$ n0 k8 Y7 h! E 一、能源的分类方式. ~1 D4 W, S4 r* n
(1)按性质分
/ d0 V8 |, c& Z: ?2 e( H 可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等;
( P9 i( z# f/ o% Q6 j 不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源; . U y5 D0 C0 C# L
(2)按形成和来源分 % _2 u9 i- p( A
来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等;
, @! ]+ ]+ o# C2 m7 H& l 来自地球内部----地热能、核能;
! `. `+ K# G1 i# c- x& { 来自天体引力---潮汐能; 0 o9 @% j2 u, e& x. s$ h& u
(3)按转换加工分
, |( |1 r% s( V2 l* }( u* o) 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; 9 D1 w1 N6 k$ T+ C R# {( v/ E
二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽; # L# R5 T' g$ ?& x! O
(4)按利用状况 " s1 a2 n8 i5 Q3 ?8 d0 K' l+ L
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 N4 i$ `6 S( ?" E2 s& H
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; 5 [3 w: r" M/ h- G& v+ f( X4 U9 |
二、各种能源的优劣情况分析
0 F- F/ l' g6 a; g- P& i1 m9 b9 z (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。
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; z. Z2 @/ e; M' ~ 优势∶ 8 Y* y9 E4 q) o, Z
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;
Z+ K q6 j) g; S 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;
0 y8 Q+ }9 l: X2 f0 h- L. l% s' J1 f 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; , S) F/ P6 b0 [
D·太阳能交通工具,不论是国内或国外都投入大量研发中;
5 {! v/ s, H% a 缺点∶
5 g4 |) O0 y! Q- V" A3 @ A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量; & ?4 L6 a) L" [6 `2 }+ f
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;
& ? M" m9 P7 O$ ]& ~* a; v! T 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。 - ]- r3 c8 c% W2 B! |
(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。 , g c) w3 v" L; S; d1 X |- o
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海洋能包括: ' b" p K* I) O* M, r) Y# u9 c# y
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; 3 x& ^7 S. y9 D% T% M6 k* e8 N
B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力; 4 I; N9 r# a6 \3 }# X
C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力; ) B# ?4 `: n+ O/ a9 C& O# j
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; 2 n F. G; d% a: |$ f6 b$ n6 q
E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。
% m6 N: P. n3 l4 U6 v8 ^ 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。
1 ?0 `/ c( J; I$ S' k 缺点∶ 2 l3 C: Y1 [3 M- L2 X2 \# v" |
A.所需要占地颇大;
" \+ i+ \! h/ G2 p: L S8 E/ Z B·所需要资金庞大;
- d* W" F( F4 z% j C.成本较高、能源转换效率相对偏低;
2 M2 u' a) W; [3 k D.环境伤害; & b5 B( b/ v) M; V r
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。 # H( O6 q c9 p2 b- Q- |
(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。
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) _1 E2 D# X: S0 f) ], @# H 地热能应用∶
4 F3 r+ \! U) i7 c& n/ z. j A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗;
/ w* ]9 S" O/ B/ N B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干;
. O& e) R- t# A9 S C. 家庭或工业应用∶热水或供暖; 2 g& E5 Z+ _$ E* D" c+ y0 _
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。 ( ]2 @! k3 l, I( e3 @& b* L7 T5 e
优势∶ 0 W+ Z9 F! a7 a5 d4 ^& e8 P3 h
A、不会制造污染或温室气体;
" A0 A) i2 D3 _4 W- c; {% e; } B.不会制造噪音,可靠性高;
* ~1 \' m& c) e% O/ @# y0 l5 g$ f& H! l 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%;
# y1 J2 V) I7 G% g* b3 J" c" n% E 缺点∶
3 _" _; n" }8 o0 c6 Z% T* P A.开凿地底越深,成本便越高。
8 O( H$ J: }1 c$ W) j1 w B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。 7 ~0 ^# q. y4 k8 k& I
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。
! w1 ~! Z8 x6 U5 |, f (4)风能 ——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。 3 U, c8 a$ V& Z6 s5 l
3 ~' D& w1 l4 z6 A 优势∶ ' g+ n5 _7 Y+ g0 S3 A
A.风取之不尽,用之不竭;
% S0 @; m" `' S E% q B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题; % P1 _# J9 \+ l: w0 h8 t1 k
C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害; ; h) S5 R& g; P) [# @( S$ _
缺点∶ ! x: m2 y, w+ |+ [8 y! u
A.风车叶片无法承受太大压力;
" W! Q$ s5 W0 e5 Y9 T0 a/ X/ Y B.风能发电质量较不稳定;
0 B" u/ P3 e! H b) D3 @5 h% y C.风能产生的电力有限; ) F t" y; a$ \5 q9 n
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 d3 e) r0 G9 H7 e
(5)水能 ——水力发电是被人类大量开发利用的再生能源。
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优势∶
8 n, F* o" w0 s A.水力发电技术简单且完备; # Q; Y% S- e0 i& a
B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力; 6 T) z! B0 C; b0 c2 \: `; N# o
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;
! S8 ^( F$ b( D6 J 缺点∶ # a; W. w1 a+ o2 ?7 z% D
A.有地形限制; 3 u1 u/ I$ r6 O
B.少雨干旱的地区不利开发; 7 f2 U7 {- O r! U2 o+ m: H0 W/ U. G+ _
C.水库开发影响原河域下游生态环境; ! F" i* b1 `, a7 y
(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。
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优势∶ 6 ~4 v" A, n' b" _
A. 可提供低硫燃料,降低空气污染;
* w/ a9 J( ?" m, f7 Z. X* d9 y 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; + o4 n ?3 ]4 L- r+ J4 x& d
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;
* [9 T+ ~9 h/ R; w8 L; a7 E& E 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; . @5 j! R$ L1 ~, J3 c, k+ m
E. 与其它新能源相较,技术难题较少; $ Q# v/ O5 `6 N; i( d1 N2 j3 y
缺点∶
: N1 w3 x2 Y- z* Z% A# v A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用;
9 J+ W/ }5 Q/ @ B. 生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低;
2 U( N6 u5 o. I5 p! k* T& L C. 单位土地面积之生质能密度偏低; 7 E& x4 q- ]6 I: a. c ?
D.缺乏适合栽种植物之土地; 3 ^0 |1 W5 i; ? V" v
(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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" {8 H: C$ L/ }9 x& x 优点∶
- y' H, m' |, D1 c A.价格便宜;
2 O1 I) c: B4 W6 l. X. a/ Z0 w B.容易运输且其净有用能源产率很高;
7 A2 q9 a9 s- y C# }6 R( ~7 g 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;
9 x7 c& k: A4 [0 h 缺点∶ 2 Z+ U* \- l1 Q
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;
* ^; P$ @ U0 k( Y" q 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; . v- e0 ^* n" Z8 Y: Z
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;
! k3 R) V# k7 w9 k/ {; t (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。
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) o G9 h8 f4 q% J: Z0 \5 W 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。 * K: {% \! O }( l: I6 |
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。
/ t4 `9 e/ V, d6 M: S/ N8 I5 Z 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。 & V q8 X ~3 _- K( p
(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。
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: m; N4 d) s3 {9 J2 {) e 优势∶ 4 \+ J0 d! u( J! C0 D
A.用途广泛;
1 E, f0 A3 U. l5 s B.具高热值的特性,是非常优良的燃料; : {8 f! H& J# Z. I
C.储量最大,分布广泛; 2 v& W2 Q1 H$ L6 f) J, H8 V0 k
缺点∶ ( C, L% f/ W( W4 R7 \& H
A.为固态,不利运输;
2 M W3 O3 r. K0 `: i o( H B.煤矿挖掘地常有意外发生;
6 f% T% `+ j6 H! z- |* C C.煤矿开采造成周边生态破坏; $ r4 r( l3 Z9 H' n
D.燃烧煤炭会易造成空气污染; 5 g- ]4 l# Y/ L4 X) K& c( B
(10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。 : @6 p, I G' h0 `
8 t" C3 I6 G; m; T e5 ^
优势∶ * ^* e( H8 Y8 B4 F- \- B0 E
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;
) G* F* r' e6 [0 D1 P0 W4 `( B B.天然气为气态,燃烧较为完全,可有效减低一氧化碳产量。 " \, w$ o7 J" q! x9 d
缺点∶ 5 Z0 L5 ?- `- m, Z2 f
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;
U9 z' P G; c: G( ]0 Z3 c. W 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。
* n1 m4 B, X1 z& X1 [/ T (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」。 $ `- F ~) ?4 `7 H* `( U7 o
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;
& g& e4 s0 `! |8 e . I: Z% t6 z3 \% N7 L
优势:
$ z2 X4 z( C `8 W! y/ Z- E A.输送方面,安全、经济; # n( X+ n& D% g+ x6 x6 Q; T7 O
B.生产、使用方便。 7 m2 Z; P& G# |% T( s: l/ j* G8 f
C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步; 9 }. Y$ y1 K! t K9 w9 u8 z0 m
D.空前的改善了人类的生存环境; ; K2 S6 O" j8 l) K3 S
缺点:
; J# k8 e* {& B" P, v# Y A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾; ( [7 t) `) s7 U2 \6 f9 y. Y
B.电压过大可能会引起断路; / [7 Z" L9 L+ f# n+ ^' L
(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。
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原油炼制的目的∶ ) _9 _. S7 N# S- j0 s* T" g
A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来; 2 ]2 L$ a" Z J2 j) i7 d9 u3 v6 L
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; 0 [* z' {5 C* B& `0 z& z R- }
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; # h2 o/ s1 |9 [3 O- B, W
(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。
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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。
6 Q# \# Q' J! t& ^% Y7 d! r1 @1 V 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。 6 |9 u9 F' H4 c' m
(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。 # p" Y C6 ]" s9 }; N/ V5 p
4 Q8 \5 n2 ~( H+ r. i) E (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。 $ u* K3 I# c' z
(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。 ! m8 T- Q, b+ c0 R
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5 ~# q7 D, J0 F
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