环境科学课件

1、清洁能源 1、目前世界能源主要取自于化石能源 （石油、天然气与煤炭）； 2、随着社会经济的发展，人类对能源的需求也日益增长。2010年全球能源需求量达到105.99亿吨油当量，预计，到2020年达到128.89亿吨当量，2025年则达到136.50亿吨当量，平均年增率为2%；世界能源的现状3、目前世界的化石能源岌岌可危：截止到2003年底，全球剩余的石油已探明的可开采量为1565.8亿吨，如果，以后没有发现新的蕴藏量可观的油田的话，估计到2040年，最多到2050年就要用完；而天然气估计可以用到2050年，加上可能再发现的天然气田,最多用到2090年；煤炭的情况好一些，估计可以再用200年甚至

2、300年。 世界能源的现状汽车排长队等加油2003-2012年中国能源消费结构中国各种一次能源消费的百分率(%)美国在行动 美国总统巴拉克-奥巴马(Barack Obama)曾呼吁美国推广清洁能源，美国自然资源保护委员会(National Resources Defense Council)又发布了一段网络视频，敦促国会通过清洁能源法案。 在这段名为我们的时刻(This Is Our Moment)的视频中，莱昂纳多-迪卡普里奥、杰森-贝特曼(JasonBateman)、切斯-克劳福(Chace Crawford)、爱德华-诺顿(Edward Norton)、菲丽西提-霍夫曼(Felicity

3、 Huffman)、福里斯特-惠特克(Forest Whitaker)等众多明星系数露面，表达了自己对清洁能源的支持。迪卡普里奥说：“这是我们的时刻，是我们为更干净更安全的未来而奋斗的时刻。”什么是清洁能源？ 清洁能源也称绿色能源，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。 太阳能能源是来自地球外部天体的能源。 人类所需能量的绝大部分都直接

4、或间接地来自太阳。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。 煤炭、石油、天然气等化石燃料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、风能等也都是由太阳能转换来的。 （1）太阳能光热太阳能 如太阳灶、太阳供热系统。 遍及全国各地的屋顶太阳能热水器就是一种常见的太阳供热系统。我国是太阳能热水器生产量与销售量最大的国家；但从房屋的热水器安装率来说，以色列已达到80%，日本为11%我国仅在千分之几左右，可见，在我国太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。太阳能的利用主要有两种：屋顶上的太阳能热水器 太阳能建筑正在各地拔地而起

5、。 我国奥运场馆、上海世博会建筑都属于太阳能建筑。 苏州在2010年，市政府准备大力发展光伏企业，从财力、人力与政策上给与企业最大的支持。 各式各样的太阳能汽车也开始在世界各国问世。 而在宇宙航行中，太阳能电池（板）又是不可或缺的设备。 太阳能电池 薄膜太阳能电池上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置 与传统的电厂相比，太阳能热电厂具 有两大优势：（1）整个发电过程清洁，没有任何 碳排放； （2）利用的是太阳能，无需任何燃 料成本。 太阳能发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比电池储存电能的成本低得多。 是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物内部的能量

6、。 生物质能： 木材及森林工业废弃物 农业废弃物 水生植物 油料植物 城市和工业有机废弃物 人和动物粪便（2）生物质能 (1)热化学转化法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品 (2)生物化学转化法，主要指生物质在微生物发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品 (3)利用油料植物所产生的生物油 (4)把生物质压制成成型状燃料(如块状、棒型燃料)，以便集中利用和提高效率生物质能的开发和利用： 广西隆安的生物质发电厂 （3）核能 核电站的工作原理 原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成的，质子与中子统称为核子。一般情况下，原子核为什么如此稳定，就是因为核子之间存在着强大的核力。要使原子核分裂或

7、者重新组合相当困难，但是，一旦原子核分裂成新的原子核与其它粒子了，或者原子核与核子聚合成新的原子核与其它粒子了，都会产生巨大的能量 a)核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能 发电不会造成空气污染,不会产生加重地球温室效应的二氧化碳； b)核能发电所使用的是铀燃料，而全球铀的蕴藏量相当丰富； c)核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送； d)核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响

8、，故发电成本较其他发电方法为稳定。 1）核电站的优点 a) 核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对 大的政治困扰 b) 核能发电厂热效率较低，因而比一 般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重 c) 核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高； d) 核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果设计不合理或操作不当而造成核泄漏事故，会对生 态及民众造成伤害甚至严重伤害。 2）核电站缺点： 秦山三期核电站 风能是利用空气强烈的流动而形成的动能。严格说来，他是间接形式的太阳能，占到达地面太阳能的2%左右。虽

9、然百分比不大，但绝对量可观，相当于10300亿吨煤蕴藏的能量。风能的利用分两种： 风能的动力利用：利用风力作为动力，直接带动各类机械系统。例如，风帆； 风能的发电利用：利用风力带动发电机发电。例如,风力发电机。 风力发电机的优点是明显的：成本低，污染少；但是缺点也是明显的：风力不稳定，受季节性影响大，储存与传输难等。 （4）风能 新疆大阪城风力电站夜景风力发电风车全球风电市场近五年急速成长（年成长速度40%）德国风力单机容量与发电成本趋势图全球风电装置容量成长图（5）海洋能的开发利用 海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能。海洋潮汐能来源于月亮与太阳 对地球海水的的吸引力以及地球的自转引

10、起海水会周期性地作有节奏的垂直涨落的现象。据统计，全球海洋潮汐能的储藏量在27亿千瓦左右，每年的发电量可达33480亿瓦； 目前，法国、英国、美国、加拿大、俄罗斯和阿根廷等国度已经建造了潮汐发电站。 海洋波浪能、海流能也可以用来发电，目前相对地说容量不大。 我国也在浙江的江厦与广东的汕尾建立了潮汐电站。 广东潮汐电站 浙江江厦潮汐电站 （6）地热能的开发利用 地球是一个巨大的热库，通过火 山爆发和温泉等途径将内部的热量 地热能不断地输送到地面。 据估计，每年输送到地面的热能相当于燃烧370亿吨煤释放的能量，数量相当惊人。 若严格的区分的话，地热能又分为地下热岩地热能与地下热液地热能两种。 目前

11、开发的大多是地下热液地热能。 地热能发电厂模型（7）氢能 氢能的优点： 热值高 H2 (g) + 1/2O2(g) = H2O(l)= -285.8 kJmol-1 折合热值为142.9MJ kg-1, 约为汽油的3倍，煤炭的6倍 资源丰富 氢燃烧速度快，可利于获得高的功率 无污染 在蓬勃发展的胜景之下，我国清洁能源仍然存在着一些制约其可持续发展的问题。 一、是我国清洁能源的发展过度依赖国外，产业安全程度亟待提高。我国清洁能源的一些关键零部件、材料依靠进口，核心的关键技术尚处在引进消化、联合设计的阶段，缺少自主的知识产权，大多数企业仍然在走“来料加工组装”的劳动密集型低价竞争的老路子，产品销路也依赖国外市场。我国清洁能源发展三大问题 二、是我国清洁能源的应用效率偏低，未创造出相应的产业价值。以技术和应用相对成熟的风电为例，截至2010 年底，我国风电的吊装容量为4182.7万千瓦，而并网容量仅为3107 万千瓦，未并网容量比例为25.72%，远落后于国际先进水平的10%以下。同时，风电的平均利用小时数为1448 小时，远低于规划中的年平均等效满负荷利用小时数2200 小时，等效利用系数仅为65.82%。我国清洁能源发展