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1、能源与可持续发展能源的分类人类利用能源的简史火的利用化石能源的利用电能的利用核能的发现中国南海发现可燃冰发育区 能 解人类能源危机 月球资源将挽救地球将来出现的 能源危机 能源的分类、按其形成和来源分类： （1）来自太阳辐射的能量，如：太阳能 、煤、石油、天然气、水能、风能、生物 能等。 （2 2）来自地球内部的能量，如：核能）来自地球内部的能量，如：核能 、地热能。、地热能。 （3 3）天体引力能，如：潮汐能。）天体引力能，如：潮汐能。能源的分类、按开发利用状况分类： （2 2）新能源，是目前尚未广泛利用而）新能源，是目前尚未广泛利用而 正在积极研究以便推广利用的一次能正在积极研究以便推广利
2、用的一次能 源。如：核能、地热、海洋能、太阳源。如：核能、地热、海洋能、太阳 能、风能。能、风能。 （1 1）常规能源，是指当前被广泛）常规能源，是指当前被广泛 利用的一次能源。如：煤、石油、利用的一次能源。如：煤、石油、 天然气、水能、生物能。天然气、水能、生物能。 能源的分类 、按转换传递过程分类：（2 2）二次能源，由一次能源经过加工）二次能源，由一次能源经过加工 转换以后得到的能源产品如：沼气、转换以后得到的能源产品如：沼气、 汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火 电、水电、核电、太阳能发电、潮汐电、水电、核电、太阳能发电、潮汐 发电、波浪发电等。发电、波浪
3、发电等。（1 1）一次能源，是指直接取自自然）一次能源，是指直接取自自然 界没有经过加工转换的各种能量和资界没有经过加工转换的各种能量和资 源源 。如：煤、石油、天然气、水能。如：煤、石油、天然气、水能 、风能、核能、海洋能、生物能。、风能、核能、海洋能、生物能。能源的分类 、按属性分类：（2 2）非可再生能源，则不能自然）非可再生能源，则不能自然 再生。如：煤、石油、天然气、核再生。如：煤、石油、天然气、核 能、油页岩能、油页岩 。（1 1）可再生能源，指具有自然恢复）可再生能源，指具有自然恢复 能力，不会随本身的转化或人类的能力，不会随本身的转化或人类的 利用而日益减少的能源。如：太阳利用
4、而日益减少的能源。如：太阳 能、地热、水能、风能、生物能、能、地热、水能、风能、生物能、 海洋能。海洋能。世界能源储量及需求世界能源储量及需求v现在世界能源消耗中90%以上是不可 再生能源。其中：石油大约占40%， 煤大约占30%，天然气大约占20%。v按现在的能源消耗，世界上的石油、 天然气和煤等生物化石能源将在几十 年至200年内逐渐耗尽。 世界能源储量及需求v地球上不可再生能源情况 种类储量（按标准煤计） 1012 kg 已探明潜在煤9002700石油10036天然气7460铀13001600世界能源储量及需求v人类对能源需求情况年份需求量（ 按标准煤 计） /1012kg年份需求量（按
5、 标准煤计） /1012kg19807.5202015.019847.8204018.0200011.0206021.0世界能源储量及需求v我国已探明的煤、石油和天然气的储藏量 能源已探明的储量数量在世界中的 地位煤1.5万亿吨1位石油70亿吨6位天燃气33.3万亿立 方米16位世界能源储量及需求v我国能源结构特点：富煤、贫油、少气 v在21世纪前50年内，世界能源的发展趋势仍将以化 石燃料为主。随着石油、天然气资源的日渐短缺和 洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位还 会逐渐提升。根据我国资源状况和煤炭在能源生产 及消费结构中的比例，以煤炭为主体的能源结构在 相当长一段时间内不会改变。我
6、国能源资源的基本 特点（富煤、贫油、少气）决定了煤炭在一次能源 中的重要地位。我国煤炭资源总量为56万亿吨， 其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的11%， （石油占2.4%，天然气占1.2%）。建国以来，煤炭 在全国一次能源生产和消费中的比例长期占70%以 上，2001年全国开采量近13亿吨。世界能源储量及需求v 专家预测，据有关部门预测，到2005 年，全国一次能源生产量为123亿吨 标准煤，其中煤炭为785亿吨标准煤 (折合11亿吨原煤)，仍占638%。专 家预测，在本世纪前30年内，煤炭在 我国一次能源构成中仍将占主体地位 。v按现有的能源消耗量来计算,我国煤、 石油、天然气等不可再
7、生能源的开采 年限仅为40年。 世界能源储量及需求能源利用中的问题及相应对策v能源利用中的问题主要包括以下三个 方面： 、传统能源煤、石油、天然气随着不 断开采逐渐枯竭，俗称“能源危机”。、能源利用中硫化物、碳氧化合物和 粉尘的大量排放造成对环境及生态的 破坏。 、由于突发事件引起的能源的短缺或 能量供应的中断。能源1973/ 能源单位1973年该能源对世 界能源总产 量的贡 献/%1995/ 能源单 位1995年该能源对世 界能源总产 量的贡 献/% 煤149827.98217927.00石油273051.00322840.00天然气96418.00177522.00水能发 电1072.00
8、2423.00核能发 电541.016468.00世界能源 总产 量535310080701001973和1995世界能源生产的变化情况核能原子核的直径大约是原子的10万分之 一.核内的粒子靠强大的核力结合在一 起.当原子核发生变化时,就可以放出 惊人的能量,即核能.获得核能的途径之一:核裂变质量较大的原子核分裂成两 个或两个以上中等质量核的 过程叫核裂变.核裂变时放出 大量的核能.1kg铀中的铀核如果全部发 生裂变，释放出的能量大约 相当于2500t的标准煤完全燃 烧所放出的能量核裂变时放出大量的核能.原子弹就是利用重核 裂变的现象制成的。核裂变核裂变核裂变(nuclear (nuclear
9、 fission)fission)是大核分裂为小核的过程是大核分裂为小核的过程. . 普通的核武器普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。铀-235的裂变与核武器 35种元素的200 多种位素同发生链反应爆 炸 2 3核裂变和链式反应链式反应和原子弹原子弹核能的和平利用:核反应堆和核电站核能的和平利用:核反应堆和核电站我国大陆已建成: 浙江秦山、广东 大亚湾和岭澳建设中: 江苏田湾核能发电原理核能内能机械能电能核电是经济的能源获得核能的途径之二:核聚变两个较轻的原 子核结合成一 个较重的原子 核的现象叫核 聚变（也叫热 核反应）.核聚变时放出大量的核
10、能.氢弹就是利用 轻核聚变现象制成的获得核能的途径之二:核聚变氢弹核电是安全可靠清洁的能源吗?1986年4月26日，前苏联（现乌克兰境内）的切 尔诺贝利核电站4号机组发生爆炸，8吨多强辐 射物质倾泻而出，使5万多平方公里的土地受到 污染，320多万人遭受核辐射的侵害。事故发生 后，发生爆炸的4号机组被用钢筋混凝土封起来 ，电站30公里以内的地区被定为“禁入区” 核电是安全可靠清洁的能源吗?正方：核电站综合运行 成本低不排放有害气体新式核反应堆， 多道防护屏障反方：并不是万无一失核废料的安全处理技术是柄双刃剑前苏联于前苏联于19541954建成建成 世界上第一座核电站世界上第一座核电站 ；至今已
11、有；至今已有3030多个国多个国 家和地区的家和地区的400400多座多座 核电站处在运行之中核电站处在运行之中 。 右图列出右图列出19951995年年 一些国家核电占各自一些国家核电占各自 总电力的百分率。总电力的百分率。第二次世界大战结束后，科学家迅速将第二次世界大战结束后，科学家迅速将 原子能的利用转向和平用途。原子能的利用转向和平用途。新能源的开发利用v核能的开发利用v核能主要是原子能，是从铀矿石中提 取的核燃料，与煤炭相比，1千克铀的 原子核所释放出的热量大约相当于 2500吨煤炭燃烧时放出的热量。核电 站的优势突出表现为：其体积小，运 输方便；而且能减少运输费用，在地 壳中储量巨
12、大，足以让人类使用很长 时间；燃烧时清洁，不会对环境构成 严重污染 v核能的成就虽然首先被应用于军事 目的，但其后就实现了核能的和平 利用，其中最重要也是最主要的是 通过核电站来发电。 v我国的核电站：浙江秦山核电站v 广东大亚湾核电站广东岭澳核电站广东岭澳核电站我国第一座核电站我国第一座核电站浙江秦山核浙江秦山核 电站于电站于 19911991年建成发电。年建成发电。核电站核电站秦山核电站厂区一景，左上角圆柱体建筑为核反应堆外景秦山一期1号机组总控制台 秦山二核一号机组 2002年投入使用的秦山二核汽轮机 厂房 浙江秦浙江秦 山核电山核电 站站广州大亚湾核广州大亚湾核 电站。这是我电站。这是
13、我 国大陆第一座国大陆第一座 大型商用核电大型商用核电 站站广东岭澳广东岭澳 核电站核电站大亚湾核电站全貌太阳能的开发和利用v太阳能利用的形式很多，例如：太阳 能集热为建筑供暖、供热水，用太阳 能电池驱动交通工具和其它动力装置 等等，这些都属于太阳能小型、分散 的利用形式。太阳能大型、集中的利 用形式，则是太空发电。在距离地面 三万多公里高空的同步卫星上，太阳 能电池每天24小时均可以发电，而且 效率高达地面的10倍。太空电能可以 通过对人体无害的微波向地面输送。 三.太阳能太阳能巨大,获取方便,没有污染,具有 重要的开发和利用价值. 太阳中心的热核聚变,通过辐射的方式 向四面八方发射能量.二
14、十二亿分之一 能到达地球. 到达人类居住和生活地区的能量约为 太阳能的5%6%,比全世界各种能源 总和还大.除核能 ,地热 能,潮 汐能以 外的所 有能量 几乎都 来自太 阳能.利用太阳能的方式光热转换光电转换光化转换太阳能太阳能发电站太阳能路灯太阳能电池板能量转移和转化的方向性黄果树瀑布热水中的冰块空气会自动聚拢吗？上面的水沸腾、下面 的水结冰，可能吗？问题1、火炉把自己的内能传递给房间 里的 空气，供人取暖；到了春天，能 否把这些内能重新收集起来，来年再 用？ 问题2、汽车制动，由于摩擦，动能转 化为地面和空气的内能，这些能量能 够自动开汽车吗思考能量转移和转化的方向性水滴实验永动机不 可
15、能制成能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程 能量转化和守恒定律 能量既不会凭空消灭, 也 不会凭空产生,它只会从一种 形式转化为另一种形式,或者 从一个物体转移到另一个物体 ,而在转化或转移的过程中,其 总量保持不变.这就是能量的 转化和守恒定律.人工取火蒸汽机核能第一次第二次第三次以柴薪为燃料化石燃料铀一万年二百年几十年能量转化与效率白炽灯正常工作 的效率仅10%小轿车的效率仅15%蒸汽机6%15% 汽油机20%30% 柴油机30%45%喷气发动机 50%60%热机的效率能源与可持续发展我国人均能源可开采量与 世界平均水平的比较地热能的开发利用v目前世界上已有近二百座地热发电站 投入了
16、运行，装机容量数百万千瓦。 研究表明，地热能的蕴藏量相当于地 球煤炭储量热能的1.7 亿倍，可供人类 消耗几百亿年，真可谓取之不尽、用 之不竭，今后将优先利用开发。 “地球动力”公司设计的地热发电站运行 示意图 其他新能源的开发利用v风能 风能利用技术的不断革新，使这 种丰富的无污染能源正重放异彩。 据估计，二三十年内，风力发电量 将要占欧共体电占全国总电力的 30%左右。 v氢能 氢是宇宙中含量最丰富的元素之一， 可以提取出无穷无尽的氢。氢运输方便， 用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点 很多。俄罗斯试着用氢作为“图-155”型飞 机的燃料已经初步获得成功，各国也正积 极试验用氢作为汽车的燃料。氢无疑也
