能源生态 贾鹏课件

能源生态13级生态学贾鹏01能源的分类常规能源新能源新能源的应用对人类生态环境的影响中国当前新能源的发展前景能源与社会经济的发展0203040506目录1能源的分类A按其形成和来源分类:C按属性分类:B按开发利用状况分类:D按转换传递过程分类:能源的分类··1、按其形成和来源分类:(1)来自太阳辐射的能量，如:太阳能、煤、石油、天然气、水能、风能、生物能(2)来自地球内部的能量，如:核能、地热能。(3)天体引力能，如:潮汐能。2、按开发利用状况分类:(1)常规能源，如:煤、石油、天然气、水能、生物能。(2)新能源，如:核能、地热、海洋能、太阳能、早期、风能。··3、按属性分类:(1)可再生能源，如:太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。(2)非可再生能源，如:煤、石油、天然气、核能。4、按转换传递过程分类:(1)一次能源，直接来自自然界的能源。如:煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能。(2)二次能源，如:沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。2常规能源常规能源煤炭石油天然气电能3新能源核能01太阳能02地热能、风能、海洋能、潮汐能03生物质能、氢能和天然气水合物04新能源核能定义:核能(或称原子能)是通过核反应从原子核释放的能量核能可通过三种核反应之一释放:1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。核能的开发价值核能有巨大威力。1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能。一座100万千瓦的核电站，每年只需25吨至30吨低浓度铀核燃料，运送这些核燃料只需10辆卡车；而相同功率的煤电站，每年则需要300多万吨原煤，运输这些煤炭，要1000列火车。核聚变反应释放的能量则更巨大。核能的优点1．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。2．核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3．核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，暂时没有其他的用途。4．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。5．核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。核能的缺点1．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，且需面对相当大的政治困扰。2．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。3．核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。4．核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5．兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。6．核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。核能的使用对生态环境的影响

核能发电的热量并非来自燃烧，所以不会造成空气污染，也不会排放二氧化碳。但是核能电厂在正常运转时，仍然会将微量的放射性物质排到外界环境，而且核能发电会产生中低阶的放射性废料，以及具有高强度放射性的核燃料。上述物质皆会影响生物细胞及染色体，使其发生基因突变等症状。使用过的核燃料中尚有许多可以回收利用的铀及钸元素，在可见的未来均有可能成为珍贵的能源。如果这些放射性物质有机会在环境中扩散，亦会威胁到人类的健康。一般来说，使用过核燃料中某些超铀元素(例如钸)的半衰期长达数万年，必须长期与生物的食物链隔离，才能避免对人类造成伤害。由于核能发电的热效率较火力发电低，故核能发电的热污染较火力发电严重。此项热污染影响最大的首推核电站所在区域。热污染导致海温剧增，使当地的生态环境改变，以台湾为例:核二厂排水口附近曾出现秘雕鱼，更因核三厂排放温水，而导致附近珊瑚产生白化等。近年台电方面虽已有改善的防护措施，但已无法复原。应如何减少热污染?

提高发电机组的热效率，但提高热效率，必须增加相当多的设备。设备的装置费用，可以由因热效率提高而节省下的燃料中获得补偿。核能发电的燃料成本较低，故提高核能发电厂热效率所需的设备增购费用，可能无法由节省下来的燃料费中赚取回来，故不值得投资。核能电厂热效率的提高，将使电厂的设计变的非常复杂，复杂的系统必定较易故障。核能电厂的建厂投资成本非常大，任何设备发生故障，均会使电厂无法发电，将会对电力公司带来较大的财务损失。因此从技术层面来说，核电厂的热效率绝对可以提高，但从经济层面考量，则不值得如此做。

最令人头痛的是核废料安置的问题，到目前为止放射性三废处理尚未找到完全安全、有效的方法，目前国内外公认比较好的处理技术是深部地层埋藏，即将燃烧完的放射性废物进行玻璃固化后，冷却30~50年，然后将其埋藏于数百米深的岩层中。核废料中的某些元素半衰期很长，谁能够保证在将来它不会因为什么意外而泄漏呢?或许，它不会影响到我们这代，但是我们的子孙后代呢?从可持续发展的观点来讲我们不能断了子孙的后路，我们不能为了眼前的利益，把污染环境的后果全让后人承担。太阳能定义：太阳能(solarenergy)，是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳能发电方式：（1）光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。（2）光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。地热能地热能〔GeothermalEnergy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。作用：(1)蒸汽型地热发电(2)热水型地热发电（3）地热供暖（4）地热务农（5）地热行医潮汐能

潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。它与天体引力有关，地球－月亮－太阳系统的吸引力和热能是形成潮汐能的来源。潮汐能包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。发电原理：原理是利用天体引潮力导致海水发生水平流动的动能来制造电能。这类发电又可分为三种形式：1.单库单向2.双库单向3.单库双向。在涨潮或落潮过程中，海水进出水库，带动水轮发电机发电生物质能定义：生物质能(biomassenergy)，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态及气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。特点：可再生性低污染性广泛分布性总量十分丰富广泛应用性氢能

氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等，但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。前景：氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，因此氢能被称为人类的终极能源。水是氢的大"仓库"，如把海水中的氢全部提取出来，将是地球上所有化石燃料热量的9000倍。氢的燃烧效率非常高，只要在汽油中加入4%的氢气，就可使内燃机节油40%。新能源真的好吗？？？？？

被人们称为清洁能源的风能、氢能、潮汐能也有不少“阴暗面”。君不见每年死在世界上最大的风力发电站--美国加利福尼亚阿特蒙隘口风力发电站的风车阵中的鸟类多达近5000只，以至于每年到了冬天候鸟迁徙的季节，政府不得不关闭这一电站。在获取氢原料的过程中所排放的温室气体，比汽车尾气还厉害;而海面上铺设的面积以平方公里计的潮汐发电机对于海洋生态的影响，也是难以估计的。它们真的清洁吗?或许它们没有向环境排放废物，可是它们破坏了原本和谐平衡的生态环境。试问还有什么比一个和谐美丽的居住环境更重要的呢?

当然，太阳能是绝对干净的，但可惜目前的应用效率太低，只能用来烧烧热水，给笔记本电脑充充电而已;在另一个极端，我们有一种很有前途的选择--反物质。10毫克反物质湮灭的能量之巨大，足够航天飞机往返火星一次，在丹•布朗的小说《天使与魔鬼》中所描述的那一点点反物质量，大概足以夷平整个罗马了--但可惜，要得到一个正电子，就得动用大型粒子对撞机，代价实在是太高了。反物质：是一种人类陌生的物质形式，在粒子物理学里，反物质是反粒子概念的延伸，反物质是由反粒子构成的。反物质和物质是相对立的，会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。4新能源的运用对人类生态环境的影响新能源的运用对人类生态环境的影响

随着经济的发展，工业对于能源的需求越来越大，经济建设对于传统能源的依赖已经超出了生态环境的正常供给，过分的对传统能源的索取已经让我们吃尽了苦头。石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳，大量的温室气体导致气温不断升高，冰川融化，海平面不断上升，同时一些原本冰封在冰川里的有害细菌开始活跃。酸雨对于我们农业和建筑产生极大的危害，沙尘暴、飓风等灾害的升级，时刻都在威胁着我们的健康和生活。不仅如此，大规模的开采传统能源，已经使一些能源如石油等已经出现了严重的短缺。这一系列的生态环境问题迫使人们不断研究和发展储量丰富并且环保的新能源，降低对于传统能源的依赖，在积极发展建设的同时，不在意破坏生态为代价。5中国当前社会新能源发展前景中国当前社会新能源发展前景

在国际石油市场强势震荡和国内一些城市不断拉闸限电的同时，我国的能源专家把目光投向了新能源和可再生能源的开发利用，专家的研究普遍表明，我国新能源利用前景广阔。我国今后将大力发展风能、太阳能、地热、生物质能等新能源和可再生能源，到2016年中国新能源和可再生能源的年开发量将达到4300万吨标准煤，占当时能源消费总量的2％。国家发展和改革委员会中国可再生能源规模化发展项目办公室主任周凤起说，我国正在制定可再生能源促进法，以促进对可再生绿色能源产业的大规模开发和利用。

我国有丰富的新能源和可再生能源。统计显示，太阳能年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的三分之二以上，具有良好的开发条件和应用价值。可开发的风能资源储量为2.53亿千瓦。地热资源远景储量相当于2000亿吨标准煤，已勘探的40多个地热田可供中低温直接利用的热储量相当于31.6亿吨标准煤。中国能源研究会的一项研究说，从长远来看，新能源和可再生能源的开发利用可以逐步改善以煤炭为主的能源结构，促进常规能源资源更加合理有效地利用，缓解与能源相关的环境污染问题，使我国能源、经济与环境的发展相互协调，实现