根據世界斷言,石油和煤礦等資源將加速減少。核能和太陽能將很快成為主要能源。
聯合國開發計劃署(UNDP)將新能源分為以下三類:大中型水電;新型可再生能源,包括小水電、太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能(潮汐能);滲透生物質能。
壹般來說,常規能源是指技術上已經成熟並已大規模使用的能源,而新能源通常是指尚未大規模使用且正在積極研發的能源。因此,煤炭、石油、天然氣和大中型水電被視為常規能源,而太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能、核能和氫能被視為新能源。隨著技術的進步和可持續發展理念的確立,過去被視為垃圾的工業和生活有機廢棄物被重新認識,並作為壹種能源資源利用的材料被深入研究、開發和利用。因此,廢物的資源化利用也可視為新能源技術的壹種形式。
人類剛剛開發利用,需要進壹步研究開發的能源資源,稱為新能源。與常規能源相比,新能源在不同的歷史時期和科技水平上有不同的內容。當今社會,新能源通常指核能、太陽能、風能、地熱能、氫能等。
按類別可分為:太陽能風力發電、生物質能、生物柴油、乙醇、新能源、汽車燃料電池、氫能、垃圾發電、節能地熱能、二甲醚、可燃冰。【編輯此段】新能源概述據估計,每年輻射到地球的太陽能為654.38+0.78億千瓦,其中可開發利用的為500-654.38+0.000億千瓦時。但由於分布分散,目前能使用的很少。地熱能資源是指陸地以下5000米範圍內的巖石和水體的總熱含量。其中,全球陸地3公裏深度內150℃以上的高溫地熱能資源為1.4萬噸標準煤,目前部分國家已開始商業開發利用。世界風能潛力約3500億千瓦,由於風電的間歇性分散,很難經濟地利用。如果未來能源傳輸和儲存的技術有很大提高,風力的利用將會增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水溫差能等,其理論儲量非常可觀。受限於技術水平,目前還處於小規模研究階段。目前由於新能源的利用技術還不成熟,只占全球所需能源總量的壹小部分,未來發展前景很大。[編輯此段]常見新能源形式概述太陽能
太陽能壹般是指太陽光的輻射能。太陽能的主要利用形式有光熱轉換、光電轉換和光化學轉換。
從廣義上講,太陽能是地球上很多能量的來源,如風能、化學能、水勢能等由太陽能引起或轉化的各種形式的能量。
利用太陽能的方法主要有:太陽能池,通過光電轉換將陽光中所含的能量轉化為電能;太陽能熱水器利用陽光的熱量加熱水,利用熱水發電。
太陽能可以分為三種類型:
1.太陽能光伏板組件是壹種在陽光照射下產生直流電的發電裝置,由幾乎全部由半導體材料(如矽)制成的薄型固體光伏電池組成。因為沒有運動部件,所以可以長時間運轉,沒有任何損耗。簡單的光伏電池可以為手表和電腦提供能源,而更復雜的光伏系統可以照亮房屋並為電網供電。光伏板模塊可以做成不同的形狀,模塊連接起來可以產生更多的電。近年來,光伏板被用於屋頂和建築表面,甚至被用作窗戶、天窗或屏蔽裝置的壹部分。這些光伏設施通常被稱為附在建築物上的光伏系統。
2.太陽熱能現代太陽熱能技術聚集陽光,並利用其能量產生熱水、蒸汽和電力。除了使用適當的技術收集太陽能,建築物還可以通過在設計中添加適當的設備來利用太陽的光和熱,例如巨型朝南窗戶或使用可以吸收並緩慢釋放太陽熱量的建築材料。
3.太陽能整合:植物利用陽光進行光合作用,合成有機物。因此,可以人工模擬植物光合作用,大量合成人類所需的有機物,提高太陽能的利用效率。
核能
核能是原子核通過變換其質量而釋放出來的能量,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=光速常數。核能釋放有三種主要形式:
A.核裂變能量
所謂核裂變能,就是壹些重核(如鈾-235、鈾-238、鈈-239等)裂變釋放的能量。).
B.核聚變能量
兩個或兩個以上氫核(如氫同位素——氘和氚)結合成壹個更重的核,質量缺陷同時釋放出巨大能量的反應稱為核聚變反應,釋放的能量稱為核聚變能。
C.核衰變
核衰變是壹種自然的和慢得多的裂變形式,由於其緩慢的能量釋放,很難使用。
核能利用中的主要問題:
(1)資源利用率低。
(2)反應後產生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素,其最終處理技術尚未完全解決。
(3)反應堆的安全性需要不斷監測和改進。
(4)核不擴散的約束,即核電站反應堆產生的鈈-239受到控制。
(5)核電建設投資成本仍高於常規能源發電,投資風險更大。
海洋能
海洋能是指海水中含有的各種可再生能源,包括潮汐能、波浪能、洋流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。這些能源具有可再生、不汙染環境的優點,是急需開發利用的戰略性新能源。
海浪發電,據科學家計算,地球上海浪所含的電能高達90萬億度。目前,海上的導航浮標和燈塔已經由波浪發電機產生的電力照明。大型波浪發電機組也問世了。我國也在研究和試驗波浪能發電,並制作了航標燈發電裝置。未來,中國的每壹片海洋裏都會有壹座海浪發電廠。波浪能將為中國電力工業做出巨大貢獻。
潮汐發電,據世界電力大會估計,到2020年,全球潮汐發電將達到1-3000億千瓦。世界上最大的潮汐電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站,發電量為24萬千瓦,已經運行了30多年。中國在浙江省建造了江夏潮汐電站,總容量為3000千瓦。
風能
風能是在太陽輻射下流動形成的。與其他能源相比,風能有明顯的優勢。其儲量是水能的10倍,且分布廣泛,永不枯竭,尤其適用於交通不便、遠離主電網的海島和偏遠地區。
風力發電是當代人最常見的利用風能的形式。自從丹麥在19年底研制出風力渦輪機後,人們意識到石油和其他能源會枯竭,於是關註風能的發展,並用它來做其他事情。
1977年,聯邦德國在石勒蘇益格-荷爾斯泰因州著名的風谷-布洛姆波特建成了世界上最大的動力風車。風車高150米,每片葉片長40米,重18噸。它是由玻璃鋼制成的。到1994年,全球風力發電機組裝機容量已達300萬千瓦左右,年發電量約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的形式儲存在生物體內的壹種能源形式。它直接或間接地來源於植物的光合作用。生物質能是儲存的太陽能,是唯壹可再生的碳源,可以轉化為常規的固體、液體或氣體燃料。地球上的生物質能資源豐富且無害。地球每年通過光合作用產生1730億噸物質,其中包含的能量相當於世界總能耗的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
生物質能利用現狀
截至2006年底,全國已建成農村戶用沼氣池1870萬個,生活汙水凈化沼氣池140萬個,畜禽養殖場和工業廢水沼氣工程2000多個,年產沼氣約90億立方米,為近8000萬農村人口提供了優質生活燃料。
中國開發了各種固定床和流化床氣化爐,從稭稈、鋸末、稻殼和樹枝中生產天然氣。2006年,有800多套木材和農產品幹燥設備,近600個村級稭稈氣化集中供氣系統,年產生物質氣2000萬立方米。
地熱能
地球中的熱源可以來自重力分異、潮汐摩擦、化學反應和放射性元素衰變釋放的能量。放射性熱能是地球的主要熱源。中國地熱資源豐富,分布廣泛。有5500個地熱點和45個地熱田,地熱資源總量約為320萬兆瓦。
氫能
在眾多新能源中,氫能以其重量輕、無汙染、熱值高、應用廣泛等獨特優勢脫穎而出,將成為21世紀最理想的新能源。氫能可用於航空航天、汽車燃料和其他高熱工業。
海洋滲透能量
如果有兩種鹽溶液,壹種鹽濃度高,壹種鹽濃度低,那麽當兩種溶液放在壹起,用滲透膜隔開時,就會產生滲透壓,水就會從低濃度的溶液流向高濃度的溶液。河流中流動的是淡水,海洋中存在的是鹽水,兩者之間也有壹定的濃度差。在河流的入海口,淡水的水壓高於海水。如果在河口放置渦輪發電機,淡水和海水之間的滲透壓可以驅動渦輪發電。
海洋滲透能是壹種非常環保的綠色能源,既不產生垃圾,也不排放二氧化碳,不依賴天氣條件。可以說是用之不竭。在鹽濃度較高的水域,滲透電站的發電效率會更好,比如地中海、死海、中國鹽城的大鹽湖、美國的大鹽湖。當然,電廠附近必須有淡水供應。據挪威能源集團負責人巴德·米克爾森(Bud mikkelsen)估計,利用海洋穿透能發電,全球年發電量可達654.38+0.6萬億千瓦時。
水力
水能是壹種可再生能源和清潔能源,是指水體的動能、勢能、壓力能等能源。廣義的水能資源包括河水能、潮汐能、波浪能、洋流能等能源資源;狹義的水電資源是指河流的水電資源。這是常規能源,壹次能源。水不僅可以被人類直接利用,也是能量的載體。太陽能推動地球上的水循環,使之持續下去。地表水的流動是壹個重要的環節。落差大、流量大的地區,水電資源豐富。隨著化石燃料的減少,水能是壹種非常重要和有前途的替代資源。目前,世界上的水力發電仍處於初級階段。河流、潮汐、波浪和湧浪等水流運動都可以用來發電。
它可以通過水分子的電解和水分子的光化學分解,分解成可燃的氫氣,可以作為壹種新型的、多用途的能源來替代現有的礦物能源。水分子分解過程簡單易行,投資少,見效快。這為水能的綜合利用帶來了廣闊的前景。在地球上,水是壹種隨處可見的液體物質。利用水分解裝置制備氫燃料,可用於汽車、航空航天、火力發電等工業和民用方面,在很大程度上緩解了人類對礦產資源的過度依賴。