新能源有哪些?各種新能源的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?

【專家解說】：新能源的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部伸出所產(chǎn)生的熱能。包括了太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、核聚變能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出來的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量。也可以說，新能源包括各種可再生能源和核能。相對于傳統(tǒng)能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點(diǎn)，對于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和資源(特別是化石能源)枯竭問題具有重要意義。同時，由于很多新能源分布均勻，對于解決由能源引發(fā)的戰(zhàn)爭也有著重要意義。 據(jù)世界斷言，石油，煤礦等資源將加速減少。核能、太陽能即將成為主要能源。 聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)把新能源分為以下三大類:大中型水電;新可再生能源，包括小水電(Small-hydro)、太陽能(Solar)、風(fēng)能(Wind)、現(xiàn)代生物質(zhì)能(Modern biomass)、地?zé)崮?Geothermal)、海洋能(Ocean)(潮汐能);傳統(tǒng)生物質(zhì)能(Traditional biomass)。 一般地說，常規(guī)能源是指技術(shù)上比較成熟且已被大規(guī)模利用的能源，而新能源通常是指尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源。因此，煤、石油、天然氣以及大中型水電都被看作常規(guī)能源，而把太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能以及核能、氫能等作為新能源。隨著技術(shù)的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展觀念的樹立，過去一直被視作垃圾的工業(yè)與生活有機(jī)廢棄物被重新認(rèn)識，作為一種能源資源化利用的物質(zhì)而受到深入的研究和開發(fā)利用，因此，廢棄物的資源化利用也可看作是新能源技術(shù)的一種形式。 新近才被人類開發(fā)利用、有待于進(jìn)一步研究發(fā)展的能量資源稱為新能源，相對于常規(guī)能源而言，在不同的歷史時期和科技水平情況下，新能源有不同的內(nèi)容。當(dāng)今社會，新能源通常指核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、氫氣等? 按類別可分為:太陽能 風(fēng)力發(fā)電 生物質(zhì)能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽車 燃料電池 氫能 垃圾發(fā)電 建筑節(jié)能 地?zé)崮?二甲醚 可燃冰等。 太陽能 太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種主要方式 廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，化學(xué)能，水的勢能等由太陽能導(dǎo)致或轉(zhuǎn)化成的能量形式。 利用太陽能的方法主要有:太陽電能池，通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能;太陽能熱水器，利用太陽光的熱量加熱水，并利用熱水發(fā)電等。 太陽能可分為3種: 1.太陽能光伏 光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計(jì)算機(jī)提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明，并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。近年，天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。 2.太陽熱能 現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運(yùn)用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運(yùn)用適當(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡猓ㄖ镆嗫衫锰柕墓夂蜔崮?，方法是在設(shè)計(jì)時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。 3.太陽光合能:植物利用太陽光進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物。因此，可以人為模擬植物光合作用，大量合成人類需要的有機(jī)物，提高太陽能利用效率。 核能 核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速常量。核能的釋放主要有三種形式: A.核裂變能 所謂核裂變能是通過一些重原子核(如鈾-235、鈾-238、钚-239等)的裂變釋放出的能量 B.核聚變能 由兩個或兩個以上氫原子核(如氫的同位素-氘和氚)結(jié)合成一個較重的原子核，同時發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應(yīng)叫做核聚變反應(yīng)，其釋放出的能量稱為核聚變能。 C.核衰變 核衰變是一種自然的慢得多的裂變形式，因其能量釋放緩慢而難以加以利用 核能的利用存在的主要問題: (1)資源利用率低 (2)反應(yīng)后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技術(shù)尚未完全解決 (3)反應(yīng)堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn) (4)核不擴(kuò)散要求的約束，即核電站反應(yīng)堆中生成的钚-239受控制 (5)核電建設(shè)投資費(fèi)用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高，投資風(fēng)險較大 海洋能 海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源。 波浪發(fā)電，據(jù)科學(xué)家推算，地球上波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)90萬億度。目前，海上導(dǎo)航浮標(biāo)和燈塔已經(jīng)用上了波浪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電來照明。大型波浪發(fā)電機(jī)組也已問世。我國在也對波浪發(fā)電進(jìn)行研究和試驗(yàn)，并制成了供航標(biāo)燈使用的發(fā)電裝置。將來的世界，每一個海洋里都會有屬于我們中國的波能發(fā)電廠。波能將會為我國的電業(yè)作出很大貢獻(xiàn)。 潮汐發(fā)電，據(jù)世界動力會議估計(jì)，到2020年，全世界潮汐發(fā)電量將達(dá)到1000-3000億千瓦。世界上最大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站，發(fā)電能力24萬千瓦，已經(jīng)工作了30多年。中國在浙江省建造了江廈潮汐電站，總?cè)萘窟_(dá)到3000千瓦。 風(fēng)能 風(fēng)能是太陽輻射下流動所形成的。風(fēng)能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢，它蘊(yùn)藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭，對交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要。 風(fēng)力發(fā)電，是當(dāng)代人利用風(fēng)能最常見的形式，自19世紀(jì)末，丹麥研制成風(fēng)力發(fā)電機(jī)以來，人們認(rèn)識到石油等能源會枯竭，才重視風(fēng)能的發(fā)展，利用風(fēng)來做其它的事情。 1977年，聯(lián)邦德國在著名的風(fēng)谷--石勒蘇益格-荷爾斯泰因州的布隆坡特爾建造了一個世界上最大的發(fā)電風(fēng)車。該風(fēng)車高150米，每個漿葉長40米，重18噸，用玻璃鋼制成。到1994年，全世界的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量已達(dá)到300萬千瓦左右，每年發(fā)電約50億千瓦時。 生物質(zhì)能 生物質(zhì)能來源于生物質(zhì)，也是太陽能以化學(xué)能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來源于植物的光合作用。生物質(zhì)能是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的燃料。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富，而且是一種無害的能源。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。 生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀 2006年底全國已經(jīng)建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池1870萬口，生活污水凈化沼氣池14萬處，畜禽養(yǎng)殖場和工業(yè)廢水沼氣工程2,000多處，年產(chǎn)沼氣約90億立方米，為近8000萬農(nóng)村人口提供了優(yōu)質(zhì)生活燃料。 中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)狻?006年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?,000萬立方米。 地?zé)崮? 地球內(nèi)部熱源可來自重力分異、潮汐摩擦、化學(xué)反應(yīng)和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主要熱源。我國地?zé)豳Y源豐富，分布廣泛，已有5500處地?zé)狳c(diǎn)，地?zé)崽?5個，地?zé)豳Y源總量約320萬兆瓦。 氫能 在眾多新能源中，氫能以其重量輕、無污染、熱值高、應(yīng)用面廣等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，將成為21世紀(jì)最理想的新能源。氫能可應(yīng)用于航天航空、汽車的燃料,等高熱行業(yè)。 海洋滲透能 如果有兩種鹽溶液，一種溶液中鹽的濃度高，一種溶液的濃度低，那么把兩種溶液放在一起并用一種滲透膜隔離后，會產(chǎn)生滲透壓，水會從濃度低的溶液流向濃度高的溶液。江河里流動的是淡水，而海洋中存在的是咸水，兩者也存在一定的濃度差。在江河的入?？冢乃畨罕群Ｋ乃畨焊?，如果在入?？诜胖靡粋€渦輪發(fā)電機(jī)，淡水和海水之間的滲透壓就可以推動渦輪機(jī)來發(fā)電。 海洋滲透能是一種十分環(huán)保的綠色能源，它既不產(chǎn)生垃圾，也沒有二氧化碳的排放，更不依賴天氣的狀況，可以說是取之不盡，用之不竭。而在鹽分濃度更大的水域里，滲透發(fā)電廠的發(fā)電效能會更好，比如地中海、死海、我國鹽城市的大鹽湖、美國的大鹽湖。當(dāng)然發(fā)電廠附近必須有淡水的供給。據(jù)挪威能源集團(tuán)的負(fù)責(zé)人巴德·米克爾森估計(jì)，利用海洋滲透能發(fā)電，全球范圍內(nèi)年度發(fā)電量可以達(dá)到16000億度。 水能 水能是一種可再生能源，是清潔能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源;狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源,一次能源。水不僅可以直接被人類利用，它還是能量的載體。太陽能驅(qū)動地球上水循環(huán)，使之持續(xù)進(jìn)行。地表水的流動是重要的一環(huán)，在落差大、流量大的地區(qū)，水能資源豐富。隨著礦物燃料的日漸減少，水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。目前世界上水力發(fā)電還處于起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運(yùn)動均可以用來發(fā)電。 可以利用電解水分子和光以及化學(xué)分解水分子的方式，來分解到可燃燒的氫氣，它可作為新的，多用途的能源來替代現(xiàn)有的礦物質(zhì)能源。水分子的分解過程簡而易行，投資少見效快。這給水能的綜合利用帶來了廣泛的前景，在地球上，水是一種到處可見的液態(tài)物質(zhì)。通過水的分解裝置，制備出氫燃料，可用于汽車，航天航空，熱力發(fā)電等工業(yè)和民用方面，在較大的程度上，緩解了人類對礦物質(zhì)資源的過分依賴。 新能源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 部分可再生能源利用技術(shù)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(zhì)能、太陽能、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。 國際能源署(IEA)對2000~2030年國際電力的需求進(jìn)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(rèn)為，在未來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(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)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等據(jù)IEA的預(yù)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(guān)，因而成本預(yù)測的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測結(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。 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(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《中華人民共和國可再生能源法》，重點(diǎn)發(fā)展太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦?。近年來在國家的大力扶持下，我國在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(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:太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后，國內(nèi)外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展，它不但會搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會導(dǎo)致社會不健康發(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(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(dǎo)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。 風(fēng)力發(fā)電在19世紀(jì)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(lǐng)域的獨(dú)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(fēng)電場的不斷增多，占用的土地也日益擴(kuò)大，產(chǎn)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。 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)向社會推廣，這種系統(tǒng)采用了我國自主研制的新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)和太陽能發(fā)電進(jìn)行10:3地結(jié)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(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乃至世界的新能源發(fā)展帶來了新的動力。 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、無噪音、抗12級以上臺風(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、對環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，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(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。 新能源的環(huán)境意義和能源安全戰(zhàn)略意義 我國能源需求的急劇增長打破了我國長期以來自給自足的能源供應(yīng)格局，自1993年起我國成為石油凈進(jìn)口國，且石油進(jìn)口量逐年增加，使得我國接入世界能源市場的競爭。由于我國化石能源尤其是石油和天然氣生產(chǎn)量的相對不足，未來我國能源供給對國際市場的依賴程度將越來越高。 國際貿(mào)易存在著很多的不確定因素，國際能源價格有可能隨著國際和平環(huán)境的改善而趨于穩(wěn)定，但也有可能隨著國際局勢的動蕩而波動。今后國際石油市場的不穩(wěn)定以及油價波動都將嚴(yán)重影響我國的石油供給，對經(jīng)濟(jì)社會造成很大的沖擊。大力發(fā)展可再生能源可相對減少我國能源需求中化石能源的比例和對進(jìn)口能源的以來程度，提高我國能源、經(jīng)濟(jì)安全。 此外，可再生能源與化石能源相比最直接的好處就是其環(huán)境污染少。 未來的幾種新能源 波能:即海洋波浪能。這是一種取之不盡，用之不竭的無污染可再生能源。據(jù)推測，地球上海洋波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)9×104TW。近年來，在各國的新能源開發(fā)計(jì)劃中，波能的利用已占有一席之地。盡管波能發(fā)電成本較高，需要進(jìn)一步完善，但目前的進(jìn)展已表明了這種新能源潛在的商業(yè)價值。日本的一座海洋波能發(fā)電廠已運(yùn)行8年，電廠的發(fā)電成本雖高于其它發(fā)電方式，但對于邊遠(yuǎn)島嶼來說，可節(jié)省電力傳輸?shù)韧顿Y費(fèi)用。目前，美、英、印度等國家已建成幾十座波能發(fā)電站，且均運(yùn)行良好。 可燃冰:這是一種甲烷與水結(jié)合在一起的固體化合物，它的外型與冰相似，故稱“可燃冰”?？扇急诘蜏馗邏合鲁史€(wěn)定狀態(tài)，冰融化所釋放的可燃?xì)怏w相當(dāng)于原來固體化合物體積的100倍。據(jù)測算，可燃冰的蘊(yùn)藏量比地球上的煤、石油和天然氣的總和還多。 煤層氣:煤在形成過程中由于溫度及壓力增加，在產(chǎn)生變質(zhì)作用的同時也釋放出可燃性氣體。從泥炭到褐煤，每噸煤產(chǎn)生68m3氣;從泥炭到肥煤，每噸煤產(chǎn)生130m3氣;從泥炭到無煙煤每噸煤產(chǎn)生400m3氣?？茖W(xué)家估計(jì)，地球上煤層氣可達(dá)2000Tm3。 微生物:世界上有不少國家盛產(chǎn)甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物發(fā)酵，可制成酒精，酒精具有燃燒完全、效率高、無污染等特點(diǎn)，用其稀釋汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料豐富，成本低廉。據(jù)報(bào)道，巴西已改裝“乙醇汽油”或酒精為燃料的汽車達(dá)幾十萬輛，減輕了大氣污染。此外，利用微生物可制取氫氣，以開辟能源的新途徑。 第四代核能源:當(dāng)今，世界科學(xué)家已研制出利用正反物質(zhì)的核聚變，來制造出無任何污染的新型核能源。正反物質(zhì)的原子在相遇的瞬間，灰飛煙滅，此時，會產(chǎn)生高當(dāng)量的沖擊波以及光輻射能。這種強(qiáng)大的光輻射能可轉(zhuǎn)化為熱能，如果能夠控制正反物質(zhì)的核反應(yīng)強(qiáng)度，來作為人類的新型能源，那將是人類能源史上的一場偉大的能源革命。