宋穎 肖雪 馮澤媛
摘 要:能源是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),能源技術(shù)的一次次進(jìn)步為人類發(fā)展提供了動(dòng)力?,F(xiàn)在煤炭、石油、天然氣等不可再生資源正面臨逐步枯竭,環(huán)境污染也愈加嚴(yán)重。所以新能源的開(kāi)發(fā)利用正以較快的速度增長(zhǎng),新能源技術(shù)也在不斷成熟,為能源產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了生機(jī)。本文介紹了我國(guó)能源消費(fèi)現(xiàn)狀,闡述了新能源的納米技術(shù)應(yīng)用以及新能源發(fā)電技術(shù),同時(shí)也對(duì)新能源的未來(lái)發(fā)展前景作出了看法。
關(guān)鍵詞:新能源;能源現(xiàn)狀 ;納米技術(shù);發(fā)電技術(shù);發(fā)展前景
一、能源消費(fèi)現(xiàn)狀
我國(guó)國(guó)土面積大,煤炭資源蘊(yùn)藏豐富,石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源相對(duì)短缺,以致于形成我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2017年能源消費(fèi)量達(dá)31.12億噸占全球能源消費(fèi)總量的23.2%。能源需求飛速增長(zhǎng),預(yù)測(cè)在未來(lái)50年內(nèi),我國(guó)能源需求總量可能還將增長(zhǎng)并達(dá)到目前3倍之多。如今我們已有40%的國(guó)土都遭到了酸雨威脅,環(huán)境污染成為了重大問(wèn)題,由此可見(jiàn)新能源開(kāi)發(fā)利用的重要性。新能源是指那些尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開(kāi)發(fā)的能源,與常規(guī)能源是相對(duì)概念。它包括了太陽(yáng)能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等可再生能源以及核能、氫能等。清潔、無(wú)污染、取之不盡用之不竭的可再生能源是化石能源很好的替代品,順應(yīng)了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,成為了新能源的主力軍,開(kāi)發(fā)利用新可再生能源就成為了我們的首要工作。
二、新能源納米技術(shù)應(yīng)用
納米技術(shù)與納米材料的出現(xiàn)為開(kāi)發(fā)新能源,節(jié)能減耗問(wèn)題提供了強(qiáng)有力基礎(chǔ)條件。納米材料尺寸小,具有獨(dú)特的表面吸附力,能夠開(kāi)發(fā)出很多高性能產(chǎn)品,而納米技術(shù)就是對(duì)納米材料的性質(zhì)和應(yīng)用的一種技術(shù)。
俄亥俄州的JatroDiesel公司的 “Nansulate涂料”就是由納米技術(shù)的材料構(gòu)成,具有良好的絕熱、防腐蝕效果并能有效降低能耗,使此項(xiàng)納米技術(shù)在生物柴油工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。美國(guó)一個(gè)科研小組利用納米技術(shù)研制出的新型催化劑,效率更高、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、易回收、環(huán)保,同時(shí)也大幅提高了產(chǎn)量和效率。此外納米催化劑也被應(yīng)用在潔凈煤發(fā)電新技術(shù)中并起到了重要作用。
在納米材料領(lǐng)域,其中納米能源材料備受關(guān)注。我國(guó)的納米新能源材料研究也正在起步進(jìn)行,中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所也就敏化納米晶TiO2太陽(yáng)能電池申請(qǐng)了多篇專利。還有燃料電池納米電極材料、高效儲(chǔ)氫材料等,未來(lái)新能源納米技術(shù)應(yīng)用一定會(huì)更廣泛,更深入。
三、新能源發(fā)電技術(shù)
面對(duì)當(dāng)今社會(huì)下化石能源日漸枯竭的大趨勢(shì),為謀求人類文明,社會(huì)發(fā)展,新能源的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電能是科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的基礎(chǔ),如何高效率利用新能源發(fā)電成為了一個(gè)好的發(fā)展方向。
(一)太陽(yáng)能光伏發(fā)電
作為新能源首席代表,太陽(yáng)能最為古老原始的可再生能源。人類利用太陽(yáng)能已有3000年歷史,將太陽(yáng)能用于動(dòng)力卻只有300年歷史,更甚,將其作為“未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”只有短短十幾年的時(shí)間??v觀世界各國(guó),目前都在加大太陽(yáng)能發(fā)展力度。太陽(yáng)能發(fā)電可分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電,就發(fā)展速度,發(fā)展前景,經(jīng)濟(jì)效益等方面講,光伏發(fā)電都遠(yuǎn)優(yōu)于光熱發(fā)電。光伏發(fā)電設(shè)備精煉可靠、壽命長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單、適用范圍廣。上至國(guó)家下至人民,光伏發(fā)電都帶來(lái)了巨大的效益。
當(dāng)然,光伏發(fā)電成本高、效率低、受限因素多等問(wèn)題也在一定程度上放緩了光伏發(fā)電的發(fā)展進(jìn)程。但世界各國(guó)的大力提倡 以及半導(dǎo)體材料的發(fā)展都為光伏發(fā)電提供了優(yōu)越的發(fā)展前景。
(二) 生物質(zhì)能
生物質(zhì)能是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量,是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能而儲(chǔ)存在生物內(nèi)部的能量。是僅次于煤炭、石油和天然氣的居世界能源消費(fèi)總量第四位的能源。
目前生物質(zhì)能的實(shí)用轉(zhuǎn)換技術(shù)主要有生物質(zhì)壓縮成型和固體燃料制取技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)、生物質(zhì)熱裂解液化制取生物柴油技術(shù)、干濕法厭氧消化制取沼氣技術(shù)。我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、能源領(lǐng)域、保護(hù)生態(tài)領(lǐng)域、基因工程領(lǐng)域、發(fā)電領(lǐng)域都有著深遠(yuǎn)的意義和巨大的影響。
生物質(zhì)能發(fā)電主要有沼氣發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、生物質(zhì)燃燒 發(fā)電等形式。沼氣燃燒發(fā)電是通過(guò)沼氣發(fā)酵產(chǎn)生甲烷并燃燒,產(chǎn)生的熱能直接或間接的轉(zhuǎn)換為機(jī)械能從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。垃圾焚燒發(fā)電是“資源化、無(wú)害化、減量化”的最好方式之一。在國(guó)外有成熟的垃圾轉(zhuǎn)化能源系統(tǒng),我國(guó)目前也致力于研究垃圾焚燒法,提倡環(huán)保型節(jié)能經(jīng)濟(jì)。生物質(zhì)經(jīng)過(guò)熱裂解成為生物燃料油直接作為發(fā)電然燃料,通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其生產(chǎn)成本低、二氧化碳排放量達(dá)標(biāo)、能效高,具有重大的實(shí)踐依據(jù)。
四、新能源發(fā)展前景
現(xiàn)今,我國(guó)由于環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞出現(xiàn)了溫室效應(yīng)、酸雨、霧霾等重大問(wèn)題。這些環(huán)境問(wèn)題很大程度都是由于我們的能源結(jié)構(gòu)不合理造成的。黨的十九大報(bào)告中也指出我國(guó)能源資源發(fā)展將從總量擴(kuò)張轉(zhuǎn)向提質(zhì)增效的新階段,人們對(duì)美好生活的需求與能源資源發(fā)展不充分不平衡的矛盾日益突出。因而新能源開(kāi)發(fā)正是解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。近幾年,新興的新能源汽車產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2030年,年銷量可突破1300萬(wàn)輛。在未來(lái),新能源汽車將會(huì)逐步取代常規(guī)汽車,減少汽車尾氣排放,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,真正做到低碳出行。除此之外,對(duì)于我國(guó)的風(fēng)能資源,如果可以實(shí)現(xiàn)最大程度地開(kāi)發(fā)利用,對(duì)新能源發(fā)展也是大有裨益的。所以,新能源發(fā)展具有非常好的前景,但我國(guó)開(kāi)發(fā)新能源起步較晚,現(xiàn)在可能不能趕超國(guó)外一些先進(jìn)技術(shù)。在未來(lái),我們必須要調(diào)整好我國(guó)的能源結(jié)構(gòu),吸收先進(jìn)技術(shù),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),讓我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)得到更好更快更廣闊的發(fā)展。
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