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能源的种类

2011年5月12日 AEROFISH 1,843 views 发表评论 阅读评论

现代文明的发展离不开对能源的利用,本文收集了一些目前人类能够利用以及未来可能能利用的能源。

目前人类主要对能源的利用方式是将不同的能源转化为电能来使用,次要方式是通过燃烧获得热能。

一、太阳能

太阳每时每刻都在向地球辐射大量能量,可以说是取之不尽、用之不竭,并且很多如石油、风能、潮汐能等也都是太阳的作用结果。

主要应用太阳能电站。目前技术难题是,太阳能密度太低,并且受到地理、时间、气候的影响太大。如果为了获得太阳能发出的电力,而要占用大量的土地面积和人力维护,这显然是不经济的。因此,虽然目前已经有太阳能电站建成,但发电规模都比较小。

小规模应用有太阳能电池(光电转换)、太阳能热水器(光热转换)、太阳能化学发动机(光化学转换)。

二、风能

风也是一种巨大的能源,也是取自不尽的。

主要应用,风力电站。受风力、地理、时间、气候的影响比较大。目前发电成本比火力发电高,只有在远离电网并且燃料奇缺的地区,风能才比较经济。

其它应用,风力提水灌溉农田、风力船只。

三、海洋能

分为潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐度差能。

1.潮汐能

潮汐是一种全球海平面周期性变化,有太阳、月亮的引力所引起的,每天有两次涨潮、退潮。

潮汐能是海水的势能差,可以用来发电。

优点发电成本比较低,缺点是地理受限。

要利用海洋潮汐发电,需要具备两个条件:潮汐幅度足够大,至少在数米左右;海岸地形必须能储蓄大量海水。

我国著名的潮汐电站是,浙江乐清湾的江夏潮汐电站。

2.波浪能

海浪的破坏力非常惊人,有时甚至能将一艘巨轮拦腰折断。

利用海浪上下起伏的力量,来压缩空气,以推动活塞做功,再通过发电机输出电力。

我国著名的波浪发电站为,广东汕尾波浪发电站。

3.海流能

大海不是随便乱流动的,它有着固定的线路在时刻不停的流动。

海流的形成是受到大气中分风吹,以及日晒的影响。

海流能的利用,是通过海水的流动带动水轮机来发电的。

4.温差能

受太阳照射,海水表面温度一般在25~28℃,而500米以下的海水温度在4~7℃。

海水温差发电的原理是,用表层海水来加热一些媒介液体(如氨水、氟利昂等),使之蒸发成高压气体,再去推动汽轮机做功。做功后变成低压气体,再经由深层海水冷却成液体媒介,如此循环。

日本在1994的发明的温差发电系统"UEHARA CYCLE"不仅能发电,还能同时产出淡水,甚至是氢气等工业原料。

5.盐度差能

利用盐度差的渗透作用可用来发电。

原理:在海河交界处,海水和淡水的盐度差非常大,如果采用一种特殊的半透膜(具有透水性,但比水分子大的溶存物质难以透过),将海水和淡水分开两侧,那么在这个膜上就会产生一个压力梯度,迫使淡水通过半透膜向海水一侧渗透,使海水稀释,直到两侧水的盐度相等。而在这个时候海水测的水位高度将超过淡水侧,水位高度能高达250米,相当于25个大气压,该高度水压被称为渗透压。然后利用这250米的水位势能,带动水轮机就能发电了。

我国与1979年开始研究盐度差能发电,目前还在研究阶段。

四、地热能

地球中心的温度高达6000℃,深度每相差1000米,温度差就有25~30℃左右,在地下40公里处温度大概为1200℃,还有火山口的岩浆温度有1000℃以上。

主要应用是,地热发电站、各种温泉。

我国著名的地热发电站为,西藏羊八井地热发电站。

五、生物质能

重要能源之一,仅次于煤炭、石油、天然气,居于世界能源消耗总量的第四位。

生物质能利用的主要方式是燃烧,比如木材燃烧。但是燃烧生物质的热效率是非常低的,只有10~30%。

其它生物质能还有沼气、禽类粪便等都可利用。

沼气的资源非常丰富,只要有生物活动就能制取沼气,可以说是取之不尽。

六、石油

石油是现代工业的重要原料之一。大量工厂、汽车、轮船、飞机都要用到石油。

石油是一种不可再生的能源,数量有限,按照目前的使用速度,全世界的石油马上快枯竭了。

七、甲醇

甲醇又名木醇,是一种无色、透明、易燃、易挥发、有毒的液体,气味类似酒精。熔点-97.8℃,沸点64.8℃。

甲醇是重要的有机化工原料和优秀的燃料。

缺点是对人类有较强的毒性。

八、乙醇

乙醇又名酒精,是一种无色、透明、可燃、易挥发的液体,密度比水小。

主要应用是作为汽车燃料。特点是能量大、无污染。

巴西目前市面上使用的汽车燃料均为乙醇燃料。

缺点,乙醇的生产需要消耗森林、草原、农作物等资源。因此也有很多专家反对使用乙醇燃料。

九、天然气

天然气无色、无味、无毒、无腐蚀,主要成分为甲烷,及一定量的乙烷、丙烷、重质碳氢化合物等。

与其它石化燃料相比,天然气燃烧时,仅排放少量二氧化碳、粉尘和极微量的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物,可以说,天然气是一种清洁的能源。

天然气应用,发电、热水器、燃气炉等。

十、可燃冰

可燃冰,也称天然气水合物、气体水合物,英文"Natural Gas Hydrate",白色或浅灰色晶体,固体,外观类似冰,可燃烧。

可燃冰广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。

可燃冰的储量非常丰富,至少是煤炭、石油、天然气总量的3倍。

目前的技术难题:勘测、开采。

可燃冰燃烧方程式:CH4·8 H2O + 2 O2 == CO2 + 10 H2O(反应条件为“点燃”)

十一、煤炭

目前我国绝大多数电厂,都采用煤炭发电,技术已经非常成熟了。

煤炭被誉为“黑色的金子”,与石油一样,属于不可再生资源。

十二、雷电

雷电的能量相当巨大,瞬间功率可能有2亿千瓦。

人类的目前的技术水平还无法驾驭如此巨大的能量。

十三、原子能

根据爱因斯坦的质能方程(E=mc2),很小的质量能够获得巨大的能量。

原子能的应用,电站、原子弹、氢弹。

十四、地磁能(磁能)

地球有一个巨大的磁场,可以说是取之不尽、用之不竭的磁能。

电磁转换原理人类很早就发现了。但是利用地磁能却不是很容易,因为地磁的磁能密度是非常低的,用现有技术转换到的电能非常有限。

不过人们并没有因此放弃。科学家认为百莫大三角洲的神秘事件可能和地磁能有关。

一些值得参考的内容:

1943年著名的费城实验——“爱尔德里奇”号驱逐舰突在人们的视野和雷达中突然消失了一段时间。

加拿大物理爱好者哈奇森在研究泰斯拉纵波时,发现了一些奇怪现象——金属悬空、金属棒弯曲现象。

有人认为如果能控制人体每一个原子的震动频率,使其与墙壁中的原子频率同步,人体就能穿墙而过。

十五、零点能

有些科学家认为有“零点能”存在。

“零点能”又称“真空能”。研究表明,有一种没有任何实体粒子的物质存在,叫做“量子真空”。其场的总能量处于最低点,这是一切物质运动及能量场的最初始状态,这样的状态具有无限变化的潜在能力。“零点能”就是“量子真空”中粒子与反粒子不断出现和湮灭产生的。

记得在2009年的“星际政治揭秘工程”中,演讲者就提到了某些政府已经掌握了“零点能”的利用方法。

目前这个应该属于最高国家机密,普通人很难进一步了解相关内容了。

十六、氢

氢是一种理想的新能源。理论上是取之不尽的。

电解水可以大量生产氢,但是电解可是非常耗电的,消耗的电能比氢气燃烧后的热能要大的多,所以电解水制氢非常不经济。

目前人们正在研究植物光合作用的原理——光解水制氢。

十七、反物质

反物质已经被证明是存在的。

反物质和正物质触碰就会发生湮灭现象,产生巨大能量。

目前制造反物质的方法:将湮灭过程反过来,使用粒子加速器,运用质能转换公式,消耗大量能量来造出反物质。

目前各国都在加紧研究反物质能源,反物质武器将会成为第四代核武器。

十八、人体能源

人活动就会消耗能量,这些能量都是可以利用的。

人站着有重力能,走路有机械能,每时每刻还会放出大量热能。

目前已经有靠人体运动或体温来驱动的手表在商业化运营了。

在一些客流量大的市场,门口安装特殊的转动门,地面安装重力能转换装置,就能收集到非常可观的能量了。

【本文为读书笔记。参考2007年版《前行的动力来自于哪里 能源的开发与利用》

【最后修改时间:2011年5月22日】

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  1. 2011年5月21日14:15 | #1

    不错不错,普及常识!

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