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20·2开发新能源目前，世界能源消耗中90%以上是不可再生能源，不可再生能源到本世纪末，除煤炭外都将开采殆尽，“能源危机”之说绝不是危言耸听！为应对日益逼近的能源危机，世界各国越来越重视能源的开发和节能，并在努力开发包括太阳能和核能在内的新能源。一、太阳能——永恒的动力之源太阳是一个巨大的能源,它送到地球的光功率达1.7×1014KW。现在全社会的总能耗约1.3×1010KW，全世界发电装机容量不到4×109KW，地球上所有石油资源相应的能量，只相当于太阳一天半时间内供应给地球的光能。况且太阳的寿命至少是50亿年，对人类而言，太阳能是取之不尽用之不竭的。地球吸收、利用太阳能的四种渠道1、被植物、微生物吸收太阳能生物能光合作用2、使大气、水升腾循环太阳能→机械能3、被海洋吸收太阳能→内能4、直接利用活动：怎样直接利用太阳能（1）太阳能→内能太阳能热水器（2）太阳能→电能太阳能发电站（3）太阳能→化学能太阳能小汽车每年太阳辐射到我国960万平方公里土地上的能量，相当于1.7万亿吨标准煤。为保障我国能源安全，改善能源结构，促进经济和社会的可持续发展，在2012年发布的《国家能源科技“十二五”规划》中明确将太阳能列入重点开发和支持的新能源和可再生能源规划。2012年，我国太阳能光伏发电装机650万千瓦，太阳能热水器总集热面积2.58亿平方米。2014年底，我国太阳能光伏发电装机容量已达3000万千瓦，提前一年达到并超过到2015年底我国太阳能发电装机容量达到2100万千瓦以上的规划。我国太阳能利用的规划和现状2014年11月发布的《能源发展战略行动计划（2014——2020年）》中又确立了到2020年太阳能光伏发电装机容量1亿千瓦的目标。1、将太阳能直接转化为内能而加以利用我国利用太阳能的技术及方式屋顶上的太阳能热水器（太阳能屋顶计划）2、利用太阳能发电。上海鲜花港太阳能电站太阳能电池薄膜太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。应用：人造卫星、太空望远镜、太空站等电力的来源。航天器上的太阳能电板①十分巨大；②供应时间长久；③分布广阔，获取方便；④安全、清洁、无污染。①太分散；②受季节、天气和地理环境影响较大；③能量转换效率低。太阳能的优点和缺点（1）、太阳能的优点：（2）、太阳能的缺点：原子核是可以改变的，而且在有些改变过程中会释放出巨大的能量。（二）释放核能的方式：1.重原子核的裂变（重核裂变）二、核能—造福人类的“神火”（一）核能概念：原子核内部蕴藏的巨大能量，叫做原子核能，简称核能；2.轻原子核的聚变（轻核聚变）1、核裂变——链式反应链式反应示意图核裂变——较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应，裂变时会释放出巨大的能量。我国第一颗原子弹爆炸时形成的蘑菇云不加控制的核裂变反应——原子弹爆炸核能的和平利用――核电站如果控制链式反应的速度，使核能缓慢的平稳的释放出来，就能和平利用核能了。能缓慢、平稳地释放核能的装置叫核反应堆。核电站工作流程示意图反应堆放出的核能转化为高温蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能。核能→内能→机械能→电能我国的核电事业起步于浙江秦山核电站一期工程，1985年开工建设，1991年首次并网发电，1994年投入商业运行。其建成投产结束了中国大陆无核电的历史。经过近30年的发展，我国已投入商业运行的核电站为8个。分别为：（1）秦山核电站1—3期（浙江嘉兴的杭州湾畔）；（2）大亚湾核电站（广东深圳大亚湾）；（3）岭澳核电站1—2期（广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧）；（4）田湾核电站（江苏连云港）；（5）红沿河核电站1、2号机组（辽宁瓦房店）；中国的核电事业（6）阳江核电站（广东阳江市东平镇沙环村）；（7）宁德核电站1号机组（福建省宁德市辖福鼎市秦屿镇的备湾村）；（8）防城核电站1号机组（广西防城港）。目前，我国已投入运行的核电机组21台、装机容量1902万千瓦，在建机组27台、装机容量2953万千瓦。但我国核电发电量仅占总发电量的2.1%，远远低于14%的世界平均水平。为保障我国的能源安全，国家先后发布了《国家核电中长期发展规划（2005——2020年）》和《能源发展战略行动计划（2014——2020年）》，加速推进新的核电基地建设。计划到2020年，核电装机容量达5800万千瓦，在建3000万千瓦。我省的芜湖核电站也在积极筹备中。秦山一期核电站大亚湾核电站广东岭澳核电站连云港田湾核电站核电的优势与不足核电的优势（1）核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质,因此核能发电不会造成空气污染,不会产生加重地球温室效应的二氧化碳；（2）核能发电所使用的是铀燃料，而全球铀的蕴藏量相当丰富；（3）核燃料能量密度比化石燃料高几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送；（4）核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本受国际经济情势影响较小。核电的缺点:（1）核能电厂会产生放射性废料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，故必须慎重处理，且需面对较大的政治困扰；（2）核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重；（3）核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高；（4）核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果设计不合理或操作不当而造成核泄漏事故，会对生态及民众造成伤害甚至严重伤害。2、核聚变——热核反应核聚变示意图核聚变——在超高温的条件下，将两种质量较轻的原子核（如氘和氚），聚合成一个较重的原子核的一种核反应，又称热核反应。核聚变的威力更大。太阳能是来自于太阳内部的核聚变，也是大自然中自然存在的唯一核聚变。温度和压强越高，热核反应进行的速度越快。目前人类还未掌握人工控制核聚变反应速度的方法，因此，还不能和平的利用核聚变。我国和世界各国都在致力于受控热核反应的研究，我国的研究成果已位于世界前列，位于我省合肥市的科学分院研制的“人造小太阳”——托卡马克装置就是成果之一。人工核聚变的应用——核爆炸——氢弹1967年，我国爆炸的第一颗氢弹氚核氘核氦核一个中子（随能量释放）2、聚变——2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。1、裂变——质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个（或3个）新原子核，并释放能量的过程。－－链式反应例：原子弹例：氢弹、太阳－－热核反应3、聚变威力更大核知识小结信息浏览你还知道有哪些新能源？1、水能2、风能3、海洋能4、地热能5、氢能7、可燃冰6、生物质能我国是一个水电资源十分丰富的国家之一。但具有资源分布不均衡，开发程度不高的特点。目前，我国的水电装机容量及发电量均居世界第一位。2014年，我国水电的装机容量达3亿千瓦，水电占供电总量的23%。根据《能源发展战略行动计划（2014——2020年）》的要求，2020年，我国水电装机将达3.5亿千瓦。1、水能发电世界上最大的水电站——三峡发电站风具有很大的能量。人们很早就学会了利用风能行船、抽水、磨谷……风能还可以用来发电。2、风能发电郑和下西洋我国陆地和海上风电的潜在开发量分别为23.8亿千瓦和2亿千瓦。目前，我国已成世界第一风电大国，全国风电并网装机容量已达1亿千瓦，提前1年实现了到2015年我国风电装机规模达1亿千瓦的目标。计划到2020年，我国风电装机规模将达2亿千瓦。海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能。海洋潮汐能来源于月亮与太阳对地球海水的吸引力以及地球的自转，会引起海水周期性地作有节奏的垂直涨落的现象。3、海洋能潮汐发电原理：利用涨潮退潮的水位差来发电。浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。由英国安装的世界首台潮汐发电机葡萄牙的“海蛇”海浪发电站西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站冰岛地热4、地热能我国在地热资源利用的规模上一直位居世界首位，并以每年近10%的速度稳步增长。根据规划，到2020年，我国地热资源的利用规模要达到5000万吨标准煤。5、氢能你认为氢能有哪些优点？你认为目前不能大量使用氢能的原因是什么？应用氢能，你有什么良策？带着下列问题，到图书馆或上网查资料回答。6、生物质能生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物物质中的能量形式，即以生物物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，通过一定的技术转化可为常态的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能源主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能量。至今，世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大，污染严重。生物质能源是最有可能成为21世纪主要的新能源之一，世界各国都十分重视生物质能源的开发与应用。沼气技术是我国发展最早、普遍推广的生物质能源利用技术。2014年，我国生物质能的利用规模已达1000万千瓦。沼气技术查找资料回答问题什么地区适合发展沼气能源？沼气能源的使用应注意什么？发展沼气资源对新农村建设有何现实的意义？沼气发电厂河北晋州的秸秆发电厂可燃冰是一种天然气水合物的俗称，存在于海底或陆地冻土地带。这种物质在低温和40多个大气压下才是稳定的，到达水面或地面会立即融化，同时成分中的甲烷开始燃烧。可燃冰分布广，资源丰富，有能源专家预言：海底可燃冰将会成为第三次能源转型革命性的替代品，据计算这种未来的能源可供人类使用上千年。可燃冰热密度高，杂质少，无污染，但开采很困难。7、可燃冰我国在南海海底及祁连山冻土地带均发现了可燃冰，可燃冰的研究和开发已列入国家的能源发展战略计划。可燃冰未来的理想能源必须满足的条件：第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。巩固练习1、卫星长时间在太空航行，它的无线电发射装置不用人工补充能源却能正常工作，它是利用______电池将______能转化为_____能的。2、目前世界各国都在加强开发的新能源是______，它蕴藏在______内部。获得原子能有两种途径：一是________，二是________。我国著名的大亚湾核电站里发生的是_______。太阳能就是来自太阳能内的_______。3、下列能源中，属于新能源的是_______。A.太阳能B.水能C.煤D.电能E.海洋能F.风能G.石油H.天然气I.温泉4、1kg铀全部裂变释放的能量约为8.5×1013J，相当于完全燃烧多少kg无烟煤放出的能量？（无烟煤的热值是3.4×107J/kg）5、若一太阳能热水器装水量为100kg，集热管接收太阳能的有效接收面积约为2m2，每小时1m2接收面上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器每小时水温升高多少？（水的比热容为4.2×103J/（kg·℃））本节小结1、利用太阳能的四个主要渠道①被植物微生物吸收；②使大气、水升腾循环；③被海洋吸收；④直接利用。2、直接利用太阳能的三个主要方式①太阳能→热能；②太阳能→电能；③太阳能→化学能。3、太阳能的优、缺点优点：①十分巨大，②供应时间长久，③分布广阔，获取方便，④安全、清洁、无污染。缺点：①太分散，②不稳定，③转换效率低。4、核能释放的两种方式：核裂变、核聚变5、核电站的工作原理及优点工作原理：利用原子核裂变的链式反应产生的能量发电的；它的核心是反应堆；反应堆是放出的核能转化为高温蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能。优点：①消耗的燃料少；②成本低（成本比火电站低20％以上）6、知道有哪些新能源：太阳能、核能、水能、风能、海洋能、地热能、氢能、生物质能、可燃冰。