化學(xué)與社會(huì)的關(guān)系 從能源 信息 環(huán)境 材料方面談?wù)劙?/p>

【專家解說(shuō)】：舊燃料新能源 舊能源新效率無(wú)熱引擎出新路:索羅斯投資(投機(jī))新能源的另解 發(fā)動(dòng)機(jī)效率趨向100%的舊燃料新能源 氫能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)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(dòng)機(jī)或做功原理、觀念的革新更是未來(lái)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(fèi)驚人。經(jīng)典的熱機(jī)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(wú)用的熱浪費(fèi)掉了。另有意外，“班克斯熱機(jī)”是利用記憶合金制成的不要燃料，不耗電力的高效發(fā)動(dòng)機(jī)。 熱機(jī)做功的原理是燃料產(chǎn)熱=微觀粒子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)。這個(gè)熱運(yùn)動(dòng)，平均說(shuō)三維空間上每個(gè)方向的能量各占1/3，而熱機(jī)做有用功的也就三維方向中的一個(gè)方向維度。其他二維方向上的能量只好作為廢熱浪費(fèi)掉! 幾十年前已經(jīng)開始冷落的“絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)”沒(méi)有象“古典熱機(jī)原理”預(yù)測(cè)的那樣提升發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。證明古典熱力學(xué)機(jī)理模型有了問(wèn)題!而且是大問(wèn)題!熱機(jī)出口溫度與入口溫度的比不是決定發(fā)動(dòng)機(jī)效率的關(guān)鍵因素! “絕熱”顯然已經(jīng)不是提高熱機(jī)效率的好創(chuàng)意。原因何在?源自“新熱力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)原理”!“無(wú)熱發(fā)動(dòng)機(jī)”。當(dāng)熱已經(jīng)產(chǎn)生，無(wú)序運(yùn)動(dòng)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(méi)有診斷對(duì)的“錯(cuò)方”，用錯(cuò)藥就是必然。 當(dāng)舊能源(包括新能源)沒(méi)有產(chǎn)熱，新引擎100%做功才會(huì)成為可能!也就是舊、新能源微觀做有序的一維的運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率才能回歸100%，浪費(fèi)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(chǔ)! 節(jié)能 節(jié)能的中心思想是采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可接受的措施，來(lái)更有效地利用能源資源。為了達(dá)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(jìn)行科學(xué)管理和技術(shù)改造,以達(dá)到高的能源利用效率和降低單位產(chǎn)品的能源消費(fèi)。由于常規(guī)能源資源有限，而世界能源的總消費(fèi)量則隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高越來(lái)越大，世界各國(guó)十分重視節(jié)能技術(shù)的研究(特別是節(jié)約常規(guī)能源中的煤、石油和天然氣，因?yàn)檫@些還是寶貴的化工原料;尤其是石油，它的世界貯量相對(duì)很少)，千方百計(jì)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(zhǎng)期足夠的供應(yīng)量又不會(huì)造成環(huán)境污染的能源。 而目前人類面臨的問(wèn)題正是:能源資源枯竭;環(huán)境污染嚴(yán)重。 隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，能源供需矛盾也越來(lái)越突出，迫在眉睫的問(wèn)題是，中國(guó)究竟該尋求一條怎樣的能源可持續(xù)發(fā)展之路?業(yè)內(nèi)官員和學(xué)者認(rèn)為，為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，中國(guó)一方面必須“開源”，即開發(fā)核電、風(fēng)電等新能源和可再生能源，另一方面還要“節(jié)流”，即調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力實(shí)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(yīng)有之義。我國(guó)的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)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(wèn)題，也嚴(yán)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(jié)構(gòu)，增強(qiáng)能源供給能力，緩解壓力。 我國(guó)的核電裝機(jī)容量不到發(fā)電裝機(jī)容量的2%，遠(yuǎn)低于世界17%的平均水平，應(yīng)當(dāng)采取有效的措施，解決技術(shù)路線、投資體制、燃料保障等問(wèn)題，使我國(guó)核電發(fā)展的步子邁得更大一些。同時(shí)，我國(guó)的風(fēng)電資源量在10億千瓦左右，目前僅開發(fā)幾百萬(wàn)千瓦，應(yīng)當(dāng)對(duì)風(fēng)電發(fā)展進(jìn)行正確引導(dǎo)，促進(jìn)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(jié)構(gòu)來(lái)講，還是要加快發(fā)展核電。最近一兩年，從中央到國(guó)務(wù)院，都堅(jiān)定了加快發(fā)展核電的信心，今年以來(lái)核電的工作力度也在加大。在今后一個(gè)時(shí)期，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面，核電的比重、速度要保持相對(duì)快速的增長(zhǎng)，規(guī)模要在短期內(nèi)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(guó)能源需求結(jié)構(gòu)不合理突出表現(xiàn)在能源利用消耗高、浪費(fèi)大、污染嚴(yán)重，緩解能源供需矛盾問(wèn)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(yán)格控制鋼鐵、有色、化工、電力等高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步淘汰落后的生產(chǎn)能力。同時(shí)，還要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、積極開展清潔生產(chǎn)，全面推進(jìn)管理節(jié)能，大力推廣節(jié)能市場(chǎng)機(jī)制，促進(jìn)節(jié)能發(fā)展，廣泛開展全民節(jié)能活動(dòng)。 能源危機(jī) 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(shí)新的能源生產(chǎn)供應(yīng)體系又未能建立而在交通運(yùn)輸、金融業(yè)、工商業(yè)等方面造成的一系列問(wèn)題統(tǒng)稱能源危機(jī)。 根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)家和科學(xué)家的普遍估計(jì)，到本世紀(jì)中葉，也即2050年左右，石油資源將會(huì)開采殆盡，其價(jià)格升到很高，不適于大眾化普及應(yīng)用的時(shí)候，如果新的能源體系尚未建立，能源危機(jī)將席卷全球，尤以歐美極大依賴于石油資源的發(fā)達(dá)國(guó)家受害為重。最嚴(yán)重的狀態(tài)，莫過(guò)于工業(yè)大幅度萎縮，或甚至因?yàn)閾屨际Ｓ嗟氖唾Y源而引發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)。 為了避免上述窘境，目前美國(guó)、加拿大、日本、歐盟等都在積極開發(fā)如太陽(yáng)能、風(fēng)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(zhuǎn)向海底可燃冰(水合天然氣)等新的化石能源。同時(shí)，氫氣、甲醇等燃料作為汽油、柴油的替代品，也受到了廣泛關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外熱情研究的氫燃料電池電動(dòng)汽車，就是此類能源中介應(yīng)用的典型代表。 能源是整個(gè)世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最基本的驅(qū)動(dòng)力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。自工業(yè)革命以來(lái)，能源安全問(wèn)題就開始出現(xiàn)。1913年，英國(guó)海軍開始用石油取代煤炭作為動(dòng)力時(shí)，時(shí)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(gè)國(guó)家和一個(gè)油田”這一迄今仍未過(guò)時(shí)的能源多樣化原則。伴隨著人類社會(huì)對(duì)能源需求的增加，能源安全逐漸與政治、經(jīng)濟(jì)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(zhēng)結(jié)局、決定國(guó)家命運(yùn)的重要因素。法國(guó)總理克萊蒙梭曾說(shuō)，“一滴石油相當(dāng)于我們戰(zhàn)士的一滴鮮血”。可見，能源安全的重要性在那時(shí)便已得到國(guó)際社會(huì)普遍認(rèn)可。20世紀(jì)70年代爆發(fā)的兩次石油危機(jī)使能源安全的內(nèi)涵得到極大拓展，特別是1974年成立的國(guó)際能源署正式提出了以穩(wěn)定石油供應(yīng)和價(jià)格為中心的能源安全概念，西方國(guó)家也據(jù)此制定了以能源供應(yīng)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(yīng)的支持下，世界經(jīng)濟(jì)規(guī)模取得了較大增長(zhǎng)。但是，人類在享受能源帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步等利益的同時(shí)，也遇到一系列無(wú)法避免的能源安全挑戰(zhàn)，能源短缺、資源爭(zhēng)奪以及過(guò)度使用能源造成的環(huán)境污染等問(wèn)題威脅著人類的生存與發(fā)展。 目前世界上常規(guī)能源的儲(chǔ)量有的只能維持半個(gè)世紀(jì)(如石油)，最多的也能維持一、兩個(gè)世紀(jì)(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(gè)世紀(jì)末期增加了2倍多，而能源消費(fèi)據(jù)統(tǒng)計(jì)卻增加了16倍多。無(wú)論多少人談?wù)摗肮?jié)約”和“利用太陽(yáng)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(yīng)卻始終跟不上人類對(duì)能源的需求。當(dāng)前世界能源消費(fèi)以化石資源為主，其中中國(guó)等少數(shù)國(guó)家是以煤炭為主，其它國(guó)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(yù)測(cè)石油、天然氣最多只能維持不到半個(gè)世紀(jì)，煤炭也只能維持一、兩個(gè)世紀(jì)。所以不管是哪一種常規(guī)能源結(jié)構(gòu)，人類面臨的能源危機(jī)都日趨嚴(yán)重。 當(dāng)前世界所面臨的能源安全問(wèn)題呈現(xiàn)出與歷次石油危機(jī)明顯不同的新特點(diǎn)和新變化，它不僅僅是能源供應(yīng)安全問(wèn)題，而是包括能源供應(yīng)、能源需求、能源價(jià)格、能源運(yùn)輸、能源使用等安全問(wèn)題在內(nèi)的綜合性風(fēng)險(xiǎn)與威脅。 作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。能源生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位;基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的l/10，僅次于美國(guó)，居世界第二位。中國(guó)又是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)與環(huán)境污染的矛盾比較突出。近年來(lái)能源安全問(wèn)題也日益成為國(guó)家生活乃至全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，日益成為中國(guó)戰(zhàn)略安全的隱患和制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶動(dòng)了能源消費(fèi)量的急劇上升。自1993年起，中國(guó)由能源凈出口國(guó)變成凈進(jìn)口國(guó)，能源總消費(fèi)已大于總供給，能源需求的對(duì)外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天然氣等能源在中國(guó)都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的結(jié)構(gòu)性矛盾日益成為中國(guó)能源安全所面臨的最大難題。 就可預(yù)見的未來(lái)來(lái)看，汽車不會(huì)大量減少的，但是石油危機(jī)的確會(huì)對(duì)汽車業(yè)有一定的影響，比如開發(fā)新型汽車(像混合動(dòng)力、燃料電池、氫動(dòng)力、太陽(yáng)能等)以減輕對(duì)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(lái)看不用擔(dān)心汽車減少這個(gè)問(wèn)題。 啟示與建議 1. 依靠科技進(jìn)步和政策引導(dǎo)，提高能源效率，走高效、清潔化的能源利用道路。中國(guó)有自己的國(guó)情，中國(guó)能源資源儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的特色，決定在可預(yù)見的未來(lái)，我國(guó)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將不大可能改變，我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的差異將繼續(xù)存在，這就要求中國(guó)的能源政策，包括在能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能源勘探生產(chǎn)、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(yīng)有別于其他國(guó)家。鑒于我國(guó)人口多、能源資源特別是優(yōu)質(zhì)能源資源有限，以及正處于工業(yè)化進(jìn)程中等情況，應(yīng)特別注意依靠科技進(jìn)步和政策引導(dǎo)，提高能源效率，尋求能源的清潔化利用，積極倡導(dǎo)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 2. 積極借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建立和完善我國(guó)能源安全體系。為保障能源安全，我國(guó)一方面應(yīng)借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，完善能源法律法規(guī)，建立能源市場(chǎng)信息統(tǒng)計(jì)體系，建立我國(guó)能源安全的預(yù)警機(jī)制、能源儲(chǔ)備機(jī)制和能源危機(jī)應(yīng)急機(jī)制，積極倡導(dǎo)能源供應(yīng)在來(lái)源、品種、貿(mào)易、運(yùn)輸?shù)确绞降亩嘣岣呤袌?chǎng)化程度;另一方面應(yīng)加強(qiáng)與主要能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)的對(duì)話，擴(kuò)大能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、采購(gòu)、貿(mào)易及利用的全球化. 趨勢(shì) 新能源發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)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(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)能以及水力發(fā)電、地?zé)崮艿鹊睦眉夹g(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用。 國(guó)際能源署(IEA)對(duì)2000~2030年國(guó)際電力的需求進(jìn)行了研究，研究表明，來(lái)自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長(zhǎng)速度將最快。IEA的研究認(rèn)為，在未來(lái)30年內(nèi)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(zhǎng)得快，年增長(zhǎng)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(zhì)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(guó)家的重視程度與政策有關(guān)，另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān)，尤其是技術(shù)含量較高的太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等據(jù)IEA的預(yù)測(cè)研究，在未來(lái)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(jìng)爭(zhēng)力。可再生能源利用的成本與多種因素有關(guān)，因而成本預(yù)測(cè)的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測(cè)結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢(shì)。 我國(guó)政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，并制定頒布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，重點(diǎn)發(fā)展太陽(yáng)能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦?。近年?lái)在國(guó)家的大力扶持下，我國(guó)在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽(yáng)能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。 新能源(或稱可再生能源更貼切)主要有:太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過(guò)了幾十年的探索后，國(guó)內(nèi)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(huì)搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會(huì)導(dǎo)致社會(huì)不健康發(fā)展;地?zé)崮艿拈_發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性，如大規(guī)模開發(fā)必將導(dǎo)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(fēng)能和太陽(yáng)能對(duì)于地球來(lái)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(yáng)能發(fā)電具有布置簡(jiǎn)便以及維護(hù)方便等特點(diǎn)，應(yīng)用面較廣，現(xiàn)在全球裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)開始追趕傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電，在德國(guó)甚至接近全國(guó)發(fā)電總量的5%-8%，隨之而來(lái)的問(wèn)題令我們意想不到，太陽(yáng)能發(fā)電的時(shí)間局限性導(dǎo)致了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，如何解決這一問(wèn)題成為能源界的一大困惑。 風(fēng)力發(fā)電在19世紀(jì)末就開始登上歷史的舞臺(tái)，在一百多年的發(fā)展中，一直是新能源領(lǐng)域的獨(dú)孤求敗，由于它造價(jià)相對(duì)低廉，成了各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)相發(fā)展的新能源首選，然而，隨著大型風(fēng)電場(chǎng)的不斷增多，占用的土地也日益擴(kuò)大，產(chǎn)生的社會(huì)矛盾日益突出，如何解決這一難題，成了我們又一困惑。 早在2001年，MUCE就為了開拓穩(wěn)定的海島通信電源而開展一項(xiàng)研究，經(jīng)過(guò)六年多研究和實(shí)踐，終于將一種成熟的新型應(yīng)用方式MUCE風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)向社會(huì)推廣，這種系統(tǒng)采用了我國(guó)自主研制的新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)和太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)行10:3地結(jié)合，形成了相對(duì)穩(wěn)定的電力輸出。在建筑上、野外、通信基站、路燈、海島均進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)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(guó)乃至世界的新能源發(fā)展帶來(lái)了新的動(dòng)力。 新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)突破了傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速高、噪音大、抗風(fēng)能力差、受風(fēng)向影響等缺點(diǎn)，采取了完全不同的設(shè)計(jì)理論，采用了新型結(jié)構(gòu)和材料，達(dá)到微風(fēng)啟動(dòng)、無(wú)噪音、抗12級(jí)以上臺(tái)風(fēng)、不受風(fēng)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(yīng)用場(chǎng)合。以它為主建立的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性高、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，也解決了太陽(yáng)能發(fā)展中對(duì)電網(wǎng)沖擊等影響。 隨著能源危機(jī)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(yáng)能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活，風(fēng)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(shí)際中去應(yīng)用?新能源的發(fā)展究竟會(huì)是怎樣的格局?這些問(wèn)題將是我們?cè)诮窈蠛荛L(zhǎng)時(shí)間里需要探索的。