未来能源的研究与环境问题

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1、未来能源的研究与环境问题摘要： 人们从开挖地下石油到开采海底石油，这一过程正是见证了石油资源慢慢枯 竭的行为。那么，你认为21 世纪中期的主要能源是什么？人类如何最终解决能 源问题？温室效应，厄尔尼诺现象，臭氧层空洞，冰山融化海平面上升，水土 流失，空气污染， 水污染, 这些环境问题的出现，人们是否要问问自己在生产 生活中获取消耗能源的同时有没有破坏了自然环境的行为和方式；我国还处在建 设期间，很多城市正在建设， 能源的消耗是非常浩大的， 这也同时导致了能源紧 缺的问题和环境问题的加剧。 随着人类工业化的不断推进， 人们对于能源的需要 求将会继续增加：在过去15 年时间里，人类对能源的消费需求

2、每年都在以1.5% 的速度递增。 在今后的 20 年时间里， 这种能源需求每年会以2%的速度递增， 在 31 年后其能源消耗量将会增加一倍。也许现在的我们不觉得石油资源的短缺的 紧迫感，但我们的子孙后代还能用什么能源呢？是否我们现在繁华的生活的代价 将会使的我们的子孙后代重返原始社会呢？尽管石油以及煤炭等化石能源在21 世纪仍然能够满足人类的需求， 但这些能源最终将会在某一天消耗殆尽，人类将 可能会面临严重的能源危机。 因此，我们必须积极的研究未来能源和新型能源以 及大力发展节能器具， 减少污染， 提高能源使用效率， 使能源物质可用寿命大大 增加。 关 键 字 ：能源问题、环境问题、新型能源、

3、节能器具、能源需求正文：人类社会经济快速发展,以化石能源 (煤炭、石油、天然气 )为主的能源资源大规模开发 ,资源储量日益减少和生态环境日趋恶化,使人类对未来能源的短缺 和生态环境恶化忧虑重重。目前,随着科学技术发展对开发新能源科学研究愈来 愈深入 ,世界各国科学家研究开发和发现的“可燃冰”、 “太空 (宇宙)太阳能发电”、 “热核聚变发电”的新型清洁能源使我们看到了战略性解决人类社会经济发展中 能源短缺和生存环境恶化问题的希望之光，因此研究新型能源迫在眉睫。一新型能源有：1核能、风能、水能、氢能、太阳能等新能源将会得到很大发展并且做为辅助能源。1.1核能：在新能源开发中比较现实的是核能，它将

4、逐渐发展成为新世纪的一种重 要能源。我们可以预测在不久的将来，核聚变能可能成为核能新秀。利用核 裂变，人们已经通过反应堆加以人工控制，实现了原子能发电。 要使核聚变 释放出的巨大的能量转变为电能，即实现核聚变发电。 也必须对核聚变实行 人工控制，使其按照人们的需要有的序地进行，这就是受控核聚变。 核能发 电具有很多优点： 不会造成空气污染， 不会加重温室效应， 核能发电所需要 的原料铀储量丰富提炼成本低。但同时也存在问题： 资源利用率低， 核废料 成为危害生物圈的潜在因素， 处理技术不完善， 核电建设投资费用大， 风险 较高。1.2风能：风能未来将会取得非常迅速的发展，全球风能产业的前景相当乐

5、观，各 国政府不断出台的可再生能源鼓励政策，将为该产业未来几年的迅速发展提 供巨大动力。 风能具有可再生、 永不枯竭、无污染等特点， 综合社会效益高。 但尽管在理想条件下， 虽然风能利用的成本比较低，但仍高于化石燃料， 风 能受地形、气候、风力的变化影响较大，连续性较差，转换效率较低，技术 还不够成熟。所以风能的发展也值得期待。1.3水能：水能是一种可再生能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。 广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭 义的水能资源指河流的水能资源。 水能资源最显著的特点是可再生、 无污染， 它是常规能源。 开发水能对江河的综合治理和综合利用具

6、有积极作用，对促 进国民经济发展， 改善能源消费结构， 缓解由于消耗煤炭、 石油资源所带来 的环境污染有重要意义， 因此世界各国都把开发水能放在能源发展战略的优 先地位。人们目前最易开发和利用的比较成熟的水能也是河流能源。水能主 要用于水力发电，其优点是成本低、可连续再生、无污染。缺点是分布受水 文、气候、地貌等自然条件的限制大。1.4氢能：氢能被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，越来越多的国家开始将 开发氢能列为重要的新能源项目，开发高效率、 低成本生产氢的工艺。 氢能 被认为具有长期利用的潜力， 具有高温高能， 热能集中，可再生，来源广泛， 应用范围广的刚有点，但也存在几个问题。首先

7、，氢不是一种能源来源，在 自然界不能自由存在；氢必须从石油、天然气或水等其它物质中分离出来， 成本比较昂贵； 氢的分离也要消耗能量， 从水中分离氢则能耗更高； 与等量 的石油相比，氢的热值也较低。第三，氢既不容易储存，也没有相关设施来 生产、运输和销售氢燃料。氢燃料利用各环节的安全性也值得关注。在石 油的色彩一书中作者预见， 在未来的两个世纪里， 氢将会作为从碳氢化合 物中衍生出来的烯料进入到世界经济领域中来，而它最终将会从碳氢化合物 中产生出来，并且主要将来源于水。22. 1 可燃冰研发开采可燃冰即甲烷 (CH4)的水合物 ,是甲烷在高压低温条件下形成的水合物, 是一种白色冰状的结晶体。甲烷

8、在摄氏温度0、压力在2. 65MPa;温度在 摄氏 10、压力在 7. 87MPa皆可形成可燃冰。 是近 20 a来在深海底和冻土 层发现的一种燃烧值很高 ,贮量巨大的新型洁净能源。 其 1 m3 可燃冰相当于 0. 164 t 石油、 0. 32 t 标煤、 164 m3 的天然气。全球总资源量相当于全球已 探明(已知)煤炭、石油、天然气总储量的 2 倍,可满足人类 1 000 a能源需求。 所以,世界各国都在积极研究开发。2000 年,日本在完成为期5 a 投资 6 400 万美元可燃冰专项计划后又启动了2001 年可燃冰项目。美国 1969 年实施可 燃冰调查 , 1998 年把可燃冰作

9、为国家发展战略列入国家长远计划,计划 2015 年实施商业性开发。印度1995 年制定了全国天然气水合物研究计划,投资5 600万美元进行可燃冰开发研究。 我国对可燃冰的开发研究起步晚进展快, 在可燃冰的地震识别技术、 地球化学探测技术、 资源综合评价技术和保真取 样技术等方面取得了显著的进展,研制的“深水浅孔可燃冰保真取样器”处 于国际领先地位。 初步勘察预测我国南海北部陆坡“可燃冰” 远景资源量可 达上百亿 t 油当量。2008 年 8 月在我国南海北部成功的钻获了可燃冰实物样 品,从而成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到可燃 冰实物样品的国家。 标志着我国可燃冰调查研究

10、水平步入世界先进行列。可 燃冰的开发利用虽然在开采、 储存和运输中存在着诸多的技术难题需要研究 解决,但一些发达国家预测到2015年可燃冰可实现商业性的开发。3. 太阳能：太阳能以其清洁环保、 取之不竭在全球范围受到了追捧，被认为是二十 一世纪的新能源之首， 发展前景极为被看好。 只有太阳能才能满足人们更进 一步的需求， 这种更加清洁的能源将会取之不尽，用之不竭。 太阳能具有普 遍，无害，利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染 越来越严重的今天， 这一点是极其宝贵的。 太阳能储量巨大可再生。 但同时 太阳能具有分散性和不稳定性， 开发成本高效率低等缺点。 太阳能具有巨大 的利

11、用潜力， 但成本目前大大高于风能， 数倍于化石燃料， 利用也是断断续 续的。太阳能开发难度大， 短时间内很难实现大规模利用；太阳能利用还受 矿物能源供应，政治和战争等因素的影响，发展道路比较曲折。尽管如此， 从总体来看， 20 世纪取得的太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大。 太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全球共同行动， 为实现 世界太阳能发展战略而努力， 保证太阳能事业的长期发展， 注意科技成果转 化为生产力， 发展太阳能产业， 加速商业化进程， 扩大太阳能利用领域和规 模，太阳能在人类的未来能源结构中必将占据着主导地位。4核聚变能发电的研发“核聚变能” 即氢的同位素氘 (

12、氢的同位素之一 ,符号 D2,质量 2,排序 88) 和氚(氢的同位素之一 ,符号 D2,质量 2,排序 67)在高温条件下 (摄氏 1 亿)发 生热核聚变 ,产生较重的原子核 ,释放出能量。热核聚变具有清洁和易采集的 特点。每一升水中含氘30 mg。聚变反映产生的能力相当于300 l 汽油的热 能。 地球上仅海水中含有45 万亿 t 的氘,足够人类使用上百亿年 ,是未来解决 人类能源短缺和生存环境问题最重要的途径之一。世界各国都非常重视这一 问题的研究 ,国际间建立了国际热核反应堆计划(简称国际热核计划 )。欧盟、 美国、俄罗斯、日本、中国、韩国和印度都参加了总投资100 亿美元在法国 建立

13、受控热核聚变实验室,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆, 规模与未来实用核聚变反应堆相仿,用于解决建设核聚变电站的关键技术问 题,预计 3550 a建成核聚变发电站。我国高度重视热核聚变试验的重大科研 项目,投入 2 亿元人民币支持中科院离子体物理研究所进行核聚变装置试验 研究;投入 45 亿元(人民币 )参与国际热核计划。我国已自主研制成目前世界 上等离子体运行时间最长的核聚变试验装置“EAST”,处于该领域研究的先 进行列。二环境问题大气污染的危害主要有以下几个方面：（1）对人体健康的危害：人需要呼吸 空气以维持生命。一个成年人每天呼吸大约2 万多次，吸入空气达1520 立方 米。

14、因此，被污染了的空气对人体健康有直接的影响。大气污染物对人体的 危害是多方面的， 主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织 受到刺激而患病。（2）对植物的危害：大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化 物等对植物的危害是十分严重的。 当污染物浓度很高时， 会对植物产生急性危害， 使植物叶表面产生伤斑， 或者直接使叶枯萎脱落； 当污染物浓度不高时， 会对植 物产生慢性危害， 使植物叶片褪绿， 或者表面上看不见什么危害症状，但植物的 生理机能已受到了影响，造成植物产量下降，品质变坏。（3）对天气和气候 的影响：大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，可以从以下几个方面加 以说明：减少到达地

15、面的太阳辐射量：从工厂、发电站、汽车、家庭取暖 设备向大气中排放的大量烟尘微粒，使空气变得非常浑浊， 遮挡了阳光， 使得到 达地面的太阳辐射量减少。 据观测统计， 在大工业城市烟雾不散的日子里，太阳 光直接照射到地面的量比没有烟雾的日子减少近40。大气污染严重的城市， 天天如此，就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。增加大气降 水量：从大工业城市排出来的微粒，其中有很多具有水气凝结核的作用。因此， 当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候，就会出现降水天气。 在大工业城 市的下风地区，降水量更多。下酸雨：有时候，从天空落下的雨水中含有 硫酸。这种酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫

16、酸，随自然界的降水 下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏，能使纸品、纺织品、皮革制品 等腐蚀破碎，能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用，还会腐蚀、污染建筑物。三结束语科学技术是第一生产力，没有过硬的科学技术，我们将没法建设更好的未来。 短期内，我们最重要的任务是发展科学生产力与保护环境，利用先进的科学 技术在设施齐全成熟油田扩大产量和加快新产地生产能力建设，以满足石油和天 然气不断增长的需要。 以促进石油和天然气的勘探、开发和利用。 同时要开发研 究新型能源的使用， 研究新型节能器具和汽车， 使新型能源形成产业化， 逐步走 进人们的日常生活。 我们只有发展了生产力，减少了污染物的排放，才能获得一个清洁的地球。 只有等到太阳， 我们最后的能源枯竭时， 我们才将到别的星球去开采能源，这将 是我们人类最后的计划。因此，作为当代大学生，我们要积极向上，努力学好自 己的专业知识， 为国家、地球做出自己一份贡献， 也许以后你们中的一员就是改 变人类未来资源需求的那位伟人。四参考文献：1 新能源与可再生能源概论苏亚新化学工业出版社2006-03 2