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细数各种各样的可持续发展新能源

发布时间:2021-06-27 19:31:52 浏览数:

煤炭、石油、天然气是人类在经济高速发展初期用到的常规能源,然而随着经济的日益发展,这些不可再生能源日渐稀缺,致使人们不得不思考可持续发展的新能源的开发利用。目前人类正在开发利用的新能源都有哪些呢?我们不妨细数一下。

一、太阳能

在太阳内部发生着核反应,温度高达1500万度,辐射出大量的热能。传到地球外大气层的太阳辐射能量相当于人类一年消耗的全部能量的28000倍。但是其中35%被反射回去,18%被大气层吸收而转变成风能,其余47%穿过大气层到达地球表面。如果我们能把落到地球上的太阳能全部收集起来,只要收集50分钟左右就够人类消耗一年。?摇太阳能最普遍的用途是把水加热用于供暖。这样的“太阳屋”已在很多地方试用。人们更关注的是把太阳能用于工业和其他产业部门,利用太阳能发电则是最理想的办法。?摇在利用太阳能时,一个必须面对的问题是:没有阳光时怎么办?受夜间和阴雨气候的影响,这是利用太阳能所遇到的最大限制,但随着科技的进步,这种限制正逐步缩小。目前,一般家庭太阳能热水器都有储热槽储存热水,高级一点的储热装置,即使连续一两天阴雨,仍能使用储存的热水。目前还有固体储热法和化学储热法。?摇在美国的太空计划中,未来的太阳能发电厂将设于地球上空约6000千米的卫星轨道上,然后利用微波将电能传回地球,不受日夜或云雨的影响。“宇宙发电计划”在理论上是完全可行的。?摇未来大规模的太阳能开发利用,有可能开辟新能源领域,从而将人类带出传统的燃火时代。

二、海洋能

广袤无垠的大海,起伏的海浪如同一个力大无比的“海巨人”,它拍打着发电设备里的空气,被压缩的空气推动了涡轮转动,产生了电能。

苏格兰可再生能源电力公司于2012年在奥克尼郡北部艾代岛成功完成了水下涡轮机“激发”潮汐发电的测试。此次测试的成功,是苏格兰利用潮汐能发电创新迈出的重要一步。该技术被证明可以有效地在苏格兰水流湍急的潮汐中有效运作,在冬季风暴来临时,涡轮机会调整降低相应位置。

作为潮汐能发电的涡轮机,HS1000采用的是固定在海底位置的风力涡轮机版本,其叶片会在潮汐流中旋转发电。相比之下,潮汐涡轮机具有更短的刀片,旋转速度较慢,能量被倾斜的刀片转换成电流。其基底构造被设计成一个三脚架,在海底占有最小足迹,并由重力和附加的安定器稳固其位置。

苏格兰拥有丰富的潮汐发电资源。此次完成这个较大规模的项目更是让他们信心倍增,未来几年将在艾拉海峡建立一个10兆瓦的潮汐能发电系列。

潮汐能发电支持者说,与其他可再生能源如风能和太阳能发电相比,潮汐发电是可再生能源中的重要组成部分,且更具优势,由于其与月球运动的周期有关,故潮流可提前数年被预见。

因利用海洋能源的优势,在于取材范围广和无污染性,逐渐受到国际上的广泛重视。目前,取得研发使用海洋能源许可或者正在研究海洋能源利用的国家有葡萄牙和美国。科学家们正在积极努力地研发能够普及给家庭使用的海洋能利用技术,希望在不久的未来为人们的生活提供便利。

最近,挪威能源集团还开发出另外一种新的绿色能源,它就是海洋渗透能。物理上的渗透原理为:如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。

而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。江河入海口是人口居住密度较大的区域,因此海洋渗透能发电能有效供给入海口的居民使用。据估计,一个足球场大小的海洋渗透能发电区域可以为15000个家庭提供电力。

三、地热能

在我们脚下的地球中有一个巨大的能源宝库,除了我们熟知的石油、煤和天然气外,还有一个我们关注较少的能源。这种新能源不仅储量大,而且污染很小,这种日渐受到重视的能源就是地热。无论是地震还是火山,都是地下能量的释放过程。地球内部的总热能量约为地球上全部煤炭储量的1.7亿倍,具有经济价值的潜在地热能大约相当于现在全球能源消耗总量的45万倍,比水力发电的潜力还大100倍。如何利用地下的高温岩浆发电,是能源科学研究的一大课题。

地热能有许多种用途,例如,它可以直接用来供热、发电、也可以用于温泉养鱼、灌溉、温室栽培、皮革加工、食品加工以及造纸、晒盐、制碱等等。作为一种清洁高效的能源,地热已经在世界各国掀起开发利用的热潮。除了德国外,世界上大多数国家都在加紧对地热的开发。地热作为绿色能源中唯一的地下宝藏,目前已有110个国家在开发利用,每年以12.8%的速度递增。欧洲的冰岛是利用地热能的典型国家,那里一半以上的居民是靠地下热水取暖的。20世纪60年代,意大利利用地热发电点亮了第一个灯泡,成为世界上最早利用地热发电的国家,之后,日本、新西兰、印尼、德国等国家相继开始利用地热发电。目前,有20多个国家利用地热发电。

我国开发利用地热资源已有上千年的历史,但是较大规模的勘查开发利用则是近30年的事,施工的地热井近2500眼,深度从数百米延伸到4000米,地热能的利用达500万吨标准煤当量。地质学家李四光曾经表示,地热是与石油天然气同等重要的能源。

另外,在世界各地,时常有些火山喷发,喷出的高温岩浆,形成滚滚“红流”,比如在美国夏威夷群岛上的活火山,炽热的火山岩浆喷出后形成滚滚“红流”注入了太平洋,激起了冲天的蒸汽热浪,是极其壮观的景象。这些蒸汽热浪给科学家带来了创造发明的灵感,可不可以利用高温岩浆中巨大的热量来发电呢?如果这一设想能够实现,人类将大受恩惠。

因此,美国的科学家首先提出了利用高温岩浆发电的建议,并设计了实施方案。利用岩浆的热能当然不是等火山喷发之后去利用,那样就为时已晚,而是要在岩浆还在地下时就去利用它的热能。怎样才能利用呢?科学家们想出了好办法。

首先他们用物理探测方法查明哪些地下有高温岩浆,然后选定合适的地点,钻上两口深井,一直钻探到高温岩体中(在高温岩体下就有岩浆),因此,有些井要钻到6000米深,有些钻到2000~?摇3000千米就能到达高温岩体内。这时就可以往井中灌入凉水,让高温岩体将凉水加热,然后再从另一口井中抽出被高温岩体加热了的热水。这时热水的温度可以高达?摇190摄氏度,热水抽出地面立即形成高压蒸汽,推动气轮发电机发电。

现在,美国、日本、英国都在建造岩浆发电的实验工厂。科学家称,开凿一个宽12英尺、深2万英尺的洞就可以产生一个发电站,并可从中获取30兆瓦的电力。只要将液体注入洞中,液体就会被岩浆加热至摄氏500多度,再将液体输出地面就可产生电力。

从技术角度来看,岩浆发电已经不再有任何科学问题,不过,这是一个高风险的工程项目,虽然经过了很多试验,依然面临着一些问题。

首先,要想成功建设一个岩浆发电厂,必须找到一个岩浆源地,而且是能够循环的岩浆。也就是说,在地下深处随着热量不断被提取,冷却的岩浆必须要被周围更高温度的岩浆体所取代,新鲜的岩浆需要源源不断地出现。当前,这个问题已经得到解决,科学家对冰岛的克拉夫拉地热发电站之下的岩浆进行研究后发现,岩浆的运动和流向是可以追踪的,只不过需要花费大量的时间和财力。

其次,需要考虑到地震的影响。通常来说,岩浆活动强烈的地方,也是地震频发区域,这样的发电厂容易受到地震的影响,比如冰岛的克拉夫拉地热发电站在早期打下的19个钻孔,很多都被地震毁掉了。岩浆发电站的选址必须充分考虑地震的影响。

第三,世界各地不同的岩浆源具有不同的化学物质和温度压力条件,即不同岩浆源之间具有一定的差异,这些差异意味着,在一个地区的技术工作方案,将不适用于其他地方,从而加大了商业化运作的风险。

困难重重,但阻挡不了人们利用地热资源的步伐。随着地球科学的发展,岩浆发电将逐渐成熟,在电力的大家族中,又将增加一个重要成员。

开发利用可持续发展的新能源,为人类的生产生活服务是科学家们的任务,也是我们青少年一代未来需要努力地方向,没有可持续发展的新能源就没有我们美好的未来,而如果我们青少年没有可持续发展的观念,就不会实现我们中华民族的繁荣昌盛。因此,我们不仅要了解这些新能源的开发利用,更要树立正确的人生观、价值观,为人类的未来努力奋斗。

(作者单位:上海市华东师范大学第二附属中学高三五班)

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