节能和新能源的开发.docVIP

节能和新能源的开发国民经济的发展要求能源有相应的增长，人口的增长和生活条件的改善也需要消耗更多的能量。现代社会是一个耗能的社会，没有相当数量的能源是谈不上现代化的。现代主要能源是煤、石油和天然气，它们都是短期内不可能再生的化石燃料，储量都极其有限，因此必须节能。节能不是简单地指少用能量，而是指要充分有效地利用能源，尽量降低各种产品的能耗，这也是国民经济建设中一项长期的战略任务。节能问题现已受到各国的普遍重视，作为能源经济发展的重要政策。自1973年和1979年石油输出国组织（OPEC）两次大幅度提高石油价格以来，工业发达国家不可能再依靠廉价石油来发展经济，美国、日本率先积极开展各种节能技术研究以缓解“能源危机”的冲击，使单位产品的能耗有明显降低。例如国际先进水平是每炼1吨钢需消耗0.7～0.9吨标准煤，而我国目前每吨钢的能耗约为1.3吨标准煤，也就是说我国炼钢的能耗是国际水平的1.6倍，所以在我国节能应该有很大的潜力可挖。 一个国家或一个地区能源利用率的高低一般是按生产总值和能源总消耗量的比值进行统计比较的，它与产业结构、产品结构和技术状况有关。如在80年代末，上海市每万元国民经济生产总值要消耗5.08吨标准煤，浙江省是5.38吨，而有的省却高达26吨，可见它们之间能源利用率差别很大。和国际相比，我国的能耗比日本高4倍，比美国高2倍，比印度高1倍，所以若能赶上印度的能源利用率，要实现生产翻一番，似乎不必增加能源消费量。要实现国民经济现代化，既要开发能源，又必须降低能耗，开源节流必须同时并举，并且要把节流放到更重要的位置。 能耗高的原因是复杂的，从化学变化释放能量的角度看，无非一是燃烧是否完全，二是释放的能量是否充分利用。我国的工业锅炉和工业窑炉耗费全国总能源的65％，它们是节能潜力最大的行业。设计节能的炉型、选择节能的燃气比（燃料和空气的比例）、控制锅炉进水温度、及时清理锅炉积垢、积灰等等都可以节能。供电系统和电能利用系统也是能源消耗量大而能量利用率低的领域，节能潜力较大。火力发电是将化学能转化为电能，通过电动机又将电能转化为机械能可以供机床、水泵、通风、电动车、照明等用，这些能量转化过程中的利用率也大有潜力可挖。例如将发电站的余热与城市供热供暖相结合，组成电热联产，将分散的供热（热损耗很大）改为集中供热，都可有效地提高能源利用率；电动机的材料质量、电机结构的改进可以大大降低损耗；白炽灯的照明效率是荧光灯的一半，研制高效节能灯，并推广使用，也是节能措施之一。总之围绕着节能工作有许多科学技术问题急待研究，但要使节能工作真正落到实处，不是单纯的技术问题，还要涉及行政管理、能源政策、节能法规、能源价格等各方面的因素。 我国长期面临能源供不应求的局面，人均能源水平低，同时能源利用率低，单位产品能耗高。所以必须用节能来缓解供需矛盾，促进经济发展，同时也有利于环境保护。因此节能是我国的一项基本国策。在节能的同时我们也要积极开展各种新型能源的研究和探索，目前不成熟的新能源也可能成为未来的主要能源。当代新能源是指太阳能、生物质能、风能、地热能、和海洋能等。它们的共同特点是资源丰富、可以再生、没有污染或很少污染，它们是远有前景，近有实效的能源。以下对这几种新能源作简要介绍。太阳能地球上最根本的能源是太阳能。煤、石油中的化学能是由太阳能转化而成的（见3.3和3.4），风能、生物能、海洋能等其实也都来自太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量为50×1018 太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的，集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成的，封装在玻璃钢外壳中。铜片只是导热体，进行光热转化的是吸热涂层，这是特殊的有机高分子化合物。封装材料也很有讲究，既要有高透光率，又要有良好的绝热性。随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同，终端使用温度较低的在100℃以下，可供生活热水、取暖等；中等温度在100～300℃之间，可供烹调、工业用热等；高温的可达300℃以上，可以供发电站使用。70年代石油危机之后，这类热水器曾有蓬勃发展，特别是在美国、以色列、日本、澳大利亚等国家安装家用太阳能热水器的住宅很多（10％～35％）。80年代在美国已建成若干示范性的太阳能热发电站，用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。 太阳能也可通过光电池直接变成电能，这就是太阳能电池、光伏打电池。它们具有安全可靠、无噪声、无污染、不需燃料、无需架设输电网、规模可大可小等优点，但需要占用较大的面积，因此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防部队使用。已有使用价值的光电池种类不少，多晶硅（Si）、单晶硅（掺入少量硼、砷）、碲化镉（CdTe）、硒化铜铟（CuInSe）等都是制造光电池的半导体材料，它们能吸收光子使电子按一定方向流动而形成电流。光电