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9.2太阳能的直接利用 太阳辐射 自然过程 工艺技术 热 光电 有用能 工艺技术 植物 大气 水圈 海洋 风能 水能 生物质能 海流波浪温差 图9－1 太阳能利用形式概念图 1 太阳能的直接利用与环境影响 太阳辐射是地球上生物得以存在得重要因素。 直接利用太阳能的主要设备有太阳能集热器、蓄热水箱太阳灶、太阳屋、太阳能热电转换系统和光电转换系统等。 （1）无有毒气体排出，也无可能影响地球气 候的二氧化碳排出。 （2）占地面积与化石燃料及核能电站相当。 （3）余热的排出低于其他热电站。 （4）太阳能集热系统吸收太阳能后，减少了地面、建筑物等反射回空间的能量，结果影响了大气中的温度梯度、大气组成、云层、风等。 （5） 巨大的集热系统、聚光装置，严重影响景观，以致改变建筑风格和建筑设计规范。 太阳能利用系统对环境的影响 2 太阳能的间接利用与环境影响 1）生物质能与沼气 （1）生物质能。生物体直接或间接吸收太阳能并不断进行转化，成为维持生命活动的能源，就是生物质能。通常作能源消耗掉的生物质能，包括薪柴、木炭、农副产品的下脚料或废弃物（如谷壳、甘蔗渣、秸杆）、能源树、杂草、人畜粪便，以及上述物质经过一定的工艺过程而制成的醇类、沼气等。 （2）沼气 它是利用城市垃圾、污水、污泥、人畜粪便、庄稼秸杆、杂草等废弃物经好氧分解和厌氧分解二个阶段而得到的混合气体(见表9-3 )。沼气的热值视其中甲烷的含量而定，一般为（2～2.6)×107J/m3。 组成 甲烷 二氧化碳 氮 氢 氧 硫化氢 体积分数/％ 55～65 35～45 0～3 0～1 0～1 0～1 表9－3 沼气的组成 麦芽糖 葡萄糖 乙醛 乳酸丙酸乙酸甲酸 甘油低级脂肪酸 乙醛 脂肪酸 乙酸 丙酸 尿素 氨基酸 亚胺酸 丙酮醋酸 乙酸 甲烷 二氧化碳 水 有机废物 淀粉 脂肪 蛋白质 好氧分解 厌氧分解 图9－2 沼气的形成过程 要使沼气产量高，就必须适时的从好氧分解转入厌氧分解，也就是要控制好生酸菌与甲烷菌的比例。 影响生酸菌与甲烷菌平衡的参数有4个： ① 温度：分中温和高温两种沼气化过程。 ② 密封、缺氧。 ③ pH6.7～7.0 ④ 要有足够的营养素氮与磷。 除上述因素外，沼气的产量还受其原材料的影响。 在城市也可以利用有机废物产生沼气。 图9－3是城市制取沼气的流程图。 其他耗能 加温装置 肥料 沼气 混合垃圾 预处理设施 好氧消化 厌氧消化 能量转换装置 污水 污泥 粪便 食物下脚 其他 图9－3 城市制取沼气流程图 （1）优点：洁净；取之不尽 （2）缺点：分散、间歇、能量密度不高，风力不均匀 （3）风能利用的环境影响：噪声；风车布置不当时，也会影响景观，甚至造成鸟类撞击伤亡而破坏生态平衡。巨型风车会因桨叶强度不够，或受飓风袭击，部件外抛造成事故等。这些情况均需加以周密考虑。 2）风能 2） 3）海洋能 海洋能 波浪能 海洋 温差能 潮流能 盐浓度梯 度中的能量 9.3未来的核能 1 快中子增殖反应堆（fast-breeder- reactors）及其环境影响 （1）增殖堆 目前热中子核反应堆所用的铀-235储量十分有限，仅占天然铀的0.711%，而铀-238却占99.238%。增殖堆的目的就在于利用极为丰富的同位素铀-238进行裂变反应，从而使可用的铀的数量增加约140倍。 （2）增殖堆的操作特点与安全问题 （1）燃料堆芯需用不同的冷却剂 低能（慢中子）水-—— 高能（快中子）液态钠或氦。 （2）轻水堆在水冷却剂发生流失事故时，因缺少慢化剂，堆便自动停车。增殖堆则不然，没有冷却剂照样裂变释热，可能熔毁。 （3）产物钚-239是对人体最毒的物质之一，生产和处理大量钚-239的操作特别危险。 （4）钚的生产是原子弹制造中最重要的一个步骤，大约7～10kg钚即足够制造一颗原子弹。一般反应堆运转一年即可供制造十几颗原子弹。 核聚变能及其环境影响 在安全方面，聚变反应堆不象裂变反应堆那样存在着偏离额定值的所谓功率聚增事故，也不存在象钚那样转变为核武器材料的问题，更不存在来自阴谋破坏和天然灾难所造成的危险。 聚变反应不产生裂变碎片。所以其放射性问题不如裂变反应那样严重。 由于氘－氚聚变反应的热利用率为50～60％，它的热污染问题较其它任何发电方法为少。此外，还可以不通过蒸汽回路直接利用聚变能发电。 综上所述，由此看来，聚变反应也是较有希望的一种新的能源。核聚变能极可能成为未来的最终能源，至少在发电方面是这样的。 聚变能发电不但在燃料供应上不受限制，而且对环境的影响也较