一、其它一些低碳能源
除了以上幾章所說的低碳能源外,其實地球上還有很多低碳能源可供人類使用以及等待人類去發現,比如氫能、地熱能、可燃冰等等。
氫能
氫在我們的化學書上是一種元素,用“H”來表示,氫也可以是一種物質,氣態的氫就是氫氣(H2),小時候把氣球裏麵裝滿氫氣,氣球就可以飄到天上去,因為氫氣很輕。把氣態的氫加壓,就會液化成液態氫,當然如果條件夠的話,也可以變成固態的。不過,在我們生活的自然界裏,它是氣態的。那麼這種氫怎麼就成了能源呢?
上了化學課我們就會知道,氫有這樣的特點:可以燃燒,而且與氧氣燃燒後主要生成物是水,且燃燒後產生的熱量很高。實驗表明每千克氫燃燒後的熱量,約為汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。看看之前我們介紹的新能源,以及現在的3大能源,無論是煤、石油、天然氣還是生物質等都采用了燃燒作為主要的方式來實現能源轉換,那麼氫這麼好的燃燒特性,當然是我們關注的對象了。
作為燃料,氫相對之前提到的燃料還有它獨特的優勢:與其他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,且燃燒生成德水還可繼續製氫,反複循環使用。產物水無腐蝕性,對設備無損;使用氫燃料還可以去除內燃機噪聲源和能源汙染隱患,利用率高;氫減輕燃料自重,可增加運載工具有效荷載,降低運輸成本,從全程效益考慮社會總效益優於其他能源。
原來氫這麼有用,為什麼沒有早拿來用呢?其實自然界中不存在純氫,它隻能從其他化學物質中分解、分離得到,也就是需要技術加工,這就需要投入額外的能源和資金,往往可能投入大於回報,所以,在很早之前,氫就被用於一些高科技領域了。
1928年,德國齊柏林公司就利用氫的巨大浮力,製造了世界上第一艘“LZ-127齊柏林”號飛艇,首次把人們從德國運送到南美洲,實現了空中飛渡大西洋的航程。1957年前蘇聯宇航員加加林乘坐人造地球衛星遨遊太空,1963年美國的宇宙飛船上天,緊接著的1968年阿波羅號飛船實現了人類首次登上月球的創舉,這些太空探索的成功都離不開高效的氫燃料。我國“兩彈一星”中的液氫液氧研究,也是早期對氫能的利用。
隨著能源危機的出現,對燃料環保度的要求,以及科學技術的高度發展,製氫、用氫不再隻是高科技行業的專利,有效地開發利用氫能,建立可持續發展的氫經濟已經被各國提到了日程上。
地熱能
地熱是來自地球深處的可再生熱能,它起源於地球的熔融岩漿和放射性物質的衰變。
有些地方,熱能隨自然湧出的熱蒸汽和水而到達地麵,自古以來它們就已被用於洗浴和蒸煮。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並轉換成其他能量。
按照其儲存形式,地熱資源可分為蒸汽型、熱水型、地壓型、幹熱岩型和熔岩型5大類。
地熱能的利用可分為地熱發電和直接利用兩大類,而對於不同溫度的地熱流體可能利用的範圍如下:
①200~400℃直接發電及綜合利用;
②150~200℃雙循環發電,製冷,工業幹燥,工業熱加工;③100~150℃雙循環發電,供暖,製冷,工業幹燥,脫水加工,回收鹽類,罐頭食品;④50~100℃供暖,溫室,家庭用熱水,工業幹燥;⑤20~50℃沐浴,水產養殖,飼養牲畜,土壤加溫,脫水加工。
人類很早以前就開始利用地熱能,例如利用溫泉沐浴、醫療,利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘幹穀物等。但真正認識地熱資源,並進行較大規模的開發利用卻是始於20世紀中葉。
可燃冰
可燃冰的學名叫“天然氣水合物”,是一種白色固體物質,外形像冰,有極強的燃燒力,可作為上等能源。它主要由水分子和烴類氣體分子(主要是甲烷)組成,所以也稱它為甲烷水合物。天然氣水合物是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)下,由氣體或揮發性液體在與水相互作用過程中形成的白色固態結晶物質。一旦溫度升高或壓力降低,甲烷氣則會逸出,固體水合物便趨於崩解。(1立方米的可燃冰可在常溫常壓下釋放164立方米的天然氣及0.8立方米的淡水)所以固體狀的天然氣水合物往往分布於水深大於300米以上的海底沉積物或寒冷的永久凍土中。海底天然氣水合物依賴巨厚水層的壓力來維持其固體狀態,其分布可以從海底到海底之下1000米的範圍以內,再往深處則由於地溫升高其固體狀態遭到破壞而難以存在。