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有關化學與能源,化學與材料,化學與環(huán)境方面的知識

來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 08:46:15
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有關化學與能源,化學與材料,化學與環(huán)境方面的知識【專家解說】:相關信息: http://www.xbshw.com.cn/舊燃料新能源  舊能源新效率無熱引擎出新路:索羅斯投資(投

【專家解說】:相關信息: http://www.xbshw.com.cn/舊燃料新能源  舊能源新效率無熱引擎出新路:索羅斯投資(投機)新能源的另解  發(fā)動機效率趨向100%的舊燃料新能源  氫能、風能、太陽能、海洋能、生物質能和核聚變能……新能源的方式,只是能量利用多步驟中前移的一環(huán)。而被忽視,潛力巨大的發(fā)動機或做功原理、觀念的革新更是未來能源開發(fā)的第一大方向!  現(xiàn)在的能量利用效率不高,浪費驚人。經(jīng)典的熱機做功方式,能量做功的有用效率只有25%(1/4),最高也就1/3(33.3%).而100%能量中的75%(3/4)、或66.67%(2/3)都作為無用的熱浪費掉了。另有意外,“班克斯熱機”是利用記憶合金制成的不要燃料,不耗電力的高效發(fā)動機。  熱機做功的原理是燃料產熱=微觀粒子的無序運動。這個熱運動,平均說三維空間上每個方向的能量各占1/3,而熱機做有用功的也就三維方向中的一個方向維度。其他二維方向上的能量只好作為廢熱浪費掉!  幾十年前已經(jīng)開始冷落的“絕熱發(fā)動機”沒有象“古典熱機原理”預測的那樣提升發(fā)動機的效率。證明古典熱力學機理模型有了問題!而且是大問題!熱機出口溫度與入口溫度的比不是決定發(fā)動機效率的關鍵因素!  “絕熱”顯然已經(jīng)不是提高熱機效率的好創(chuàng)意。原因何在?源自“新熱力學發(fā)動機原理”!“無熱發(fā)動機”。當熱已經(jīng)產生,無序運動已經(jīng)出籠,魔獸就控制不住了!引擎的效率被這1/3或1/4極限桎梏住了。陶瓷“絕熱”只是沒有診斷對的“錯方”,用錯藥就是必然?! ‘斉f能源(包括新能源)沒有產熱,新引擎100%做功才會成為可能!也就是舊、新能源微觀做有序的一維的運動,發(fā)動機的效率才能回歸100%,浪費的2/3或3/4能源才可引爾能發(fā),不向或少向環(huán)境排泄廢熱,污染環(huán)境,節(jié)約大自然的資源!   充分利用好舊能源,為新能源的完美浮出打好前站,做好基礎! 節(jié)能  節(jié)能的中心思想是采取技術上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可接受的措施,來更有效地利用能源資源。為了達到這一目的,需要從能源資源的開發(fā)到終端利用,更好地進行科學管理和技術改造,以達到高的能源利用效率和降低單位產品的能源消費。由于常規(guī)能源資源有限,而世界能源的總消費量則隨著工農業(yè)生產的發(fā)展和人民生活水平的提高越來越大,世界各國十分重視節(jié)能技術的研究(特別是節(jié)約常規(guī)能源中的煤、石油和天然氣,因為這些還是寶貴的化工原料;尤其是石油,它的世界貯量相對很少),千方百計地尋求代用能源,開發(fā)利用新能源。 能源的可持續(xù)發(fā)展  必須尋找一些既能保證有長期足夠的供應量又不會造成環(huán)境污染的能源。   而目前人類面臨的問題正是:能源資源枯竭;環(huán)境污染嚴重。  隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷推進,能源需求持續(xù)增長,能源供需矛盾也越來越突出,迫在眉睫的問題是,中國究竟該尋求一條怎樣的能源可持續(xù)發(fā)展之路?業(yè)內官員和學者認為,為了實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展,中國一方面必須“開源”,即開發(fā)核電、風電等新能源和可再生能源,另一方面還要“節(jié)流”,即調整能源結構,大力實施節(jié)能減排。   開發(fā)新能源和可再生能源是能源可持續(xù)發(fā)展的應有之義。我國的能源供應結構里,煤炭、石油與天然氣等不可再生能源占絕大部分,新能源和可再生能源開發(fā)不足,這不僅造成環(huán)境污染等一系列問題,也嚴重制約能源發(fā)展,必須下大力氣加快發(fā)展新能源和可再生能源,優(yōu)化能源結構,增強能源供給能力,緩解壓力。   我國的核電裝機容量不到發(fā)電裝機容量的2%,遠低于世界17%的平均水平,應當采取有效的措施,解決技術路線、投資體制、燃料保障等問題,使我國核電發(fā)展的步子邁得更大一些。同時,我國的風電資源量在10億千瓦左右,目前僅開發(fā)幾百萬千瓦,應當對風電發(fā)展進行正確引導,促進用電健康可持續(xù)發(fā)展。   走能源可持續(xù)發(fā)展之路,從大的能源結構來講,還是要加快發(fā)展核電。最近一兩年,從中央到國務院,都堅定了加快發(fā)展核電的信心,今年以來核電的工作力度也在加大。在今后一個時期,在優(yōu)化能源結構方面,核電的比重、速度要保持相對快速的增長,規(guī)模要在短期內有比較大的提升。不光是沿海,還要逐步向中部地區(qū)發(fā)展。   節(jié)能減排是能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。侯云春表示,我國能源需求結構不合理突出表現(xiàn)在能源利用消耗高、浪費大、污染嚴重,緩解能源供需矛盾問題,從根本上就是大力節(jié)約和合理使用,提高其利用效率,嚴格控制鋼鐵、有色、化工、電力等高耗能產業(yè)發(fā)展,進一步淘汰落后的生產能力。同時,還要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、積極開展清潔生產,全面推進管理節(jié)能,大力推廣節(jié)能市場機制,促進節(jié)能發(fā)展,廣泛開展全民節(jié)能活動。 能源危機  由于石油、煤炭等目前大量使用的傳統(tǒng)化石能源枯竭,同時新的能源生產供應體系又未能建立而在交通運輸、金融業(yè)、工商業(yè)等方面造成的一系列問題統(tǒng)稱能源危機。  根據(jù)經(jīng)濟學家和科學家的普遍估計,到本世紀中葉,也即2050年左右,石油資源將會開采殆盡,其價格升到很高,不適于大眾化普及應用的時候,如果新的能源體系尚未建立,能源危機將席卷全球,尤以歐美極大依賴于石油資源的發(fā)達國家受害為重。最嚴重的狀態(tài),莫過于工業(yè)大幅度萎縮,或甚至因為搶占剩余的石油資源而引發(fā)戰(zhàn)爭?! 榱吮苊馍鲜鼍骄?,目前美國、加拿大、日本、歐盟等都在積極開發(fā)如太陽能、風能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源,或者將注意力轉向海底可燃冰(水合天然氣)等新的化石能源。同時,氫氣、甲醇等燃料作為汽油、柴油的替代品,也受到了廣泛關注。目前國內外熱情研究的氫燃料電池電動汽車,就是此類能源中介應用的典型代表。   能源是整個世界發(fā)展和經(jīng)濟增長的最基本的驅動力,是人類賴以生存的基礎。自工業(yè)革命以來,能源安全問題就開始出現(xiàn)。1913年,英國海軍開始用石油取代煤炭作為動力時,時任海軍上將的邱吉爾就提出了“絕不能僅僅依賴一種石油、一種工藝、一個國家和一個油田”這一迄今仍未過時的能源多樣化原則。伴隨著人類社會對能源需求的增加,能源安全逐漸與政治、經(jīng)濟安全緊密聯(lián)系在一起。兩次世界大戰(zhàn)中,能源躍升為影響戰(zhàn)爭結局、決定國家命運的重要因素。法國總理克萊蒙梭曾說,“一滴石油相當于我們戰(zhàn)士的一滴鮮血”??梢姡茉窗踩闹匾栽谀菚r便已得到國際社會普遍認可。20世紀70年代爆發(fā)的兩次石油危機使能源安全的內涵得到極大拓展,特別是1974年成立的國際能源署正式提出了以穩(wěn)定石油供應和價格為中心的能源安全概念,西方國家也據(jù)此制定了以能源供應安全為核心的能源政策。在此后的二十多年里,在穩(wěn)定能源供應的支持下,世界經(jīng)濟規(guī)模取得了較大增長。但是,人類在享受能源帶來的經(jīng)濟發(fā)展、科技進步等利益的同時,也遇到一系列無法避免的能源安全挑戰(zhàn),能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環(huán)境污染等問題威脅著人類的生存與發(fā)展?! ∧壳笆澜缟铣R?guī)能源的儲量有的只能維持半個世紀(如石油),最多的也能維持一、兩個世紀(如煤)人類生存的需求。   今天的世界人口已經(jīng)突破60億,比上個世紀末期增加了2倍多,而能源消費據(jù)統(tǒng)計卻增加了16倍多。無論多少人談論“節(jié)約”和“利用太陽能”或“打更多的油井或氣井”或者“發(fā)現(xiàn)更多更大的煤田”,能源的供應卻始終跟不上人類對能源的需求。當前世界能源消費以化石資源為主,其中中國等少數(shù)國家是以煤炭為主,其它國家大部分則是以石油與天然氣為主。按目前的消耗量,專家預測石油、天然氣最多只能維持不到半個世紀,煤炭也只能維持一、兩個世紀。所以不管是哪一種常規(guī)能源結構,人類面臨的能源危機都日趨嚴重?! ‘斍笆澜缢媾R的能源安全問題呈現(xiàn)出與歷次石油危機明顯不同的新特點和新變化,它不僅僅是能源供應安全問題,而是包括能源供應、能源需求、能源價格、能源運輸、能源使用等安全問題在內的綜合性風險與威脅?! ∽鳛槭澜缟献畲蟮陌l(fā)展中國家,中國是一個能源生產和消費大國。能源生產量僅次于美國和俄羅斯,居世界第三位;基本能源消費占世界總消費量的l/10,僅次于美國,居世界第二位。中國又是一個以煤炭為主要能源的國家,發(fā)展經(jīng)濟與環(huán)境污染的矛盾比較突出。近年來能源安全問題也日益成為國家生活乃至全社會關注的焦點,日益成為中國戰(zhàn)略安全的隱患和制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。上個世紀90年代以來,中國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展帶動了能源消費量的急劇上升。自1993年起,中國由能源凈出口國變成凈進口國,能源總消費已大于總供給,能源需求的對外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天然氣等能源在中國都存在缺口,其中,石油需求量的大增以及由其引起的結構性矛盾日益成為中國能源安全所面臨的最大難題?! 【涂深A見的未來來看,汽車不會大量減少的,但是石油危機的確會對汽車業(yè)有一定的影響,比如開發(fā)新型汽車(像混合動力、燃料電池、氫動力、太陽能等)以減輕對石油的依賴,減少一些不必要的汽車使用(主要是指私家車)以節(jié)約燃料等,但是總的來看不用擔心汽車減少這個問題。 啟示與建議  1. 依靠科技進步和政策引導,提高能源效率,走高效、清潔化的能源利用道路。中國有自己的國情,中國能源資源儲量結構的特點及中國經(jīng)濟結構的特色,決定在可預見的未來,我國以煤炭為主的能源結構將不大可能改變,我國能源消費結構與世界能源消費結構的差異將繼續(xù)存在,這就要求中國的能源政策,包括在能源基礎設施建設、能源勘探生產、能源利用、環(huán)境污染控制和利用海外能源等方面的政策應有別于其他國家。鑒于我國人口多、能源資源特別是優(yōu)質能源資源有限,以及正處于工業(yè)化進程中等情況,應特別注意依靠科技進步和政策引導,提高能源效率,尋求能源的清潔化利用,積極倡導能源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。   2. 積極借鑒國際先進經(jīng)驗,建立和完善我國能源安全體系。為保障能源安全,我國一方面應借鑒國際先進經(jīng)驗,完善能源法律法規(guī),建立能源市場信息統(tǒng)計體系,建立我國能源安全的預警機制、能源儲備機制和能源危機應急機制,積極倡導能源供應在來源、品種、貿易、運輸?shù)确绞降亩嘣?,提高市場化程度;另一方面應加強與主要能源生產國和消費國的對話,擴大能源供應網(wǎng)絡,實現(xiàn)能源生產、運輸、采購、貿易及利用的全球化. 趨勢  新能源發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢  部分可再生能源利用技術已經(jīng)取得了長足的發(fā)展,并在世界各地形成了一定的規(guī)模。目前,生物質能、太陽能、風能以及水力發(fā)電、地熱能等的利用技術已經(jīng)得到了應用?! H能源署(IEA)對2000~2030年國際電力的需求進行了研究,研究表明,來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長速度將最快。IEA的研究認為,在未來30年內非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長得快,年增長速度近6%在2000~2030年間其總發(fā)電量將增加5倍,到2030年,它將提供世界總電力的4.4%,其中生物質能將占其中的80%。  目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低,一方面是與不同國家的重視程度與政策有關,另一方面與可再生能源技術的成本偏高有關,尤其是技術含量較高的太陽能、生物質能、風能等據(jù)IEA的預測研究,在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降,從而增加它的競爭力??稍偕茉蠢玫某杀九c多種因素有關,因而成本預測的結果具有一定的不確定性。但這些預測結果表明了可再生能源利用技術成本將呈不斷下降的趨勢。  我國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿委制定了新能源和可再生能源產業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃,并制定頒布了《中華人民共和國可再生能源法》,重點發(fā)展太陽能光熱利用、風力發(fā)電、生物質能高效利用和地熱能的利用。近年來在國家的大力扶持下,我國在風力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領域已經(jīng)取得了很大的進展?! ⌒履茉矗ɑ蚍Q可再生能源更貼切)主要有:太陽能、風能、地熱能、生物質能等。生物質能在經(jīng)過了幾十年的探索后,國內外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展,它不但會搶奪人類賴以生存的土地資源,更將會導致社會不健康發(fā)展;地熱能的開發(fā)和空調的使用具有同樣特性,如大規(guī)模開發(fā)必將導致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞,必將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化;而風能和太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源,他們必將成為今后替代能源主流。  太陽能發(fā)電具有布置簡便以及維護方便等特點,應用面較廣,現(xiàn)在全球裝機總容量已經(jīng)開始追趕傳統(tǒng)風力發(fā)電,在德國甚至接近全國發(fā)電總量的5%-8%,隨之而來的問題令我們意想不到,太陽能發(fā)電的時間局限性導致了對電網(wǎng)的沖擊,如何解決這一問題成為能源界的一大困惑?! ★L力發(fā)電在19世紀末就開始登上歷史的舞臺,在一百多年的發(fā)展中,一直是新能源領域的獨孤求敗,由于它造價相對低廉,成了各個國家爭相發(fā)展的新能源首選,然而,隨著大型風電場的不斷增多,占用的土地也日益擴大,產生的社會矛盾日益突出,如何解決這一難題,成了我們又一困惑?! ≡缭?001年,MUCE就為了開拓穩(wěn)定的海島通信電源而開展一項研究,經(jīng)過六年多研究和實踐,終于將一種成熟的新型應用方式MUCE風光互補系統(tǒng)向社會推廣,這種系統(tǒng)采用了我國自主研制的新型垂直軸風力發(fā)電機(H型)和太陽能發(fā)電進行10:3地結合,形成了相對穩(wěn)定的電力輸出。在建筑上、野外、通信基站、路燈、海島均進行了實際應用,獲得了大量可靠的使用數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)的研究成果將為我國乃至世界的新能源發(fā)展帶來了新的動力。  新型垂直軸風力發(fā)電機(H型)突破了傳統(tǒng)的水平軸風力發(fā)電機啟動風速高、噪音大、抗風能力差、受風向影響等缺點,采取了完全不同的設計理論,采用了新型結構和材料,達到微風啟動、無噪音、抗12級以上臺風、不受風向影響等性能,可大量用于別墅、多層及高層建筑、路燈等中小型應用場合。以它為主建立的風光互補發(fā)電系統(tǒng),具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟性高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點,也解決了太陽能發(fā)展中對電網(wǎng)沖擊等影響。  隨著能源危機日益臨近,新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要能源之一。其中太陽能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活,風力發(fā)電偶爾可以看到或聽到,可是它們作為新能源如何在實際中去應用?新能源的發(fā)展究竟會是怎樣的格局?這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的。