能源的分类及优劣分析

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能源的分类方式

(1)按性质分

可再生能源∶水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能等;

不可再生能源∶煤炭、石油、天然气等矿物能源;

(2)按形成和来源分

来自太阳辐射---生物能、煤、石油、天然气、水能、风能等;

来自地球内部----地热能、核能;

来自天体引力---潮汐能;

(3)按转换加工分

一次能源----从自然界直接获取∶煤、石油、天然气、太阳能、生物能、地热能;

二次能源---通过加工转换∶电能、汽油、柴油、沼气能、焦碳、蒸汽;

(4)按利用状况

常规能源----已被利用,目前仍大规模利用∶水能、生物能、煤、石油;

新能源----最近才被利用且未能大规模利用∶太阳能、风能、地热能、核能、沼气;

各种能源的优劣情况分析

(1)太阳能——太阳能即地球接收自太阳之辐射能,其直接或间接地提供地球上绝大部份的能量来源。

优势∶

A.全面性∶在地球的所有地方都能得到阳光的照射,而且实用性高、用途多;

B·现代的太阳能系统,在每天日照时间相当短的国家.也能有效地提供大量电能;

C太阳能科技应用广泛。例如太阳能的计算机、手表,在市面上很普遍。另外,利用太阳能来驱动的热水器和太阳能屋顶,在国内外亦屡见不鲜;

D·太阳能交通工具,不论是国内或国外都投入大量研发中;

缺点∶

A.稀薄性:需要广阔面积才能收集到足够人类使用的能量;

B.间歇性:无法连续不断地供应例如阳光仅出现在白天,而且时常受到云层遮蔽;

太阳能开发:世界各国在先前能源危机中,就已发现到发展替代能源的重要性;太阳能的发展也是重点之一,虽然现在已经有很多应用产品出现在人类生活中,但要真正高效率的使用太阳能,确实还有一段路要走。

(2)海洋能——海洋具有产生庞大的能源效力,潮汐的变化、温差的不同、海浪与洋流都是能用以产生能量的自然现象。

海洋能包括:

A温度差能;利用海水上层表面与深水处所产生的温差为动力;

B波浪能∶为利用波浪起伏的位能及运动的动能为动力;

C潮汐与潮流能∶是利用潮水的升落位能转换为动力;

D海流能∶利用旋转的车叶和发电机组成的海底水车装置,便可利用海流产生有用的能源;

E:盐度差能;F:岸外风能;G:海洋生物能;I:海洋地热能。

优势∶海洋能属绿色资源的一种,没有消耗的问题,且可以重复使用。

缺点∶

A.所需要占地颇大;

B·所需要资金庞大;

C.成本较高、能源转换效率相对偏低;

D.环境伤害;

海洋能开发——蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的,其理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。

(3)地热能——主要为地球内部放射性元素衰变所释放出的能量,为原本储存于地核熔岩中的大量热能。

地热能应用∶

A.医疗和娱乐应用∶温泉浴和泉疗;

B.农业应用∶温室加热、渔场、畜牧业、农作物烘干;

C.家庭或工业应用∶热水或供暖;

地热的发电应用:将热水或蒸汽从地热源提取出来,运用于推动涡轮发电。目前已有不少地热能发电的转换技术,包括干蒸气技术、双循环技术、干热岩技术。

优势∶

A、不会制造污染或温室气体;

B.不会制造噪音,可靠性高;

C地热能电站的全年利用率可达65-75%,相比起化石燃料电站最多只有90%;

缺点∶

A.开凿地底越深,成本便越高。

B.地热井会释出硫化氢和二氧化硫等有毒的气体。

C.自地热井喷出的水可能含有毒的物质,故须妥善处置地热能发电站排出的废水。

(4)风能——风能是现有能源中最便宜的可更新的能源。

优势∶

A.风取之不尽,用之不竭;

B.风力发电不需要燃料,没有废弃物问题;

C.风能不会产生辐射或二氧化碳公害;

缺点∶

A.风车叶片无法承受太大压力;

B.风能发电质量较不稳定;

C.风能产生的电力有限;

风能的发展——虽然风能产生的电量经济实惠,但风力所产生的电力不大,无法满足人类需求,加上风能的利用有许多环境条件上的限制(地形与地区),因此风能在未来能源发电上,只能扮演辅助及缓和传统石化燃料需要的角色。

(5)水能——水力发电是被人类大量开发利用的再生能源。

优势∶

A.水力发电技术简单且完备;

B.水力开发对环境之冲击较小,提供廉价电力;

C.管制洪水泛滥、提供灌溉用水、利于河流航运、提供尖峰时段电力调度;

缺点∶

A.有地形限制;

B.少雨干旱的地区不利开发;

C.水库开发影响原河域下游生态环境;

(6)生物质——指所有的有机物,如水生植物、农作物的残渣、动物牲畜的排泄物等,经由各式自然或人为化学处理合成为液体、气体或固体燃料,这种能量即为生物质能。

优势∶

A.可提供低硫燃料,降低空气污染;

B.使用废物、家畜粪便生产能量,可减轻废物处理,减少环境公害;

C利用设于农村附近的残渣来制造燃料,除能减少能源原料的运输费用,且残渣又可充当农田肥料;

D.将工业废料与城市垃圾转换成热能或电力,可维护环境品质,同时可减少堆置掩埋所需之土地;

E.与其它新能源相较,技术难题较少;

缺点∶

A.植物仅能将极少量之太阳能转化成生质能来利用;

B.生质能原料之含水量偏高(50%一95%),故转换效率偏低;

C.单位土地面积之生质能密度偏低;

D.缺乏适合栽种植物之土地;

(7)石油——石油是动、植物残骸经长年高压高温才转化而成的。

优点∶

A.价格便宜;

B.容易运输且其净有用能源产率很高;

C.是一种辅助燃料,可燃烧推动汽车、加热建筑物和水,并提供高温度与热量作为工业制造和发电之用;

缺点∶

A.燃烧时释放出的二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物对全球气候影响甚深;

B.石油和毒性污泥的渗漏会引起水污染,而且以盐水倾注油井也会污染地下水;

C.以现有石油消耗速度来看,50年之内石油的供应就会耗尽;

(8)核能——核能是经由质量的转化而从原子核释放出来的能量,主要通过核分裂与核融合反应释放能量。

核分裂——核分裂是指由重的原子(主要是铀或铈)分裂成较轻的原子因而产生能量的一种核反应形式。原子弹以及核能发电厂的能量来源都是核分裂。

核融合——核融合是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。太阳本身的发光发热便是来自核融合反应。

核能的发展——由于现阶段人类只能控制核分裂,所以核能暂时未能得到大规模的利用。但若能顺利发展控制核融合之技术,除可免除大量危险放射线之外,其原料还可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,可说是很理想的能源之一。

(9)煤炭——由有机物(生长在沼泽或河流三角洲之植物残骸)分解而成的能源种类。是近代工业最重要燃料之一,主要成分有碳、氢、氧及少量的氮、硫或其它元素。

优势∶

A.用途广泛;

B.具高热值的特性,是非常优良的燃料;

C.储量最大,分布广泛;

缺点∶

A.为固态,不利运输;

B.煤矿挖掘地常有意外发生;

C.煤矿开采造成周边生态破坏;

D.燃烧煤炭会易造成空气污染;

(10)天然气——是一种伴随石油、煤产生的气体。

优势∶

A.是干净的物质,多含碳、氢、甲烷等成分,成分较纯净,是一种优良的燃料;

B.天然气为气态,燃烧较为完全,可有效减低一氧化碳产量。

缺点∶

A.天然气是一种易燃性物质,若遭受外力撞击破坏容易产生爆炸现象;

B.若以人工建筑设施存放天然气,在遭到外力破坏如地震、火灾等,极易产生危险。

(11)电能——公元年,科学家富兰克林冒险实验,证实了「雷就是自然界所生的电」。

电能的产生:A.摩擦生电;B.化学生电;C.热生电;D.光生电;E.压力生电;F.磁生电;

优势:

A.输送方面,安全、经济;

B.生产、使用方便。

C.应用广泛,极大的促进了生产的发展,科学技术的进步;

D.空前的改善了人类的生存环境;

缺点:

A.容易发生触电事故,电线老化会发生火灾;

B.电压过大可能会引起断路;

(12)汽油——自原油炼制来的,由于从地底下开采出来的原油都是带有杂质与恶臭的,除了燃烧之外不具有实用价值。原油经过炼制的过程,会产生不同的成品,例如∶燃料气、汽油、煤油、柴油、重油等油料。从用途来区分汽油,又可分为车用汽油、航空汽油两种。

原油炼制的目的∶

A.分离∶将混合在原油中的多种石油产品,一一析分出来;

B.去除杂质∶将原本存在原油中的杂质去除,有利于原油的利用;

C.改善性能∶将石油产品改进,使其能被更广泛运用。原油炼制的方法∶蒸馏法、原油脱盐法、溶剂萃取法、裂炼法、重组、异构化、烷化、加氢脱硫;

(13)汽化燃料——一般而言,瓦斯是对气体燃料的统称,分为液化石油与天然气两种。

优缺点∶液化石油与天然气两种,两者都是极为方便与干净的能源,完全燃烧时产生二氧化碳,不完全燃烧时则会产生有毒的一氧化碳,造成人体中毒的现象。

特性为无色、无味、无毒、易燃、易爆,瓦斯公司也依照政府的规定,必须加入定量的臭剂,以警惕与保护消费者的安全。由于天然气比空气轻,因此漏气时容易往上飘,若空气中的天然气含量超过5%(液化石油气为1.8%),那么遇到火源就极有可能造成爆炸或燃烧。

(14)氢——氢气燃料电池之电力效率,比内燃机高出一倍,其排放的废气却只有水,没有污染问题。故全球二氧化碳产生的温室效应将从此避免。

(15)微生物电池——透过微生物有效率地转换有机废料、可再生微生物产生电力及无害的副产物质,意味着以低成本工序,利用工业、家居和农业废物产生电力。

(16)可燃冰——学名"天然气水合物",因主要成分是甲烷,因此也常称为“甲烷水合物”,1立方米可释放出相当于天然气倍的能量。




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