求助!科學作文《能源與我們的生活》

【專家解說】：能源與我們的生活 能源是宇宙的推動力，是系統(tǒng)作功能力的量化特性，能源可以是動能、位能、熱能。能源的 形式有很多(例如熱力、電力等)，而且一種能源形式可以轉(zhuǎn)化成另一種形式。 中國能源發(fā)展的回顧 　　能源是人類賴以生存的五大要素之一，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。經(jīng)濟、能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，是實現(xiàn)中國現(xiàn)代化目標的重要前提。在中國很久以前就開始開發(fā)和利用自然界中各種形態(tài)的能源，但是能源的社會化和大規(guī)模的商業(yè)化開發(fā)和利用還是在新中國成立以后才真正開始。中國現(xiàn)代能源工業(yè)的出現(xiàn)至今雖已有百年的歷史，但是由于中國在鴉片戰(zhàn)爭之后相當長的時期內(nèi)一直處于半封建半殖民地的社會狀態(tài)，工業(yè)化的進程非常緩慢，經(jīng)濟和社會發(fā)展水平低下，商品能源的開發(fā)利用水平也很低。 　　1949年新中國成立時，全國一次能源的生產(chǎn)總量只有2400萬噸標煤。到1953年，經(jīng)過建國初的經(jīng)濟恢復，一次能源生產(chǎn)總量已經(jīng)達到5200萬噸標煤，一次能源消費也達到了5400萬噸標煤。隨著中國社會主義經(jīng)濟建設的展開，中國的能源工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，到1980年一次能源生產(chǎn)和消費分別達到了6.37億噸和6.03億噸標煤，同1953年相比，平均年增長9.7%和9.3%。 　　改革開放以后，中國能源工業(yè)無論從數(shù)量上還是質(zhì)量上均取得了空前的進步，進入了世界能源大國的行列。1996年一次能源生產(chǎn)和消費分別達到了13.1億噸和13.9億噸標煤，躍居世界第二位。 　　經(jīng)過50年的發(fā)展，目前中國能源工業(yè)已經(jīng)形成了以煤炭為主、多能互補的能源生產(chǎn)體系，在一次能源生產(chǎn)和消費總量中的比重大約為：煤炭75%，石油17%，天然氣2%，一次電力（水電、核電、新能源發(fā)電）6%。 新中國建立以來，中國能源工業(yè)在許多領域已接近或趕上世界先進水平，這是值得我們自豪的地方，但是同時我們也應該對中國的資源情況進行客觀詳實的分析。中國地大物博、資源豐富，自然資源總量排世界第七位，能源資源總量約4萬億噸標準煤，居世界第三位。煤炭保有儲量為10024.9億噸，精查可采儲量893億噸；石油的資源量為930億噸，天然氣的資源量為38萬億立方米，現(xiàn)已探明的石油和天然氣儲量只占資源量的約20%和約3%；水力的可開發(fā)裝機容量為3.78億千瓦，居世界首位；新能源與可再生能源資源豐富，風能資源量約為16億千瓦，可開發(fā)利用的風能資源約2.53億千瓦，地熱資源的遠景儲量為1353.5億噸標準煤，探明儲量為31.6億噸標準煤，太陽能、生物質(zhì)能、海洋能等儲量更是屬于世界領先地位。但因我國人口眾多，能源資源相對匱乏。我國人口占世界總人口21％，已探明的煤炭儲量占世界儲量的11％、原油占2.4％、天然氣僅占1.2％。人均能源資源占有量不到世界平均水平的一半，石油僅為十分之一。我國1997年一次能源生產(chǎn)量為13.34億噸標準煤，人均能源消費量僅為1.165噸標準煤，人均電量為893kWh，不足世界人均能源消費水平2.4噸標準煤的一半，居世界第89位。北美人均能源消費量超過10噸標準煤，歐洲及獨聯(lián)體人均能源消費量為5噸標準煤。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國年人均能源消費量將逐年增加，到2050年將達到2.38噸標準煤左右，相當于目前世界平均值，遠低于發(fā)達國家目前的水平。人均能源資源相對不足，是中國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的一個限制因素，這也是發(fā)展新能源與可再生能源，開辟新的能源供應渠道的一個重要原因。 一次能源 一次能源是指自然界以自然形態(tài)存在的、人類可以直接利用的能源，主要有風能、水力能、太陽能、地熱能、化學能和核能等，但通常需要經(jīng)過適當加工轉(zhuǎn)換后才能利用。一次能源根據(jù)其利用的情況可以分為常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源是指在現(xiàn)有經(jīng)濟和技術條件下,已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用的能源,如煤炭、石油、天然氣、水能等。常規(guī)能源相對于新能源而言, 新能源指近年來才開始利用或早以利用但又有了新的利用方式的能源，如核能、海洋能、沼氣等。常規(guī)能源和新能源是相對的概念，如核能在許多國家是新能源，但在法國、日本等國已不是什么新能源。 煤炭 　　在地質(zhì)歷史上，沼澤森林覆蓋了大片土地，包括菌類、蕨類、 灌木、喬木等植物。但在不同時代海平面常有變化，當水面升高時，植物因被淹而死亡。如果這些死亡的植物被沉 積物覆蓋而不透氧氣，植物就不會完全分解，而是在地下形成有機 地層。隨著海平面的升降，會產(chǎn)生多層有機地層。 經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用，在溫度增高、壓力變大的還原環(huán)境中，這一有機層最后會轉(zhuǎn)變?yōu)槊簩?。因埋深和埋藏時間的差異，形成的煤也不盡相同。 　　我國煤炭資源十分豐富，據(jù)預測，我國煤炭資源遠景總量為５０５９２億噸，僅次于獨聯(lián)體，居世界第二位。截至１９９６年底，探明儲量的礦區(qū)５３４５處，保有儲量總量為１００２５億噸。我國保有儲量總量中的精查儲量２２９９億噸，與世界探明可采儲量相比，位于獨聯(lián)體、美國之后，居世界第三位。 　　 　　我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國，年產(chǎn)量達１２億噸，占世界煤炭總產(chǎn)量的１／３，年出口煤炭量３０００多萬噸，約占世界煤炭貿(mào)易量的６％。 石油、天然氣 　　石油是地下巖石中生成的、液態(tài)的、以碳氫化合物為主要成份的可燃性礦產(chǎn)。天然氣作為石油的伴侶，它也是以碳氫化合物為主要成分，而是以氣體狀態(tài)從地下巖石中來到地面的。從廣義上來說，天然氣除了以碳氫化合物組成的可燃氣體外，凡經(jīng)地下產(chǎn)出的任何氣體都可稱為天然氣。如二氧化碳氣、硫化氫氣等。不過，通常所說的天然氣都是指的可燃性氣體。從地下采出來的石油，沒有經(jīng)過加工提煉成各種產(chǎn)品以前通稱為原油。原油的化學元素主要是碳、氫、氧、氮、硫，其中碳和氫所占的比例最高，含碳84~87%，含氫12~14%，剩下的~2%為氧、氮、硫、磷、釩等元素。 　　原油的物理性質(zhì)最直觀的就是豐富多彩的顏色，由淺到深有白色、淡黃色、褐色、黑綠色以至黑色。我們常見到的石油一般都是黑色的。顏色的深淺和其中含有的非烴類物質(zhì)的多少有關，含量高的顏色就深。此外，用儀器測得的原油物理性質(zhì)還有密度、粘度、凝固溫度以及在熒光燈下發(fā)出顏色各異的熒光等。這些不同的物理性質(zhì)都是與它的化學成分和含量有關。例如，原油的凝固溫度就與蠟的含量有關，蠟含量高，凝固溫度也高 ，反之，凝固溫度就低。 　　要使沉積物中的有機質(zhì)能夠保存下來，需要有特定的地質(zhì)條件。大家都知道“水往低處流”的道理。泥沙和有機質(zhì)是在水的攜帶下，在一個低洼的地區(qū)沉積下來。因此，首要的地質(zhì)條件就是要有一個低洼的地形。這種低洼地形，根據(jù)它的規(guī)模大小，分別稱為盆地、坳陷、凹陷、洼槽等，并在各個地質(zhì)歷史時期中是不斷變化的。若隨著地殼的運動繼續(xù)下沉，它就能繼續(xù)保持低洼的地形，可以繼續(xù)接受沉積物，使地層厚度不斷增大。若隨著地殼運動上升，則低洼幅度就逐漸變小，接受沉積物就少，使沉積的地層厚度變薄。如果升到水面以上，則失去了低洼的形態(tài)，不但不接受沉積物了，反而使早先沉積的東西會被風化剝蝕掉。由此可見，不斷下沉的盆地或坳陷對有機質(zhì)的聚集才是有利的。 　　要生成石油還有一個必須具備的地質(zhì)條件，就是缺氧的“還原環(huán)境”。這就是要求接受沉積物后的洼地水體能保持封閉或半封閉，或富含有機質(zhì)的沉積物能迅速被后來的沉積物所覆蓋，使之與氧隔絕，防止有機質(zhì)的氧化和逸散。 　　現(xiàn)代的生油理論還認為，生物體中的有機質(zhì)先要轉(zhuǎn)化成一種特殊的有機質(zhì)，這種特殊有機質(zhì)叫做“干酪根”，再由干酪根轉(zhuǎn)化成石油。這種轉(zhuǎn)化要在一定的物理化學條件下才能實現(xiàn)，這個條件主要是地下溫度。干酪根開始變成石油的溫度范圍大致是100~130°C，因為地下溫度從淺到深是逐漸升高的，早先的沉積物不斷被后來的沉積物所覆蓋，埋藏也就越來越深，有機質(zhì)只有在達到一定的埋藏深度時才能轉(zhuǎn)化成石油。 　　除了溫度的因素以外，還與埋藏的時間長短有關，溫度和時間兩個因素可以互補。也就是說如果溫度低一些但埋藏時間較長，或者溫度高一些但埋藏時間較短，兩種情況對干酪根轉(zhuǎn)化成油的影響效果都是一樣的。 　　可見，生成石油的地質(zhì)條件是綜合性的，它既需要在沉積過程中保持“補償沉積速度”的條件，又需要使得沉積物能具有缺氧的“還原環(huán)境”，還需要有相應的地層溫度(即要有一定的地層埋藏深度)的作用等多方面因素的配合，才能有效地生成石油。 生物能 　　以生物質(zhì)為載體的能量.生物界一切有生命的可以生長的有機物質(zhì),包括動植物和微生物.所有生物質(zhì)都有一定的能量,而作為能源利用的主要是農(nóng)林業(yè)的副產(chǎn)品及其加工殘余物,也包括人畜分糞便和有機廢棄物.生物質(zhì)能為人類提供了基本燃料。 　　生物能具備下列優(yōu)點: (1)提供低硫燃料， (2)提供廉價能源(於某些條件下)， (3)將有機物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料)， (4)與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術上的難題較少。 　　其缺點有: (1)植物僅能將極少量的太陽能轉(zhuǎn)化成有機物， (2)單位土地面的有機物能量偏低， (3)缺乏適合栽種植物的土地， (4)有機物的水分偏多(50%～95%) 　　生物能是太陽能以化學能形式貯存在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，其蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就像當于目前人類消耗礦物能的20倍，或相當于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。 水能 　　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動均可以用來發(fā)電。 新能源 太陽能 　　太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產(chǎn)生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約為3.75×1026W）的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉(zhuǎn)換。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。 風能 　　風是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風。據(jù)估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2％轉(zhuǎn)化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74X109MW，其中可利用的風能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。 　　人類利用風能的歷史可以追溯到公元前，但數(shù)千年來，風能技術發(fā)展緩慢，沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發(fā)展。風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，特別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達到的農(nóng)村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。 即使在發(fā)達國家，風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。 　　我國位于亞洲大陸東南、瀕臨太平洋西岸，季風強盛。全國風力資源的總儲量為每年16億kw，近期可開發(fā)的約為1.6億kw，內(nèi)蒙古、青海、黑龍江、甘肅等省風能儲量居我國前列。 海洋能 　　地球表面積約為5.1X108km，其中陸地表面積為1.49X108km，占29％；海洋面積達3.61X1O8km，占71％。以海平面計，全部陸地的平均海拔約為840m，而海洋的平均深度卻為380m，整個海水的容積多達1.37X109km3。一望無際的汪洋大海，不僅為人類提供航運、水產(chǎn)和豐富的礦藏，而且還蘊藏著巨大的能量。通常海洋能是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等，更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質(zhì)能等。全球海洋能的可再生量很大，上述五種海洋能理論上可再生的總量為766億千瓦。雖然海洋能的強度較常規(guī)能源為低，但在可再生能源中，海洋能仍具有可觀的能流密度。 氫能 　　氫能是指以氫為轉(zhuǎn)換媒介的能量。氫由水的電分解或者熱分解而得到，氫的儲藏、輸送可以采用高壓氣體氫和金屬氫化物等三種方式。根據(jù)需要，氫能可以通過燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，或者用?nèi)燃機轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，或者用燃料電池轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，各種轉(zhuǎn)變方式均可高效率地進行。更廣義而言，氫能還包括氫的同位素氘與氘核聚變反應引起的能量。 　　氫作為二次能量被受到注目的原因有：①氫的原料是豐富的水，氫用種種一次能量制出故沒有資源的限制。②氫的燃燒生成物是水，不污染環(huán)境。③與長年累月生成的化石燃料不同，氫來自水燃燒后又回歸于水，不影響地球上的物質(zhì)循環(huán)。④與電力儲藏困難騅相反，氫能儲藏很容易。⑤氫能作為取代石油的液體燃料，可用于汽車燃料，飛機燃料等。⑥氫能可由燃料電池直接用來發(fā)電。⑦氫與儲氫材料之間的可逆反應具有能量轉(zhuǎn)換功能。故可廣泛用于電池等。⑧氫可廣泛用作化工等的原料。 　　氫能的實用化，尚待解決以下幾技術難題：①大量地且低成本地制造氫的技術開發(fā)②安全地儲藏、運送氫的技術開發(fā)。③高效率地轉(zhuǎn)換氫能的技術開發(fā)。④將氫能用于社會各行各業(yè)的技術開發(fā)。 生物能 　　生物質(zhì)是討論能源時常用的一個術語，是指由光合作用而產(chǎn)生的各種有機體。生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質(zhì)為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質(zhì)是獨特的，它是貯存的太陽能，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)和氣態(tài)燃料。據(jù)估計地球上每年植物光合作用固定的碳達2x1011t，含能量達x1021J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當于全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源，生物質(zhì)遍布世界各地，其蘊藏量極大。世界上生物質(zhì)資源數(shù)量龐大，形式繁多，其中包括薪柴，農(nóng)林作物，尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物，農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘剩物，食品加工和林產(chǎn)品加工的下腳料，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾等四個方面),人類對生物質(zhì)能使用的歷史十分悠久，如果從傳統(tǒng)意義上來使用生物能，如農(nóng)村使用薪柴等，生物質(zhì)能屬于常規(guī)能源。但如果是利用生物質(zhì)來制成沼氣或用垃圾來發(fā)電，此時的生物能的利用方式則屬于新能源。 天然氣水合物 　　天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate），又稱籠形包合物（Clathrate），它是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等）下由水和天然氣組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物，其遇火即可燃燒。它可用M?nH2O來表示，M代表水合物中的氣體分子，n為水合指數(shù)（也就是水分子數(shù)）。組成天然氣的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成單種或多種天然氣水合物［1］。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99％的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物（Methane Hydrate）。 　　天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內(nèi)陸湖的深水環(huán)境。在標準狀況下，一單位體積的氣水合物分解最多可產(chǎn)生164單位體積的甲烷氣體，因而其是一種重要的潛在未來資源。 地熱能 　　地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方，熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面，自史前起它們就已被用于洗浴和蒸煮。通過鉆井，這些熱能可以從地下的儲層引入水池。 房間、溫室和發(fā)電站。這種熱能的儲量相當大。據(jù)估計，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當于100PW?h。不過，地熱能的分布相對來說比較分散，開發(fā)難度大。實際上，如果不是地球本身把地熱能集中在某些地區(qū)（一般來說是那些與地殼構造板塊的界面有關的地區(qū)），用目前的技術水平是無法將地熱能作為一種熱源和發(fā)電能源來使用的。 嚴格地說，地熱能不是一種“可再生的”資源，而是一種像石油一樣，可開采的能源，最終的可回采量將依賴于所采用的技術。將水（傳熱介質(zhì)）重新注回到含水層中可以提高再生的性能，因為這使含水層不枯竭。然而在這個問題上沒有明確的結論，因為有相當一部分地熱點可采用某種方式進行開發(fā)，讓提取的熱量等于自 然不斷補充的熱量。實事求是地講，任何情況下，即使從技術上來說地熱能不是可再生能源，但全球地熱資源潛量十分巨大，因此問題不在于資源規(guī)模的大小，而在于是否有適合的技術將這些資源經(jīng)濟開發(fā)出來。 　　地熱能是指貯存在地球內(nèi)部的熱能。其儲量比目前人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構造板塊邊緣一帶、該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。如果熱量提取的速度不超過補充的速度， 那么地熱能便是可再生的。高壓的過熱水或蒸汽的用途最大，但它們主要存在于干熱巖層中，可以通過鉆井將它們引出。 　　地熱能在世界很多地區(qū)應用相當廣泛。老的技術現(xiàn)在依然富有生命力，新技術業(yè)已成熟，并且在不斷地完善。在能源的開發(fā)和技術轉(zhuǎn)讓方面，未來的發(fā)展?jié)摿ο喈敶蟆５責崮苁翘焐蛢Υ嬖诘叵碌?，不受天氣狀況的影響，既可作為基本負荷能使用，也可根據(jù)需要提供使用。 二次能源 二次能源指由一次能源加工轉(zhuǎn)換后的能源，如電能、蒸氣、沼氣、機械能等。 我國的海洋能源 　　據(jù)估算，世界僅以可利用的潮汐能一項就達30億千瓦，其中可供發(fā)電約為260萬億度?？茖W家曾作過計算，沿岸各國尚未被利用的潮汐能要比目前世界全部的水力發(fā)電量大一倍。我國的潮汐能量也相當可觀，蘊藏量為1．1億千瓦，可開發(fā)利用量約2100萬千瓦，每年可發(fā)電580億度。浙江、福建兩省岸線曲折，潮差較大，那里的潮汐能占全國沿海的80％。浙江省的潮汐能蘊藏量尤其豐富，約有1000萬千瓦，錢塘江口潮差達8，9米，是建設潮汐電站最理想的河口。 　　50年代后期，我國曾出現(xiàn)過利用潮汐能辦電高潮，沿海諸省市興建了42個小型潮汐電站，總裝機容量500千瓦。70年代初再度出現(xiàn)潮汐辦電熱潮，至今仍在運轉(zhuǎn)的潮汐電站共有8座，總裝機容量7245千瓦。其中較大的3座為浙江江廈電站、山東半島白沙口電站和廣東甘竹灘洪電站。波浪發(fā)電主要集中研究小型氣動式裝置，應用在海上做航標燈。據(jù)估算，我國可供利用的海洋能量還有：潮流能1000萬千瓦、波浪能7000萬千瓦、海流能2000萬千瓦、溫差能1．5億千瓦和鹽差能約為1億千瓦。據(jù)計算，海浪每秒鐘在1平方千米海面上產(chǎn)生20萬千瓦的能量，全世界海洋中可開發(fā)利用的波浪約為27—30億千瓦，而我國近海域波浪的蘊藏量約為1，5億干瓦，可開發(fā)利用量約3000一3500萬千瓦，目前，一些發(fā)達國家已經(jīng)開始建造小型的波浪發(fā)電站。對利用溫差和鹽差的能量轉(zhuǎn)換為能源的問題正在研究和開發(fā)中。 不對追問