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第2章 能源概况

1.生存之本——能源连着你我他

在我们生活的这个物产丰富,精彩纷呈的地球上,能源无时无刻都在伴随着人类的活动。人类的生存离不开能源,而我们的生活更需要能量。我们每天吃饭,是为了补充体能;天冷了,要穿上保暖的衣服,是为了保存体温,不让能量外泄。我们看电视,上网、使用手机,都需要电来提供能量;汽车在路上前行,需要汽油来提供能量。这些能量来源于哪里呢?它们背后隐藏着什么样的秘密呢?让我们一起走近能量,去透视神奇的能源世界。

在自然社会里,物质、能量和信息是构成社会环境的基本要素,能源就是能量的源泉,而能源是人类活动的物质基础。从某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和再生循环能源技术的使用。

自工业革命以来,能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天,国际能源安全已上升到了国家战略的高度,各国都纷纷制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的20多年里,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等好处的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战。能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。

当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。

2.大同小异——能源的含义

“能源”这一术语,过去人们谈论得很少,正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。那么,究竟什么是“能源”呢?关于能源的定义,目前约有20种,我们先看看百科全书上是如何定义能源的。

《科学技术百科全书》对能源定义为:能源是可从其中获得热、光和动力之类能量的资源;《大英百科全书》说:能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量;《日本大百科全书》解释能源是:在各种生产活动中,我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功,可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体,称为能源;我国的《能源百科全书》对能源的阐释为:能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。

由此可知,能源是一种呈多种形式的,且可以相互转换的能量的源泉。简单地说,能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。

从宏观的角度来解释,能源也称能量资源或能源资源,是指可产生各种能量(如热量、电能、光能和机械能等)或可作功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工,或通过转换而取得有用能的各种资源,包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源,以及其他新能源和可再生能源。

3.疏影横斜——能源的分类

古诗云:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”。能源的种类繁多,经过人类不断的开发与研究,更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式,能源也可以有不同的类型。

(1)按能源的来源划分,它可分为3种类型。

①来自地球外部天体的能源

太阳能

太阳能除直接辐射外,并能为风能、水能、生物质能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需的能量绝大部分都直接或间接地来自太阳。

生物质能

正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。

化石燃料

煤炭、石油、天然气等能源也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的,它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。

此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

②地球本身蕴藏的能量

地球本身蕴藏的能量,这种能量存在于地球内部,它和热能、原子核反应有关,如原子核能、地热能等。

温泉是地热的表现,火山喷发出来的岩浆也是地热的表现。地球是个大热库,可分为地壳、地幔和地核三层。地壳就是地球表面的一层,它很薄,只有几千米至70千米厚。地壳下面是地幔,它的大部分是熔融状的岩浆,厚度约为2900千米。地面上的火山爆发就是因为这部分岩浆冲开地壳,喷射而出。地球内部为地核,地核中心温度为2000℃。这些数据表明,地球的地热资源贮量是很丰富的。

③地球和其他天体相互作用而产生的能量

如潮汐能。因为月球的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降。海水涨落或海水流动所产生的能量就是潮汐能。潮汐能蕴藏着巨大的能量。

(2)按能源的基本形态分,能源可分为一次能源和二次能源。

①一次能源

一次能源即天然能源,自然界中以天然形式存在的能源,它是没有经过加工的能源,它是没有经过转换的能量资源。

一次能源又包括可再生能源和不可再生能源。可再生的能源,比如有水力资源,风能,生物质能;不可再生能源有煤炭、石油、天然气,它们都是化石燃料资源。

水、石油和天然气3种能源是一次能源的核心,它们成为全球能源的基础。

太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。

②二次能源

二次能源是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,像电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等都属于二次能源。

(3)按能源性质分,能源可分为燃料型能源和非燃料型能源。

①燃料型能源:包括煤炭、石油、天然气、泥炭、木材。在遥远的古代,人类学会开始用火的时候就开始用燃料做能源了。最早被使用的燃料是木材,随后人类慢慢学会使用其他各种化石燃料,如煤炭、石油、天然气、泥炭等。今天人类正研究利用太阳能、地热能、风能、潮汐能等新能源。目前化石燃料消耗量很大,地球上化石燃料的储量很有限,人类正在大量地消耗它。未来人类只有找其他能源来代替,只能寄希望于核聚变技术的突破。

②非燃料型能源:水能、风能、地热能、海洋能。

(4)按能源环境的影响分,能源可分为污染型能源和清洁型能源。

①污染型能源:煤炭、石油。

②清洁型能源:水力、电力、太阳能、风能以及核能。

(5)常规能源和新型能源。

①常规能源——水力资源,煤炭、石油、天然气。

②新型能源——太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料。

新型能源是相对于常规能源而言的。新能源资源丰富,分布广阔,将是未来的主要能源之一。新能源大多数是再生能源,但是它也有许多缺点:它的能量密度较小,或品位较低,有间歇性;按照已有的技术条件,它转换利用的经济性较差,目前还处于研究、发展阶段,只能因地制宜地开发和利用。

在国际上,世界能源委员会推荐的能源类型分为:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。

化石燃料或化石能源:固体燃料、液体燃料、气体燃料。

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