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一、能源的分类方式$ Y$ O! T& Q/ D ]& V l- {
(1)按性质分
) h1 ~, `* l7 E4 z( I! D5 s# @# X! g 可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等;
9 q$ N6 c: h( R* n+ X% Y 不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源; 0 v( ?6 p9 s% q; X; Y8 C4 Y
(2)按形成和来源分
+ _9 ]. i9 B- |: D1 ^7 c% ?5 @ 来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等; + P0 T7 j6 @9 B4 ~ h
来自地球内部----地热能、核能; # s+ F7 _( N, j: I3 M
来自天体引力---潮汐能;
& s/ N' ?5 j4 _ (3)按转换加工分 2 i9 S# C7 r4 k1 |- q$ h+ P
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; + O- Q% V* A) H: ]. H
二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽; # [# C- c M# T% V% ^# @
(4)按利用状况 : y7 l& ^( l' O2 S3 d' }" ?9 x3 Y
常规能源----已被利用,目前仍大规模利用∶水能、生物能、煤、石油; : W# n7 [, X* q% v0 a$ |
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; 0 F, ]! n. t: }0 g! u, G
二、各种能源的优劣情况分析
8 |* H9 l6 U. Y+ a (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。 % z: ]9 m1 x/ p" s" x0 D* K
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优势∶ , l6 V# u8 s/ j0 Q: @# w
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;
D j8 a8 c `& b 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; 6 x7 b3 l& ^* a9 B2 n
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;
" x5 T r. v 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;
4 d r0 k: ^& X; Z2 ~ 缺点∶ 0 y+ T2 o. O) @* q# p6 l9 G
A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量; / A; P2 {" Z! A
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;
( ^, I) [# } f2 l5 g1 U, C4 O0 z 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。
* ~" d1 k1 P3 V8 ~. M- f+ U: ^ (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。
. v1 U' Z3 `$ Q. d 3 G# B+ E% F2 z( N; W0 A, {
海洋能包括:
/ r/ c. h/ |7 X0 W2 Q* P 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 e( h3 p9 L, [! G* _$ Z& B) u, V% ] B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力; . n" A' l k6 P) g5 y8 D
C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力; ! V" P1 @' L- v: |5 }
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;
3 @ }% A1 r9 ? E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。
& d7 r- R; O/ [0 [( Z4 V 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。
/ @4 V3 N3 [( Y1 M 缺点∶
" I! Y8 `# l! E8 y0 I6 @/ m A.所需要占地颇大; 0 m4 A8 f1 |+ v7 @7 P8 `8 r; o
B·所需要资金庞大;
: {( Q6 g% i' Q& `0 v, z0 b C.成本较高、能源转换效率相对偏低;
2 w0 V+ O% U) i7 I- t+ U6 a, u D.环境伤害; 6 @+ D) Z; x( ?0 h
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。 " l# g: U2 E& n/ z* q; Y; 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。
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地热能应用∶ + i" x# L ~' w9 B# i
A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗; - _+ Q1 T/ E- l4 U" s
B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干; $ l; r/ {/ w, l, p% l& A. d
C. 家庭或工业应用∶热水或供暖;
2 ]6 h( {4 m! ?9 x# w5 i6 S 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 t; |; T b3 }
优势∶
2 Q* k0 R. ^: ~/ v! P+ Z- j A、不会制造污染或温室气体; & R& z- |% h. a" ~ f( L3 S. s, P( ]
B.不会制造噪音,可靠性高; ! `$ ?5 I4 E8 d# d3 H
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%;
2 O. @( M# E3 B% [5 R) k3 u 缺点∶ $ e V4 ^2 S- H3 o
A.开凿地底越深,成本便越高。 + f' ]3 {, Q% V8 G
B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。 - C k6 W7 I6 f2 J
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。
- r* J3 c& u( U# s) h4 b (4)风能 ——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。 8 W6 x3 x4 ]5 I( G
" j% l7 v* X) s0 q' R1 D d0 R
优势∶ ; P; c! c- `; W! \) S$ v
A.风取之不尽,用之不竭;
$ E" m* Q4 @3 n) B' Z B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题; - U0 m7 U; ?. Z
C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害; $ Z! Y/ v3 d5 ^2 d8 a; X" m
缺点∶
, k) b3 i8 w5 V+ o A.风车叶片无法承受太大压力; . w9 B" i M% U4 [9 K) G& _0 `
B.风能发电质量较不稳定; ! o- Y! F' X: R! P
C.风能产生的电力有限;
8 k% [' y, u6 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。
" t; H# I# l6 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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/ C' g, Y1 N$ t$ l; r( L 优势∶
4 X$ q4 u/ ^: K/ r A.水力发电技术简单且完备;
1 ^% s, h# Q5 U* Z8 l6 ^ B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力;
0 u# M, T E* s1 q- N4 P 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; 0 `4 N: ^" I) W7 C# N1 W) f
缺点∶ $ u* `( y3 O; C1 o6 Y' ?! {& @
A.有地形限制;
2 l0 z# I1 w! n6 i$ u7 w B.少雨干旱的地区不利开发; 5 H7 u9 H+ z0 q( ^) C: l2 H
C.水库开发影响原河域下游生态环境;
8 v. f: F- U. C, L) e+ l (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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% b& R$ {, [4 C* d1 w 优势∶
( I; l& s9 P# P/ |2 w" W5 p A. 可提供低硫燃料,降低空气污染; # B$ Q2 d+ y F5 w5 C
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 Y' ~) ]$ R1 m, P- s8 m 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;
* M8 o9 `& m) U% t 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; : [7 T1 Y, O. [- G: s
E. 与其它新能源相较,技术难题较少; Y2 N4 A& P8 ^, r/ d
缺点∶
# J& m; b0 C0 O1 D5 i A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用; * r6 C$ a5 N8 G- m& q- }& |' r) _
B. 生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低; ; G' P# k$ J/ ?4 F
C. 单位土地面积之生质能密度偏低;
~. _" x" b- I9 S' H3 J D.缺乏适合栽种植物之土地; 1 }: Y$ W. U9 I" 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。 ) P1 `& E9 h$ z5 U9 Z
' x; x+ N: M/ n, n( j 优点∶ 2 T0 G* ?) ]( P, _: ?8 o2 C
A.价格便宜;
& o; ?3 b8 I% V5 W; w. K B.容易运输且其净有用能源产率很高;
1 e' d& i! U* }. y9 O5 l4 O 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;
; u3 J1 K m$ d' b' Y 缺点∶ + r9 _6 x7 Y% K( f
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;
4 e/ W% l. F0 K/ ^+ G 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;
* T8 f$ e) |; b& ]( ?" h4 u- C 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;
( g7 Z, _3 P; [3 a* K- 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。 % u( g9 y' n7 R! ], D! k
8 m; E( l; O$ K: j- ~ 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。 5 j6 G! h8 j6 m1 {- }4 F
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。
8 ^8 Q" z, l& V" ?5 y2 k4 R2 a 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。
6 {( ^. v s* _5 V# 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。 ! t; I% O( j( V, Q; _# Q& x
1 t q) Q3 B/ Q( T! W 优势∶ 6 k+ Q9 e% Z0 B) _7 u) j
A.用途广泛; * W4 ?* w; Z6 s5 _) d1 n6 h/ D
B.具高热值的特性,是非常优良的燃料;
- ?2 s% u" C1 @0 y3 @" ] H C.储量最大,分布广泛; 1 C. r9 J3 N: H9 e7 X) Y
缺点∶ & s3 B* U7 g& R7 [4 |" r7 ~% U+ [
A.为固态,不利运输;
2 e1 d. R/ Q; f6 [0 h B.煤矿挖掘地常有意外发生;
/ Q9 ?' p6 l! ^) |+ @' Z C.煤矿开采造成周边生态破坏;
# g! q9 D; ?$ I/ W D.燃烧煤炭会易造成空气污染;
/ X, l" U3 v3 y8 g/ H; B3 Q (10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。
" R0 N. s+ L* t% S7 a, \ ; Y, j v; i: f/ b2 a
优势∶
" p3 g6 f" X, n4 d7 a4 j 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; 7 D# ~0 M- Q! e
B.天然气为气态,燃烧较为完全,可有效减低一氧化碳产量。
7 C# v4 Q: ~: j" {4 n' @* a 缺点∶
1 u5 [- @+ }# i5 ?; V. L2 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; 0 {* U J7 O, u* g
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。 + J1 ]. x& W( H. e: D3 y3 h+ ~0 h
(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」。
( c6 p4 L/ f4 K+ k+ 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;
( M4 `, M* Y' h9 i
, g, s0 X0 G6 `/ ~0 W# {6 ] 优势: ' M4 |# e) d$ w/ U' i( p' t
A.输送方面,安全、经济;
' g1 Q/ J! }; h T+ F6 P B.生产、使用方便。 4 J3 f/ m9 c# z% F' o3 c% M' `
C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步;
! P8 Y# K: h* V" T, J: H5 b3 r8 ] D.空前的改善了人类的生存环境;
5 {+ F+ X* k6 X) C; j5 o5 g 缺点:
2 ?! `' l. m! E' o7 ?- Z A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾;
% l' a: g+ C0 i6 e B.电压过大可能会引起断路;
9 M$ z$ }2 @( C/ e (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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% [4 t, ^. B0 v4 {7 j6 ?6 o 原油炼制的目的∶ ; N( _2 @' n) X: p: t. `
A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来;
5 b2 k+ i$ V0 [, S6 ? 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; 7 i0 D1 K J) _! Q1 w* L
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;
0 s8 A# u1 \* f6 Y. i7 T9 l (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。
* B! B7 H' A* J" x3 T 7 y8 Y4 r2 ?/ k% P6 J
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 j* a$ }, L& ~* j t2 h9 L7 @ 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。 : H! w% R6 K8 q+ N, z: o
(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。
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7 q3 g- q! V- g% r- V |& S (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。
3 y: Z) s0 @( V3 \4 } (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。
; F4 I9 J8 p$ T8 A, m ) P% A' B5 b# r) `, k. c2 i8 P( X& ?
R3 B+ e" [# o5 Z& R; o" p4 k) B, x# N0 A; G1 R/ |. L; W
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