" E! J& T& c# S7 R 一、能源的分类方式2 Q: H% ^7 c# \& ?. A. K
(1)按性质分 ( ]* m3 u( ?# Z
可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等;
! j6 Q7 N5 ~8 W0 d 不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源;
" U2 {% D0 ]9 Y9 B" u! L) I (2)按形成和来源分
) O5 }4 b6 E. y# N6 i* q 来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等; + ?+ }) n3 Y3 Y( M) B0 X6 R
来自地球内部----地热能、核能;
$ b, Z1 Q2 v+ H4 ^: ^! v* l' [ 来自天体引力---潮汐能;
% o& h/ H9 ]5 {0 Y (3)按转换加工分
0 f: {% z- D6 ?- ?+ R/ c 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; 3 a" B4 }- n" O# p b; t, G
二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽;
% m" g' s: c7 s7 N' T, b5 Z (4)按利用状况 m- I! z S( o% k) ]7 P8 L; k" Z; [: M
常规能源----已被利用,目前仍大规模利用∶水能、生物能、煤、石油; - ^8 h- ] n. p% S) ^' r6 Z1 d
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;
- i& z5 o9 [9 x+ f; o 二、各种能源的优劣情况分析
c `6 z6 f5 l- C! X (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。 ( T2 K! [' X' G0 \! T1 A2 X
4 S) c% i0 \/ G: m* V1 A 优势∶
+ c; d3 j4 d) C1 e 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;
8 x' p3 Z9 ~4 l9 \# `% z# e2 N* F 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; ) E' S2 l" `- I! {. C. Z2 D
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; 4 K V2 w, `$ }! j
D·太阳能交通工具,不论是国内或国外都投入大量研发中; % k& _3 G" e6 p+ ?: R1 T1 S7 f
缺点∶ . |$ N- V* @* i) i
A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量; 8 U, {$ j( P* ~8 T4 @7 J D
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; 9 M% A: J$ e: q% f, y
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。
: q9 A; `5 ?3 _; p' x. E5 {2 t+ d; n (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。
& c1 L! I- Y5 j9 A) ?/ {0 c . B, o5 F) F# E) f4 E, z
海洋能包括: / }& L ~8 ]0 E T
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;
7 O* j. V/ w( f# R7 p; x) k- P B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力; # v4 a. w* P* M
C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力; " Z( F6 c: J0 j4 R k
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;
; J4 d5 a. \1 ^; S+ u! M( X E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。
2 }; E/ n7 ]8 z# p0 a 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。
( ?- M' S5 ~; c6 _" a+ T8 l 缺点∶
: z5 C6 `( H) V/ a" q1 |/ a A.所需要占地颇大;
, x. A) f0 C* N9 ~8 |* @ B·所需要资金庞大;
3 X% Y( c* b2 |0 `% A! `* W C.成本较高、能源转换效率相对偏低;
2 \3 c9 g- R; Y1 y5 ^ D.环境伤害;
; B" F7 {5 c4 O/ F5 ^+ } 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。
- }3 q! u. l+ g1 S; x; k7 E (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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' C3 J, U. \& b! g- N 地热能应用∶ 9 D: W& ]! g+ E. {+ o, [
A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗;
2 o! B/ o2 ~: E$ \6 `) } B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干;
9 w, e3 D2 m7 U2 v. ]1 n2 n E* h C. 家庭或工业应用∶热水或供暖;
' E, b/ y+ d( z 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。 + d3 K8 j5 p0 D- X! G% j" p
优势∶
/ d3 n) K- c# D A、不会制造污染或温室气体; - A% I# _# y) y' f+ }8 [$ Z
B.不会制造噪音,可靠性高;
: }* J7 y; Y+ e/ C* M# b 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%; i0 y# Z$ I S6 F) q, ?' P
缺点∶ 0 U2 s7 v& H6 L7 R+ m
A.开凿地底越深,成本便越高。
( ]7 ]: A3 Y1 B) B1 k: e: ?. b7 @: ] B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。 1 |+ n. T8 Q0 _- y9 V3 O
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。
2 l! r9 ]$ V2 k' N/ q3 ^ (4)风能 ——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。
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优势∶
. ~! h3 u) f* X A.风取之不尽,用之不竭; $ M6 c! |4 f' X# q% d$ w
B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题;
2 m' z$ [$ t: E3 J. Z0 y C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害; ' V2 ]+ f1 K9 p
缺点∶
: J6 p5 j/ M0 V( j( W" G8 r A.风车叶片无法承受太大压力; 2 k8 G' `4 L% Z$ G4 |" A' W
B.风能发电质量较不稳定; 8 x# u. Z2 ~% q! e. y
C.风能产生的电力有限; % o" M4 o! f& Y
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。 , N. @0 q) Y( [2 ?6 Y6 S' c: s; p
(5)水能 ——水力发电是被人类大量开发利用的再生能源。 & f: B& E! h* C4 }
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优势∶ ! O# l& ^) J# r. @6 V7 T8 g0 N
A.水力发电技术简单且完备; 6 p2 h. [9 s3 f4 a
B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力; m% a3 I; ]7 Y4 P- Z
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;
% q8 j# }- b( t 缺点∶ + C$ D! r& W T5 r4 g
A.有地形限制; 9 B w- r4 I6 R8 D
B.少雨干旱的地区不利开发;
" y. Z, T8 P* X2 p" W$ x, P C.水库开发影响原河域下游生态环境;
8 P3 j6 V6 D6 |3 H4 W/ w+ o (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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8 |- F1 p& P& M5 |6 e 优势∶ 0 l# x/ t2 S1 Q4 u! B4 _. }# C1 p
A. 可提供低硫燃料,降低空气污染; + A+ C' O% a0 k& I6 T$ [% b5 ~
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; 1 G4 ]8 Q( i6 n' q4 G
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; 8 y4 {2 ]+ ~& I2 s7 |
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; o, F% W. C) \! S6 @1 m* t8 |* Q
E. 与其它新能源相较,技术难题较少;
$ ^0 w/ _9 \& _; H9 O 缺点∶ ; v/ c. V3 k; w9 h" w6 {5 }
A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用;
, J9 o+ s$ ~% Z5 q B. 生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低;
5 s) C$ n8 v' F) I C. 单位土地面积之生质能密度偏低; 9 V9 D6 ~$ g! [. B7 s
D.缺乏适合栽种植物之土地;
! l; X W8 p0 ^4 _, j, J$ g5 k (7)石油——石油是动、植物残骸经长年高压高温才转化而成的。
; z" K' F$ h: y3 ]" _: L & q- v6 n4 W4 V S. J
优点∶ / s" X. T8 z, X& }1 J u6 G
A.价格便宜;
7 v& R5 d/ S6 J B.容易运输且其净有用能源产率很高;
$ k! b, I/ M# S& Z 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; 1 Y4 ~: D9 Q3 ~" q8 r
缺点∶
! ^2 a F- T1 b" z) Z5 ~7 c 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 G9 P$ m* X; d: b% T 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; - ?. H5 S5 X6 a' S, \8 e: N
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;
, H( {' s1 D) Z: L9 M. | (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。 8 |+ m9 h* d3 ]! n1 S4 L& ]" q* O
* x) U- x, m* N( F! B
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。
3 `2 J; t" }5 x, e1 J 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 G+ q3 M" |: a* f- h
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。
) V8 s; u; W3 ~( \0 N- E (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。
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优势∶
0 V) \! c# y1 y5 p/ W5 L; M3 y A.用途广泛; " Q* E0 O0 R; ~1 |
B.具高热值的特性,是非常优良的燃料;
* o- o' @9 O# {$ A4 Y C.储量最大,分布广泛;
) e% W! I9 j0 G5 V D 缺点∶ ; X5 {9 G1 P- \0 ]! x# G2 R- s' m
A.为固态,不利运输;
' l& G9 \! l4 T5 P2 O B.煤矿挖掘地常有意外发生;
# R0 Y' k5 ]! d C.煤矿开采造成周边生态破坏;
% N) f7 C; `2 M* \+ z D.燃烧煤炭会易造成空气污染;
$ s' {+ o+ y. T0 P0 N7 Q3 K& ^# A (10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。 - e) _8 L0 ?. }( @: ~
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优势∶
" h4 Z' z( L8 F* U, K3 p 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;
) Z# C' ?4 X' ~* c7 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。 1 _: @' ~" F* T; Y9 X. |
缺点∶ . a# ~" I% ]5 k% ^' L" o% g
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;
t+ v3 m* f& r* p+ V/ a* x 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。
2 Y! l" G/ m$ `0 _1 U- p (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」。 " M3 j7 p* z/ l1 g1 L/ \
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; 2 `& n$ t, f3 H- A3 @" |1 `
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优势:
6 N% x3 A. A& b) f6 o% Y7 z A.输送方面,安全、经济;
( V3 q3 z! _; E5 C8 M: e* i4 i B.生产、使用方便。 $ X+ m0 n( j' W$ _; Q. X7 r
C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步; 8 S9 g& i2 g9 i: X; F1 h$ B( @
D.空前的改善了人类的生存环境; 8 J3 {* ?- @% c
缺点: 7 v/ i6 ?* c8 B+ F4 U1 r% @2 ?* I
A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾; $ O' A+ L' i$ R0 q
B.电压过大可能会引起断路;
6 I) f. u i9 Y% V& _ (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。 8 h. X: {6 N9 B7 Y# T/ q
5 T. K7 J+ k0 T6 p9 z6 J 原油炼制的目的∶ 8 H: ]2 I9 f' i$ \7 o6 G8 j
A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来; 0 n, d) m( J7 x) ~6 q7 q
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;
" J, a2 a) `* c! m$ j 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;
! k* t% j' l7 L8 t! ~4 @' @8 k (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。
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3 H5 I y# s; ]3 {# P+ U4 D 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。 3 Q3 e1 g% @3 R3 ]5 C
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。 0 V6 N6 @1 G! I/ \2 j, W) n
(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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; S, a% s, L6 ]. @0 m- e& _9 K C (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。 # s( I0 D+ [1 z' z* x+ B
(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。
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