 热水型地热发电（2）地热供暖：将地热能直接用于采暖、供热和供热水的方式。（3）地热务农：利用温度适宜的地热水灌溉农民，可使农作物早熟增产；利用地热水养鱼，在28水温下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产
13、率等。,（4）地热行医 由于地热水从很深的地下提取到地面，除温度较高外，常含有一些特殊的化学元素，从而使它具有一定的医疗效果。如合碳酸的矿泉水供饮用，可调节胃酸、平衡人体酸碱度；含铁矿泉水饮用后，可治疗缺铁贫血症等。,2、地热能的前景 未来随着与地热利用相关的高新技术的发展，将使人们能更精确地查明更多的地热资源；钻更深的钻井将地热从地层深处取出，因此地热利用也必将进入一个飞速发展的阶段。,（四）风能,1、风能的应用：（1）风力提水 主要为解决农村、牧场的抽水灌溉、打米磨面的用水。（2）风力发电 用于解决偏僻农村和牧区的供电。（3）风力制热 用于解决家庭与低品位工业热能的需要,（4）风帆助航 是古老的风能利用方法。日本为了节约燃油和提高航速，已在万吨货轮上采用电脑控制的风帆助航，节油率达15。美国也在筹建风帆助航远洋航轮。目前，利用风能的总趋势是风力发电。,2、风能的前景：海上风力发电在未来30年内将会得到大力发展，中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站。这些发电站可能建在巨大的浮体上，也可能深入水下120英尺建在大陆架上。未来20年内海上风力发电量将能够达到750亿瓦，几乎达到中国所有发电站装机容量的70%。,300秒演示300年人类使用化石燃料的历史：我们人类就是破坏之王。,http:/,再见,
