关注新能源

刘庆贺

人类社会的发展离不开能源的使用，当今社会最主要的能源是化石能源（煤、石油、天然气），但化石能源耗竭的危险日益临近，并且随着大气污染、全球变暖等一系列环境和气候问题的日益凸顯，广大民众对环境问题更加关注，面对新形势，各国将目光转向新能源，新能源包括核能、太阳能、风能、生物质能、水能、地热能等，开发利用新能源是实现可持续发展的最佳选择之一。

能源的种类繁多，为了便于认识和研究，人们从不同角度对能源进行分类，从获取途径上，可分为一次能源和二次能源：从可使用的时间长短上，可分为可再生能源和不可再生能源；从使用规模上，可分为常规能源和新能源：从对环境的影响上，可分为清洁能源和非清洁能源，有的能源由于分类角度不同可以被分成不同的能源，如太阳能既是一次能源、新能源，又是清洁能源、可再生能源，要想正确区分能源的种类，应明确各种能源的意义，

一、如何辨别一次能源与二次能源

一次能源是指可以直接从自然界中获得的天然能源，如煤、石油、天然气等化石能源，以及太阳能、风能、水能、核能、潮汐能、地热能等。

二次能源是指不能直接从自然界中获得，必须对一次能源进行加丁，转换成人们需要的另一种形式的能源，如电能、蒸汽、焦炭、煤气等。

由此可以看出，区别一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换，需要注意的是，一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源都被称为二次能源，如利用水力发电产生的电能使电动机转动，这里电能、机械能和内能都属于二次能源。

例1下列说法正确的是（ ）

A.能源就是能量

B.电能是一种二次能源

C.风能是一种二次能源

D.天然气不是化石能源

解析：能源是提供能量的物质资源，能源的利用过程实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，能源只有在使用时才能提供能量，一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、风能等都是由自然界直接提供，不需要转化，它们属于一次能源；电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源：天然气是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，属于一次能源中的化石能源，选B。

二、可再生能源与不可再生能源的区别

一次能源按其能否循环使用、不断得到补充，分为可再生能源和不可再生能源，如太阳能、水能、风能、生物质能、地热能等均为可再生能源，煤、石油、天然气、核燃料等是经过亿万年的地质作用形成的，开采消耗以后，短期内无法恢复，均为不可再生能源。

可以看出，可再生能源和不可再生能源都是对一次能源而言的，注意“煤”与“煤气”，“核能”与“核电”，“波浪能”、“风能”与“潮汐能”的区别，例如，煤是一次能源，而煤气是经过加工的，是二次能源；又如，波浪能和风能的来源与太阳有关，而潮汐能的形成却与月球的引力有关。

三、认识新能源

新能源是相对于常规能源来说的，有核能、太阳能、风能、生物质能、水能、地热能等许多种，新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是永远用不完的。

1.核能

原子核是可以改变的。而且在有些改变过程中还会释放出巨大的能量——核能，获得核能有两种途径，一种是原子核的裂变，另一种是原子核的聚变，原子核裂变的能量释放缓慢，控制技术相对原子核的聚变较为成熟，用人工方法控制核裂变链式反应并获得核能的装置，叫作核反应堆，核反应堆的用途非常广泛，可以作为核动力来发电，推进火箭、飞机、潜艇、水面舰艇等。

核能发电是利用核反应堆中核裂变释放出的热能进行发电的方式，利用铀原料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压水蒸气，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机，核电站可以大大减少燃料的运输量，据计算，一个一年耗掉80t核燃料的发电厂，如果换成煤作为燃料大约需要5.15×10⁶t。

核能中使用的原料会产生放射线，如果泄漏，会对人和其他生物造成伤害，因此，在使用核能时要注意到核能可能带来的问题，在使用核能发电时，要采取严格的安全措施和安全标准，还要重视核废料的处理，当前大都采用掩埋的措施。

例2如图1所示是核电站原理示意图，对目前已建成运转的核电站来说：

（1）核电站的核心是___，它是以

（填“铀”或“氢”）为核燃料的，是利用原子核___放出的能量来发电的。

（2）在核电站里，能量的转化过程是：反应堆中消耗___能转化为高温水蒸气的

能，通过发电机转化为___能。

（3）核电站使用过的核废料，它具有

性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人炯稀少的地方。

解析：核电站的核心是核反应堆，它是利用原子核裂变的链式反应释放出的巨大能量来发电的，核能的获得主要是裂变和聚变，现阶段人类利用的可控的核反应就是利用了重核的裂变，核反应放出的能量转化为水蒸气的内能，再由蒸汽轮机带动发电机，把内能转化为电能，核燃料使用完后就成了核废料，它仍能不断地产生核辐射，对人和其他生物造成伤害，一般要深埋在人烟稀少的地方。

答案：（1）核反应堆铀裂变（2）核内电（3）放射

2.太阳能

太阳就是一个巨大的核能火炉，其核心温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在发生聚变，释放出巨大的核能，太阳已经燃烧了近50亿年，它还将燃烧50亿年，太阳是人类能源的宝库，地球上除了核能、地热能和潮汐能等少数几种能源不是来自太阳，其余都直接或间接地来自太阳，太阳辐射的能量中，地球只得到了其中的20亿分之一，但这些能量已经是人类每年消耗的总能量的一万多倍，太阳能通过植物的光合作用转化成化学能，经过长期的变化，成为现在使用的煤和石油，在石油形成过程中还放出天然气。

太阳能的利用主要在三个方面：光热转换是利用集热器把太阳能转化为内能储存起来，如太阳能热水器；光电转换是借助于太阳能电池把太阳能转化为电能；光化转换则是利用植物的光合作用把太阳能转化为植物的化学能（生物质能）。

太阳能电池具有使用寿命长、没有污染的优点，但是，它的成本较高，每块太阳能电池获得的电压低，太阳能转换效率较低，太阳能电池目前主要用在航空、航天、通信等领域中，在日常生活中也用于照明、计算器、手表等耗电少、工作电压低的用电器。

例3太阳每时每刻都在释放大量的能量，这些能量来自（）。

A.太阳内部电能转化为内能的过程

B.太阳内部大规模的核裂变过程

C.太阳内部大规模的核聚变过程

D.太阳内部可燃性物质的燃烧过程

解析：阳是一个巨大的核能火炉，在它的内部不停地发生着核聚变，它的结构主要包括太阳核心、辐射层、对流层和太阳大气层，它的核心温度高达1500万摄氏度。地球上的大部分能源都来自于太阳，它也是人类能源的宝库，选C。

3.风能

风能是一种干净的、储量丰富、可再生的能源，风能是地球表面大量空氣流动产生的动能，中国陆地10m高度层的风能总储量为32.26亿千瓦，实际可开发的风能资源储量为2.53亿千瓦，近海风场的可开发风能资源是陆上的3倍，在风力资源丰富的地方，可利用风车带动发电机发电。

4.生物质能

生物质能是以生物为载体，将太阳能以化学形式储存的一种能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就相当于目前人类消耗的矿物能的20倍，生物质能是一种可再生能源，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，生物质能的利用方式有农林生物质发电、沼气工程、生物质成型燃料、生物质气化、生物液体燃料等。

5.水能

水能资源也称水力资源，指水的动能、势能等能量资源，是自由流动的天然河流的储能，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，我国的江河水能理论储藏量为6.91亿千瓦，可开发的水能资源约3.82亿千瓦。

6.地热能

地热能是一种可再生的清洁资源，这种能量来源于地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是导致火山爆发及地震的能量，高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面，地热利用主要是建立地热发电站用于发电、采暖、温室种植栽培等，利用地热还可以开发温泉旅游业，建设温泉宾馆或温泉疗养院，应用于疗养、保健项目。

当今社会最主要的能源是化石能源（煤、石油、天然气）；最方便的能源是电能，便于输送和转化，随着能源消耗的迅速增长，化石能源将会枯竭，必须提高能源利用率，节约能源，不断开发新能源，才能解决能源危机。