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站在能源发展的十字路口,该向左还是右?︱科普大讲坛第149讲

2018-07-10 16:25来源:广州市科协

一次性能源的使用有什么弊端?

如何才能有效地进行节能减排?

什么新能源会成为未来的主流?


  6月21日,由广州市科协、广州日报社、广州市全民科学素质办主办,广州市科学技术普及中心承办的“广州科普大讲坛” 第149讲——《节能与新能源利用技术》在从化区图书馆举办。本次讲座主讲嘉宾为华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室主任汪双凤。

 


一、能源的定义

  汪双凤介绍,能源是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。这里所说的自然资源,包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。


二、能源的分类

  能源有很多种分类方式。

  比如,从获得的方法分,可直接利用的能源,如煤、石油、天然气、风能、水能等,称为一次能源;由一次能源转换而来的能源,如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等,称为二次能源。

  又比如,按照是否可以再生来分,不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少,如水能、风能、潮汐能、太阳能等,称为再生能源;随人类的利用而越来越少的能源,如石油、煤、天然气、核燃料等,称为非再生能源。

三、常规能源的弊端

  众所周知,传统能量的转换存在两大弊端。一是转换中间环节多,转换效率低。二是燃烧化石燃料(煤、石油、天然气等)的方式,既加速了有限的化石燃料的日益枯竭,又对环境造成了严重的污染。相对应的,能源问题的出路也分为两种,一是现有能源的高效洁净利用,二是新能源的开发与利用。




四、中国一次能源现状

  中国一次能源储量远低于世界平均水平。《能源发展战略行动计划(2014-2020年》以开源、节流、减排为重点

  数据显示,无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的,而中国的一次能源储量更是远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%。开发能源高效利用技术,调整能源结构,解决能源供需矛盾势在必行。



五、如何使能源可持续发展

  能源发展战略行动计划(2014-2020年)》明确指出,我国要以开源、节流、减排为重点,确保能源安全供应,转变能源发展方式,调整优化能源结构,创新能源体制机制,着力提高能源效率,严格控制能源消费过快增长,着力发展清洁能源,推进能源绿色发展,着力推动科技进步,切实提高能源产业核心竞争力。

  具体来看,还是从以下两个方面入手:一是高效合理利用现有能源,二是积极开发和利用新能源。以上二者并举,完成能源结构从常规能源向可再生能源的过渡和转换,最终解决能源问题并消除环境污染产生的根源。

  合理利用现有能源,工业节能是源头

  在合理利用现有能源方面,工业节能可以说是其他行业节能的源头和重点。汪双凤解释,工业是我国国民经济建设中的一个主要产业,工业产值占GDP约为44%,工业经济总规模已居世界第四位;钢材、水泥、化肥等工业产品,生产规模和产量已连续多年居世界第一位。工业涉及范围广,有些工业部门更是能源消耗大户,如钢铁工业、冶金工业、建材工业;有些是能源转换加工企业,如石油石化工业中的炼油企业、能源工业中的煤炭加工企业、火力(热力)发电厂等。工业消耗的能源约占我国全部消耗能源的70%左右。

  除了工业之外,交通运输及建筑也是需要节能的重点领域。比如公路运输,可以使用新能源汽车,航空运输,则可以通过协调优化航线、提高运行控制水平等,达到节能目的。而在建筑方面,可以通过优化配置冷热源、空气余热回收技术、热泵技术、太阳能利用技术等,降低建筑能耗。


  积极开发新能源 “上天入地”各种能源都是宝

  与此同时,我国也在积极开发新能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、海洋能、核能、氢能等等。

  汪双凤对多种新能源的开发利用进行举例。


  比如大家熟悉的太阳能,地球每年从太阳获得的能量约为17万亿千瓦,相当于目前世界每年能源供应量总量的几万倍。太阳能的利用又可以分为光热利用和光电利用两种。光热利用包括太阳能热水系统、太阳能建筑、太阳能游泳池、太阳能蒸馏、太阳能制冷空调、太阳能干燥、太阳能热发电、太阳能海水淡化、太阳能冶炼炉、太阳灶、太阳能热发电等等,已经深入到普罗大众的日常生活中。光电利用指的是将太阳辐射能转换为电能,通过光伏效应将太阳能直接转变为电能而加以利用。太阳能电池就是太阳能光电转换的最核心的器件。

  又比如近年来我国大力开发的海洋能,实际包括潮汐能、波浪能、海流和潮流能、海洋温差能、海洋盐差能等多种类型。大家较为熟悉的是用于发电的潮汐能、波浪能,以及在微生物作用下可以产生甲烷的“可燃冰”,其实,居于“海洋能之首”的是温差能。“海洋表层海水的温度高于深层海水的温度,在热带和亚热带海域,这个温差可以达到20 ℃。从热力学上讲,有温差就可以产生动力,所以海洋温差中蕴含着能量称作海洋温差能或海洋热能。据测算,全球热带海洋的水温只要下降1 ℃就能释放出1200亿千瓦的能量。”汪双凤解释。


  汪双凤,现任华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室主任,二级教授。微纳传热与节能研究团队负责人。中国工程热物理学会理事,传热传质分会委员,多相流分会委员,中国机械工业教育协会热能工程分委会委员,广东省节能协会专家工作委员会专家组成员,在日华人汽车工程师协会理事。


广州科普大讲坛介绍


  “广州科普大讲坛”是由广州市科协牵头主办,围绕科技为经济社会服务的内涵,聚焦政府的创新驱动发展战略和重点战略发展产业,聚焦公众关心的社会热点、焦点和难点问题,邀请各领域的科技专家,面向高校、科研院所、企事业单位、政府机关、社区等举办科普讲座,满足市民的需求,营造科学文化氛围、提升全民科学素质。自2005年第一讲开讲至今,已经连续12年成功举办149场科普报告。2011年,广州科普大讲坛被纳入市委宣传部“书香羊城”全民阅读重点活动之一,同时被列入广州建设文化强市培育世界文化名城规划纲要(2011-2020年)。近年来,广州科普大讲坛多场优秀科普讲座被纳入广东省干部培训网络学院培训课程。


供稿:广州市科普中心、广州日报

编辑:广州市科协信息中心