新能源领域有哪些上市公司具有核心竞争力?
?
锂电是动力电池的未来
混合动力汽车的核心技术在于能量转换系统,纯动力电池汽车是未来发展方向,核心技术面临在在电池技术上的突破。目前混合动力汽车主要采用镍氢电池材料,因镍氢电池的一些技术性能已经接近理论极限值,例如能量密度、充放电速度等,因此,有可能被新材料电池所取代。
锂电池未来将有望取代镍氢电池。锂电池具有能量密度高、容量大、无记忆性等优点,得到各汽车厂商和电池生产厂商的一致认可,目前需要解决的问题在于其使用的稳定性、安全性和生产成本问题。若锂电池技术在其稳定性、安全性和生产成本问题得到解决,纯动力电池汽车的发展将得到加速。
锂电主要分为钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂几种。而钴酸锂和锰酸锂由于震荡条件下会发生爆炸,因此安全性较差,同时其重金属也会造成污染,所以一般用于小型电池。
未来,应用于电动自行车以及混合动力汽车的动力锂电池将是发展方向,目前技术上已经不存在太大的问题,主要是成本相对较高,随着新能源革命以及对环保要求的提高,锂电池作为动力电池将变得越来越可行,其对锂离子电池电解液的需求量是数码产品的几十倍甚至上百倍,一旦动力锂电池得到推广,对锂离子电池电解液的需求量将是几倍甚至几十倍的增长。
从国内外的政策支持和技术发展来看,锂电的前景光明,有望能为新技术革命的代表之一。
锂电原材料需求将激增
锂电的原料主要是碳酸锂,主要中间产品是锂电解液,此外还有锂电的正负极材料。
我们来尝试粗略估算一下碳酸锂的市场需求量。磷酸铁锂(LiFePO4)中的锂含量约为4.4%,碳酸锂(Li2C03)中的锂含量为18.9%,以此推算生产一吨磷酸铁锂所需的碳酸锂要0.23吨,考虑实际生产中的损耗,以0.3 吨计。
假设每辆新型动力汽车需要100Kg 的磷酸铁锂阳极材料,则所需的碳酸锂约为0.03 吨。假4 请阅读最后一页评级说明和重要声明
设09 年开始全球新增1%的乘用车使用磷酸铁锂电池,此后逐年递增1%。
乘用车率先采用新型动力的可能性较大,按其2007 年全球产销规模约5000 万辆为基数,依此推算,每年新增碳酸锂需求将达数万吨。
除汽车领域外,新型锂电池若能获得成功,我们同样可以期待电动自行车、手机、笔记本等领域对锂和锂盐需求的明显提升。
全球碳酸锂生产厂商中,国内上市企业有中信国安和西藏矿业,其中中信国安设计产能为25000 吨,07 年产量为2000 吨;西藏矿业设计产能2000 吨,07 年产量为1200 吨。
目前全球碳酸锂供需基本平衡,如因新型动力电池而出现需求的跳跃式增长,碳酸锂的供需平衡将被彻底打破。市场规模的急剧扩大,将给现有碳酸锂生产企业带来革命性变化。
锂电相关上市企业
面对超出想象的市场前景,相关上市公司无疑将面临重大的投资机遇。
其中含有电池业务的主要相关上市企业有:中信国安、江苏国泰、西藏矿业、杉杉股份、中国保安、佛塑股份、风帆股份、科力远、德赛电池、TCl 集团。
其中:
风帆股份:军用启动铅酸蓄电池的定点生产单位,年生产能力达到350 万KVAh;致力于锂电池和太阳能电池的开发。
科力远:公司生产泡沫镍和镍系电池,镍氢动力电池项目正在积极研发过程中。
德赛电池:公司是国内外手机电池的主要供应商。
TCl 集团:子公司生产锂电池。
涉及到锂电核心技术产品的主要是中信国安、江苏国泰、西藏矿业、杉杉股份、中国保安、佛塑股份,下面我们将重点介绍。
西藏矿业:布局上游,等待锂电革命的到来
公司所属的扎布耶盐湖的碳酸锂含量保守估计200 万吨,公司拥有其20 年开采权。目前扎布耶锂业具有碳酸锂实际产能逾2000 吨/年,今年预计产量超过1500 吨。估计再投入7-8千万元,有望达到5000 吨/年的一期设计产能。
碳酸锂和尼木铜矿是公司未来重点项目,而建设资金不足是软肋所在,但我们始终相信好项目不愁钱。7 亿元可令公司碳酸锂产能在2-3 年内增至3 万吨/年,跃居全球前三。3 亿元可令尼木铜矿产能达到5000-8000 吨/年。
锂行业前景明朗,公司的资源价值有待进一步发掘。一旦动力锂电池实现大规模应用,西藏矿业有望成为最大受益者之一。
江苏国泰:锂电池电解液大放异彩
公司的化工产品主要包括锂离子电池电解液和硅烷偶联剂,由控股子公司华荣化工生产,目前的产能均约为2,000 吨/年。华荣公司从2002 年开始生产锂电池电解液,经过多年的发展,技术不断进步,目前已经形成了近千种型号的中高档产品,并且得到国外众多大公司的认可,30%的产品用于出口,并且通过不断的提高产品的性能,开发新产品,产品的毛利率一直保持在较高的水准,随着新产能的建成投产,业绩将获得大幅增长。
锂电池电解液目前主要用于手机、数码相机、笔记本计算机等电子产品以及矿灯,约占锂离子全部使用量的90%。电子产品、矿灯等用锂电池的需求将保持每年10%的稳定增长。
华荣化工、日本宇部、韩国三星是全球锂电池电解液产能前三的企业,09 年,华荣化工锂电池电解液的产能将达到5,000 吨/年,成为全球最大的生产企业。
江苏国泰是一家优秀的企业,具有优秀的管理以及战略眼光。其外贸业务在目前恶劣的市场环境下稳步发展;其锂电产业,市场前景好,业绩增长快。未来其锂电电解液必将大放光彩。
杉杉股份:锂电新贵 超常发展
公司的控股子公司,上海杉杉科技,产能1200吨锂电池负极材料--中间相炭微球(简称CMS)。CMS 项目是国家"863"高科技研究发展计划项目,被列为国家高新技术产业示范工程项目。近几年公司的锂离子电池材料产业继续呈现出迅猛发展的态势,其中负极新产品MGS 和FSN-1 在大规模推向市场后取得不错的销售业绩。东莞杉杉电解液的销售额与销售量目前已经排名国内第二位。在锂离子电池负极材料方面,技术与市场占有在国内居于领先地位;锂离子电池正极材料销售收入后来居上,已经成为国内最大,世界前三甲的正极材料供应商。
半年报显示公司的锂离子电池材料销售收入已达9.9 亿元,占公司总收入比重已达40%,比增速极为惊人。随着新能源技术革命的到来,作为替代新能源的公司锂离子电池材料也将超常规发展,其"钱景"不可估量。
中信国安:锂电上下游一体化 发展潜力巨大
中信国安 (000839 股吧,行情,资讯,主力买卖)经过多年的培育期,大力开发了青海盐湖资源综合项目,其总计氯化锂资源储量763.85 万吨,氯化锂含量一般 2.2~3.89 克/升之间,矿床开发的内外部条件好。中信国安投资建设了2 万吨碳酸锂项目。在碳酸锂方面,继万吨级生产线年初一次性投料试车成功后,青海国安重点对喷雾干燥车间、盐酸车间等相关设施进行了设备检测及技术改造,边调试边生产,逐步提高生产能力。
中信国安盟固利(简称MGL)是中信国安股份有限公司控股90%的子公司。MGL 始建于2000 年4 月,主要从事锂离子二次电池关键材料和高能量密度动力锂离子二次电池的研发、生产与销售。MGL 目前是国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家,同时也是国内外唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家。
公司动力电池被北京奥组委确定为2008 北京奥运纯电动公交车的独家供应产品。公司开发的新型钴酸锂产品销售势头良好,保持了较为稳定的市场份额,动力电池正极材料锰酸锂在市场应用方面也取得了较大的成效。报告期内,盟固利公司实现营业收入1.99 亿元,较上年同期增长49.62%。
政府推动和鼓励新能源开发利用的政策是不会改变的。相关拥有动力电池等项目的上市公司充满着美好的发展前景。
中国宝安:星星之火 布局锂电
公司控股的贝特瑞公司主导产品“一种高容量锂离子电子负极材料/BTR-818”于今年初获得了由国家科技部、商务部、质检总局、环保总局联合颁发的 “国家重点新产品”荣誉称号;报告期内,公司还获得了“2007 年深圳市科技创新奖(最具成长性企业)”和“深圳市自主创新行业龙头企业”等荣誉称号。
公司参股的天骄科技公司是一家集锂电池正级材料研发、生产、销售为一体的高新技术企业,公司目前的主导产品是锰镍钴酸锂电池正极材料(三元正极材料)。报告期内,公司销售收入和净利润均实现同比成倍增长。公司年产1000 吨三元材料的扩产项目已于08 年5 月底竣工,并于6 月试产成功。
公司主营业务为房地产和医药,08 年上半年收入占比超过90%,包括锂电在内的其他收入占比不到9%。目前锂电项目对公司的贡献不大,但是布局未来,可以关注。
佛塑股份:比亚迪“铁电池”的合作者
公司与比亚迪共同出资281 万美元组建合资成立佛山市金辉高科光电材料有限公司,生产经营特种电池用离子渗析微孔薄膜。特种电池用离子渗析微孔薄膜具有良好的市场前景和优厚的利润空间,本公司协同该薄膜产品的主要用户共同投资介入相关产业领域,有利于实现产品结构的优化调整。
。
参考资料:
多数都是概念
新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。能源世界有最全面的资料免费下载
参考资料
[编辑本段]分类
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
据世界断言,石油,煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。
联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能);穿透生物质能。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被是做垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
按类别可分为:太阳能 风力发电 生物质能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽车 燃料电池 氢能 垃圾发电 建筑节能 地热能 二甲醚 可燃冰等
[编辑本段]新能源概况
据估算,每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦,其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散,目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤,目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。
[编辑本段]常见新能源形式概述
(具体内容详见各能源形式所对应的词条)
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
太阳能可分为2种:
1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的利用存在的主要问题:
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展,利用风来做其它的事情。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。
海洋渗透能
能源世界有最全面的资料免费下载
参考资料
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。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;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。
[编辑本段]新能源的发展现状和趋势
部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
国际能源署(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%。
目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究,在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。
我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划,并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下,我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。
新能源(或称可再生能源更贴切)主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。
太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电,在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%,随之而来的问题令我们意想不到,太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击,如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。
风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台,在一百多年的发展中,一直是新能源领域的独孤求败,由于它造价相对低廉,成了各个国家争相发展的新能源首选,然而,随着大型风电场的不断增多,占用的土地也日益扩大,产生的社会矛盾日益突出,如何解决这一难题,成了我们又一困惑。
早在2001年,MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究,经过六年多研究和实践,终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广,这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机(H型)和太阳能发电进行10:3地结合,形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用,获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。
新型垂直轴风力发电机(H型)突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点,采取了完全不同的设计理论,采用了新型结构和材料,达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能,可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统,具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点,也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。
随着能源危机日益临近,新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活,风力发电偶尔可以看到或听到,可是它们作为新能源如何在实际中去应用?新能源的发展究竟会是怎样的格局?这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。
[编辑本段]新能源的环境意义和能源安全战略意义
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局,自1993年起我国成为石油净进口国,且石油进口量逐年增加,使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足,未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素,国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定,但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给,对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度,提高我国能源、经济安全。
此外,可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。
新的能源是什么
1
新能源,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和其他可再生能源。合理的开发利用新能源,可以改善和优化能源结构,保护环境,提高人民生活质量,促进国民经济和社会可持续发展。
新能源开发利用主要包括新能源技术和产品的科研、实验、推广、应用及其生产、经营活动。新能源的开发利用,应当与经济发展相结合,遵循因地制宜、多能互补、综合利用、讲求效益和开发与节约并举的原则,宣传群众,典型示范,效益引导,实现能源效益、环境效益、经济效益和社会效益的统一。
2
随着科学技术和社会生产力的不断发展,能源的问题显得越来越重要。目前,全世界的能源仍以煤、石油和天然气等化石燃料为主。这些化石燃料储量有限,同时它们又是极其宝贵的化工原料,可以从中提炼和加工出各种化学纤维、塑料、橡胶和化肥等化工产品。将这样重要的化工原料作为能源来使用实在可惜。随着社会生产力的发展和人类生活水平的提高,世界能源的消耗量愈来愈大。据估计,全世界石油、天然气和煤的储量最多只能供给人类使用一、二百年。因此,摆在人类面前的一项紧迫的战略任务就是探索新能源。目前研究开发的新能源主要有以下几种:
1.地热能与潮汐能
可利用的地热资源是地下热水、地热蒸气和热岩层。地下热水层一般在地下两千多米深处,温度80℃左右。将地下热水降低压力使之变成蒸气(在47.34 kPa时水80℃沸腾),可推动汽轮发电机发电。
潮汐能利用的是海水涨落造成的水位差。此种能量可以作为动力来推动水轮机发电。地球上潮汐涨落中蕴藏的能量是巨大的,但建造大规模的潮汐电站技术上有很多困难,成本也较高。
2.太阳能
太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10^22J,相当于目前世界能量消耗的1.3万倍,可以说太阳能是取之不尽用之不竭的无污染的理想能源。因此,太阳能的收集利用是当代科学家十分感兴趣的问题。
目前太阳能利用主要有三种形式。一种是直接利用太阳辐射热,建成太阳灶、太阳能热水器,太阳房(用于采暖)和塑料大棚等,或利用太阳能来发电。太阳能电站是利用集热器吸收太阳辐射的热量,其蓄热材料(液态金属)温度可高达1000℃左右。所吸收的热量通过热交换器将水变成水蒸气推动汽轮机发电。这种转换方式称之为光-热转换。第二种是光-电转换,即利用太阳能电池将太阳能直接转换成电能。太阳能电池种类较多,主要有单晶硅电池、砷化镓电池、磷化铟电池和多晶硅电池等。目前太阳能电池效率还比较低,成本也比较高。它主要用于人造卫星等宇宙飞行器作为各种仪器设备的动力。第三种是光-化学转换,即将太阳辐射直接转换成化学能。绿色植物的光合作用就是光-化学转换,但它还不能完全受人控制。因此,研究各种完全可控的光-化学转换方法也是当今世界重大的研究课题之一。近年来发现,太阳能辐射到某一光化学反应体系后,能形成动力学上稳定的光产物,使光能转化为化学能而储存起来。另外,在催化剂存在时,由太阳光直接分解水而制得氢和氧的方法也是太阳能利用较有发展前途的一条途径。发展氢能具有独特的优越性。首先,氢的原料是水,资源丰富。另外氢燃烧后的热值较高,1g 氢燃烧后可放出143 kJ的热量,而1g煤燃烧只有31~32kJ,1g汽油燃烧也只有48kJ。还有氢燃烧生成水,它来源于水又还原于水,是顺应自然的一种循环,不会打乱自然界的平衡。又因燃烧产物无烟尘以及其它污染物,所以氢能又是无污染的清洁能源。
虽然,地球接受太阳的总能量很大,但是由于其能量密度很低,取得单位能量的一次投资大,能量转换效率有待提高。
3.核能
原子核裂变和聚变时都放出巨大的能量。原子核能是一种比较理想的能源。
(1)核裂变能
裂变是较重的原子核在足够能量的中子轰击下分裂成较轻原子核的过程。当235U原子核发生裂变时,分裂成两个不相等的碎片和若干个中子。裂变过程相当复杂,已经发现裂变产物有35种元素,放射性核素有200种以上。下面是235U裂变中的一种方式:
[编辑本段]未来的几种新能源
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来,在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。目前,美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
可燃冰:这是一种与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤,每吨煤产生68m3气;从泥炭到肥煤,每吨煤产生130m3气;从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计,地球上煤层气可达2000Tm3。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。