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清潔能源,主要分為狹義和廣義兩種概念。狹義的清潔能源是指可再生能源,如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能。這些能源消耗之後可以恢復補充,很少產生污染。廣義的清潔能源則包括在能源的生產、及其消費過程中,選用對生態環境低污染或無污染的能源,如天然氣、清潔煤(將煤通過化學反應轉變成煤氣或「煤」油,通過高新技術嚴密控制的燃燒轉變成電力)和核能等。

1 清潔能源 -基本資料

清潔能源清潔能源

清潔能源和含義包含兩方面的內容:(1)可再生能源:消耗后可得到恢復補充,不產生或極少產生污染物。如太陽能、風能生物能、水能等; (2)非再生能源:在生產及消費過程中儘可能減少對生態環境的污染,包括使用低污染的化石能源(如天然氣等)和利用清潔能源技術處理過的化石能源,如潔凈煤、潔凈油等。
太陽能、海洋能、風能、氫能、生物能(如沼氣能)、地熱能、水能屬於清潔能源,其中以太陽能最清潔。氫是含能量很高的無污染燃料,是有其它能源製造的二次能源,它燃燒時和氧化合成水,不產生污染物。

清潔能源是不排放污染物的能源,包括核電站和「可再生能源」,可再生能源是指原材料可以再生的能源,如水力發電、風力發電、太陽能、生物能(沼氣)、海潮能等,可再生能源不存在能源耗竭的可能,因此日益受到許多國家的重視,尤其是能源短缺的國家。

可再生能源是最理想的能源,可以不受能源短缺的影響,但也受自然條件的影響,如需要有水力、風力、太陽能資源,而且最主要的是投資和維護費用高,效率低,所以發出的電成本高,現在許多科學家在積極尋找提高利用可再生能源效率的方法,相信隨著地球資源的短缺,可再生能源將發揮越來越大的作用。   

太陽能清潔能源

太陽能清潔能源是將太陽的光能轉換成為其他形式的熱能、電能、化學能,能源轉換過程中不產生其他有害的氣體或固體廢料,是一種環保、安全、無污染、的新型能源。太陽能的能量轉換,主要有兩種形式: 
1.光與熱的轉換。如太陽能熱水器、太陽能灶等。
2.光與電的轉換,如太陽能電池板、太陽能車、船等。

清潔能源太陽能
海洋能

指依附在海水中的可再生能源,海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發能量,這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在於海洋之中。
1、潮汐能
2、波浪能
3、海水溫差能
4、鹽差能
5、海流能

風能

地球表面大量空氣流動所產生的動能。由於地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同,因而引起各地氣壓的差異,在水平方向高壓空氣向低壓地區流動,即形成風。風能資源取決於風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率,與風速的三次方和空氣密度成正比關係。據估算,全世界的風能總量約1300億千瓦。風能資源受地形的影響較大,世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶。在自然界中,風是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。隨著全球氣候變暖和能源危機,各國都在加緊對風力的開發和利用,盡量減少二氧化碳等溫室氣體的排放,保護我們賴以生存的地球。

清潔能源風能

風能的利用主要是以風能作動力和風力發電兩種形式,其中又以風力發電為主。以風能作動力,就是利用風來直接帶動各種機械裝置,如帶動水泵提水等這種風力發動機的優點是:投資少、工效高、經濟耐用。

氫能

1、所有氣體中,氫氣的導熱性最好,比大多數氣體的導熱係數高出10倍,因此在能源工業中氫是極好的傳熱載體。

2、氫是自然界存在最普遍的元素,據估計它構成了宇宙質量的75%,除空氣中含有氫氣外,它主要以化合物的形態貯存於水中,而水是地球上最廣泛的物質。據推算,如把海水中的氫全部提取出來,它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還高9000倍。

清潔能源氫能

3、除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,為142,351kJ/kg,是汽油發熱值的3倍。

4、氫燃燒性能好,點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃範圍,而且燃點高,燃燒速度快。

5、氫本身無毒,與其他燃料相比氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質,少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環境,而且燃燒生成的水還可繼續制氫,反覆循環使用。

生物能

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,一種以生物質為載體的能量,它直接或間接地來源於植物的光合作用,在各種可再生能源中,生物質是獨特的,它是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。所有生物質都有一定的能量,而作為能源利用的主要是農林業的副產品及其加工殘餘物,也包括人畜分糞便和有機廢棄物。生物質能為人類提供了基本燃料。

生物能具備下列優點:

清潔能源生物能

(1)提供低硫燃料
(2)提供廉價能源(於某些條件下)
(3)將有機物轉化成燃料可減少環境公害(例如,垃圾燃料)
(4)與其他非傳統性能源相比較,技術上的難題較少

至於其缺點有:
(1)植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物
(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%)

地熱能

地熱能是由地殼抽取的天然熱能,這種能量來自地球內部的熔岩,並以熱力形式存在,是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度,而在80至100公英里的深度處,溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩涌至離地面1至5公里的地殼,熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱,這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並抽取其能量。地熱能是可再生資源。

清潔能源地熱能

地熱能的利用:

1、200~400℃直接發電及綜合利用
2、150~200℃雙循環發電,製冷,工業乾燥,工業熱加工
3、100~150℃雙循環發電,供暖,製冷,工業乾燥,脫水加工,回收鹽類,罐頭食品
4、50~100℃供暖,溫室,家庭用熱水,工業乾燥
5、20~50℃沐浴,水產養殖,飼養牲畜,土壤加溫,脫水加工

現在許多國家為了提高地熱利用率,而採用梯級開發和綜合利用的辦法,如熱電聯產聯供,熱電冷三聯產,先供暖后養殖等。

水能

水能是一種可再生能源,是清潔能源,是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源;狹義的水能資源指河流的水能資源。水不僅可以直接被人類利用,它還是能量的載體。太陽能驅動地球上水循環,使之持續進行。地表水的流動是重要的一環,在落差大、流量大的地區,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。目前世界上水力發電還處於起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運動均可以用來發電。

清潔能源水能

核能

核能(或稱原子能)是通過轉化其質量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc²,其中E=能量,m=質量,c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放:
1、核裂變,打開原子核的結合力
2、核聚變,原子的粒子熔合在一起
3、核衰變,自然的慢得多的裂變形式

清潔能源核能

與現代航天技術、微電子技術、生物工程等重要領域一樣,原子能工業也是當代高技術的重要領域之一。它的行業與產業的發展是建立在不斷前進與創新的先進核科學技術基礎之上的。 從核工業自身內涵的突出特點可以十分明顯地看出,在取得政治、軍事、經濟、社會、環境五大重要領域的綜合效益,進而促進社會和國民經濟持續、協調、優質發展中,核工業具有不同於其他任何工業部門的特殊的戰略地位。

核能雖然屬於清潔能源,但消耗鈾燃料,不是可再生能源,投資較高,而且幾乎所有的國家,包括技術和管理最先進的國家,都不能保證核電站的絕對安全,前蘇聯的切爾諾貝利事故和美國的三里島事故影響都非常大,日本也出現過核泄漏事故,核電站尤其是戰爭或恐怖主義襲擊的主要目標,遭到襲擊后可能會產生嚴重的後果,所以目前發達國家都在緩建核電站,德國準備逐漸關閉目前所有的核電站,以可再生能源代替,但可再生能源的成本比其他能源要高。

潔凈煤

  潔凈煤(CleanCoal)一詞是80年代初期美國和加拿大關於解決兩國邊境酸雨問題談判的特使德魯·劉易斯(Drew Lewis美國)和威廉姆·戴維斯(WilliamDavis,加拿大)提出的。潔凈煤技術(Clean Coal Technology,簡稱CCT)的含義是:旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術的總稱。當前已成為世界各國解決環境問題主導技術之一,也是高技術國際競爭的一個重要領域。 
  由於中國煤炭開採和利用的特點決定,中國潔凈煤技術領域與國外潔凈煤技術領域重點放在燃燒發電技術上有所不同,含蓋從煤炭開採到利用全過程,是煤炭開發和利用中旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術的總稱。 

2 清潔能源 -發展前景

隨著世界各國對能源需求的不斷增長和環境保護的日益加強,清潔能源的推廣應用已成必然趨勢。專家預測,由於天然氣聯合循環發電具有高效、運行靈活、投資少和建設時間短等優勢,其發電佔全世界發電燃料的比例,將從2003年的19%增加到2030年的22%。2003~2030年,天然氣發電裝機容量將增加10.7億千瓦,佔全球發電裝機容量的比例將從27%增加到33%。核電發展也呈現提升勢頭。2003~2030年,國際上核電裝機容量將從3.61億千瓦增加到4.38億千瓦。其中,中國、印度和俄羅斯核電裝機容量增加最多。全世界核電發電量將從2003年的2.5萬億千瓦時,增加到2030年的3.3萬億千瓦時。水電及其他清潔能源發電均有望提高。到2030年,聯網的水電和其他清潔能源發電裝機容量將比2003年增加5.53億千瓦。這其中,大部分的增長來自亞洲國家的大型水電。中國將是水電增加最多的國家,印度、寮國和越南都有開發水電的計劃。而受高油價等因素影響,用燃油發電佔全世界發電的比例將從2003年的10%降低到2030年的7%。

據權威人士分析,儘管經濟放緩,2011年全球清潔能源新增投資總額依然同比增長5%,達到2600億美元,與2004年的536億美元相比增長了近4倍。其中,太陽能領域的投資成為最大的驅動力,且遠遠超過了風能。最值得注意的是,美國清潔能源投資自2008年以來首次超過中國。而從始於2004年的數據編製來看,2011年全球累計清潔能源投資已經超過了1萬億美元。

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