常規能源和新能源的優缺點
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常規能源和新能源的優缺點,常規能源是指已能大規模生產和廣泛利用的一次能源,而新能源是指常規能源之外的各種能源形式,常規能源和新能源它們的優缺點是什麼呢?
常規能源和新能源的優缺點1
煤炭、石油、天然氣,水電和核電,這些被統稱爲傳統能源。但在第一次工業革命的時候,煤炭是作爲新能源取代木柴這個傳統能源的。所以,當一種新能源取得大規模應用並經過足夠長的時間,就成了傳統能源。
目前,石油、天然氣和煤炭這三種能源佔據着全球80%以上的能源份額。這三種能源又被稱爲“化石能源”,因爲其成因是由於遠古時代的植物或動物在地下演變而來的。現有的這幾種能源能夠得到廣泛應用從而成爲“傳統”,是因爲其有着獨特的優點:
第一、是其有比較高的能量密度。
能量密度可以按照單位重量或單位體積所產生的能量來計算,按質量計算,天然氣的能量密度最高,石油次之,煤炭再次之。但如果按照體積計算,則石油最高,煤炭次之,天然氣又次之。所以,纔有了LNG,將天然氣液化,在這種情況下,天然氣才能夠保持最高的能量密度。
第二、是它們便於開採、運輸和儲存。
無論是固態的煤、液態的油還是氣態的天然氣,都能夠方便地進行儲運其實,這三種傳統能源的開採、儲運都是十分複雜的,人類爲了運輸和儲運這些能源花費了無數的資金建立起了一個龐大的儲運系統。以煤炭爲例,煤礦、燃煤電廠(相關的鍋爐、汽輪機、發電機、脫硫、冷卻等),爲了運輸所建立的鐵路、公路和龐大的貨運工具,這些爲了煤炭能夠發電而形成的系統本身已經成爲一個龐大的產業,甚至龐大到了難以清除的地步。石油的煉油則更爲複雜了。
第三、就是他們一度有着很大的儲量,成本也足夠低,甚至一度被認爲是用之不竭的
這三個原因不僅使得這些能源在第一次、第二次工業革命得到廣泛的應用,而且,也使得它們在今後相當長一段時間依然會佔據人類經濟社會的很重要的份額。當然,這裏所說的成本低,自然沒有包括資源破壞、環境破壞對人們的健康影響。
但是,隨着人類生活和工業、商業活動對於能源的需求越來越大,傳統能源的開採難度越來越大,易開採的煤礦、油田不斷枯竭,有限的儲量現在開始變得可見,不少能源的儲量年限只剩下幾十年。人們開始對於化石能源的儲量產生了憂慮。人們認識到這些化石能源的儲量不是無限的,即便有足夠的儲量,在枯竭之前,這些能源的開採成本也將越來越高。這就是所謂的能源枯竭問題。隨着近期新興經濟體國家的發展,能源消耗越來越大。何況,當能源真的枯竭,那麼,對社會的影響就不是成本的問題了,而是人類的經濟社會能否延續的問題。
同時,這些能源在使用時有二氧化碳排放,而這不僅會造成氣候變暖,而且,很難避免地產生粉塵、酸雨等污染,尤其是今年,在許多發展中國家崛起後,能源消耗量大幅上升,污染的情形不再像過去那樣遙遠,而是已經影響到了每個人的生活甚至生命。儘管水力發電和核電在正常情況下沒有碳排放核粉塵污染,因此,可以被稱爲清潔能源。但水電站對自然條件的要求和對生態的影響,其實可安裝的容量是十分有限的,尤其是大型水電站。而核電的燃料鈾礦石,儲量更加有限,而且,自從切爾諾貝利和福島核事故後,人們認識到,在事故狀態下的核污染,是非常難以預測和控制的。
而二氧化碳的排放導致的溫室效應和氣候極端變化使得人類的生態變得越來越脆弱,霧霾和酸雨直接威脅着人類的生存。所有的人都認識到,如果能源體系不進行變革,酸雨、霧霾將變得越來越頻繁,地球將由於污染不僅會變得不適宜居住,而且會給人類帶來災難性的影響。
如果將能源枯竭和環境污染的因素考慮進去,則傳統的能源的成本,會比光伏的成本還高。再把各國政府因爲污染而付出的醫療成本計算進去,成本更加高得可怕。
所以,人們將目光轉向新的、可再生的、清潔的能源,並不是追求時尚,也不是要故作神聖,而是爲了自己的生存不得不做出的選擇。
常規能源和新能源的優缺點2
新能源又稱非常規能源。是指傳統能源之外的各種能源形式。指剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣的能源,如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。
常見新能源
太陽能
太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉換、光電轉換以及光化學轉換三種主要方式
廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能,化學能,水的`勢能等由太陽能導致或轉化成的能量形式。
利用太陽能的方法主要有:太陽電能池,通過光電轉換把太陽光中包含的能量轉化爲電能;太陽能熱水器,利用太陽光的熱量加熱水,並利用熱水發電等。現在很多公司已經開始着手利用太陽能,例如太陽竈、太陽能烤箱、太陽竈反光膜、太陽能開水器等系列產品。太陽能清潔環保,無任何污染,利用價值高,太陽能更沒有能源短缺這一說,其種種優點決定了其在能源更替中的不可取代的地位。
太陽能可分爲3種:
1、太陽能光伏 光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置,由幾乎全部以半導體物料(例如硅)製成的薄身固體光伏電池組成。由於沒有活動的部分,故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可爲手錶及計算機提供能源,較複雜的光伏系統可爲房屋照明,併爲電網供電。 光伏板組件可以製成不同形狀,而組件又可連接,以產生更多電力。近年,天台及建築物表面均會使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設施通常被稱爲附設於建築物的光伏系統。
2、太陽熱能 現代的太陽熱能科技將陽光聚合,並運用其能量產生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當的科技來收集太陽能外,建築物亦可利用太陽的光和熱能,方法是在設計時加入合適的裝備,例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建築材料。
3、太陽光合能:植物利用太陽光進行光合作用,合成有機物。因此,可以人爲模擬植物光合作用,大量合成人類需要的有機物,提高太陽能利用效率。
核能
核能是通過轉化其質量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=質量,c=光速常量。核能的釋放主要有三種形式:
A.核裂變能
所謂核裂變能是通過一些重原子核(如鈾-235、鈾-238、鈈-239等)的裂變釋放出的能量
B.核聚變能
由兩個或兩個以上氫原子核(如氫的同位素—氘和氚)結合成一個較重的原子核,同時發生質量虧損釋放出巨大能量的反應叫做核聚變反應,其釋放出的能量稱爲核聚變能。
C.核衰變
核衰變是一種自然的慢得多的裂變形式,因其能量釋放緩慢而難以加以利用。
核能的利用存在的主要問題:
1、資源利用率低
2、反應後產生的核廢料成爲危害生物圈的潛在因素,其最終處理技術尚未完全解決
3、反應堆的安全問題尚需不斷監控及改進
4、核不擴散要求的約束,即核電站反應堆中生成的鈈-239受控制
5、核電建設投資費用仍然比常規能源發電高,投資風險較大
海洋能
海洋能指蘊藏於海水中的各種可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。這些能源都具有可再生性和不污染環境等優點,是一項亟待開發利用的具有戰略意義的新能源。
波浪發電,據科學家推算,地球上波浪蘊藏的電能高達90萬億度。目前,海上導航浮標和燈塔已經用上了波浪發電機發出的電來照明。大型波浪發電機組也已問世。我國在也對波浪發電進行研究和試驗,並製成了供航標燈使用的發電裝置。將來的世界,每一個海洋裏都會有屬於我們中國的波能發電廠。波能將會爲我國的電業作出很大貢獻。
潮汐發電,據世界動力會議估計,到2020年,全世界潮汐發電量將達到1000-3000億千瓦。世界上最大的潮汐發電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站,發電能力24萬千瓦,已經工作了30多年。中國在浙江省建造了江廈潮汐電站,總容量達到3000千瓦。
風能
風能是太陽輻射下流動所形成的。風能與其他能源相比,具有明顯的優勢,它蘊藏量大,是水能的10倍,分佈廣泛,永不枯竭,對交通不便、遠離主幹電網的島嶼及邊遠地區尤爲重要。
風力發電,是當代人利用風能最常見的形式,自19世紀末,丹麥研製成風力發電機以來,人們認識到石油等能源會枯竭,才重視風能的發展,利用風來做其它的事情。
1977年,聯邦德國在著名的風谷--石勒蘇益格-荷爾斯泰因州的布隆坡特爾建造了一個世界上最大的發電風車。該風車高150米,每個漿葉長40米,重18噸,用玻璃鋼製成。到1994年,全世界的風力發電機裝機容量已達到300萬千瓦左右,每年發電約50億千瓦時。
生物質能
生物質能來源於生物質,也是太陽能以化學能形式貯存於生物中的一種能量形式,它直接或間接地來源於植物的光合作用。生物質能是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態或氣態的燃料。地球上的生物質能資源較爲豐富,而且是一種無害的能源。地球每年經光合作用產生的物質有1730億噸,其中蘊含的能量相當於全世界能源消耗總量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
生物質能利用現狀
2006年底全國已經建設農村戶用沼氣池1870萬口,生活污水淨化沼氣池14萬處,畜禽養殖場和工業廢水沼氣工程2,000多處,年產沼氣約90億立方米,爲近8000萬農村人口提供了優質生活燃料。
中國已經開發出多種固定牀和流化牀氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝爲原料生產燃氣。2006年用於木材和農副產品烘乾的有800多臺,村鎮級秸稈氣化集中供氣系統近600處,年生產生物質燃氣2,000萬立方米。
地熱能
地球內部熱源可來自重力分異、潮汐摩擦、化學反應和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主要熱源。我國地熱資源豐富,分佈廣泛,已有5500處地熱點,地熱田45個,地熱資源總量約320萬兆瓦。
氫能
在衆多新能源中,氫能以其重量輕、無污染、熱值高、應用面廣等獨特優點脫穎而出,將成爲21世紀最理想的新能源。氫能可應用於航天航空、汽車的燃料,等高熱行業。
海洋滲透能
如果有兩種鹽溶液,一種溶液中鹽的濃度高,一種溶液的濃度低,那麼把兩種溶液放在一起並用一種滲透膜隔離後,會產生滲透壓,水會從濃度低的溶液流向濃度高的溶液。江河裏流動的是淡水,而海洋中存在的是鹹水,兩者也存在一定的濃度差。在江河的入海口,淡水的水壓比海水的水壓高,如果在入海口放置一個渦輪發電機,淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機來發電。
海洋滲透能是一種十分環保的綠色能源,它既不產生垃圾,也沒有二氧化碳的排放,更不依賴天氣的狀況,可以說是取之不盡,用之不竭。而在鹽分濃度更大的水域裏,滲透發電廠的發電效能會更好,比如地中海、死海、我國鹽城市的大鹽湖、美國的大鹽湖。當然發電廠附近必須有淡水的供給。據挪威能源集團的負責人巴德·米克爾森估計,利用海洋滲透能發電,全球範圍內年度發電量可以達到16000億度。
水能
水能是一種可再生能源,是清潔能源,是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源;狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規能源,一次能源。水不僅可以直接被人類利用,它還是能量的載體。太陽能驅動地球上水循環,使之持續進行。地表水的流動是重要的一環,在落差大、流量大的地區,水能資源豐富。隨着礦物燃料的日漸減少,水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。目前世界上水力發電還處於起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運動均可以用來發電。
可以利用電解水分子和光以及化學分解水分子的方式,來分解到可燃燒的氫氣,它可作爲新的,多用途的能源來替代現有的礦物質能源。水分子的分解過程簡而易行,投資少見效快。這給水能的綜合利用帶來了廣泛的前景,在地球上,水是一種到處可見的液態物質。通過水的分解裝置,製備出氫燃料,可用於汽車,航天航空,熱力發電等工業和民用方面,在較大的程度上,緩解了人類對礦物質資源的過分依賴。
常規能源和新能源的優缺點3
常規能源也叫傳統能源,英文名conventional energy,是指已經大規模生產和廣泛利用的能源。表2-1所統計的幾種能源中如煤炭、石油、天然氣等都屬一次性非再生的常規能源。而水電則屬於再生能源,如葛洲壩水電站和三峽水電站,只要長江水不幹涸,發電也就不會停止。煤和石油天然氣則不然,它們在地殼中是經千百萬年形成的,這些能源短期內不可能再生,因而人們對此有危機感是很自然的。
已能大規模生產和廣泛利用的一次能源。又稱傳統能源。如煤炭、石油、天然氣、水,是促進社會進步和文明的主要能源。在討論能源問題時,主要指的是常規能源。新能源是在新技術基礎上系統地開發利用的能源,如太陽能、風能、海洋能、地熱能等,與常規能源相比,新能源生產規模較小,使用範圍較窄。常規能源與新能源的劃分是相對的。以核裂變能爲例,20世紀50年代初開始把它用來生產電力和作爲動力使用時,被認爲是一種新能源。到20世紀80年代世界上不少國家已把它列爲常規能源。太陽能和風能被利用的歷史比核裂變能要早許多世紀,由於還需要通過系統研究和開發才能提高利用效率,擴大使用範圍,所以還是把它們列入新能源。
常規能源的儲藏是有限的
溫室效應室效應是由於大氣裏溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。石油和煤炭燃燒時產生二氧化碳。
酸雨
大氣中酸性污染物質,如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等,在降水過程中溶入雨水,使其成爲酸雨。煤炭中含有較多的硫,燃燒時產生二氧化硫等物質。
光化學煙霧
氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射後產生的二次污染物質——光化學煙霧,主要成分是臭氧。
另外常規能源燃燒時產生的浮塵也是一種污染。
常規能源的大量消耗所帶來的環境污染既損害人體健康,又影響動植物的生長,破壞經濟資源,損壞建築物及文物古蹟,嚴重時可改變大氣的性質,使生態受到破壞。
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