第3章 太陽能與新能源(2 / 3)

運用地熱能的最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並抽取其能量。地熱能屬於可再生資源。

全球地熱資源的分布

在一定地質條件下的“地熱係統”和具有勘探開發價值的“地熱田”都有它的發生、發展和衰亡過程,絕對不是隻要往深處打鑽,到處都可發現地熱。

作為地熱資源的概念,它也和其它礦產資源一樣,有數量和品位的問題。就全球來說,地熱資源的分布是不平衡的。明顯的地溫梯度每千米深度大於30℃的地熱異常區,主要分布在板塊生長、開裂,大洋擴張脊和板塊碰撞、衰亡、消減帶部位。目前,環球性的地熱帶主要有下列4個地帶。

環太平洋地熱帶:它是世界最大的太平洋板塊與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊界。世界許多著名的地熱田,如美國的蓋瑟爾斯、長穀、羅斯福;墨西哥的塞羅、普列托;新西蘭的懷臘開;中國的台灣馬槽;日本的鬆川、大嶽等均在這一帶。

地中海—喜馬拉雅地熱帶:它是歐亞板塊與非洲板塊和印度板塊的碰撞邊界。世界第一座地熱發電站意大利的拉德瑞羅地熱田就位於這個地熱帶中。中國西藏的羊八井及雲南騰衝地熱田也在這個地熱帶中。

大西洋中脊地熱帶:這是大西洋海洋板塊開裂部位。冰島的克拉弗拉、納馬菲亞爾和亞速爾群島等一些地熱田就位於這個地熱帶。

紅海—亞丁灣—東非裂穀地熱帶:它包括吉布提、埃塞俄比亞、肯尼亞等國的地熱田。

除了在板塊邊界部位形成地殼高熱流區而出現高溫地熱田外,在板塊內部靠近板塊邊界部位,在一定地質條件下也可形成相對的高熱流區,如中國東部的華北平原及東南沿海等地。

5.取之不盡、用之不竭——氫能

有的同學小時候玩過氫氣球吧,那麼你知道為什麼這些氣球能高高地飛起來嗎?

原來,氫的密度比空氣小,所以充滿氫氣的氣球能在天空越飛越高,直到消失在你的視線之外。其實,氫也是一種能源呢!

氫能是一種二次能源,它不像煤、石油和天然氣那樣,可以直接從地下開采,而是通過一定的方法,利用其它能源提取出來的。

隨著石化燃料消耗量的日益增加,石化燃料儲量正日益減少,終有一天這些資源要枯竭,這就迫切需要尋找一種不依賴石化燃料、儲量豐富的新能源。

氫正是這樣一種能源,在常規能源出現危機和開發新的二次能源的同時,是人們期待的新的二次能源。

氫能的特點

作為能源,氫有以下特點:在所有元素中,氫的重量最輕;在所有氣體中,氫氣的導熱性最好,它比大多數氣體的導熱係數高出10倍。因此,在能源工業中氫是極好的傳熱載體;氫是自然界存在最普遍的元素,據估計它構成了宇宙質量的75%,除空氣中含有氫氣外,它主要以化合物的形態貯存在水中,而水是地球上最廣泛的物質。據推算,如把海水中的氫全部提取出來,它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍;除核燃料外,氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油發熱值的3倍;氫燃燒性能好,點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃範圍,而且燃點高,燃燒速度快;氫本身無毒,與其它燃料相比氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的汙染物質,少量的氮化氫經過適當處理也不會汙染環境,而且燃燒生成的水還可繼續製氫,反複循環使用;氫能利用形式多,既可以通過燃燒產生熱能,在熱力發動機中產生機械功,又可以作為能源材料用於燃料電池,或轉換成固態氫用作結構材料。用氫代替煤和石油,不需對現有的技術裝備作重大的改造,現在的內燃機稍加改裝即可使用;氫可以以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現,能適應貯運及各種應用環境的不同要求。

氫能行業發展概況

氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源,人類對氫能應用自200年前就產生了興趣。自20世紀70年代以來,世界上許多國家和地區就廣泛開展了氫能的研究。

早在1970年,美國通用汽車公司的技術研究中心就提出了“氫經濟”的概念。1976年美國斯坦福研究院就開展了氫經濟的可行性研究。20世紀90年代中期以來多種因素的彙合增加了氫能經濟的吸引力。

這些因素包括:持久的城市空氣汙染、對較低或零廢氣排放的交通工具的需求、減少對外國石油進口的需要、二氧化碳的排放和全球氣候變化、儲存可再生電能供應的需求等。

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的新能源,是人類的戰略能源發展方向。世界各國如冰島、中國、德國、日本和美國等不同的國家之間在氫能交通工具的商業化的方麵已經出現了激烈的競爭。雖然其它利用形式是可能的(例如取暖、烹飪、發電、航行器、機車),但氫能在小汽車、卡車、公共汽車、出租車、摩托車和商業船上的應用已經成為焦點。

中國對氫能的研究與發展可以追溯到20世紀60年代初,中國科學家為發展本國的航天事業,對作為火箭燃料的液氫的生產、H2、O2燃料電池的研製與開發進行了大量有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源係統進行開發,則是從20世紀70年代開始的。現在為進一步開發氫能,推動氫能利用的發展,氫能技術已被列為國民經濟發展計劃的重要一部分。

氫燃料電池技術一直被認為是利用氫能,解決未來人類能源危機的終極方案。上海一直是中國氫燃料電池研發和應用的重要基地,包括上汽、上海神力、同濟大學等企業、高校,也一直在從事研發氫燃料電池和氫能車輛。

隨著中國經濟的快速發展,汽車工業已經成為中國的支柱產業之一。2007年中國已成為世界第三大汽車生產國和第二大汽車市場。與此同時,汽車燃油消耗也達到8000萬噸,約占中國石油總需求量的四分之一。在能源供應日益緊張的今天,發展新能源汽車已迫在眉睫。用氫能作為汽車的燃料無疑是最佳選擇。

雖然燃料電池發動機的關鍵技術基本已經被突破,但是還需要更進一步對燃料電池產業化技術進行改進、提升,使產業化技術成熟。這個階段需要政府加大研發力度的投入,以保證中國在燃料電池發動機關鍵技術方麵的水平和領先優勢。這包括對掌握燃料電池關鍵技術的企業在資金、融資能力等方麵予以支持。