《能源的開發(fā)與利用》課件（2）

第八節(jié)第八節(jié) 能源的利用與開發(fā)能源的利用與開發(fā)1在一定條件下能夠提供可利用在一定條件下能夠提供可利用_的物質(zhì)資源叫能的物質(zhì)資源叫能源按能源的利用可劃分為一次能源和二次能源，一次能源按源按能源的利用可劃分為一次能源和二次能源，一次能源按是否能再生可分為是否能再生可分為_能源能源(如太陽能、風(fēng)能、水能等如太陽能、風(fēng)能、水能等)和和_能源能源(如煤、石油、天然氣等如煤、石油、天然氣等)(1)一次能源：能一次能源：能_的能源，如煤、太陽能等的能源，如煤、太陽能等(2)二次能源：從一次能源直接或間接二次能源：從一次能源直接或間接_而來的能而來的能源，如電能、氫能、焦炭等源，如電能、氫能、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轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化2人類對能源的需求越來越大，但化石能源卻越來越少，新能源的利用還沒有完全發(fā)展起來能源的過度利用同時伴隨著對自然環(huán)境的_和_，如溫室效應(yīng)、酸雨等3能源危機與環(huán)境污染使得開發(fā)能源成為必要解決能源危機與環(huán)境污染的辦法：(1)_能源，提高能源利用率污染破壞(2)開發(fā)新能源、綠色能源及_能源，如開發(fā)水能、太陽能、風(fēng)能和核能節(jié)約可再生4下列能源屬于常規(guī)能源的是()D煤核能太陽能石油ACBD解析：常規(guī)能源是指埋在地下的動植物經(jīng)過數(shù)億年的地質(zhì)演變而形成的煤、石油、天然氣等太陽能和核能屬于新能源5(雙選)下列關(guān)于太陽能的說法中錯誤的是()CDA.太陽能十分巨大，供應(yīng)時間長久B.太陽能分布廣闊，處處可以利用C.太陽能到達地面的功率穩(wěn)定，不會受氣候和季節(jié)的影響D.太陽能也會造成環(huán)境污染解析：太陽能在不同的天氣和季節(jié)，到達地面的功率是不一樣的，太陽能不會造成污染知識點 1能源危機與環(huán)境污染情景 1：聯(lián)合國氣候變化框架公約(United NationsFramework Convention on Climate Change，簡稱公約)是1992年 5 月在聯(lián)合國紐約總部通過的，同年 6 月在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會期間正式開放簽署 公約的最終目標是“將大氣中溫室氣體的濃度穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險的人為干擾的水平上”公約說：“感到憂慮的是，人類活動已大幅增加大氣中溫室氣體的濃度，這種增加增強了自然溫室效應(yīng)，平均而言將引起地球表面和大氣進一步增溫，并可能對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類產(chǎn)生不利影響”公約是世界上第一個為全面控制二氧化碳等溫室氣體排放，應(yīng)對全球氣候變暖給人類經(jīng)濟和社會帶來不利影響的國際公約，也是國際社會在應(yīng)對全球氣候變化問題上進行國際合圖 481作的一個基本框架目前已有 192 個國家批準了公約，這些國家被稱為公約締約方此外，歐盟作為一個整體也是公約的一個締約方公約締約方作出了許多旨在解決氣候變化問題的承諾每個締約方都必須定期提交專項報告，其內(nèi)容必須包含該締約方的溫室氣體排放信息，并說明為實施公約所執(zhí)行的計劃及具體措施情景 2：能源危機是指因為能源供應(yīng)短缺或是價格上漲而影響經(jīng)濟這通常涉及石油、電力或其他自然資源的短缺能源危機通常會造成經(jīng)濟衰退從消費者的觀點，汽車或其他交通工具所使用的石油產(chǎn)品價格的上漲降低了消費者的信心和增加了他們的開銷世界經(jīng)濟的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭的廣泛應(yīng)用因而它是建立在化石能源基礎(chǔ)之上的一種經(jīng)濟然而，由于這一經(jīng)濟的資源載體將在 21 世紀上半葉迅速地接近枯竭石油儲量的綜合估算，可支配的化石能源的極限，大約為 1 1801 510 億噸，以 1995 年圖 482世界石油的年開采量 33.2 億噸計算，石油儲量大約在 2050 年左右宣告枯竭天然氣儲備估計在 131 800152 900 兆立方米，年開采量維持在 2 300 兆立方米，將在 5765 年內(nèi)枯竭煤的儲量約為 5 600 億噸.1995 年煤炭開采量為 33 億噸，可以供應(yīng)169 年鈾的年開采量目前為每年 6 萬噸，根據(jù) 1993 年世界能源委員會的估計可維持到 21 世紀 30 年代中期核聚變到 2050年還沒有實現(xiàn)的希望化石能源與原料鏈條的中斷，必將導(dǎo)致世界經(jīng)濟危機和沖突的加劇，最終葬送現(xiàn)代市場經(jīng)濟事實上，近 10 年來，中東及海灣地區(qū)與非洲的戰(zhàn)爭都是由化石能源的重新配置與分配而引發(fā)的這種軍事沖突，今后還將更猛烈、更頻繁；在國內(nèi)，也可能出現(xiàn)由于能源基地工人下崗而引發(fā)的許多新的矛盾和沖突總之，能源危機遲早會爆發(fā)，它的爆發(fā)將具有爆炸性！1能源危機：目前世界上消耗的能源主要是煤、石油、天然氣等不可再生能源，按目前的消耗速度，煤可用 200 年左右，石油可用 40 年左右，天然氣可用 60 年左右，而其他可再生能源還不能大規(guī)模應(yīng)用，世界正面臨能源危機2我國的能源危機：能源儲量有限，人口眾多，人均能源占有量和消費量均處于較低水平；經(jīng)濟增長和生活水平的提高，使能源消耗量急劇增加，目前我國能源消費總量已位居世界第二位3環(huán)境污染：大量使用煤、石油、天然氣等化石能源給人類的生存環(huán)境帶來了災(zāi)難，如溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層的破壞、城市熱島效應(yīng)、土壤酸性化、生態(tài)平衡的破壞、海平面升高等(1)溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)加劇主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會燃燒過多煤、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發(fā)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體(2)酸雨污染：酸雨是工業(yè)高度發(fā)展而出現(xiàn)的副產(chǎn)物，由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或為云、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨(3)臭氧層的破壞：臭氧層是指大氣層的平流層中臭氧濃度相對較高的部分，其主要作用是吸收短波紫外線對于大氣臭氧層破壞的原因，科學(xué)家中間有多種見解但是大多數(shù)人認為，人類過多地使用氯氟烴類化學(xué)物質(zhì)(用 CFCs 表示)是破壞臭氧層的主要原因氯氟烴是一種人造化學(xué)物質(zhì)，1930 年由美國的杜邦公司投入生產(chǎn)在第二次世界大戰(zhàn)后，尤其是進入 1960 年以后，開始大量使用，主要用作氣溶膠、制冷劑、發(fā)泡劑、化工溶劑等另外，哈龍類物質(zhì)(用于滅火器)、氮氧化物也會造成臭氧層的損耗(4)城市熱島效應(yīng)：城市熱島效應(yīng)是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象城市熱島效應(yīng)形成的原因：城市內(nèi)擁有大量鍋爐、加熱器等耗能裝置以及各種機動車輛這些機器和人類生活活動都消耗大量能量，大部分以熱能形式傳給城市大氣空間城區(qū)大量的建筑物和道路構(gòu)成以磚石、水泥和瀝青等材料為主的下墊層，這些材料熱容量、導(dǎo)熱率比郊區(qū)自然界的下墊層要大得多，而對太陽光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下墊層表面溫度遠遠高于氣溫，其中瀝青路面和屋頂溫度可高出氣溫 8 17 .此時下墊層的熱量主要以湍流形式傳導(dǎo)，推動周圍大氣上升流動，形成“涌泉風(fēng)”，并使城區(qū)氣溫升高；在夜間城市下墊層主要通過長波輻射，使近地面大氣層溫度上升4能源稀缺：雖然能量是守恒的、不可能消滅的，但我們?nèi)匀灰?jié)約能源因為自然界中能量的轉(zhuǎn)化過程具有一定的方向性，能成為能源的很少【例 1】(雙選)二氧化碳對長波輻射有強烈的吸收作用，行星表面發(fā)出的長波輻射到大氣以后被二氧化碳截獲，最后使大氣增溫大氣中的二氧化碳和暖房的玻璃一樣，只讓太陽的熱輻射進來，卻不讓室內(nèi)的長波熱輻射出去，二氧化碳的這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng)，這是目前科學(xué)界對地球氣候變暖進行分析的一種觀點，根據(jù)這種觀點，以下說法成立的是()A在地球形成的早期，火山活動頻繁，排出了大量的二氧化碳氣體，當時地球的氣溫很高B二氧化碳是空氣的組成成分，人們可以放心大膽地使用煤、石油、天然氣等化石能源，不會對環(huán)境造成任何影響C由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動，導(dǎo)致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高D氣候變暖的原因是工業(yè)用電和生活用電的急劇增加，地球上的氣溫正在升高解析：空氣中的二氧化碳氣體，可以讓太陽光熱輻射進入地球大氣層，而會阻止地球自身的長波熱輻射離開地球，這樣會造成地球上的溫度升高，由此可知，A、C 選項正確答案：AC【觸類旁通】1(雙選)能源短缺和環(huán)境惡化指的是()A煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺B煤炭和石油資源是有限的，以今天開采和消耗的速度，石油儲量將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺C煤炭和石油具有大量的氣味，在開采、存放和使用過程中這些氣味會聚存在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化D大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染空氣，改變了空氣成分使環(huán)境惡化解析：能源短缺不是開采技術(shù)問題，而是存儲量少的問題，故 A 錯誤，B 正確；環(huán)境污染主要是來源于燃料的燃燒產(chǎn)生大量的有害氣體污染空氣，故 C 錯誤，D 正確答案：BD知識點 2能源的利用與開發(fā)情景 1：2012 年 8 月 23 日，廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、省財政廳聯(lián)合在湛江市召開太陽能光電建筑應(yīng)用示范項目廣東粵電湛江生物質(zhì)電廠光伏發(fā)電項目驗收評估會圖 483廣東粵電湛江生物質(zhì)電廠光伏發(fā)電項目是國家 2011 年度光電建筑應(yīng)用示范項目，該項目由廣東省粵電集團有限公司下屬子公司廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電有限公司投資建設(shè)，項目總裝機容量為 1 MW，總投資 1 710.35 萬元該項目建設(shè)選址位于遂溪白泥坡工業(yè)區(qū)，利用生物質(zhì)發(fā)電廠建筑群屋頂，安裝3 582 塊共 7 122 平方米的多晶硅光伏板，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件轉(zhuǎn)化為直流電力，再通過并網(wǎng)型逆變器將直流電能轉(zhuǎn)化為頻率、相位符合要求的正弦波電流并入工廠用電系統(tǒng)情景 2：黑龍江省 2012 年 6 月 14 日頒布黑龍江省氣候資源探測與保護條例，其中規(guī)定企業(yè)探測開發(fā)風(fēng)能及太陽能資源必須經(jīng)過氣象部門批準，而且探測出來的資源屬國家所有這是我國首個規(guī)范氣候資源利用的地方法規(guī)圖 484據(jù)黑龍江省人大法制工作委員會副主任王去奇介紹，近年來，黑龍江省一些企業(yè)隨意探測開發(fā)風(fēng)能、太陽能資源問題非常突出，針對這一問題，黑龍江省在全國率先發(fā)布了黑龍江省氣候資源探測與保護條例，對企業(yè)開發(fā)探測風(fēng)能、太陽能資源進行規(guī)范1能源的利用：2未來的能源：(1)節(jié)約能源，開發(fā)可替代煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的新能源研究清潔能源是緩解當前能源危機及保護和改善人類環(huán)境的有效措施(2)現(xiàn)在人類正致力于開發(fā)核能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⑸锬?、海洋能、氫能等新能源【?2】水能是可再生能源，可持續(xù)地利用它來發(fā)電，為人類提供“清潔”的能源若一水力發(fā)電站水庫的平均流量為Q m3/s，落差為 h m，發(fā)電效率為，則全年發(fā)電量 A 是多少千瓦時？(取 g10 m/s2)Pm 水 ght水Qtght104Qh W則全年發(fā)電量為APT 104Qh24365 Wh 8.76104Qh kWh.解：水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，且轉(zhuǎn)換效率為，由能量守恒定律得該水電站發(fā)電功率為【觸類旁通】2自行車、電動自行車、普通汽車消耗的能量分別是()生物能核能電能太陽能化學(xué)能BACBD解析：自行車運行是通過人消耗生物能對自行車做功，生物能轉(zhuǎn)化為機械能；電動自行車是把電能轉(zhuǎn)化為機械能；普通汽車是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能