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能源知识介绍之三 —— 能源开发新技术
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能源知识介绍之四 —— 未来能源展望
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海洋能
海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流和潮流能、海洋温差能和海洋盐度差能。潮汐能和潮流能来自月球和太阳的引力作用，其他海洋能都来源于太阳辐射能。这五种海洋能在全球的可再生总量约为788 亿千瓦，技术上可利用的能量为64 亿千瓦。目前只有潮汐发电技术和小型波浪发电技术开始进入实用阶段，其他几种仍在研究试验阶段。
海洋能的能量密度较小且不稳定，随时间变动大；海洋环境复杂，海洋能装置要有能抗风暴、抗海水腐蚀、抗海生生物附着的能力。现阶段，海洋能试验性发电的成本较高，尚不能与常规火电、水电竞争。但海洋能总量大，无污染，对生态环境影响小，是一种有开发潜力的可再生能源
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地热能
地球所蕴藏的热能相当于全部煤炭储量所含热能的1.7 亿倍，或相当于全部石油储量所含热能的50 多亿倍。地热发电比风能、太阳能和核能都便宜，具有巨大的开发价值。
地热资源以其存在的形式可划分成5 种类型：蒸汽型，一般是150 度以上的过热蒸汽，杂有少量其他气体；热水型，分为高温（150 度以上），中温（90～150 度）和低温（90 度以下）热水；地压型，尚有待继续研究的一类地热资源，一般为地压水与碳氢化合物的混合物，所含能量包括机械能（压力）、热能（高温）和化学能（天然气）；干热岩型，地下存在的、没有水或蒸汽的、温度高且有开发价值的热岩石；熔岩型（岩浆型），指熔融状态或半熔融状态岩石中蕴藏的巨大能量，温度为600～1500 度。当前应用的地热资源主要是蒸汽型和热水型。蒸汽型可用来发电，热水型可直接使用在供热采暖等多种用途上。其他三种地热资源的应用仍在研究之中。
我国地热能资源
世界4 个主要地热带是环太平洋型地热带、大西洋中脊型地热带、红海—亚丁湾—东非裂谷型地热带和地中海—喜马拉雅缝合线型地热带。中国的地热资源，特别是高温地热资源主要集中在环太平洋地热带通过的台湾省和地中海—喜马拉雅地热带通过的西藏南部、云南、四川西部。作为中低温地热资源的温泉主要分布在福建、广东、湖南、湖北、山东、辽宁等省。中国各种地热资源总量约320 万兆瓦，其中发电潜力估计为1000 兆瓦以上。
开发地热资源最有希望的地方是西藏。西藏十分缺乏煤炭、石油等传统能源，水力资源虽然丰富，但开发条件十分恶劣，近期内很难大规模开发。但是，西藏却有着得天独厚的地热资源。在拉萨西北的羊八井已建成了我国目前装机容量最大的地热试验电站。其他地方有可能建成类似地热试验电站的还有二三十处。偏远的藏北和阿里地区地热资源也有很大潜力，有待于勘探开发。
此外，在我国台湾地区1966 年就开始利用地热发电，1980 年在清水建立了一座利用高温热水发电的装置，装机容量为3 兆瓦。
地热的其他应用
除了发电以外，地热资源还有着多种用途，如：
——工业利用。主要包括染织、烤胶、制革、烘干、造纸以及工业锅炉用水等，还可以用地热制冷、生产冰块和供冷库使用。
——地热温室。全国地热温室总面积在90 年代初达到120 万平方米，以北方地区较多，可在严寒的冬季为市场提供新鲜蔬菜。西藏羊八井地热电站利用发电过后的80℃热水，建造了5 万平方米的温室，改变了过去吃不到蔬菜的状况。地热温室还可以用于培育良种，育秧育苗，种植蘑菇等。
——地热养殖。中国地热养殖事业发展很快，养殖的动物有非洲鲫鱼、鳗鱼、四大家鱼、虾、甲鱼、蛇和蜗牛等，以福建最多，经济效益很好。
——地热采暖。地热采暖最大的用户在天津。天津地下深处（2000 米以下）有温度较高的热水，可为区域采暖提供热源，现总采面积达到将近100万平方米。其他地区也在开始进行地热采暖工程的建设。
——地热浴疗。这是最早开发利用地热的方式，也是发展最快的一种方式。全国已有600 个地热浴池，200 个地热疗养院。一些地方的地热水像矿泉水一样，对风湿性关节炎、皮肤病、神经官能症等疾病有着一般药物难以取得的疗效。西藏的一些地方在地热泉上建起房屋，冬天，室外温度零下50℃，从室内的热泉中却可以打出50℃～60℃的热水。
——其他运用。地热资源还可以应用于孵化、灌溉、沼气池加热和提取化学元素等方面，如西藏的地热水中含硼、锂、铷、铯等，具有很大的综合利用前景。
有待进一步解决的问题
地热能的开发会引起一些环境问题。地热水中常常含有一些有害物质，如较多的氟、硼、砷、汞以及重金属铬、镉等。其中还有些钙、镁离子，容易结垢。对于周围没有污水排放条件的地区，水化学污染成了开发地热的严重障碍，有待进一步解决。地热水抽取过多还会引起地面沉降，这样，就要采取回灌措施。要是把会引起污染的地热水灌回去岂不甚好？但要选择适合的回灌方案，不要因回灌了温度较低的水而使得生产井的水温降低。在地热开发过程中，总会有些从地下出来的气体被排放到大气中。这些气体主要是水蒸气，但往往还有硫化氢和二氧化碳等。硫化氢有恶臭和对金属的腐蚀性。在开发地热田之前、必须设计安装处理硫化氢的装置。这些气体特别是地热蒸汽，从井口喷出时往往发出尖叫声，造成噪音污染，所以在井口要安装能抗腐蚀的消声器。地热水中往往有较多的钙离子等，容易结垢，必须注意除垢。
地热能应用的远景
干热岩体，简称干热岩，一般指的是地下深度在5000 米以内，温度在200℃以上，没有水或水蒸气的干燥高温岩体。由于缺乏天然工作流体（地下热水），必须建立人工流体循环系统。这就需要至少打两个钻孔从地面到达干热岩体，一个灌进冷水，冷水被干热岩体加热成蒸汽或热水后从另一个钻孔喷出或抽出，这样就能发电或供热。使用过后的热流可再次灌进钻孔，循环使用。美国在新墨西哥州进行的试验已经取得了成功。
一般位于地下100 公里深处地幔中的岩浆有时会上升到较浅的地方形成岩浆储能区，其温度高达1000 度。可用物探法发现岩浆储能区，用不断进行冷却的钻头钻孔，然后用类似干热岩的方法得到蒸汽用来发电。据估计，可利用的岩浆储能比全部化石燃料还多。这样，人们平时只在火山爆发时才见得到的、毁灭性的、令人望而生畏的岩浆也能用来为人类提供无穷无尽的能源了。现代技术之奇妙，超过了过去人们的想象！
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风能
风能是太阳能的一种转换形式，地球接受的太阳辐射能大约有20％转化成风能。全球的风能总量如果有1％用来发电，就能满足全部能源消耗。虽然风能是无穷尽的能源，但它的能量密度很小，不能持续稳定发电，这使得风力发电受到了限制。
风能是太阳能的一种转换形式，地球接受的太阳辐射能大约有20％转化成风能。全球的风能总量如果有1％用来发电，就能满足全部能源消耗。虽然风能是无穷尽的能源，但它的能量密度很小，不能持续稳定发电，这使得风力发电受到了限制。
风力发电
20世纪70～80 年代西方各国竞相研制大中型风力发电机组，希望风力发电能逐渐成为替代能源。但实际运行表明，兆瓦级大型风力发电机组的经济性不如10～100 千瓦的中型机组成的风力发电机群。目前风力发电主要是中型风力发电机组成风力田向电网供电，电网不能达到的边远地区则使用中小型风力发电机供电。
20世纪50 年代以来我国开始研制现代风力发电机。80 年代，我国已有从50 瓦到250 千瓦的各种风力发电机；有百瓦级风力发电机3 万余台在内蒙古、甘肃、青海、新疆等地运行，它们主要是与蓄电池配合，为牧民提供生活用电；还有10 千瓦级风力发电机，可为牧区、岛屿、边防哨所、高山气象站以及偏僻地区提供生活和生产用电。
今后的努力方向是突破大型风力发电机制造技术上的障碍，提高风电供应的稳定性，延长风力发电机的寿命，降低风电成本。
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太阳能
日本政府1974 年制订了名为“阳光计划”的太阳能应用开发计划。其中，把太阳能发电、太阳光发电、太阳能取暖与致冷系统、太阳能热水系统、民用和工业用太阳能系统等作为开发重点。
我国太阳能资源十分丰富，占世界第二位。太阳能年辐射总量超过140千卡/平方米（全年日照2000 小时以上）的地区约占全国面积的2/3。特别是华北、西北和青藏高原，干旱少雨，全年日照超过2500 小时；
光伏技术
光伏技术是利用光生伏打效应的技术。光照在半导体PN 结上，产生电子——空穴对，在P 区和N 区间产生电动势，在外部接上负载就可输出电能。太阳电池就是通过光伏效应把太阳辐射能转换成电能的器件。制造太阳电池可用硅或化合物半导体等。应用最广泛的是硅太阳电池。分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。其中单晶硅太阳电池充电转换效率最高，性能长期稳定，但成本高，非晶硅太阳电池价格便宜，能大面积使用，但需解决长期运行性能衰减的问题。
太阳能应用的远景
国际太阳能会议发表了一个题为“伟大的太阳能挑战”的报告。里面讲到，21 世纪应是太阳能世纪，只要把地球接收到的太阳能的0.01％加以利用，就可以满足全世界对能源的需求。一些专家估计，到21 世纪中期全世界消耗的电力的20％—30％将由太阳能电池供给。
我们在将来就有一种可能：不要发电厂和大电网，每家自己发电供自己用！白天，全家人上班、上学，房顶上的太阳能收集器接收了太阳能，自动制氢，再把制好的氢存储起来供人们晚上回来用。一般来说，整个白天接收的太阳能应够一个晚上用的了。如不够，还有像煤气罐一样的储氢罐（用储氢合金来储氢）和像煤气管道一样的输氢管道。汽车也可以用储氢罐取代油箱，储氢罐可像充电电池那样，一旦氢用尽，可自己接通输氢管来充氢。
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原子能
在能源家族中，继化石燃料——煤、石油、天然气之后，核燃料是人类利用的最重要的能源，也是最有开发前途的能源。原子核能的广泛利用，必将增强人类支配自然界的能力
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以氢为燃料的动力装置如喷气发动机、涡轮发动机、燃气轮机等，目前仍处于研究试验阶段。它们运行起来噪音小、无污染、热效率高。
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科学家发现有些金属，如钛、镁等，能像海绵吸水一样将氢吸入储存起来，这种金属被称为储氢金属。用储氢金属储氢，不仅安全，而且还能根据需要随时将氢释放出来，方便了氢的储存和运送。
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能源知识介绍之二 —— 新能源
最干净的能源——氢
氢的特点是重量轻、可以燃烧，而且能量大得吓人。1977 年11 月19 日，印度安得拉邦马德里斯海港外狂风怒吼，巨浪翻天，海面突然燃起大火，光耀几十千米，唬得人们瞠目结舌。后来才知道，那是由于强烈的飓风掠过海面，摩擦海水，引起高热，使海水分解出氢和氧，同时，飓风中的电荷使氢发生爆炸、燃烧，才引起一片火海。因此，氢是代替石油和煤炭的一种新能源，是十分理想的新燃料。氢作为能源，有其他能源无法比拟的优越性。氢燃烧产生的热量大约是等量的汽油或天然气燃烧产生的热量的3 倍。氢燃烧后的产物是水，不污染环境，而且，还能循环使用。为此，氢被人们誉为天字第一号的干净燃料。
近几年来，液态氢已被广泛地用作人造卫星和宇宙飞船的能源。科学家们预言，氢将是21 世纪乃至更远时代的燃料。1990 年5 月份，在德国汉诺威工业展览会上，展出了一辆氢气轿车。这种轿车的油箱里容纳的氢气不太多，只能近距离行驶，长途行驶必须不断充氢气。专家们估计，这种轿车到21 世纪，就可以正式启用，进入国际市场。
太阳能电池有一种特性，一接触到太阳光，就会产生电。因此，人们利用太阳能电池直接分解水产生氢气，制氢率达到12％。这是一种很有前途的制氢方法。
贮藏氢，通常用钢筒。但是，氢的脾气暴躁，稍不小心，在氢中混入空气，溅入火花，它会像一颗炸弹那样发生爆炸，所以，钢筒贮氢既装不多，又不太安全。运输氢气，现在常用管道运送，费用省、运得远。不用氢气时，关闭出口，氢气停止前进，原地贮藏。科学家发现有些金属，如钛、镁等，能像海绵吸水一样将氢吸入储存起来，这种金属被称为储氢金属。用储氢金属储氢，不仅安全，而且还能根据需要随时将氢释放出来，方便了氢的储存和运送。
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