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1、未来能源人类未来能源的研究与发展摘 要:对人类社会经济快速发展,能源资源大规模开发所带来的能源短缺和环境问题,以及人类研发未来新型洁净能源的紧迫性和发展的希望,作了简要分析。关键词:未来能源;能源短缺;环境压力0 引言人类社会经济快速发展,以化石能源(煤炭、石油、天然气)为主的能源资源大规模开发,资源储量日益减少和生态环境日趋恶化,使人类对未来能源的短缺和生态环境恶化忧虑重重。目前,随着科学技术发展对开发新能源科学研究愈来愈深入,世界各国科学家研究开发和发现的“可燃冰”、“太空(宇宙)太阳能发电”、“热核聚变发电”的新型清洁能源使我们看到了20~50a战略性解决人类社会经济发展中能源
2、短缺和生存环境恶化问题的希望之光。1 研发未来新型洁净能源的紧迫性能源资源是现代社会发展最重要的基础资源之一。能源工业发展既关系到社会经济的可持续发展,又关系到人类生存环境的优劣。世界能源供给以化石能源(不可再生能源)为主。化石能源的主力则是煤炭和石油,故有“煤炭是工业食粮”,石油是工业血液”之称。然而,当前人类社会经济的可持续发展却面临两大压力,即能源短缺和环境问题。1.1 能源短缺的压力世界煤炭、石油、天然气基础储量静态可供开采的年限为煤炭162a、石油40a、天然气65a;中国煤炭、石油、天然气基础储量静态可供开采的年限为煤炭80a、石油15a、天然气30a。所以,能源安全已成
3、为全球关注的重大问题,研发新的洁续能源已成为世界各国十分紧迫的战略性任务。1.2 环境的压力环境压力日趋严重已威胁到人类生存的安全问题。当前,从世界到中国能源消费结构依然是以化石燃料为主,可再生能源为辅的能源结构格局,世界能源消费结构总量中化石能源占88%(煤炭28.6%、石油35.6%、天然气25.6%),非化石能源和再生能源仅占12%;中国能源消费结构总量中化石能源消费占98.2%(煤炭69.4%、石油20.46%、天然气3%),非化石能源和可再生能源(水电、风电、核电、生物质能)占7.2%。以化石能源为主的能源消费结构造成了严重的温室效应和环境污染。所以,世界各国都在积极优化能
4、源生产结构和消费结构。加速发展利用水能、风能、海洋能、核能、生物质能,减缓环境压力的同时都在投入大量的资金和人力着重研发新型洁净能源。2 未来新型清洁能源之希望新的洁净能源应具备三个条件:①能够替代目前的化石燃料成为未来的主要能源;②资源储量能够满足人类社会经济可持续发展的需要;③不会对人类生存环境安全造成威胁。世界各国目前投入巨资着力研究开发的新型清洁能源有“可燃冰”、“太空(宇宙)太阳能发电”、“热核聚变发电”等。2.1 可燃冰研发开采可燃冰即甲烷(CH4)的水合物,是甲烷在高压低温条件下形成的水合物,是一种白色冰状的结晶体。甲烷在摄氏温度0°、压力在2.65MPa;温度在摄氏1
5、0°、压力在7.87MPa皆可形成可燃冰。是近20a来在深海底和冻土层发现的一种燃烧值很高,贮量巨大的新型洁净能源。其1m3可燃冰相当于0.164t石油、0.32t标煤、164m3的天然气。全球总资源量相当于全球已探明(已知)煤炭、石油、天然气总储量的2倍,可满足人类1000a能源需求。所以,世界各国都在积极研究开发。2000年,日本在完成为期5a投资6400万美元可燃冰专项计划后又启动了2001年可燃冰项目。美国1969年实施可燃冰调查,1998年把可燃冰作为国家发展战略列入国家长远计划,计划2015年实施商业性开发。印度1995年制定了全国天然气水合物研究计划,投资5600万美元
6、进行可燃冰开发研究。我国对可燃冰的开发研究起步晚进展快,在可燃冰的地震识别技术、地球化学探测技术、资源综合评价技术和保真取样技术等方面取得了显著的进展,研制的“深水浅孔可燃冰保真取样器”处于国际领先地位。初步勘察预测我国南海北部陆坡“可燃冰”远景资源量可达上百亿t油当量。2008年8月在我国南海北部成功的钻获了可燃冰实物样品,从而成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到可燃冰实物样品的国家。标志着我国可燃冰调查研究水平步入世界先进行列。可燃冰的开发利用虽然在开采、储存和运输中存在着诸多的技术难题需要研究解决,但一些发达国家预测到2015年可燃冰可实现商业性的开发。2.2
7、 太空(宇宙)太阳能发电在宇宙空间建立太阳能发电站比在地面上利用太阳能发电具有很大优势。①太空太阳光强度比地面大5~10倍,发电效率高;②太空无昼夜之分,全天24h采集太阳能不受天气影响;③无污染无废弃物。世界上许多国家诸如美国、日本、德国都把建立太空太阳能发电站作为能源战略问题,投入巨资进行研发。美国计划在10a内试验宇宙太阳能发电,1a内采集的太阳能当于地球已探明的常规能源储量总和。其系统用两组相距50km的特殊反光镜和太阳能电池板等组成。位于地面约3
