《能源的开发与利用》课件（2）

第八节第八节 能源的利用与开发能源的利用与开发1在一定条件下能够提供可利用在一定条件下能够提供可利用_的物质资源叫能的物质资源叫能源按能源的利用可划分为一次能源和二次能源，一次能源按源按能源的利用可划分为一次能源和二次能源，一次能源按是否能再生可分为是否能再生可分为_能源能源(如太阳能、风能、水能等如太阳能、风能、水能等)和和_能源能源(如煤、石油、天然气等如煤、石油、天然气等)(1)一次能源：能一次能源：能_的能源，如煤、太阳能等的能源，如煤、太阳能等(2)二次能源：从一次能源直接或间接二次能源：从一次能源直接或间接_而来的能而来的能源，如电能、氢能、焦炭等源，如电能、氢能、焦炭等能量能量可再生可再生不可再生不可再生直接利用直接利用转化转化2人类对能源的需求越来越大，但化石能源却越来越少，新能源的利用还没有完全发展起来能源的过度利用同时伴随着对自然环境的_和_，如温室效应、酸雨等3能源危机与环境污染使得开发能源成为必要解决能源危机与环境污染的办法：(1)_能源，提高能源利用率污染破坏(2)开发新能源、绿色能源及_能源，如开发水能、太阳能、风能和核能节约可再生4下列能源属于常规能源的是()D煤核能太阳能石油ACBD解析：常规能源是指埋在地下的动植物经过数亿年的地质演变而形成的煤、石油、天然气等太阳能和核能属于新能源5(双选)下列关于太阳能的说法中错误的是()CDA.太阳能十分巨大，供应时间长久B.太阳能分布广阔，处处可以利用C.太阳能到达地面的功率稳定，不会受气候和季节的影响D.太阳能也会造成环境污染解析：太阳能在不同的天气和季节，到达地面的功率是不一样的，太阳能不会造成污染知识点 1能源危机与环境污染情景 1：联合国气候变化框架公约(United NationsFramework Convention on Climate Change，简称公约)是1992年 5 月在联合国纽约总部通过的，同年 6 月在巴西里约热内卢举行的联合国环境与发展大会期间正式开放签署 公约的最终目标是“将大气中温室气体的浓度稳定在防止气候系统受到危险的人为干扰的水平上”公约说：“感到忧虑的是，人类活动已大幅增加大气中温室气体的浓度，这种增加增强了自然温室效应，平均而言将引起地球表面和大气进一步增温，并可能对自然生态系统和人类产生不利影响”公约是世界上第一个为全面控制二氧化碳等温室气体排放，应对全球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约，也是国际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合图 481作的一个基本框架目前已有 192 个国家批准了公约，这些国家被称为公约缔约方此外，欧盟作为一个整体也是公约的一个缔约方公约缔约方作出了许多旨在解决气候变化问题的承诺每个缔约方都必须定期提交专项报告，其内容必须包含该缔约方的温室气体排放信息，并说明为实施公约所执行的计划及具体措施情景 2：能源危机是指因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济这通常涉及石油、电力或其他自然资源的短缺能源危机通常会造成经济衰退从消费者的观点，汽车或其他交通工具所使用的石油产品价格的上涨降低了消费者的信心和增加了他们的开销世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭的广泛应用因而它是建立在化石能源基础之上的一种经济然而，由于这一经济的资源载体将在 21 世纪上半叶迅速地接近枯竭石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为 1 1801 510 亿吨，以 1995 年图 482世界石油的年开采量 33.2 亿吨计算，石油储量大约在 2050 年左右宣告枯竭天然气储备估计在 131 800152 900 兆立方米，年开采量维持在 2 300 兆立方米，将在 5765 年内枯竭煤的储量约为 5 600 亿吨.1995 年煤炭开采量为 33 亿吨，可以供应169 年铀的年开采量目前为每年 6 万吨，根据 1993 年世界能源委员会的估计可维持到 21 世纪 30 年代中期核聚变到 2050年还没有实现的希望化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济事实上，近 10 年来，中东及海湾地区与非洲的战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发的这种军事冲突，今后还将更猛烈、更频繁；在国内，也可能出现由于能源基地工人下岗而引发的许多新的矛盾和冲突总之，能源危机迟早会爆发，它的爆发将具有爆炸性！1能源危机：目前世界上消耗的能源主要是煤、石油、天然气等不可再生能源，按目前的消耗速度，煤可用 200 年左右，石油可用 40 年左右，天然气可用 60 年左右，而其他可再生能源还不能大规模应用，世界正面临能源危机2我国的能源危机：能源储量有限，人口众多，人均能源占有量和消费量均处于较低水平；经济增长和生活水平的提高，使能源消耗量急剧增加，目前我国能源消费总量已位居世界第二位3环境污染：大量使用煤、石油、天然气等化石能源给人类的生存环境带来了灾难，如温室效应、酸雨、臭氧层的破坏、城市热岛效应、土壤酸性化、生态平衡的破坏、海平面升高等(1)温室效应：温室效应加剧主要是由于现代化工业社会燃烧过多煤、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来因此，二氧化碳也被称为温室气体(2)酸雨污染：酸雨是工业高度发展而出现的副产物，由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨(3)臭氧层的破坏：臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫外线对于大气臭氧层破坏的原因，科学家中间有多种见解但是大多数人认为，人类过多地使用氯氟烃类化学物质(用 CFCs 表示)是破坏臭氧层的主要原因氯氟烃是一种人造化学物质，1930 年由美国的杜邦公司投入生产在第二次世界大战后，尤其是进入 1960 年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等另外，哈龙类物质(用于灭火器)、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗(4)城市热岛效应：城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象城市热岛效应形成的原因：城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层，这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其中沥青路面和屋顶温度可高出气温 8 17 .此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动周围大气上升流动，形成“涌泉风”，并使城区气温升高；在夜间城市下垫层主要通过长波辐射，使近地面大气层温度上升4能源稀缺：虽然能量是守恒的、不可能消灭的，但我们仍然要节约能源因为自然界中能量的转化过程具有一定的方向性，能成为能源的很少【例 1】(双选)二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气增温大气中的二氧化碳和暖房的玻璃一样，只让太阳的热辐射进来，却不让室内的长波热辐射出去，二氧化碳的这种效应叫温室效应，这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是()A在地球形成的早期，火山活动频繁，排出了大量的二氧化碳气体，当时地球的气温很高B二氧化碳是空气的组成成分，人们可以放心大胆地使用煤、石油、天然气等化石能源，不会对环境造成任何影响C由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高D气候变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，地球上的气温正在升高解析：空气中的二氧化碳气体，可以让太阳光热辐射进入地球大气层，而会阻止地球自身的长波热辐射离开地球，这样会造成地球上的温度升高，由此可知，A、C 选项正确答案：AC【触类旁通】1(双选)能源短缺和环境恶化指的是()A煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺B煤炭和石油资源是有限的，以今天开采和消耗的速度，石油储量将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺C煤炭和石油具有大量的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚存在空气中污染空气，使环境恶化D大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染空气，改变了空气成分使环境恶化解析：能源短缺不是开采技术问题，而是存储量少的问题，故 A 错误，B 正确；环境污染主要是来源于燃料的燃烧产生大量的有害气体污染空气，故 C 错误，D 正确答案：BD知识点 2能源的利用与开发情景 1：2012 年 8 月 23 日，广东省住房和城乡建设厅、省财政厅联合在湛江市召开太阳能光电建筑应用示范项目广东粤电湛江生物质电厂光伏发电项目验收评估会图 483广东粤电湛江生物质电厂光伏发电项目是国家 2011 年度光电建筑应用示范项目，该项目由广东省粤电集团有限公司下属子公司广东粤电湛江生物质发电有限公司投资建设，项目总装机容量为 1 MW，总投资 1 710.35 万元该项目建设选址位于遂溪白泥坡工业区，利用生物质发电厂建筑群屋顶，安装3 582 块共 7 122 平方米的多晶硅光伏板，太阳能光伏发电系统通过光伏组件转化为直流电力，再通过并网型逆变器将直流电能转化为频率、相位符合要求的正弦波电流并入工厂用电系统情景 2：黑龙江省 2012 年 6 月 14 日颁布黑龙江省气候资源探测与保护条例，其中规定企业探测开发风能及太阳能资源必须经过气象部门批准，而且探测出来的资源属国家所有这是我国首个规范气候资源利用的地方法规图 484据黑龙江省人大法制工作委员会副主任王去奇介绍，近年来，黑龙江省一些企业随意探测开发风能、太阳能资源问题非常突出，针对这一问题，黑龙江省在全国率先发布了黑龙江省气候资源探测与保护条例，对企业开发探测风能、太阳能资源进行规范1能源的利用：2未来的能源：(1)节约能源，开发可替代煤、石油、天然气等常规能源的新能源研究清洁能源是缓解当前能源危机及保护和改善人类环境的有效措施(2)现在人类正致力于开发核能、风能、太阳能、地热能、生物能、海洋能、氢能等新能源【例 2】水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源若一水力发电站水库的平均流量为Q m3/s，落差为 h m，发电效率为，则全年发电量 A 是多少千瓦时？(取 g10 m/s2)Pm 水 ght水Qtght104Qh W则全年发电量为APT 104Qh24365 Wh 8.76104Qh kWh.解：水的重力势能转化为电能，且转换效率为，由能量守恒定律得该水电站发电功率为【触类旁通】2自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量分别是()生物能核能电能太阳能化学能BACBD解析：自行车运行是通过人消耗生物能对自行车做功，生物能转化为机械能；电动自行车是把电能转化为机械能；普通汽车是把化学能转化为机械能