新能源与绿色设计.doc

新能源与绿色设计占琦（201111080446）（电气与自动化工程学院研8班）摘 要：能源是人类社会生产生活的物质支撑，在社会发展中发挥着巨大作用。我国能源结构问题呈现的一个重要方面是能源消费对生态环境造成了很大影响，但随着人们生态观的加强，新能源产业在政府和企业的支持下不断发展，在缓解能源消费对环境的影响方面发挥了举足轻重的作用。但实际上，新能源的几种主要形式：水电、核电、光伏发电以及风力发电在建设使用过程中或多或少都会对环境产生一定的负面影响。因此我们需要在绿色设计理念的指导下，尽量减轻这些不利影响，以期达到保护环境又满足能源需求的初衷。关键字：能源、能源消费、生态环境、新能源、绿色设计理念New Energy and Green DesignAbstract:Energy has been the base material in most activities of human,especially plays a significant role in development of our society.Actually,in China,the use of energy has being causing many ecological issues.Fortunately,our government has realized this problem,and carry out some effective means.The main method is to develop more kinds of energy in which the new energy accounts for a large proportion.But,in the procedure of carrying out the new kind of energy,negative influence to our environment is also existing.Therefore,we have to do our utmost to avoid such influence according to the advanced theary-Green Design.Key words:Energ,Use of energy,Environment,New energy,Green Design一、 引言。能源，作为自然界的一种物质形式，自从人类诞生以来，就一直在人类社会扮演着至关重要的作用，并随着时间的推移，影响愈发深刻。在漫长的古代，能源主要是以热能与光的形式用于冶金、烹饪食物和照明。到了十八世纪，瓦特发明了蒸汽机，掀开工业革命的序幕，化石能源开始在人类社会发挥巨大的作用，推动着生产力的迅速发展，一方面不断提升人类社会的物质水平，另一方面也日益改变着人类社会的存在方式。随着科学技术的进步，能源以其更加强大的形式“电能”日渐成为人类物质活动的基础，支撑着整个人类社会物质领域的发展。二、 我国能源现状及其引发的环境问题毫无疑问，过去的三十年中世界舞台上的主角是“能源”，包括两次海湾战争在内的世界性大事或明或暗都有能源的影子，由此可见能源在各国经济社会中扮演的重要角色，对于中国也毫不例外。从1978年改革开放至今，中国经济在三十多年里以平均9%的速度增长，其中能源是工业发展的支撑性因素。根据经济理论，经济领域可分为第一、第二和第三产业，第一产业农业以及第三产业服务业对能源的需求和依赖小；而第二产业是由轻工业、重工业和高附加值产业组成，对能源的需求大，依赖强。作为一个发展中国家，我国经济结构的特点是依然以第二产业为主，其中重工业又占据了很大的比重，而且这种结构性弊端将会继续存在一段很长的时间。因此能源状况对我国经济发展有很大的影响，解决得好就能推动经济的发展，解决得不好就会制约经济的发展。当前我国能源问题主要表现在“量”与“质”的两个方面。从“量”的角度来说，能源供应不能充分满足工业需要、跟不上经济发展的速度。从“质”的角度来说，能源使用过程对环境造成的影响很大。相对于“量”的方面来说，能源“质”的方面即能源使用对环境的影响是有目共睹且迫在眉急的。在我国，煤是主要的一次能源，大约50%的煤用于生产二次能源-电能，而另外50%直接作为终端能源被消耗掉。据统计，作为终端能源的煤在使用过程中产生大量的硫化物，每年造成的经济损失达1000亿人民币左右。同时，煤燃烧后产生的二氧化碳造成温室效应，致使全球气候变暖，海平面上升，甚至在未来会威胁到整个人类的生存。所以说当前能源使用对人类赖以生存的生态环境造成了严重的影响是整个世界都要面对的，也是亟待解决的关键问题。三、 绿色设计及其在新能源领域的应用全球面临的生态危机，尤其是能源消费过程中导致的环境问题，早就进入了世界各国的视野，从京都议定书到现在每年都召开的全球气候峰会，都旨在推动全世界共同努力缓解能源消费对环境的破坏。事实上，伴随着对生态危机的关注，绿色设计理念应运而生，并被应用到能源开发领域，产生了很好的生态效果。绿色设计（Green Design）是二十世纪八十年代末出现的一股国际设计潮流，绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的生态环境破坏的反思。绿色设计和传统设计有很大的区别，绿色设计主张生态化的可持续化发展设计理念，是为需求和环境而设计。绿色设计要求产品在整个生命周期中优先考虑产品应有的环境属性，然后考虑产品应有的基本属性，绿色设计贯穿在产品的整个生命周期中。相比较而言，传统设计以产品能否实现经济价值作为评价设计成败的标志，是为需求的设计，优先考虑产品的基本属性，且只在产品的设计和生产环节起作用。在过去相当长的时间里，我们的能源产业开发理念主要是传统设计理念，基本不考虑其造成的环境影响。面对当前的环境危机，只有积极采用绿色设计理念，才能长远地改变这种不利形势。毫无疑问，开发有别于化石能源的新能源形式，是解决当前能源对环境不利影响的首要途径。现在技术相对成熟、能够较大规模应用的新能源形式主要是水电、核电、光伏发电以及风力发电。新能源的提出本身是对能源结构的一种宏观绿色设计，以解决能源消费的环境影响。但具体的每种新能源形式的开发过程也对环境有有着或多或少、或大或小的不利影响。因此绿色设计理念必须贯彻到每种形式的新能源开发过程中，以保证在获取足够能源的同时，充分保障生态环境。1. 水力发电水力发电工程会对周边生态造成的影响是全方位的，但主要是会改变河水流态，进而影响原来居于该河流里的水生生物。水电大坝会阻断水生生物的自由游动通道和营养物质输送的连续性。河道形态的均一化和河水流态的断续化，会在局部范围内降低生态系统多样性。最严重的是河流梯级开发会把“活水”变成“死水”，直接恶化水生生物的生存环境，尤其是对回游鱼类。所以，在设计水电工程时，首先要考虑其对周边生态环境的影响，然后才是经济效益，合理设计，做到既对环境影响小又能实现较高的经济效益。我国水电资源非常丰富，占世界首位。但现阶段实际开发量仅占技术开发总量的35%，还有很大的开发利用空间，所以贯彻绿色设计理念，努力开发水电的潜力，将对解决我国能源问题有很大的贡献。2. 核能发电核电是另外一种高效、经济、安全和清洁的能源。但核能发电的一个致命缺点是一旦核原料泄露，会造成大范围的生态惨剧。最惨重的例子就是前苏联切尔若贝利核电站的核泄漏事故，此次核泄漏事故使电站周围万多平方公里土地受到直接污染，多万人受到核辐射侵害，酿成人类和平利用核能史上的一大灾难。由于和其他可替代化石能源的新能源形式相比，核能是新能源形式中效率最高，且原料能够持久供应，未来在我国能源供应中必定会占有很大比重。核能使用过程中的事故可能会带来严重的生态灾难，但在核电工程设计、生产以及废物回收的整个过程中贯彻绿色设计，这些不利影响是完全可以避免的。设计初期就要充分考虑电厂的地质情况，在此基础上设计出坚固、可靠、高抗辐射的反应堆。在核电生产过程中，要确保运营人员的安全与生态意识，杜绝会导致辐射的情况。对于废水，要严格处理，才能排放到外部水源。可以说绿色设计贯穿在核电工程的整个过程中，也唯有如此才能促进核能在经济社会发展中发挥重大作用。3. 光伏发电太阳能是另外一种清洁的绿色能源，主要的利用方式是利用光-电效应将太阳能转换成电能。我国太阳能资源十分丰富，是国家大力扶持的重点能源项目。虽然现阶段光伏发电在电力供应中占比很小且成本较高，但其具有良好的生态性和源源不断性，并随着相关技术瓶颈的攻克，结合新能源汽车、光伏屋顶工程的不断推广，光伏发电必将成为我国电力供应的主力军之一，对经济社会的作用将会越来越明显。在巨大的正面潜能背后，光伏发电也会对环境造成很大的影响。第一个污染环节是在太阳能电池板的生产过程中，多晶硅电池板生产过程中涉及到物理和化学反应两个层面，对环境会造成三个方面的污染。一是物理的切割、打磨过程产生很大的噪音污染；二是化学反应过程中产生的气体会对空气造成污染；三是生产排放的废水会导致水污染。由于国内多晶硅企业单纯追求高利润，所以生产过程造成的污染很严重。为了解决污染问题，可以借鉴国外成熟的封闭式生产管理，全面贯彻绿色设计理念，将废弃物在厂区内进行有效循环利用及处理后再排放到外部环境中。第二个污染环节就是大面积的传统光伏电池板会产生强光，造成光污染。解决的办法是开发吸光率更高的电池材料或电池板结构。第三个污染环节是光伏发电系统具有一定寿命，其废弃物对环境具有很强的破坏性。光伏发电系统使用的蓄电池大部分都是铅酸蓄电池，该电池内含有大量的铅、锑、镉、硫酸等有毒物质会对土壤、地下水、草原等造成污染。所以在光伏发电系统部件报废后，要积极回收处理，甚至可以再利用，尽量减少其对环境的污染。4. 风力发电风电因风能的分布的区域性以及风能的间歇性、波动性、随机性特点，注定了不能成为高品位能源，但依然是电力供应主要形式之一。2010年风电在我国电力供应中的比例为3.2%，以现在的发展趋势，风电在能源供应中的占比会逐渐增大，所以对风电利用的环境影响也要不断关注。风电项目在建设和运营期间会产生噪音污染、生态系统影响、水土流失环境问题。噪音污染主要来自风机运行的机械噪音，可以通过两种方式减小噪音。一是不断改进风机制造技术，减小运行机械噪音；二是合理选址，调整风机机位，减少对居民和动物的影响。大型风电项目占地较大，有时会破坏原有的森林和植被等，对生态系统造成影响。所以要加强风机布局的合理性，减小对生态系统的影响。建设过程中也容易造成水土流失，所以要把保护水土纳入到施工过程中。四、 小结人类的生产生活对能源的依赖越来越强，而传统能源消费过程也对生态和环境造成了愈发严重的影响。新能源在承担着解决能源供应职责的同时，也担负着减轻能源消费方式对生态环境破坏的使命。作为新能源开发领域的技术人员，我们需要努力提高自己的生态观，将绿色设计理念融入到工作中去，开发出更高效、更环保的能源产品，既推动经济社会的发展，也促进人与自然的和谐相处。参考文献1 黄志斌