常见清洁能源及其利用技术有哪些
1、太阳能。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它的资源丰富,既可免费使用,又 无需运输, 对环境没有任何污染。 但太阳能也有两个主要缺点: 一是能流密度低; 二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响不能维持常量。这两大缺 点大大限制了太阳能的有效利用。 利用技术:光热转换-太阳能热水器 ,光电转换-太阳能光伏电池, 光化学转 换-光合作用。
2、地热能。地热能是来自地球深处的可再生热能, 它起源於地球的熔融岩浆和放射性物 质的衰变, 其利用可分成地热发电和直接利用两大类。如果热量提取的速度不超 过补充的速度,那麼地热能便是可再生的。不过,地热能的分布相对来说比较分 散,开发难度较大。 利用技术:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
3、风能。风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源,特别是对沿海岛屿,交通 不便的边远山区, 地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到 的农村、 边疆, 作为解决生产和生活能源的一种可靠途径, 有著十分重要的意义。 即使在已开发国家,高效洁净的风能也日益受到重视。 利用技术:提水、风力发电、风帆助航、利用风能加热。
4、海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和 散能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於海洋之 中。 利用技术:潮汐能发电、波浪发电、海水温差能发电、盐差能发电、海流发电 。
5、生物能。生物质是指由光合作用而产生的各种有机体, 生物能是太阳能以化学能形式 贮存在生物中的一种能量形式, 一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来 源於植物的光合作用。在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳 能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。 利用形式:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
6、氢能。氢能是一种二次能源, 因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不 像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采,这种能源总有枯竭的一天,而氢能 若能从中生产,则可望能抒解能源危机的警戒。
物理学绿色能源技术包括什么
物理学绿色能源技术包括水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能、天然气、清洁煤和核能等技术
绿色能源也称清洁能源,是环境保护和良好生态系统的象征和代名词。它可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源,如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充,很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产、及其消费过程中,选用对生态环境低污染或无污染的能源,如天然气、清洁煤和核能等。
清洁能源是指什么?
清洁能源,即绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源,它包括核能和"可再生能源"。可再生能源,是指原材料可以再生的能源,如火力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源)海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能,因此,可再生能源的开发利用,日益受到许多国家的重视,尤其是能源短缺的国家。
传统意义上,清洁能源指的是对环境友好的能源,意思为环保,排放少,污染程度小。但是这个概念不够准清洁能源确,容易让人们误以为是对能源的分类,认为能源有清洁与不清洁之分,从而误解清洁能源的本意。
清洁能源的准确定义应是:对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点:
第一 清洁能源不是对能源的简单分类,而是指能源利用的技术体系;
第二 清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性;
第三 清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。
清洁能源和含义包含两方面的内容:
(1)可再生能源:消耗后可得到恢复补充,不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能,生物能、水能,地热能,氢能等;
(2)非再生能源:在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染,包括使用低污染的化石能源(如天然气等)和利用清洁能源技术处理过的化石能源,如洁净煤、洁净油等。
核能虽然属于清洁能源,但消耗铀燃料,不是可再生能源,投资较高,而且几乎所有的国家,包括技术和管理最先进的国家,都不能保证核电站的绝对安全,前苏联的切尔诺贝利事故和美国的三里岛事故影响都非常大,日本也出现过核泄漏事故,核电站尤其是战争或恐怖主义袭击的主要目标,遭到袭击后可能会产生严重的后果,所以目前发达国家都在缓建核电站,德国准备逐渐关闭目前所有的核电站,以可再生能源代替,但可再生能源的成本比其他能源要高。
可再生能源是最理想的能源,可以不受能源短缺的影响,但也受自然条件的影响,如需要有水力、风力、太阳能资源,而且最主要的是投资和维护费用高,效率低,所以发出的电成本高,现在许多科学家在积极寻找提高利用可再生能源效率的方法,相信随着地球资源的短缺,可再生能源将发挥越来越大的作用。
什么是绿色科技?
经过漫长、曲折的人类文明进化过程,现在的人类已获得了以无数的方法,在空前的规模上改造环境的能力。如果对此明智地使用,就可以给人类带来开发的利益和生活质量的提高;如果轻率地使用这种能力,就会给人类和人类环境造成无法估计的损害。因此,科技需要绿化。
科技需要绿化
人类发展的历史证明:科学技术在改变人类命运的过程中具有伟大而神奇的力量。在今天人类面临环境退化和经济发展两难境地的历史关头,更是如此。
人口多少、经济增长和科学技术是人类活动中对环境影响最大的因素,大致可以用这样一个式子来表示:环境污染=排污系数×人均收入×人口那么为了控制环境污染可以从等式右边分别入手:降低污染强度、减少人均收入和控制人口增长。
然而人口的合理增长和经济福利水平的持续提高是人类社会追求的福祉。相形之下,最有调节和控制弹性的变量就是经济活动的污染强度,即通过大幅度降低污染强度而实现在绝对人口总量增长、人均收入水平日益提高的情况下抑制环境退化的目标。
曾几何时,一些传统的诸如能源、化工、冶炼、酿造、造纸等领域的科技应用确实伴随着大量的污染问题;但随着科技的进步,已产生了许多对环境无害甚至有益的科技。问题的核心在于人如何正确认识、掌握、发展和应用科技,使之与对人类福祉的追求并行不悖。实际上,我们是完全可以做到这一点的。
对于汽车排放尾气污染环境的问题,身受其害的人们大张挞伐:应该限制汽车,最好不生产。然而持反对意见的人们也有自己的理由:汽车解决了人的交通问题,而且可以促进经济发展——尽管它确实带来一些污染环境问题,并给人们的身体健康带来了损害。要解决好这个问题,采取“因噎废食”的办法是行不通的,根本的途径在于让科技来参与。据报载:环境保护型汽车已经诞生,它使用液化石油气或者电气,具有燃烧充分、排气洁净等特点,一举解决了尾气污染问题,加上先进的引擎设计,如低热排放发动机、陶瓷发动机、改进的机动车电子控制等,绿色科技将使这样的低噪声、无尾气污染、节能型汽车在未来大放异彩。
再比如“白色污染”,解决这个问题,严禁生产和使用塑料类产品并非上策,因为某些塑料类产品确实给人们带来了方便。根本的出路也在于让科技来参与:一家公司已经研究出一种“绿色餐具”,以麦秆、稻草、玉米秆、甘蔗渣等植物纤维为原料,不含任何对人体有害的物质。用后48小时可以自行降解,而且扔在海洋江河里还可以做鱼饲料,丢在田地里可以肥田,真正是一举数得。
绿色科技
现在,我们应该全面地认识科技。这意味着我们不但要对现有污染强度大的技术进行淘汰或改造,降低其污染系数;还要对未来在发明和应用新技术时加以谨慎的评价。对于科技带来的影响,应不仅仅只从经济效益来衡量,还要从它对生态环境、对人体健康的直接影响和长期累积效应来衡量。评价指标应体现环境、社会和经济效益的统一。
形象地说:科技需要绿化。从现代环境保护角度来看,不是科技,而是科技伦理决定了人类的未来。
(一)绿色的清洁能源技术(1)太阳能:太阳能相对于人类来说,是取之不尽而且没有污染的。将阳光聚焦产生热能,可以做成目前人们使用的太阳能热水器、太阳灶;人类还可以通过光电技术将太阳能转化为电能,电子计算器、人造卫星、宇宙飞船就是利用了太阳能转化的电能。
(2)核能:核裂变科技几乎可以在没有污染排放的情况下提供能量。自从1954年世界上第一座核电站建成以来,已有400多座核电站投入运行,发电量已达到全世界发电总量的1/6。我国秦山核电站和大亚湾核电站已开始发电,而且中国正在大力发展核能发电技术。
现在的核能发电技术都是利用放射性重元素裂变所产生的热量来发电,其原材料在地球上也是有限的。而且核裂变技术有潜在的放射性污染。
目前世界各国正在研究热核聚变技术,它的原料是地球甚至宇宙中最大量存在的元素氢,而且聚变产物是更稳定且无污染的氦。科学家预言,人类将在30年内取得热核聚变的技术,并建成热核聚变发电站。这意味着人类社会的能源结构将发生革命性的变化,能源枯竭的危险将最终无影无踪。
(3)地热能源:地球开始形成是高达几千度的大火球,表面虽然经过几十亿年已冷却,但其内部仍然保存了大量的热能;地球内部的放射性元素衰变时也能释放出大量的热量。地热能源主要存在于地下天然的热水、蒸气、干热岩石、岩浆等。仅世界干热岩石所储能量就是世界所有矿物燃料能源储量的20倍,只是今天的科技尚不能完全加以开发利用。
(4)风能:风力行船、提水、推磨,人类利用风能已有几千年的历史。现代技术又可将风能变成效率更高的电能。风能来源丰富,又没有污染。如果将全球陆地上的风能充分利用起来,产生的电力将相当于目前全球火力发电总量的一半。
(5)生物能:在古代,薪柴曾经是人类主要的生活能源,现在广大的农村,仍有很多地方在使用它,它给人类带来了很大的室内空气污染。
沼气——一种新的生物能源,不但热效高,无污染,而且还能消除污染。因为沼气的原料就是大量的生产和生活的废弃物,如人畜粪便、杂草、收割后的庄稼以及扔弃的瓜果蔬菜。我国现在大约有1000、万个沼气池在农村使用,随着技术进一步提高,沼气还可用于发电和农用机械。
(6)潮汐和温差发电:海洋中蕴藏的丰富动力能(潮汐和波浪)可以用来发电,同时海水表面和深层的温差也可发电。有人计算,如果在南北纬20°之间的海洋用温差发电,只要将海水表面温度降低一度,就可以满足全球的电力需要。
(二)环境友好的清洁生产技术和无废技术无公害的清洁生产技术,不仅要求实现生产过程的无污染或少污染,而且要求生产出来的商品在消费和最终报废处理过程中也不对环境造成损害。
“三废三废,弃之为废,用之为宝。”无废技术就是要实现“没有垃圾,只有资源”的神话,无废技术采取社会生产流程封闭循环的方式,使资源在生产的各个阶段都能得到充分利用,并且不排放污染物质,即甲产品排放的废弃物可作为乙产品的原料,乙产品的废弃物可作为其他产品的原料。目前兴起的垃圾经济学设立出三条从废弃物到资源再利用的回路:一是资源型回路,即废纸、废铁回收再利用;二是商业型回路,即重复利用包装物;三是能源型回路,如焚烧产生热能发电等。垃圾经济学认为:世界上没有垃圾,只有放错了地方的资源。
什么是清洁能源系统呢?
清洁能源和非清洁能源是根据能源消费过程对人类环境影响的程度区分的。非清洁能源是指在消费过程中会排放大量温室气体、有害气体以及有损环境的液体和固体废弃物的能源,如粗放式使用的煤炭、石油等。与之相对的清洁能源,是指在生产和使用过程中不会或者很少排放有害物质的能源。
清洁能源一般包括两种类型:一种是可再生的能源,如水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等,在被消耗后自身能够恢复和补充,并且不会产生或很少产生污染物,这类能源也被称为第Ⅰ类清洁能源;另一种是不可再生的低污染能源(如天然气)和利用洁净能源技术处理过的化石燃料(如洁净煤、洁净油等),这种能源被称为第Ⅱ类清洁能源。一般情况下,清洁能源指的是第Ⅰ类清洁能源。
几种典型的清洁能源
太阳能:太阳能是指将太阳的光能转换为其他形式的能源,如热能、电能、化学能等。太阳能的利用主要集中在太阳能发电、太阳能取暖等方面,随着科技进步,太阳能光伏发电正在被大范围使用。我国的太阳能资源十分丰富,除了发电之外,目前对太阳能的利用有太阳能集热器、太阳能温室、太阳能干燥、太阳能制冷等。
海洋能:海洋中蕴藏着的巨大的可再生能源的总称就叫海洋能,主要包括海水温差能、潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水盐差能等。这些能源中,除了潮汐能和潮流能来源于星球间的引力作用,其他各类能源均来源于太阳辐射能。海洋能的主要利用海洋蕴藏的能量进行发电,发展情景可期。海洋能虽然分布广泛、清洁无污染,但它的能量密度较低,对地域的要求也高,因此开发利用比较困难。
风能:风能是地球表面大量空气流动所产生的动能,它受地形因素的影响较大,因此世界上风能资源大多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。风能可以根据不同的需要被转换成不同形式的能量,如机械能、电能、热能等,目前主要的利用方式是风力发电。风能也是一种可再生、无污染并且储量巨大的能源,但是由于其利用装置体积大、耗材多、投资高,因此风能利用技术具有一定的复杂性。
氢能:氢能指的是氢与氧反应释放出的能量。氢能是氢的化学能
核能:核能指的是原子核裂变或聚变时释放出来的能量,也叫原子能。核能发电时低碳环保,并且地球上核能储量丰富,但是核电废物后处理与和平利用核能仍任重道远。
地热能:地热能是地球内部存在的一种巨大的热量,火山爆发、温泉等就是它释放后的表现形式,能被用来发电。