% ?- \. z ^2 x- v6 [ 一、能源的分类方式
1 a) V2 U4 C$ D) h (1)按性质分
- B" ~3 t3 K6 { 可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等; ; \& a, l/ u! G8 b
不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源; ! c" }2 ?0 Z& u& h9 |; E
(2)按形成和来源分 % e) e2 ?, r( a4 v
来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等;
7 y+ \# r9 j% q 来自地球内部----地热能、核能; 4 a( D% Y+ \# r9 Y F6 c
来自天体引力---潮汐能; ; s* B6 a+ H0 o
(3)按转换加工分
?# Y2 Z7 N4 I6 y$ Z% `7 A 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;
; I' P9 U. C) B d6 W) V 二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽;
8 E$ L% c/ t' W& I+ T" F (4)按利用状况 # q5 N4 W# W& g# h3 \" Z* w
常规能源----已被利用,目前仍大规模利用∶水能、生物能、煤、石油;
+ z/ w+ x2 l, x' }6 | 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;
! D% N; [6 {$ @/ o8 o) L 二、各种能源的优劣情况分析( G z* C( s1 x4 K, k2 n1 K; g
(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。
. t" k# _1 \3 Z$ i) b9 [& E6 Q , b# ?( }5 k/ ]0 }7 P
优势∶
; t" O- L* E! j) E: L( g5 s 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; $ A" |8 G# N% t, U. _: w. Y
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;
# z" W# i0 z6 t 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; : L. u2 }. I; K5 l
D·太阳能交通工具,不论是国内或国外都投入大量研发中; : b9 n3 K) q( y# b! d; P- K" R
缺点∶ / o. @/ J! C6 Q. h
A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量;
/ [( n5 {. h! H) H8 R 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; , ]: T3 P5 @( }& Y0 F
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 M" S! D7 C7 m: L1 W, @
(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。
/ J. n3 c# A: E1 }) m - s8 j y+ l, i- t5 \$ e: [
海洋能包括:
, U$ i6 H# V3 b. j; }/ A 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; 5 P" A" f0 I1 R1 a3 N5 c. R: v
B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力; : L" o" N% z& c9 Z! }: F, ] t( b
C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力;
7 v) s1 R7 m. y6 g0 ]9 B; p* W+ K 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 \1 P* E# t/ m3 j5 m( e8 i
E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。
4 A/ Y4 E/ m8 V/ n1 ` 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。 0 P; Y2 o, }9 l, O
缺点∶ ' J. a& O) r. V3 \8 O: M' }; p
A.所需要占地颇大; k8 r6 F) e8 d. w( ^
B·所需要资金庞大; 8 v5 r$ A' K1 _4 e0 V% l' d
C.成本较高、能源转换效率相对偏低; % Y9 [* S/ ~3 q. D! g2 b
D.环境伤害; 0 y& o. M! G, Z q+ [& m. v
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。 / ~# N+ e% a, Z, g
(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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8 Y" s" i: O8 Y+ v/ ~( e 地热能应用∶
, Y6 P' W# k. _ A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗;
% z5 y2 G c: W B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干; " B) N; }0 ^+ H: Q$ u
C. 家庭或工业应用∶热水或供暖;
& @" B* t+ I2 V7 u- J( R* y 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。
* ^& ?) }0 q. `7 F+ ?: j: r! T7 O0 G 优势∶ " V' [- G5 h# p% V: B" j
A、不会制造污染或温室气体; + H. }+ @/ Q( t$ w" f
B.不会制造噪音,可靠性高; # W+ m9 M( z( D |3 ]% M& Y0 |
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%;
( e, `" H7 ], T$ H- @/ m6 P 缺点∶ ' c6 Y+ t9 k2 r3 y9 Q6 A1 z
A.开凿地底越深,成本便越高。
: |$ F) R4 D: \8 A: T% A* r6 O% o B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。
5 n' Y/ t6 s( Z! g' X6 q9 g 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。 " [$ t6 f& g! g0 v
(4)风能 ——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。 ! z5 m3 v. N3 I4 R. @, b# t
2 U# }# K) k, Q6 I4 y 优势∶
$ c0 ]& A" y* ^2 F; K, j7 y! d A.风取之不尽,用之不竭;
( r" ]9 j' e* b0 K B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题; 8 F0 o5 Z- Y- Q1 V; [ v; q# ?
C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害;
# S" X4 I- m; o4 z$ G 缺点∶ & V" v0 Y' A" f
A.风车叶片无法承受太大压力; m' ~5 q4 b+ M1 v- ?
B.风能发电质量较不稳定; 3 E, Z" J9 i! P4 d3 E
C.风能产生的电力有限; # \# E& o: p. B2 _2 c b
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。 - P6 ?3 R' I& A9 q5 b+ A
(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∶ 1 p6 x1 L+ Y2 m! q2 P1 {
A.水力发电技术简单且完备;
$ J) }) m' b0 D& _5 z B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力; ' i3 s" c. P* B5 h
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;
- I* m9 E9 c* {2 [/ o 缺点∶
% a) J8 |7 C# b1 Q) K A.有地形限制;
: h+ _5 D- N$ L9 @0 v( P( Z2 h: M B.少雨干旱的地区不利开发;
- h7 w7 B% _1 ~: M C.水库开发影响原河域下游生态环境; + f N2 M6 ]" f7 r- R9 i0 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。
3 a- V' E6 R2 a) p" m7 Q , j" B& Z6 B" D. [; {
优势∶
9 K3 w, g3 i+ \( j0 H* q' L A. 可提供低硫燃料,降低空气污染;
9 q, J( k3 L1 u7 P3 Q0 q+ p$ F/ P+ s 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; ! d+ P/ O1 E' f) X7 q: W; m1 o
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; # t8 I' P& \7 W
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;
8 R3 P% x) |" Z& X. K" r E. 与其它新能源相较,技术难题较少;
7 |1 A% e6 ^# P z9 [ 缺点∶
+ U) u$ v8 G, G- @1 o0 t+ c8 G/ J. j A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用;
5 a- A) Z! }# K- G& j# ~8 W B. 生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低; * d2 `5 b+ m, t. S8 d) A3 [
C. 单位土地面积之生质能密度偏低;
( ^4 u5 _6 M; g' V+ I4 [ D.缺乏适合栽种植物之土地; 3 m$ v; i( x0 g/ U K
(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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优点∶ 4 @$ P' u' T6 O1 H
A.价格便宜; 3 d. J7 e) N% g. h8 j: E! @
B.容易运输且其净有用能源产率很高; 1 ^7 F. ~ X" ~2 z
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;
' j' O1 P; s0 K1 ^& m 缺点∶ 8 Q) }1 a* O% |/ k: y1 ]+ B: _
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;
- c; N W( e; I5 z" J) m8 { 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;
4 C; Z. B9 M( C& D6 b1 i/ w$ e 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;
* Y+ R$ c9 b# m# w8 N6 L (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。
K: k7 f# h! q; k# i7 g 1 a! e' V5 G2 j+ y( ~$ x: f+ V" H* \
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。 6 t5 h7 m( p5 a1 X4 c j
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。 1 E$ A& a5 |( ~: F) h
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。 3 Y) b% b. j; o& Y5 K/ k
(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。 2 W, \9 m% A! h1 r* E* A
% S$ a! I- |7 ~& N w" V& e 优势∶
9 q: \# \# q; v. w) \ A.用途广泛;
. ^5 X3 w @6 {; e5 j B.具高热值的特性,是非常优良的燃料;
5 H) {! t6 u ^4 Y( V C.储量最大,分布广泛; . f- N6 k; s% A2 B L
缺点∶
0 Z7 J& M2 P4 m6 B A.为固态,不利运输;
" n( k! s5 D% K! y4 }: Z B.煤矿挖掘地常有意外发生;
! E; S/ s- } I9 X3 H1 @! S C.煤矿开采造成周边生态破坏;
8 @# H# |' A8 E% o# m" Y6 H D.燃烧煤炭会易造成空气污染; 5 g2 w( W/ U! T( D4 v8 Y5 j
(10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。 : a e0 P, K4 @2 _0 X
7 n0 B5 z- E" C, ~" Q0 c( f3 T
优势∶
% b, q/ T. m/ c# y: Y( l% B H/ l0 z" P 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- m. ^! L* {4 S B.天然气为气态,燃烧较为完全,可有效减低一氧化碳产量。
; s" K+ w6 f* s 缺点∶ 4 C: j R0 y- T+ M
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;
+ B4 Y+ N1 u% k. Z1 F8 C O$ v 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。 5 v" |) h a( p9 L, b8 e
(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」。 1 m% {3 }+ t# V3 B9 D: v
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; 8 d4 @' Y) M4 c T
1 b3 r' o' V- v5 ~8 }7 p
优势: ) h- {% h/ h7 | Y0 L0 q9 o P% j
A.输送方面,安全、经济;
! L8 e- [; j0 I6 c B.生产、使用方便。 4 s r. C0 ]+ c8 w, Z \7 e4 ~3 t
C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步; 8 ?: E. H, S* J0 g4 f4 w4 D! ]
D.空前的改善了人类的生存环境;
: u$ |( Z; K0 j% [ R2 q! f* K& ~* D 缺点: 4 r5 L$ |9 R* M1 R
A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾; 3 ^5 N1 H( R! D+ Y ?* I% {. Q
B.电压过大可能会引起断路; + M6 d7 {; V3 ^: X- f4 l% X
(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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R: P5 W( r5 f3 o2 a/ P 原油炼制的目的∶
5 @ K( \4 j. w3 I A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来;
; j/ R$ f/ G+ h! g+ @ 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; - d5 e+ w% M1 t) X* }1 l9 v
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; ' N: G( h; R/ ~# d, U e) i# [3 f6 D6 Y
(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。 ) p! R: K- \% U" s
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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。
' N/ D; |8 d1 K- G/ C1 B' K 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。 9 R2 S/ h1 W- V. u0 A: }
(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。 7 X$ j2 }% v1 f: g1 p$ ^
' D d: M# g3 p7 E; D( U2 q# b (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。
1 E1 S6 k9 p' S0 t$ V2 m (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。
9 L) v& C: K% [* p( K; T
5 x# m) X- n2 _ G3 U) c' u- p* o5 D# b
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