% {1 x1 W& I3 Z7 ~: C4 M 一、能源的分类方式
6 f, p+ {8 \: T, S8 Y& n (1)按性质分 - k+ O0 [+ ~ q, @) r& K
可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等; " K( }: v( Z, U
不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源;
: Q' M9 J7 I; L8 n# d* p& `- I, X (2)按形成和来源分 $ D: E/ Z0 ]8 Q4 l4 `: |3 Q* ^' @
来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等; " w( C) y" j/ T; j
来自地球内部----地热能、核能;
; } E& ]1 U$ [* s/ r7 S z 来自天体引力---潮汐能; 9 n) a0 Y; A: `; b7 C
(3)按转换加工分 $ t. j* N- b) L: U" ?3 ?# @
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; }8 w0 O' n/ z- ^8 T) c9 e) Z
二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽;
& j, I: L; o) R3 | (4)按利用状况 ' ?6 N% _, c/ H- |
常规能源----已被利用,目前仍大规模利用∶水能、生物能、煤、石油; 0 q* P! {; p( D. G% }, {
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; 8 x% {: x" h- t9 i1 G
二、各种能源的优劣情况分析
- a$ U& q! x* k8 Z* @, H. ` @ } (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。
' ~* X$ z/ P$ ` {6 B) I& t5 n# a$ z
优势∶
$ }( n) J0 T8 A" c4 V 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; ! c# T# `, K0 j4 Q4 z( \
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;
5 G5 w* M `, a) C. S0 b 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;
3 i3 f, R; r+ t3 V( J$ {! E D·太阳能交通工具,不论是国内或国外都投入大量研发中; * C, N: T" S1 g" j
缺点∶ 1 o2 f) J2 F) A2 T
A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量;
: D7 g* v8 ?( o& `5 e5 X 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;
! d# ~4 M0 ^, 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。
1 ]% w$ B- R% a0 ~) r (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。 h! W2 s2 b# G- ~+ ?4 i' d8 n; y
K6 h, k; k2 \, Q
海洋能包括: 4 x8 }' V4 T x5 N( H! m6 r8 Q
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; * ^$ d" A% r- i& A
B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力; 1 P% a9 l' e1 [# @- W
C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力; % E9 E1 f, V5 Y! k7 {
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;
' D8 _8 R9 ^: K A- L) { E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。
" y7 \5 i9 q' } 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。 6 F7 l5 h7 p1 m+ {9 L: o, c, z
缺点∶
# V1 Z' f* w/ x) ^ A.所需要占地颇大;
% x& h! I/ h9 m B·所需要资金庞大;
2 d- W; \/ z# F) ~ Q* v C.成本较高、能源转换效率相对偏低;
/ P1 m$ S* c3 t& |9 _, i" W D.环境伤害; ( R2 v8 J( J: @2 W7 |9 X3 {
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。
$ D6 j' n; \9 U x (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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4 `6 |( M0 G, p8 t. K6 |1 o# j 地热能应用∶
' D: x5 D4 c$ ^- h, _5 ~6 u0 ] A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗;
1 S8 S# N' A5 ] B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干;
7 c& E- V& u; E! X C. 家庭或工业应用∶热水或供暖; 5 I+ T8 `+ B j
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。 ; |& b; \) t c$ [
优势∶
! `$ J( h9 k- l' N. J# y A、不会制造污染或温室气体;
2 c1 O7 H7 ] G. Z' ?3 D* y5 z B.不会制造噪音,可靠性高; * r% b7 A$ x: x9 M" S- J0 x* b
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%;
4 _: |6 |* b6 x, Q3 m' E" }+ m 缺点∶
- `% o9 b3 u+ b A.开凿地底越深,成本便越高。
# e f7 k$ s; I' J1 i* N0 U# K$ r B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。 % ?$ Z5 J8 k6 Z w+ ~/ h8 R
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。
' A1 b1 y4 F1 w1 l S (4)风能 ——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。
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% u( Z2 @- ~; n 优势∶
! t7 D; M4 L9 b x A.风取之不尽,用之不竭;
2 H( i/ Q6 j! Z! t6 _* B# y2 D B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题;
( l0 ^5 c# o' T7 P! g+ [ C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害; 6 S. }+ @! L# l4 f8 C
缺点∶
' @1 x6 }: W1 N. W/ I. g# }; c% R$ f A.风车叶片无法承受太大压力; 0 \) ~, i5 z# {7 L; o8 n" `7 G
B.风能发电质量较不稳定;
7 N2 D$ Q3 ?! Q# \- Q/ ? C.风能产生的电力有限; ' U, y1 E# g; y+ U) U* b; o
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。
: }; b! T% X: V# p# D (5)水能 ——水力发电是被人类大量开发利用的再生能源。 ! f" {! t- n* X9 t( T" O T8 n2 a
7 p2 ^2 J0 z2 G 优势∶
1 F1 l( c6 z" H9 @: K A.水力发电技术简单且完备;
/ l2 T4 P5 R% O( v/ j B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力; - E. a5 C: F" T6 `
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;
' d1 a6 Z7 ]7 Q9 }( ~ 缺点∶ ( c. B6 O) G) E2 F0 }% z( H
A.有地形限制;
+ O& E: O% h& H. q! V B.少雨干旱的地区不利开发;
6 z+ u* a: e# u8 E C.水库开发影响原河域下游生态环境;
: F# Y) s7 z7 b# V+ ] (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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/ @3 V! G8 W8 [ 优势∶ 3 C; ?) `1 s' N5 i/ M
A. 可提供低硫燃料,降低空气污染; ; {7 K% M: j! e
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; 7 E9 s/ w7 X$ s1 ~$ x
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;
4 L3 h9 O- K* N1 n 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;
# T7 K& M: B b* f) K1 T E. 与其它新能源相较,技术难题较少; ; g% O( I* O0 v9 h8 ^
缺点∶
- N% p v. a) ~6 a8 u* [9 B$ [! S A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用;
# T, ~ r3 B. X' Q4 P, W3 k B. 生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低;
7 v, X5 o2 q. e3 w9 t+ I c C. 单位土地面积之生质能密度偏低; 3 ?# I& _3 Z! C9 r* E$ y
D.缺乏适合栽种植物之土地; * l# n- @7 {9 D; Z5 V; g; D
(7)石油——石油是动、植物残骸经长年高压高温才转化而成的。 6 G( e; L1 ~* J+ N
; m1 k4 i4 W3 T8 x3 V& N# {
优点∶
, v ]+ N O! Z* U A.价格便宜; 7 A9 N9 N: \; m+ n" q
B.容易运输且其净有用能源产率很高; ( E/ K3 o2 q" z! u; h9 \7 e7 e2 E
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;
6 o' O% C( Y. d/ _ 缺点∶
' l2 L+ Y% b( ?7 z 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; " c9 K) s) S! A2 \1 h/ ~
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 B5 K, f0 E: h) p
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; 6 f, C Y+ P$ w# g4 j0 j9 \
(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。 3 }! r' t6 k$ m Y$ D
6 {0 R- _! c9 C0 r( |$ C 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。 / `; s# O6 @0 h1 S3 u* ~( i5 B: u
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。
# A. l# ?3 `: U9 T+ |+ `4 e 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。 / o# U9 |) \+ f( T
(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。
# D# N' N3 {& c3 K/ U 0 C5 W- R$ s4 G6 m) a) t
优势∶
+ @2 p( Q( S7 }2 X( O) E! X* G A.用途广泛; : H6 q. r+ ~+ o @% `2 u- G
B.具高热值的特性,是非常优良的燃料;
. V' Z5 O1 } z0 D O' U8 F C.储量最大,分布广泛; 2 |% d4 p% J" U% x R+ y+ j
缺点∶
2 D5 g! L1 Q& H+ K( a A.为固态,不利运输; , H/ d# o1 S9 k5 V
B.煤矿挖掘地常有意外发生; / c! U6 w2 M# a) v6 d) d3 `
C.煤矿开采造成周边生态破坏; + v# Z3 {7 @. t
D.燃烧煤炭会易造成空气污染; $ S, o" w8 u& S
(10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。 # E" [3 X- S0 O6 O- F V1 E9 G
, v6 B( L; Q# l7 I9 R, r' P# t5 s 优势∶ ( M0 x) ?# [4 w
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;
* x# F A3 E! \& H8 w: a# \& Y0 K B.天然气为气态,燃烧较为完全,可有效减低一氧化碳产量。
- L" v" a6 t! u2 z 缺点∶ 1 |- |2 ^' z) M7 T1 W) L( j" @
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;
- z r5 w2 O$ f) K 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 S# Y& m, \; L) p (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」。
$ h3 k3 o+ l/ L 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;
9 J2 \: S: S9 t; ~; k$ P# \ , j: X, }( v; p; t2 f* l
优势:
p( Y: g7 e4 A1 U( B1 q, B( b* q A.输送方面,安全、经济; ' N( @" j8 o( n. y
B.生产、使用方便。
, K# i% c: H2 Q' v C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步; 1 U _2 M' ^& U4 o# { y9 m
D.空前的改善了人类的生存环境; * Y% L- e+ n* i& S' T
缺点: # u9 m, q# W J/ X
A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾;
- h' i, F. |2 Q B.电压过大可能会引起断路; , S9 ], |" ]: B! i6 A) o
(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。 # @; B1 |% U* P
3 N# B" f3 j, B, U* u 原油炼制的目的∶ ( I0 n+ o; E- O8 |9 f4 P
A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来; : j: n5 ~, O3 `+ p1 E( V
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;
/ |" W0 X7 l" i 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;
: U2 j- H$ q5 ~/ N2 z2 O- 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。 - W) M% u! b3 K+ D7 b2 z, f5 i% [
7 |5 j) z* \; p5 |" T- K 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。 * ?" d! n) e8 i) A6 d& W3 X1 `
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。
8 S6 v" S2 g& a3 l5 m2 b (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 o9 @4 r8 s" `! I
, L4 W- u' U4 V' ?
(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。 9 k2 U' s5 y* k" s9 `; [
(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。
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