认识低碳新动力

四、认识低碳新动力

太阳能应用越来越广泛

太阳能利用是新能源开发的一大亮点。太阳能发电、太阳能汽车和自行车、太阳能热水器和供暖器、太阳能炉灶、太阳能计算器等产品层出不穷。如今太阳能衣服也应运而生，不但能播放歌曲、视频，还能为便携式微型电器充电。把太阳能穿在身上再也不是遥不可及的幻想了。

地球所接收到的太阳能，只占太阳表面所发出能量的二十亿分之一左右，却相当于全球所需总能量的3万～4万倍。与石油、煤炭等矿物燃料利用不同，利用太阳能不会导致温室效应，也不会给全球性气候添麻烦，更不会造成环境污染。

长期以来，许多国家都在研究如何更好地利用太阳能，并竞相开发出光电新技术和新材料，以扩大太阳能的应用领域。我国太阳能热水器性能和质量已达国际先进水平，销售量以每年20%～30%的速度增长，目前太阳能热水器使用面积已达9000万平方米，是全球产量与保有量最多的国家。

风能乘着大风车走进寻常百姓家

在碧绿广袤的内蒙古大草原，一排排乳白色的风车转动着巨大叶片，让人不禁联想起了舞动着长矛与风车拼命的骑士——堂·吉诃德。

风能是空气流动所产生的动能，是人类最早有意识利用的能源之一。

我国20%左右的国土面积具有丰富的风能资源。东南沿海及其岛屿，以及西北、华北和东北地区，特别是新疆和内蒙古的风能资源极为丰富。我国风电装机容量居世界第五位，已突破600万千瓦，到2015年将达到1500万千瓦，到2020年将达3000万千瓦，届时风电将成为我国第三大电力来源。北京康西草原风力发电机组在2008年北京奥运会期间，每天能为赛会供电63万千瓦时。

风能是无污染的可再生能源，风电运行成本低廉，开发前景十分广阔。全球可利用的风能比地球上可开发利用的水能总量大10倍，利用风能发电有着巨大的发展潜力。随着科技进步，风能开发越来越受到各国的重视。

核能越来越受青睐

核能已成为全球关注的焦点，许多国家都在加快核电站建设。为什么人类对核电情有独钟呢?

燃煤向空气排放大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和大量烟尘，对生态环境造成了破坏，人类迫切需要寻找新的清洁能源替代不环保能源。核能是20世纪人类的一项最伟大的发现，1942年美国成功地启动世界上第一座核反应堆，一种通过原子核变化而产生的能源从此诞生，标志着人类从此步入了核能时代。核能不产生燃烧化石燃料所带来的有害物质，是目前唯一可大规模替代化石燃料的清洁能源。在全世界能耗总量中核能所占份额已升至6%。

核能包括核裂变能、核聚变能。核裂变能是通过重原子核发生链式裂变反应释放出的能量，迄今达到工业应用规模的核能，只有核裂变能。

核聚变又叫热核反应，是由两个氢原子核结合在一起释放出能量，氢的同位素氘是主要的核聚变材料。氘以重水的形式存在于海水之中，氘的含量只占氢的0.015%。这种核聚变燃料可以从海水中提取，便宜而且数量丰富，1升海水中的氘通过核聚变释放出来的能量，相当于燃烧300升汽油所释放出的能量。全球海水中所含的氘，如通过核聚变全部释放为核能，可供人类在很高的消费水平上使用50亿年。与核裂变相比核聚变更加安全，产物放射性很少，聚变反应堆不产生污染环境的硫、氮氧化物，不释放二氧化碳等温室效应气体。

核能概念车

人类对核聚变能的控制与和平利用，与“将太阳搬到地球上”好有一比。核聚变能的商用化将为满足人类未来能源需求提供解决之道，这一进程有望在30～50年后实现。全球首个多国合作探索核聚变应用的国际热核实验堆将进入实质启动阶段，被喻为实现成功控制核聚变梦想的一个机会。参与此项计划的欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国，其人口占世界人口的50%，这意味着世界一半人已将聚变能源作为解决未来能源问题的一个探索途径，而对另一半人口来说，则代表着未来能源供给的一个大希望。

生物能前途无量

北京市将建立泔水油回收系统和生物柴油生产线，通过相关处理技术将泔水油转化为绿色能源——生物柴油。生物柴油安全、清洁、高效，是一种难能可贵的可再生燃料。生物柴油作为汽车燃料使用，在所排放的汽车尾气中不含二氧化硫、碳氢化合物，一氧化碳也大大降低。

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。这种以生物质为载体的能量，直接或间接地来源于植物的光合作用。生物能实质上是贮存的太阳能，也是目前唯一可再生的碳源，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是人类利用最早、最直接的一种能源。

全球具有开发和利用潜力的生物质资源数量庞大、种类繁多，每年生产生物质总量的干重为1400亿～1800亿吨。制造生物能源的有动植物、微生物以及由此派生的排泄和代谢的有机物等废物资源可利用，主要包括工业性木质废物及甘蔗渣、城市废物、沼气及能源型作物、燃料作物等现代生物质和薪柴、木炭灰、稻草、稻壳、植物性废物、生物粪便等传统生物质。此外，产业化种植的速生树木、糖与淀粉作物、草本作物和水生植物等，也是具有开发潜力的能源作物。

利用生物质能生产液体燃料、燃气、木炭和炭等固体燃料。经气化可产生的热能、蒸汽，可用于发电、供热和其他方面的用途；对农业和城市固体废物、粪便、污水等进行厌氧消化，生产沼气、肥料。我国生物质开发利用的发展重点为热解和液化制油、气化供气和发电、燃烧供热、制氢和沼气工程等优质项目。

地热能提供的服务越来越多

意大利早在1904年就建成了地热能电站。近年来，在我国河北、北京、辽宁、海南和广东等地，地热能利用也走到了前台。

地热能量是储存于地球内部岩石或流体中的热能，通常以热水、蒸汽或干热岩的形式储存于地下，热能储量非常惊人。已开发利用的是热水型地热资源，温度高于150℃的为高温型，温度为90℃～150℃为中温型，温度的小于90℃的为低温型。高温地热主要用于发电，中、低温地热则直接用于采暖、种养殖、工业生产和洗浴等方面。

地热能在世界上很多地区已应用得相当广泛。人类自古就已将低温地热用于洗澡和供热，后来又将地热利用扩展到温室种植、水产养殖，以及地源热泵和热处理等领域。利用干燥的过热蒸汽和高温水发电，已有几十年的历史；利用中温水通过双流体循环发电设备发电，在过去的10年中取得了明显进展，相关技术已经成熟；地源热泵技术近年来取得了长足进步，使许多国家在经济上可供利用资源潜力明显增强。

地热能利用流程图

我国的地热能资源丰富，已探明的地热能储存有4000多处，热能储量折合标准煤4600多亿吨，但已开发的还不足千分之一。高温地热带多分布在西藏、云南和台湾等地区。到2005年，我国利用地热供暖的建筑面积已达1000多万平方米，种植面积达3100多公顷，养殖面积达2800多公顷。

全球地热能的储量相当大，但分布得比较分散。受地域分布、钻探深度和输送因素等条件限制，地热开发难度大、成本较高，短期内尚难以形成较大的经济规模。

氢能——可替代能源的一颗新星

在国际车展和电视上，大家可以看到高科技概念车——燃料电池汽车。燃料电池是氢能的理想转化装置，通过氢与氧发生电化学反应获得直流电，为汽车提供动力。

氢(H)是世界上最丰富的一种元素，能够从海水中提取，可谓取之不尽用之不竭。氢的热效率高，燃烧1克氢的热量相当于燃烧3克汽油的热量。

在国际上对氢能的研究与开发持续升温，相关技术得到了快速发展。作为一种高效、清洁的新能源，氢能已在国际航空航天、民用工业领域得到应用，其中燃料电池是最好的技术之一。燃料电池汽车具有无污染、高效率、适用广、无噪声、能连续工作和可积木化组装等优点。以氢为燃料的燃烧过程除了释放较高热能外，余下的废物只有水，可以真正实现污染物“零排放”。

燃料电池概念汽车

利用氢能是一项极其复杂的技术，在制氢、储存、运输和价格等氢能资源社会化方面，有许多难点需要克服。预计20多年后氢能的应用会有大的突破，其优越性也会更充分地显现出来。

盐能——可替代能源的新尝试

当盐水与淡水在河口混合时温度会上升0.1摄氏度，人们可以从中获取两者混合时所释放的能量——盐能。在全世界河流入海口所蕴藏的这种能源，相当于全球电力需求的20%。

挪威、荷兰将海水与河水混合获取盐能的小型实验项目，是人类试图在河流入海口寻找洁净能源的一种新尝试。挪威的实验表明，盐水吸入淡水时产生的盐能，相当于270米高瀑布产生的电能，发电量约为5000千瓦时，足以开动洗衣机或为几十盏灯泡供电。此前，国际上的一些小实验所获取的盐能，只能为数量极少的灯泡供电。

挪威的实验系统侧重于淡水由膜渗透到盐渗透，荷兰的实验系统侧重于获取能够释放电流的盐微粒。虽然两者所使用的系统不同，但都需要在盐水与淡水之间放置渗透薄膜，在这一点上两者是共同的。这种薄膜与许多海水淡化厂使用的薄膜差不多，但在厚度上要更薄一些。

海流示意图

盐能一直是可望而不可及的能源，如今人们看到了希望，尽管盐能资源的利用尚有很长的路要走，可一旦最终获得大面积成功，将大大地为人类造福。

潮汐能等未开垦的处女地亟待开发

潮汐能——海水涨落及潮水流动所产生的能量。全球潮汐能的蕴藏量约为27亿千瓦。如果用于发电，年发电量约为1.2万亿千瓦时。潮汐能利用主要用于发电。英国、美国等国家有正在运行、在建和拟建的规模化潮汐电站139座，我国已建成小型潮汐电站9座。1980年，我国建成了第一座双向潮汐电站——江厦潮汐试验电站，是世界上较大的一座双向潮汐电站。

海流能——海水流动所产生的能量，稳定、持续性强。海洋占地球面积的71%，海流(洋流)蕴藏着巨大能量，用于发电是海流能利用的有效方式。海流电站的发电装置与风力发电装置比较相似，故又有“水下风车”之称。1979年，我国在舟山群岛进行过螺旋桨式海流发电试验。

波浪能——海水涌动所产生的能量，能量巨大、资源丰富，但属于低品位能源。波浪能的发电成本比常规电站的发电成本高10～20倍。如何建造既经济又实用的大型波浪能电站来利用廉价的波浪能资源，是人类所面临的一大挑战。

矿物燃料是全球气候变暖的罪魁祸首。长期以来人们始终在谋求能源多样化，大力开发清洁新能源是减少使用煤和石化燃料、缓解能源危机的有效途径。