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能源与坏境探讨新能源之路前言目前，环境污染和生态破坏是一个全球性的很严重的问题。我国也不例外，我国环境状况形势严峻，全国范围内污染排放和资源开发，都已远远超过环境容量和承载能力，已给我国造成了巨大的经济损失。除了能源开采和利用直接影响环境外，还涉及空气污染，水污染和生态恶化等环境的所有方面，是造成环境污染的首要原因。一些粗略的估计可以说明我国的污染已经多么严重。根据世界银行2003年的估计，中国环境污染和生态破坏造成的损失占GDP的比例高达15%，相当于4400亿人民币。自20世纪90年代中期以来，中国经济增长有2/3是在环境污染和生态破坏的基础上实现的。全国流经城市的河流中，90%的河段受到比较严重的污染，75%的湖泊出现了负营养化问题，酸雨的影响面积占到国土面积的1/3。2004年，全国主要城市中有60%未能达到二级空气质量标准。世界十大污染城市中有六个在中国。能源开采和利用是主要污染源。 中国所面临的环境和资源危机已不是未来之事，而是现实的危机。中国现在的人口远超过土地承载率，资源极度短缺，环境容量极度狭小，却仍持续着高消耗，高污染的经济增长方式。与此同时，中国资源浪费极大，毫无疑问，这种增长方式导致了生态环境的严重破坏。 综上所述，中国的能源发展面临资源，环境，经济和社会等诸多问题，形势不容乐观，面对人均能源资源减少，资源分布不均，环境污染严重，经济对能源依赖程度高的现实国情，要实现以较少的能源消费增长满足较高的经济增长需求，从根本上需要依靠能源生产和使用技术的提高，提升能源效率，降低能源成本，建立节约型能源，清洁型能源，鼓励新能源，提高环保水平。综上所述，探讨新能源之路刻不容缓。目录新能源定义2新能源太阳能2新能源风能4新能源生物质能5新能源潮汐能7新能源地热能10新能源氢能11新能源核能13总结15新能源定义以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。新能源太阳能太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。利弊分析：优点：（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。缺点：（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能源密度很低。在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。太阳能对环境影响：太阳能直接利用的能源系统基本上不会对环境造成影响。但是，太阳能若集中大量的开发利用可能会造成太阳能回流减少，并影响局部环境的气候；还可造成雨量减少和生态变迁。同时，太阳能蓄电池寿命很短，如果处理不当也会对环境造成影响。太阳能产品：新能源风能风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。利弊分析：优点：(1) 风能为洁净的能量来源。(2) 风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。(3) 风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。(4) 风力发电是可再生能源，很环保。缺点：(1) 风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。(2) 在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。(3) 风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。(4) 进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。(5) 现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。风能对环境的影响：如果不考虑风能利用中由于所采用材料在生产过程中对环境的污染，通常认为风能对环境的利用是无污染的。但是有由于人们对环境保护的含义越来越广，因此在风能利用中也必须考虑风力机对环境的影响，这种影响主要反应在以下几个方面：（1）风力机的噪音（2）对鸟类的伤害（3）对景观的影响（4）对通信的干扰风能产品：新能源生物质能生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。利弊分析：优点：(1) 可再生性：生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；(2) 低污染性：生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；(3) 广泛分布性：缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；(4) 总量十分丰富：生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产10001250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。(5) 广泛应用性：生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在，应用在国民经济的各个领域。缺点：(1) 小规模利用(2) 植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物(3) 单位土地面的有机物能量偏低(4) 缺乏适合栽种植物的土地(5) 有机物的水分偏多(5095)(6) 产量小，利用率低生物质能对环境的影响：生物质能属于环境友好的清洁能源生物质能对全球碳贡献基本为零，生物质能对温室气体的减排量能达到90%左右。生物质能替代化石能还能减少二氧化硫等污染物质的排放。此外，生物质能的利用对生物多样性、水土流失、土壤肥力变化和水污染等生态环境问题都有重要影响，将对环境的改善作出重大的贡献。另一方面，生物质能的开发利用也可能对环境产生不利的影响。目前，粮食和农业用水占全世界淡水使用量的86%。若要生物质能完全替代化石能，必将消耗大量的水资源来种植生物质能作物。同时，不合理地大面积种植同一种植物也会降低生物多样性。生物质能产品：新能源潮汐能潮汐能（Tidal energy）是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，其利用原理和水力发电相似。潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。利弊分析：优点：(1) 潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定。(2) 潮汐电站不需淹没大量农田构成水库，因此，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝，促淤围垦大片海涂地，把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来，大搞综合利用。(3) 潮汐电站不需筑高水坝，即使发生战争或地震等自然灾害，水坝受到破坏，也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。(4) 潮汐能开发一次能源和二次能源相结合，不用燃料，不受一次能源价格的影响，而且运行费用低，是一种经济能源。缺点：(1) 潮差和水头在一日内经常变化，出力有间歇性，给用户带来不便。潮汐存在半月变化，潮差可相差二倍，故保证出力、装机的年利用小时数也低。(2) 潮汐电站建在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难。故土建和机电投资大，造价较高。(3) 涨落潮水流方向相反，敌水轮机体积大，耗钢量多，进出水建筑物结构复杂。且海水、海生物对金属结构物有腐蚀和沾污作用，需作特殊的防腐和防海生物粘附处理。(4) 潮汐变化周期为太阴日（24h50min），月循环约为14天多，每天高潮落后约50min，故与按太阳日给出之日需电负荷图配合较差。潮汐能对环境的影响：1、潮汐电站的建成使得自然条件得以改善。电站库区削弱了风暴作用，水库内的水位更为稳定并且深度增加，通航条件也得到了改善。潮汐电站的建立减小了风浪、流速，加快泥沙和悬浮生物沉淀，增加光合作用的深度，优化了海洋养殖环境 。2、潮汐电站筑坝后，由于谐振条件发生变化，潮差和潮汐电站库水位的变幅可能发生变化。这将减少库内水流的紊动掺混，从而改变潮流及潮波状态，提高层化作用。潮汐电站不但会改变潮差和潮流，还会改变海水的部分物理和化学参数。 3、潮汐电站通常不会造成现有陆地面积的淹没，但却会减小纳潮面积从而造成海底生物栖息区的变化，以及海边鸟类和水鸟在其它湖区可能生活的范围。潮汐电站也会影响鱼类的叫游。此外，对于海洋哺乳动物的话动来说，潮汐挡水建筑物也是一个障碍。 4、潮汐电站会改变海口的水流流态和天然冲砂运动。由于相互交换的水量减少。一般潮汐水库内的水流流动会减弱。但靠近水轮机和蓄水闸门附近，水流流动会加剧。潮汐水库内水流的减弱会造成增加沉积并减少海岸冲刷。潮汐能产品：新能源地热能地热能Geothermal Energy是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。利弊分析：优点：(1) 地热的蕴藏量很丰富。(2) 单位成本比开探石化燃料或核能低。(3) 建造地热厂时间短而且容易。(4) 地热能稳定，可以做为基载电力。缺点：(1) 技术要求高，例如抗腐蚀的管线会提高投资成本。(2) 热效率低，有30%的地热能来推动涡轮发动机。(3) 所流出的热水含有很高的矿物质。(4) 一些有毒气体会随着热气，而喷入空气中，造成空气污染。地热能对环境的影响：（1）地热蒸汽的温度和压力都不如火力发电高，因此地热利用率低，像盖塞斯的老发电机组的热效率只有14.3%，以致冷却水用量多于普通电站，热污染也比较严重。（2）地热电站也可利用冷却塔将余热释放到大气中，以避免上述的热污染。冷却塔的补充水来源于蒸汽本身，因此不需要外来水源。这虽然解决了污染问题，但有可能引发地震。（3）从冷却塔派出的废蒸汽和废水中可能含有H2S等有毒气体，应予重视并及时加以处理，以免污染厂区附近的空气。（4）地热属于再生比较慢的一种资源。地热蒸汽产区只能利用一段时间，其长短难于估计。由于取用的水多于回注的水，利用地热发电，最后可能会引起地面沉降。地热能产品：新能源氢能氢能（Hydrogen Energy）是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。利弊分析：优点：(1) 安全环保：氢气分子量为2, 比空气轻1/14, 因此，氢气泄漏于空气中会自动逃离地面，不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。无味无毒，不会造成人体中毒，燃烧产物仅为水，不污染环境。(2) 高温高能：1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度，高于常规液气。(3) 热能集中：氢氧焰火焰挺直，热损失小，利用效率高。(4) 自动再生：氢能来源于水，燃烧后又还原成水。(5) 催化特性：氢气是活性气体催化剂，可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体，液体、气体燃料。加速反应过程，促进完全燃烧，达到提高焰温、节能减排之功效。(6) 变温特性：可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。(7) 来源广泛：氢气可由水电解制取，水取之不尽，而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。(8) 即产即用：利用先进的自动控制技术，由氢氧机按照用户设定的按需供气，不贮存气体。(9) 应用范围广：适合于一切需要燃气的地方。缺点：(1) 制取能耗高，产氢率普遍偏低，设备成本较高。(2) 如果以氢气为运载原理，就必须考虑到两个氢气站之间的距离。(3) 更宽的着火范围，更低的着火能，更容易泄露，更高的火焰传播速度，更容易爆炸。氢能对环境的影响：氢氧燃料电池的简单原理是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能源转换效率很高，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。最早，这种发电装置很小，造价很高，主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价，逐步转向地面应用。燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立固定电站外，特别适合作移动电源和车船的动力，因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。氢能的产品：新能源核能核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特爱因斯坦的方程E=mc ，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、核衰变，自然的慢得多的裂变形式。利弊分析：优点：(1) 核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。(2) 核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。(3) 核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，暂时没有其他的用途。(4) 核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。(5) 核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。缺点：(1) 核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。(2) 核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较