能源是维持人类生存和发展物质文明的动力之源,是能量的来源。《大英百科全书》对能源的解释为:“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类采用适当的转换手段,给人类自己提供所需的能量。”简而言之,能源就是含有能量的资源。
众所周知,能可分为六大类:机械能、热能、电能、化学能、电磁能、原子能。而这些能,根据“能量守恒和转化定律”,它们之间又可以相互转化。因此,凡是可以产生或转换这些能量的资源就都是能源。如各种燃料,就是在燃烧时由化学能产生热能的资源;太阳能是地球上热能的主要来源,由太阳能转化的风能、水能、海洋能等都是动能(机械能);核能是指在核裂变和聚变时产生的热能;同样,地热能也是热能;而这些能源又都可以转化成电能和机械能。
能源按其形态特性,一般可分为以下13类:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、核能(通常指核裂变能)、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核聚变能、电能、氢能等。
今天,人类使用的能源实际上只有四个来源。一类是太阳能,如果说广义的太阳能,那么连同煤、石油、天然气等矿物燃料都是太阳能的一种类型,因为它们是亿万年前太阳能凝固的产物。而风能、水能、海洋能、生物质能等则是太阳能转化而来的。第二类是核能,它包括核裂变能和核聚变能。第三类是地球内部的能量,这些能量的蕴藏量非常巨大,火山、地震就是这种能源爆发的体现。第四类能源是月球、太阳与地球之间的引力能,这就是潮汐能的来源。
能源还可分为:一次能源、二次能源;可再生能源和非再生能源;新能源和常规能源;商品能源和非商品能源;终端能源;绿色能源;农村能源等。
一次能源是指直接取自自然界,而不改变它的形态的能源。例如,煤炭、石油、天然气、柴草、地热、风力、太阳辐射能等等都属于一次能源。二次能源是指一次能源经人为加工成另一种形态的能源。例如,电能、热水、蒸汽、煤气、焦炭以及各种石油制品(诸如汽油、煤油、柴油、重油等),还有生产过程中的余热和余能等也都属于二次能源。再者,最近正在加紧研发的氢能,也属于二次能源。
按能否从自然界中得到补充,能源又分成可再生和不可再生两大类。,太阳辐射能、水能、风能、潮汐能、海洋能和生物质能等都是可不断地再生和得到补充的能源,所以被称为可再生能源。而煤炭、石油、天然气等化石燃料和铀、钍等核燃料,都是亿万年前遗留下来的,用掉一点就少一点,无法得到补充,总有一天会枯竭的,它们被称为不可再生能源。
根据应用范围、技术成熟程度及经济与否,又将能源分成常规能源和新能源两类。煤炭、石油、天然气、水能和核能等都已得到大规模的经济开发和利用,被称为常规能源;而太阳能、地热能、风能、海洋能、氢能等,因为它们都是在或正待开发研究中的能源,尚未得到经济开发利用,而被称为非常规能源,亦称为新能源。
商品能源是指经流通环节大量消费的能源,主要有煤炭、石油、天然气、电力等。非商品能源是指不经过流通环节而自产自用的能源,如农户自产自用的薪柴、秸秆,牧民自用的牲畜粪便等。非商品能源在发展中国家的能源供应中一般占有较大的比重。农村地区开发,以及生产和生活使用的能源叫做农村能源。
此外,从环境保护的角度,人们根据能源在使用中所产生的污染程度,分为清洁能源和非清洁能源。有时人们把清洁能源称为绿色能源。“绿色能源”有两层含义:一是利用现代技术开发干净、无污染的新能源,如太阳能、风能、地热能、海洋能等;二是化害为利,将发展能源同净化环境相结合,充分利用城市垃圾、淤泥等废物中所蕴藏的能源。P001-002
大自然之所以威力无穷,就在于大自然的能量是无限的。地震、火山喷发、龙卷风、飓风、洪水、干旱等自然灾害,都是大自然不可控制的能量的肆虐。怎样把大自然的这些无穷尽的能量来为我们社会发展服务是长期以来人们一直追求的目标。
从猿到人,人与动物的主要分界线在原始社会中,除了人会制造工具(石器)外,就是人会利用能源。人类利用能源的划时代的第一步,就是取火的发明。有了火才有以后的蒸汽动力、电力等。蒸汽机的发明使人们进入了工业社会。
在工业时代,人们除了掌握蒸汽动力、电力等能源外,还发明了钢铁材料和各种机械。能源、材料、机械,三者合一,奇迹发生了:人们不仅可以驾驶着汽车在大地上到处横冲直撞,还可以乘着飞机“上九天揽月”,也可以开着轮船“下五洋捉鳖”;一幢幢摩天大楼拔地而起,一座座城市遍布五大洲。
人类第一次发现了自己的力量。就像童年时代的孩子,发现自己会跑、会跳,还会做各种游戏时的兴奋一样。兴奋之余,工业时代的人们“勇敢”地提出了“征服自然”的口号。
工业时代的人们能“征服自然”吗?显然是不自量力!单从能源这一项来看,就是蚍蜉撼大树。大自然的能量在地球上的威力主要是太阳的能量和地球内部的能量,而工业时代的人们所控制的能源,仅仅是由太阳能转化成的石油和煤炭的能量。石油和煤炭不仅在地球中储量有限,与太阳能和地热能相比,也仅是沧海一粟。而且,燃烧石油和煤炭时释放出的大量二氧化碳及其他有害气体污染了大气,造成了温室效应的加剧,这是地球环境受污染的罪魁祸首。
工业时代的后期(20世纪60年代后),地球环境危机向人们敲响了警钟,人们醒悟了。1987年联合国提出了“可持续发展”的战略方针,并在全球范围内达成了共识。保护地球、保护我们共同的家园、我们只有一个地球、我们同住地球村等成为人们的口头禅。
为了达到“可持续发展”的目的,在能源利用上,一方面要开源节流,另一方面,要防止能源利用时对环境的污染。所谓开源,就是要开发各种无污染、可再生能源,如太阳能、地热能、水能、风能、海洋能、核聚变能等。所谓节流,就是要采取各种节能措施,以节约能源。为防止能源利用时对环境的污染,除了开发无污染新能源外,在应用现有的石油、煤炭、天然气等能源时还必须采用各种净化技术,以尽量减少它们对大气的污染。
21世纪是人类社会从后工业社会(信息社会)向知识经济社会转型的世纪。从能源领域来看,21世纪是以化石能源为主转向可再生、无污染的新能源的结构转型期。“科学技术是第一生产力”,但科学技术欲发挥其“第一生产力”的作用,除了科技工作者的努力和贡献外,更需要广大群众的认同和支持。为此,作为《原来如此》丛书的分册,本书编撰了百余条有关能源领域的新技术和新情况,以此对能源结构转型的方向和进程作挂一漏万的介绍。 周戟
2005年4月
21世纪是人类社会从后工业社会(信息社会)向知识经济社会转型的世纪。从能源领域来看,21世纪是以化石能源为主转向可再生、无污染的新能源的结构转型期。“科学技术是第一生产力”,但科学技术欲发挥其“第一生产力”的作用,除了科技工作者的努力和贡献外,更需要广大群众的认同和支持。为此,作为《原来如此》丛书的分册,《科学原来如此(传输力量的能源)》编撰了百余条有关能源领域的新技术和新情况,以此对能源结构转型的方向和进程作挂一漏万的介绍。
《科学原来如此(传输力量的能源)》由周戟编著。
大自然之所以威力无穷,就在于大自然的能量是无限的。地震、火山喷发、龙卷风、飓风、洪水、干旱等自然灾害,都是大自然不可控制的能量的肆虐。怎样把大自然的这些无穷尽的能量来为我们社会发展服务是长期以来人们一直追求的目标。
作为《原来如此》丛书的分册,由周戟编著的《科学原来如此(传输力量的能源)》编撰了百余条有关能源领域的新技术和新情况,以此对能源结构转型的方向和进程作挂一漏万的介绍。