《自然科学基础》第二十一章课件

《自然科学基础》第二十一章课件《自然科学基础》第二十一章课件01能源与人类社会01能源与人类社会和材料一样，能源从来就是人类社会存在和发展的重要物质基础。人的生存和生活时刻离不开能量的供给，现代社会的运行也离不开能源的支撑，社会经济发展的水平与能源的结构和供应息息相关。

现代能源种类繁多，并有多种分类方法。如按能源成因与来源，可分为来自太阳的能量、地球本身所具有的能源（如地热能）以及月亮和太阳对地球的相互吸引力所产生的能量（如潮汐能）三大类；按形成条件在自然界中是否需要加工转换，可分为一次能源（或初级能源）和二次能源；按消耗后能否短期内再生以反复利用，可分为再生能源和非再生能源；按是否对环境造成显著的污染，可分为非清洁能源和清洁能源；按能源开发利用技术是否成熟和能源是否广泛推广应用，可分为常规能源和新能源。和材料一样，能源从来就是人类社会存在和发展的目前已被人类大规模开发利用，并在生产和生活中起着重要作用的初级能源主要有煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能和植物燃料几大类。它们又称为常规能源或传统能源，占世界能源消费总量的99%以上。世界上已探明的石油可开采量仅可供人类三四十年之用，天然气仅可供四五十年，煤炭也仅可供200余年，作为核电站燃料的铀资源也将在短短几十年内告磐。而较为理想的可重复使用的再生资源——水力，在工业国家通过传统工艺已开发了3/4以上，潜力有限。目前已被人类大规模开发利用，并在生产和生活中起着重要作用的初太阳能地热能02新能源的开发和利用核能氢能海洋能太阳能地热能02新能源的开发和利用核能氢能太阳每天都在源源不断地向地球辐射能量，每年送到地球上的能量相当于1.9×1014t标准煤，比当前世界能源年消耗量高出四个数量级。太阳能是一种无污染、经济、取之不尽的理想能源，但又存在密度低、不连续、不稳定等缺点，所以大规模利用太阳能的关键在于解决太阳能的聚集、储存以及提高太阳能向其他能量形式的转换效率问题。太阳每天都在源源不断地向地球辐射能量，每年送到地球上目前，开发利用太阳能的技术主要集中在三个方面：一是采用聚光装置，经光—热转换获得热能。世界上最大的聚光器有九层楼高，中心温度高达4000℃。目前已推广使用的有太阳灶、太阳能热水器和太阳能干燥器。二是通过转换装置，经光—电转换获得电能。目前的地面太阳能发电站还处在实验阶段，高空的卫星太阳能电站还只是一种设想，只有太阳能电池已进入实用化。三是经过植物叶绿素的光合作用，利用光—化学转化得到化学能。如果这种转换能够被人控制，就可以实现人造叶绿体发电。目前，开发利用太阳能的技术主要集中在三个方面地热能是指地球内部蕴藏着的巨大的热能，它主要来源于地球内部放射性元素衰变产生的热量，主要有水热型、地压型、干热岩型和岩浆型四大类。水热资源即蕴藏在地层浅表的热水或蒸汽，其温度从90～300℃不等；地压资源是封闭在地表以下2～3公里的深部沉积岩中，含有甲烷的高盐分高压热水；干热岩资源是指位于地表层下几公里深处的温度为150～650℃的没有水或蒸汽的热岩石；岩浆资源是指温度高达650～1200℃的融状或半融状石岩浆，它埋藏最深。据估计，在地球上的所有能源中，地热能仅次于太阳辐射能，处于第二位。目前地热能的利用主要是地热发电，或直接利用地热水。地热能是指地球内部蕴藏着的巨大的热能，它主要来源于地球

核能又称原子能或原子核能，是原子核的结构发生变化时释放出来的能量。但核裂变反应的燃料铀和钚等天然放射性重元素在地球上的储量毕竟很少，也有耗尽的危险，所以人们又在积极探索利用核聚变能的方法。核聚变的原料主要是氢的同位素氘和氚。核能又称原子能或原子核能，是原子核的结构发生变化时释

氢能的使用始于20世纪70年代，现已被公认是21世纪最理想的新中介能源。这是因为氢能有三大优点：①效率高氢燃烧所释放的热值约是同重汽油的2.7倍；②无污染燃烧后的产物是水，对环境没有污染；③来源广地球表面71%都为水所覆盖，而有水就可以分解制氢，氢燃烧后又生成水。

氢能是二次能源，其推广应用的关键是氢气制取和储存运输技术的突破。目前世界产氢的77%以石油、天然气为原料制取，18%来自煤，4%来自电解水，1%来自其他原料；储氢方式主要有高压氢气、低压液氢和固态金属氢化物等。氢能的使用始于20世纪70年代，现已被公认是2

海洋能是指海洋中的可再生自然能源，主要包括温差能、波浪能、潮汐能、海流能和盐度差能等，其资源极其丰富，具有诱人的开发前景。海洋能的技术应用在20世纪60年代末才起步，目前除潮沙发电、小型波浪能发电技术已达到实用水平外，其他几种形式的海洋能的利用尚处于试验阶段。

值得提出的是，我国有着丰富的海洋能资源，极具开发前景，仅波浪能和潮汐能这两项海洋能源就约有4～5亿千瓦，已建成1280千瓦时平潭洋潮汐电站，在实用上已有10千瓦级的岸式和漂浮式波力发电装置。积极发展海洋能技术是我国解决能源短缺的一条有利途径。海洋能是指海洋中的可再生自然能源，主要包括温差能、波洁净煤技术生物质能利用新技术03我国的节能新技术其他工业节能技术洁净煤技术生物质能利用新技术03我国的节能新洁净煤技术是指在煤炭加工、燃烧、转换过程中研究减少污染和提高效率的新技术的总称，包括煤炭燃烧前的净化技术、燃烧中的净化技术、燃烧后的净化技术以及煤炭的转换技术等。目前，我国积极开展研究的有选煤技术、型煤加工技术、水煤浆技术、先进的燃烧器、硫化床燃烧技术、煤气化联合循环发电技术、烟道气净化技术、煤炭气化技术、煤炭液化技术、燃料电池及燃煤磁流体发电技术等，对于我国节约能源和保护环境意义重大。洁净煤技术是指在煤炭加工、燃烧、转换过程中研究减少污染和提

生物质能源是地球上最大量、清洁、广谱的能源。近年来，我国政府采取“因地制宜，多能互补，综合利用，讲求效益”的政策，大力推行生物质能新技术，以提高其利用率。我国林业部门正在实施的大规模营造柴薪林的计划以及在农村大力推广省柴节煤灶，推行沼气池的做法已取得明显效果。生物质能源是地球上最大量、清洁、广谱的能源。我国的企业特别是重化工业企业大多是靠高能耗进行生产，因此研制和推广工业节能技术意义尤为重大。近年来，我国相继开发推广了多项节能技术，取得了一定效果。我国还开发出余热锅炉、热轮、热管、热泵等综合利用各种工业余热、废气的节能装置，在企业普遍推广使用，可大大降低我国的工业能源耗费量。我国的企业特别是重化工业企业大多是靠高能耗进行生产，《自然科学基础》第二十一章课件《自然科学基础》第二十一章课件《自然科学基础》第二十一章课件01能源与人类社会01能源与人类社会和材料一样，能源从来就是人类社会存在和发展的重要物质基础。人的生存和生活时刻离不开能量的供给，现代社会的运行也离不开能源的支撑，社会经济发展的水平与能源的结构和供应息息相关。

现代能源种类繁多，并有多种分类方法。如按能源成因与来源，可分为来自太阳的能量、地球本身所具有的能源（如地热能）以及月亮和太阳对地球的相互吸引力所产生的能量（如潮汐能）三大类；按形成条件在自然界中是否需要加工转换，可分为一次能源（或初级能源）和二次能源；按消耗后能否短期内再生以反复利用，可分为再生能源和非再生能源；按是否对环境造成显著的污染，可分为非清洁能源和清洁能源；按能源开发利用技术是否成熟和能源是否广泛推广应用，可分为常规能源和新能源。和材料一样，能源从来就是人类社会存在和发展的目前已被人类大规模开发利用，并在生产和生活中起着重要作用的初级能源主要有煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能和植物燃料几大类。它们又称为常规能源或传统能源，占世界能源消费总量的99%以上。世界上已探明的石油可开采量仅可供人类三四十年之用，天然气仅可供四五十年，煤炭也仅可供200余年，作为核电站燃料的铀资源也将在短短几十年内告磐。而较为理想的可重复使用的再生资源——水力，在工业国家通过传统工艺已开发了3/4以上，潜力有限。目前已被人类大规模开发利用，并在生产和生活中起着重要作用的初太阳能地热能02新能源的开发和利用核能氢能海洋能太阳能地热能02新能源的开发和利用核能氢能太阳每天都在源源不断地向地球辐射能量，每年送到地球上的能量相当于1.9×1014t标准煤，比当前世界能源年消耗量高出四个数量级。太阳能是一种无污染、经济、取之不尽的理想能源，但又存在密度低、不连续、不稳定等缺点，所以大规模利用太阳能的关键在于解决太阳能的聚集、储存以及提高太阳能向其他能量形式的转换效率问题。太阳每天都在源源不断地向地球辐射能量，每年送到地球上目前，开发利用太阳能的技术主要集中在三个方面：一是采用聚光装置，经光—热转换获得热能。世界上最大的聚光器有九层楼高，中心温度高达4000℃。目前已推广使用的有太阳灶、太阳能热水器和太阳能干燥器。二是通过转换装置，经光—电转换获得电能。目前的地面太阳能发电站还处在实验阶段，高空的卫星太阳能电站还只是一种设想，只有太阳能电池已进入实用化。三是经过植物叶绿素的光合作用，利用光—化学转化得到化学能。如果这种转换能够被人控制，就可以实现人造叶绿体发电。目前，开发利用太阳能的技术主要集中在三个方面地热能是指地球内部蕴藏着的巨大的热能，它主要来源于地球内部放射性元素衰变产生的热量，主要有水热型、地压型、干热岩型和岩浆型四大类。水热资源即蕴藏在地层浅表的热水或蒸汽，其温度从90～300℃不等；地压资源是封闭在地表以下2～3公里的深部沉积岩中，含有甲烷的高盐分高压热水；干热岩资源是指位于地表层下几公里深处的温度为150～650℃的没有水或蒸汽的热岩石；岩浆资源是指温度高达650～1200℃的融状或半融状石岩浆，它埋藏最深。据估计，在地球上的所有能源中，地热能仅次于太阳辐射能，处于第二位。目前地热能的利用主要是地热发电，或直接利用地热水。地热能是指地球内部蕴藏着的巨大的热能，它主要来源于地球

核能又称原子能或原子核能，是原子核的结构发生变化时释放出来的能量。但核裂变反应的燃料铀和钚等天然放射性重元素在地球上的储量毕竟很少，也有耗尽的危险，所以人们又在积极探索利用核聚变能的方法。核聚变的原料主要是氢的同位素氘和氚。核能又称原子能或原子核能，是原子核的结构发生变化时释

氢能的使用始于20世纪70年代，现已被公认是21世纪最理想的新中介能源。这是因为氢能有三大优点：①效率高氢燃烧所释放的热值约是同重汽油的2.7倍；②无污染燃烧后的产物是水，对环境没有污染；③来源广地球表面71%都为水所覆盖，而有水就可以分解制氢，氢燃烧后又生成水。

氢能是二次能源，其推广应用的关键是氢气制取和储存运输技术的突破。目前世界产氢的77%以石油、天然气为原料制取，18%来自煤，4%来自电解水，1%来自其他原料；储氢方式主要有高压氢气、低压液氢和固态金属氢化物等。氢能的使用始于20世纪70年代，现已被公认是2

海洋能是指海洋中的可再生自然能源，主要包括温差能、波浪能、潮汐能、海流能和盐度差能等，其资源极其丰富，具有诱人的开发前景。海洋能的技术应用在20世纪60年代末才起步，目前除潮沙发电、小型波浪能发电技术已达到实用水平外，其他几种形式的海洋能的利用尚处于试验阶段。

值得提出的是，我国有着丰富的海洋能资源，极具开发前景，仅波浪能和潮汐能这两项海洋能源就约有4～5亿千瓦，已建成1280千瓦时平潭洋潮汐电站，在实用上已有10千瓦级的岸式和漂浮式波力发电装置。积极发展海洋能技术是我国解决能源短缺的一条有利途径。海洋能是指海洋中的可再生自然能源，主要包括温差能、波洁净煤技术生物质能利用新技术03我国的节能新技术其他工业节能技术洁净煤技术生物质能利用新技术03