2023年12月29日发(作者：)
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科普讲座：新能源与低碳
2019-05-19 我国最大的特点是人多、 电器多、 车多， 我国有 4. 3 亿家庭， 13.39 亿人口， 全世界有 70 亿人口。
这么多人每天生活、 学习、 工作都要用电， 一旦停电， 工厂就要停工， 医生无法给病人开刀， 也给我们的生活、 学习带来多多不便， 这就是我们熟悉的可怕的电荒。
再从车、 船、 飞机等交通工具都要耗油， 一旦断油， 汽车无法行驶， 海轮无法航行， 飞机无法飞行。
总之， 生活、 生产、 学习、 交通、 通信、 医疗卫生、 军事等都离不开能源， 我国经济要保持持续、 高速、 健康、 稳定地增长（7-8%）， 关键还是有足够的能源作保障，可以说能源是现代工业的命脉， 保证石油等能源的供应是关系到每个国家生死存亡的大问题， 人民生活水平的提高和经济发展规模、 发展速度最终取决于能源的开发和利用。
为此，能源已成为当今世界最热门的主题， 我们国家级大工程都是与能源有关的， 如长江山峡、西气东送、 南水北调、 高铁建设等。
70% 大规模使用常规能源会带来两个严重的社会问题（1）：
煤、 石油、 天然气是经过漫长的地质年代所演化而积累起来的，
儲量有限， 不可再生性， 而日用量相当大，全世界一天要耗掉多少能源？ 据统计全世间每天消耗石油 8600 万桶 （我国每年消耗石油
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3亿吨）， 而且随着现代工业、 交通通讯的发达和人们生活水平的提高， 每天的耗油量还在不断上升， 可以说世界石油资源的枯竭也是一个时间早晚的问题， 出现严重的能源危机，目前科学家预测石油还可用 30 年， 煤约 180 年。
如果石油、 天然气没有了， 我们靠什么生存？ 可以说， 人类不到一百年的时间， 把地球几十亿年积累起来的能量快用完了， 为此国际市场原油期货价格加速飙升、 节节高攀， 从最初每桶 40 美元， 突破每桶 50、 60 美元，2007 年底每桶曾创 117 美元的历史新高。
美国 9.11 事件后， 发动了伊拉克战争， 理由是伊拉克拥有大规模杀伤性武器， 伊拉克是支持恐怖主义国家， 对美国、 世界造成很大的威胁， 推翻萨达姆统治是全球性反恐战争， 建立民主的伊拉克是正义的战争， 但事实上伊拉克并没有大规模杀伤性武器， 当时美国下决心发动伊拉克战争， 得到多数美国人的拥护，从某种意义上讲是美国为争夺石油而打仗， 为了石油的利益， 因为伊拉克中东拥有丰富的石油资源， 目前， 以法国带头、 美国参与的北约空袭利比亚， 更多不是为了石油利益吗？我国石油资源也短缺， 石油
90%靠进口， 一旦切断石油进口等于经济被围堵， 为此争取常规能源已成为外交上最主要的会晤主题之一， 如普京的礼物是承诺贯穿西佰利亚的泰納输 油管道首先到达中国的石油中心大庆， 其年产量稳居世界第一的天然气网络与我国的西气东送 管道相连接； 现在我国与日本关系时好时坏， 除了历史问题外（二战期间日本不承认
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侵略）， 那就是敏感的东海油气田， 东海油气田已知天然气储存量近 2019 亿立方米，石油 250 亿吨， 可以供中国使用 80 年， 在石油价格高居不下的今天， 这块油气对中国、日本两国都是至关重要的， 我国在此开发的天外天、 春晓、 断桥、 平湖天然气油田，
根据《联合国海洋公约》， 无论从大陆架定义， 还是从规定沿海国家拥有 200 海里的专属经济海域分析， 都属于合法性的开采， 但日本说这是抢夺他们的海底资源， 属于偷盗 行为，东海油气田我们处理原则是共同开发、 搁置争议。
（2）天然气产生的 co2造成温室气体， 全球气候变暖， 这是灭顶之灾， 专家预言本世纪内地球气温会平均升高 1.4℃5.8℃， 气侯变暖会导致雪线上移， 雪线上移就意味着江河断流，湿地鋭减， 进而造成荒漠化扩充， 就中国差不多每年一个县沙漠化（约 2019 多平方公里），按这一速度， 50 年后我们的首都北京有可能被沙土淹没； 气侯变暖还导致两极冰山溶化，海平面上升， 有专家做过一个报告， 2050 年一些沿海城市会被淹没， 有曼谷、 伦敦， 也有我们的上海， 这不是耸人听闻。
这几年夏季， 我们感受到的不是热浪（气温高达 40℃），就是台风暴雨（如卡努 风力达 12 级， 风速达 50m/S）， 暴雨在山区往往引起山体滑坡，形成有极大破坏性的山洪， 2005 年美国新奥尔良遭受的特大龙卷风（卡特里娜飓风已成为美国历史上最严重的一次自然灾害， 死亡 1209 人， 经济损失达 2019 亿美元） 和 2006 年
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底东南亚海啸（死亡 292206 人） 也均与全球气候变暖有关。
由于全球气候变暖， 夏天不：
燃烧大量的煤和石油、是狂风暴雨， 就是热浪冲天， 冬天的暴风雪、 干旱、 沙尘暴等极端天气更频繁、 更恶劣、更凶猛， 全球气候变化对人类构成的威胁胜过恐怖主义。
据美国宇航员报道， 地球已千疮百空、 伤痕累累。
除了空气污染， 还有水污染， 土壤污染。
在哥本哈根国际气候会议上， 中国政府正式承诺：
到 2020 年我国单位国内生产总值而氧化碳排放比 2005年下降
40％45％， 非化石能源占一次性能源消费的比重到达 15％左右， 森林面积、 森林蓄积量分别比 2005 年增加 4000 万公顷和 13 亿立方米。
共同但有区别的责任 原则是国际合作应对气候变化的核心和基石， 应当始终坚持， 发达国家必须率先大幅度量化减排，并向发展中国家提供资金和技术支持， 这是不可推卸的道义责任， 也是必须履行的法律义务， 发展中国家应根据本国国情， 在发达国家资金和技术转让支持下， 尽可能减缓温室气体排放， 以应对气候变化。
1、 水流能 水流能利用水的落差大、 流量大， 通过水电站从而转化为电能。
水电是清洁能源， 可再生， 无污染， 运行费用低， 便于进行电力调峰。
我国的水能资源丰富， 有长江流域、 黄河流域、 珠江流域、 淮
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海流域、 东北边境流域、 西南边境、 东南沿海流域、 海和缓流域等，理论上有 6.76 亿千瓦， 可开发 4.93 亿千瓦， 储量居世界第一位， 但开发率只有 24%（发达国家为 50~70%）， 为此， 我国的水电开发潜力很大， 值得一提的水电站有长江山峡水电 站（投资总额 2019 亿， 为全世界最大水电站， 相当于每年减少使用 5000
万吨原煤或 2500万吨原油， 每年可减少排放 1000 万吨 co2， 150
万吨 SO2， 35 万吨氮氧化合物， 1 万吨 CO和 15 万吨灰尘， 这是对环境保护的巨大贡献）， 还有新安江水电站（我国自行设计的第一座水电站）、 黄河小浪底水电站、 都江堰水电站等等。
2、 风能 风能是利用风力机将风能转化为电能、 热能、 机械能等各种形式的能量， 用于发电、提水、 助航、 制冷和制热。
最早的风能利用是风帆和风车。
风能是新能源中具有较大发电潜力的一个领域， 风能比地球上可开发的利用的水流能总量还要大 10 倍， 中国的风能资源丰富，
主要分布于新疆、 内蒙古于沿海地区， 总儲量估计为 1.6*109千瓦， 达到世界第三位。
风能的优点是蕴藏量大、 可再生、 无污染、 实际占地少， 建设周期短、 投资灵活、自动控制水平高、 管理人员少等。
目前， 全世界风电总装机容量为 700 万千瓦， 其中美国187 万千瓦， 德国 103 万千瓦， 丹麦 61 万千瓦， 印度 60 万千瓦， 而我国只有 22 万千瓦。
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然现在的风力发电量不到全世界发电量的 1%（我国只有
0.1%）， 但随着风力发电技术的不断进步， 预计到 2020 年， 它将可提供世界电力需求的 10%， 创造 170 万个就业机会，并在全球范围内减少 100 多亿吨 co2的废气。
3、 太阳能 太阳能是太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能， 太阳向宇宙空间发射的辐射功率为 3.8*1023KW 的辐射值， 其中 20 亿分子一到达地球大气层， 到达大气层的太阳能 30%被大气层反射， 23%被大气层吸收， 其余的 47%到达地球表面， 其功率为
8*1013KW。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源， 也是人类可利用的最丰富的能源， 可谓取之不尽， 用之不竭而且无污染， 世界上任何地方均可以均等得到， 中国太阳能资源至少是风能资源的
100 倍。
为此， 长期以来， 人们就一直在努力研究利用太阳能， 如果能直接运用太阳能辐射转化为新能源， 将掀起全球范围内的一场革命， 以太阳能（太阳能住宅市场、 光电池） 技术为首， 而由它所形成的高科技产业太阳能产业， 有望产生巨大的经济效益和社会效益。
已成为太阳能热水器行业老大地位的皇明提出：
太阳能和建筑一体化， 普及绿色建筑、 绿色住宅， 建设和谐社会。
皇明 的干涉镀膜技术将真空管的吸收比一下子提高到 96%， 是
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世界上最好的太阳能集热技术， 开创了太阳能大规模普及的新纪元，
10 年来累计为国家节约 1000 万吨标准煤， 减少各类污染 500 多万吨。
尽管我国已成为世界上太阳能热水器生产第一大国， 但太阳能热水器户用比例只有 3%， 为此普及太阳能热水器前景广阔。
太阳光可用来发电， 人造卫星、 宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池（太阳能帆板）来提供电力。
位于北京奥运花园区内的桑普， 代表中国对太阳能研究利用技术。
4、 核能 大科学家爱因斯坦指出：
物质的质量和能量是同一事物的两种不同形式， 质量可以消失，
但同时会产生能量。
世界上核裂变的主要燃料油和钍的儲量分别约为 490 万吨和
275万吨， 地球上用于核聚变的氘、 氚的数量， 可提供人类使用上千亿年， 如果解决了核聚变技术， 那么人类将从根本上解决能源问题。
目前， 核电已经与水电、 火电一起成为支撑世界电源的三大支柱， 大约 1/6 的电力供应来自核能。
世间上 30 个国家拥有 450 个核电厂，美国最多， 达 104 座，
法国 59 座， 日本 57 座， 英国和俄罗斯也都在 30 座以上， 比利时、加拿大也很多， 我国已运行的有两座（秦山、 大亚湾核电站），
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在建的多座（岭澳、 田弯 等）， 核电站发出的电量已占世界总发电量的 16%。
核电站的推广应用， 不但能提供大量的电力， 还会大大改善环境， 因为它是唯一可以大量推广并且比较清洁的能源。
国际经验表明：
核电是一种安全、 清洁、 经济、 高效的新能源。
发生事故的概率很低， 堆芯熔化 1/200年， 像切尔诺贝利那样大规模放射性释放 1/2019 年。
为此我国政府提出：
在经济发达的东南沿海地区适当发展核电（煤炭储量 90%在北方， 天然气主要在新疆， 储量达 10.3 万亿立方米， 年西气东送量达 30 亿立方米）。
2004 年我国核电为 501 万千瓦时， 在电力结构中占2%， 2020
年前新建 27 座百万级核电机组， 预期总投资 1000 亿元以上， 到
2035 年， 我国核电装机容量在电力结构中比例达 20%。
最近朝鲜、 伊朗要求有和平利用核能的权利， 以缓解能源危机，
尤其是伊朗， 伊朗认为自己是负责任的国家， 和平开发利用核能是伊朗的不可剥夺的权力， 而美国认为伊朗是支持恐怖主义的国家，
其政策缺乏透明度， 伊朗以和平利用核能为掩埋， 秘密发展核武器，
伊朗拥有世间上最危险的武器， 对国际安全造成威胁， 为此美国决不允许伊朗研制核武器。
5、 氢能（氢经济） 氢是一种优质燃料， 也是未来清洁能源
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的主要来源之一。
最丰富的含氢物质是水， 虽然氢是自然界最丰富的元素， 但自然氢存在极少， 须将含氢物质加工之后方可得到， 目前对能的利用尚未进入实用化阶段， 氢能在生产、 储存和运输方面不仅成本高，
而且非常困难。
不过据报道已有一种新技术：
用聚焦的太阳光线将一种金属矿石 （氧化锌） 加热到 1200摄氏度， 加热过程中， 矿物质产生分解， 释放出氧和气态锌。
不久这气态锌会浓缩成一种锌粉末， 然后再让这种粉末与水发生反应， 产生氢和氧化锌。
前者可以作为能源输出使用，后者则被再次送到太阳能反应堆里， 这样可以不断地循环下去使用。
美国加州 2010 年在高速公路上建设 200 座氢加气站。
我国首座加氢站 2008 年底已在北京海淀区建成， 我国自行研发的 10 辆氢能燃料电池客车投入运行。
这种电动汽车以氢能为燃料， 排放物为水，真正实现零污染， 而且噪音非常小， 时速为 70 公里。
6、 海洋能 海洋能指蕴藏于海洋中的可再生能源， 可利用的有潮汐能、 波浪能、 海流能、 海水温差能、 海水盐差能等。
其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化， 我省温领江厦潮汐试验电站就是利用潮汐资源进行反向发电的海洋能开发工程，
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规模列世界第三。
7、 地热能 地热能是来自地下的热能资源， 地球是一个巨大的地热库， 10 千米以下是很厚一层地热库。
人类很早以前就开始利用地热能。
例如利用温泉沐浴、 医疗， 利用地下热水取暖，建设农作物温室， 水产养殖及烘干谷物等， 但真正认识地热资源并进行较大规模开发利用却是始于 20 世纪中叶， 地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类， 地热能是来自地球深处的可再生热能， 它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变， 地热能的儲量比目前人们所利用的总量多很多倍， 而且集中分布在构造板块边缘一带， 该区域也是火山和地震多发区， 如果热量提取的速度不超过补充的速度，
那么地热能便是可再生的， 地热能在世间很多地区应用相当广泛，
据统计每年地球内部传到地面的热能相当于 100pWh。
8、 沼气 农村中的庄稼秸秆、 牲畜粪便， 放在密封的窖中加水发酵， 能够产生沼气。
沼气的主要成分是甲烷， 是一种气体燃料。
沼气燃烧时不仅卫生， 还可以用来做饭、 烧水， 十分方 便。
经过发酵的废渣， 是优质有机肥料。
这样在我国农村， 不仅提高了生活质量， 改善了农田， 还很好地保护生态环境， 形成了农业生产的良性循环。
作为政府：
提高水价、 电价、 油价、 增加柴油税， 作为个人大力宣传并
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从我做起， 提倡节电、 节水、 节能、 资源综合利用， 为缓解我省紧张的供电压力， 减少环境污染， 改善生态环境作出自己的贡献。
首先节电。
国家能源研究中心的数据表明：
每创造 100 万美元的国内生产总值， 中国的能源消耗是美国的
2.5 倍， 是欧盟国家的 5 倍， 是日本的 9 倍。
现美国、 欧盟、 日本、巴西等把节能节电看成是一项重要国策，
只有符合节电要求的产品才能上市， 耗能超标要受重罚。
作为个人要使用低瓦数的灯泡并随手关灯（18 瓦节能灯相当于
100 瓦白炽灯），统计家庭用电至少有 11%在电器待机状态下白白浪费掉， 2934 寸电视机在待机耗能为1318 瓦， 统计分析：
仅电视机一项， 按每天待机 2h 计算， 全国约有 4.3 亿台， 一年待机耗能竟有 31.4 亿度， 因此在不用电视、 电脑和其他电器时会习惯性地将电源关掉。
空调坚持 28℃以上。
每年从 3 月底到 10 月间， 实行夏令时， 以便每天能多利用 1
小时的日光照明， 建筑物上广泛使用大玻璃窗， 天窗也能帮助室内更好地利用自然光照明。
我们从小应懂得节电常识， 并向全社会当好义务宣传员。
第二节水。
水不仅直接被人类利用， 它还是能量的载体。
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一吨水能做什么？ 如果不把水龙头关紧， 让水一滴一滴往下漏， 10 天就要漏掉一吨水， 这一吨水能发电 100 度， 能炼40 公斤钢， 生产 500 公斤化肥， 织 200 米布， 生产 3000 支铅笔。
家里淘米水可用来浇花，洗衣水、 洗脸水可用来洗抹布、 拖把，
洗脚水可用来冲洗厕所， 收集雨水作为浇花、 洗车、冲厕所等替代水源。
第三节约食物。
无论私人请客还是公款吃喝， 餐桌浪费相当严重， 有 10﹪是浪费的，全国一年在餐桌上浪费累计超过 600 亿元， 再说一桌酒席的花费往往超过一个农民一年的收入， 我们应提倡文明用餐， 更提倡节约用餐， 按量取食， 适度消费， 在饭店里吃不了的东西打包带回家。
尽量不使用一次性用品， 不消费过度包装的物品， 不吃青蛙等野生动物。
以低碳消费带动低碳经济。
联合国环境规划署建议：
用传统发条式闹钟替代电子钟可以减少 96 克/日二氧化碳排量， 把电动跑步机上 45 分钟的锻炼两改到附近国家公园慢跑，可减少近 1 公斤二氧化碳的排量， 不用洗衣机甩干衣服， 而用自然晾干， 可以减少 2.3 公斤二氧化碳的排量， 午餐休息和下班后关闭电脑， 可将电脑的二氧化碳排量减少 1/3告别高碳时代这无疑是个伟大的计划， 个人低碳生活方式进展顺利， 这将是任何新技术新
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工艺都不可比拟的。
第四节约土地。
家庭要节约水、 食品、 电， 政府要节约土地。
在香港 100m2的房子是豪宅了， 在我们这是小房子了， 日本
70m2是很大房子了。
我们今后买房不一定要 200m2，也不一定造大面积的别墅， 同时简化房屋装修。
政府要发展高速公路， 更要发展城乡 公交系统（ 公交优先 已成为政府和百姓的高度共识）， 我们提倡私家小轿车， 更要提倡多坐公交车， 高铁好处多， 可大面积节约土地、 石油， 运送效率高，
骑车好处更多。
第五垃圾实行分类收集处理。
我校为省级绿色学校， 提出今天分一分， 明天美十分，要求将塑料、 金属、 玻璃等瓶罐直接投放到可回收的垃圾房内， 而方便面盒、 瓜果壳、 纸屑等属于不回收垃圾。
尤其是不能烂扔干电池， 据统计一节干电池要污染 1m3土壤，
而且 长达 10 年之久， 废旧电池要求投放到电池回收箱内。
提倡自带布袋去超市、 商场购物，减少塑料袋的使用， 全国每天使用塑料袋超过 30 亿个， 而塑料袋子要 1000 年才能溶解，白色污染严重威胁人类家园。
第六大量植树造林， 种树等于种植生命。
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在山区地方， 20 元人民币可以买到一棵 30年龄的树， 但没有计算涵养水源的价值， 为动物提供栖息场所的价值， 净化空气的价值，以及瓜果的价值， 其实这棵树的真正价值远不是 20 元， 也不是 200 元、 2019 元、 2 万，而是 19.6 万美元， 这是国际专家共同算出来的。
我国大地森林覆盖率较低， 据报道从神舟六号传回来的云图上看我国神州大地， 是光秃秃的， 在熠熠发光， 为此我们更有职责更有义务大力植树， 提高森林覆盖率， 改善生态环境。
我们每个人从小要树立科学消费观，， 争做节约型家庭， 为建立节约型社会作出贡献。
相信我们的未来必定：
青山绿水、 蓝天碧云， 小桥流水、 人和大自然和谐相处。
参考资料 1、 2004、 2005 年度《国外科技动态》 中国科学技术信息研究所 科学技术文献出版社 2、《中学物理教学参考》 陕西师范大学 陕西师范大学杂志社
3、 有关各期《嘉兴教育》 各新闻、 能源网站
