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

【專家解說】：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(fēng)能、太陽能、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(chǎn)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(yù)測的那樣提升發(fā)動機的效率。證明古典熱力學(xué)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(guān)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(xué)發(fā)動機原理”!“無熱發(fā)動機”。當(dāng)熱已經(jīng)產(chǎn)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。 當(dāng)舊能源(包括新能源)沒有產(chǎn)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(chǔ)! 節(jié)能 節(jié)能的中心思想是采取技術(shù)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(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。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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(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(yīng)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(yán)重。 隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，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(nèi)官員和學(xué)者認(rèn)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(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(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、燃料保障等問題，使我國核電發(fā)展的步子邁得更大一些。同時，我國的風(fēng)電資源量在10億千瓦左右，目前僅開發(fā)幾百萬千瓦，應(yīng)當(dāng)對風(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)來講，還是要加快發(fā)展核電。最近一兩年，從中央到國務(wù)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(jié)構(gòu)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(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、浪費大、污染嚴(yán)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(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，還要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、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)能市場機制，促進(jìn)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(chǎn)供應(yīng)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(xué)家和科學(xué)家的普遍估計，到本世紀(jì)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(yīng)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(dá)國家受害為重。最嚴(yán)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。 為了避免上述窘境，目前美國、加拿大、日本、歐盟等都在積極開發(fā)如太陽能、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，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。目前國內(nèi)外熱情研究的氫燃料電池電動汽車，就是此類能源中介應(yīng)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(qū)動力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。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(jié)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(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便已得到國際社會普遍認(rèn)可。20世紀(jì)70年代爆發(fā)的兩次石油危機使能源安全的內(nèi)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(yīng)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(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(jìn)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。 目前世界上常規(guī)能源的儲量有的只能維持半個世紀(jì)(如石油)，最多的也能維持一、兩個世紀(jì)(如煤)人類生存的需求。 今天的世界人口已經(jīng)突破60億，比上個世紀(jì)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?wù)摗肮?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(yīng)卻始終跟不上人類對能源的需求。當(dāng)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(yù)測石油、天然氣最多只能維持不到半個世紀(jì)，煤炭也只能維持一、兩個世紀(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都日趨嚴(yán)重。 當(dāng)前世界所面臨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(yīng)安全問題，而是包括能源供應(yīng)、能源需求、能源價格、能源運輸、能源使用等安全問題在內(nèi)的綜合性風(fēng)險與威脅。 作為世界上最大的發(fā)展中國家，中國是一個能源生產(chǎn)和消費大國。能源生產(chǎn)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(guān)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(jì)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(jìn)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(jié)構(gòu)性矛盾日益成為中國能源安全所面臨的最大難題。 就可預(yù)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(dān)心汽車減少這個問題。 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。中國有自己的國情，中國能源資源儲量結(jié)構(gòu)的特點及中國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的特色，決定在可預(yù)見的未來，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將不大可能改變，我國能源消費結(jié)構(gòu)與世界能源消費結(jié)構(gòu)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(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)有別于其他國家。鑒于我國人口多、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)濟的可持續(xù)發(fā)展。 2. 積極借鑒國際先進(jìn)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(yīng)借鑒國際先進(jìn)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(yù)警機制、能源儲備機制和能源危機應(yīng)急機制，積極倡導(dǎo)能源供應(yīng)在來源、品種、貿(mào)易、運輸?shù)确绞降亩嘣岣呤袌龌潭?另一方面應(yīng)加強與主要能源生產(chǎn)國和消費國的對話，擴大能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、運輸、采購、貿(mào)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(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方便等特點，應(yīng)用面較廣，現(xiàn)在全球裝機總?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研究，經(jīng)過六年多研究和實踐，終于將一種成熟的新型應(yīng)用方式MUCE風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機(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(H型)突破了傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機啟動風(fēng)速高、噪音大、抗風(fēng)能力差、受風(fēng)向影響等缺點，采取了完全不同的設(shè)計理論，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(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。