未來環保能源裝置設計圖

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❷ 以探索聚變清潔能源為目的的裝置被人們稱為「人造太陽」，它是如何發電的

人類對於能量的需求和探索從未改變。

從原始時代的鑽木取火，到後來的蒸汽機用煤炭來進行能量的置換，到如今用火力水力等方式，進行發電，都是我們在能源利用的不同層次！

1.什麼是核聚變

首先，簡單了解一下核聚變的原理。

該原理是隨著我們對於原子內部結構的探索發生的。中學物理告訴我們，原子是由原子核和核外電子組成的。

而當重核原子被高能粒子裝機後，就會放出能量，並引發一系列的鏈式反應，從而產生巨大的能量，這種原子能的變化被稱為“核裂變”，顧名思義，就是原子核裂開時釋放出的能量，用它的原理我們製造出了原子彈，同時，由於核裂變逐漸可控，我們用它的原理製造出了跨世紀的發電形式——核電廠

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❹ 2、新能源的開發與利用,受到人們的關注,請你設計一種能量轉化裝置,將這些新能

2、新能源的開發與利用,受到人們的關注,請你設計一種能量轉化裝置,將這些新能？新能源回包括核能、太陽能、生物質答能、海洋能、地熱能、氫能和風能等，因其發展潛力大、環境污染低、可永續利用等諸多優點，得到了各國的普遍重視與大力發展。

❺ 未來新能源

1、人體能量

在城市裡鋪設採用壓電材料製作的地板，內裝動作感應系統，可將行人的每一個行走動作瞬間產生的能量都轉換成電能.

如果你生活在大城市，那麼在不久的將來，你的身體也會成為一種城市能源。美國的研究者認為，人類活動——如跑步、散步等都可以利用來產生能量。美國麻省理工學院建築和規劃系的學生詹姆斯-格拉漢姆(James Graham)和撒德尤思-朱思雅克（Thaddeus Jusczyk ）設計出一個可將人行走時產生的能量轉化為電能的「概念性城市設計」。在城市裡鋪設採用壓電材料製作的地板，內裝動作感應系統，可將行人的每一個行走動作瞬間產生的能量都轉換成電能。他們的這種設計可以實現未來城市的基礎設施照明，是未來城市基礎能源的一種很有借鑒的新能源替代方法。人體能量也是第一次成為最有可能實現的新能源產品之一。

2、糧食能源

澳大利亞的一家公司就已經從椰子上開始生產能夠替代柴油的新能源「椰子油」了.

迅速增長的生物燃料讓我們得到啟示。糧食永遠伴隨人類的一生，那麼糧食產生的能量也會永遠伴隨人類一生。澳大利亞的一家公司就已經從椰子上開始生產能夠替代柴油的新能源「椰子油」了。椰子作為替代柴油的燃料由來已久。在第二次世界大戰期間，由於柴油供應短缺，在當時的菲律賓，椰子油就成為一種受當地人喜歡的替代燃料。大約半打椰子就可以生產出一公升汽油產生的能量。

目前，世界各國都在開始研究糧食能源，希望從伴隨人類一生的糧食上找到未來可替代石油的能源。歐洲的國家在研究如何從葡萄上提煉乙醇。

3、藻類能源

有數據表明，每畝面積的藻類可以產生比傳統的乙醇來源（如玉米）高產15倍的能源.

在科學家的眼中，藻類是地球上石油和天然氣的來源。並且藻類被環保者和能源生產者視為最環保的物質。有數據表明，每畝面積的藻類可以產生比傳統的乙醇來源（如玉米）高產15倍的能源。這些綠色植物甚至可以像海綿一樣如飢似渴地吸取二氧化碳。

在過去，用藻類製造提取能源的費用非常昂貴。加上藻類的生長受眾多條件限制，阻礙了其作為大規模生物燃料的生產應用。特別是藻類需要在大量的陽光下才能生長，這制約了藻類能源在現在的發展。但美國舊金山的Solazyme公司卻設計出了一個新的辦法，他們在黑暗的環境中用糖喂養海藻，然後再提取加工成各種燃料。目前該公司還在嘗試實驗轉基因藻類植物的提取和加工，一旦未來得到許可，轉基因藻類將成為重要的新能源來源。

4、細菌能源

細菌中也可以提取「石油」.

大腸桿菌一向不受歡迎，但是在未來也許就很受歡迎了，因為能從大腸桿菌中提取能源。

美國矽谷的LS9公司的研究員去年初已經發明了一種細菌遺傳改造轉基因技術：細菌中也可以提取「石油」。他們發明利用生物工程技術，對包括大腸桿菌在內的不同菌株進行遺傳改造和微生物轉基因培養，促使這些微生物在細菌的作用下，把能量轉換成乙醇或石油替代品。

這種技術可以節約65%的製造成本，但是產生的能源確實標准乙醇提取工藝的數倍。在未來，一切都成為可能，細菌也會成為最受歡迎的能源產品。

5、垃圾能源

科學家相信在經過初期焚燒發電的簡單工藝之後，新技術的出現在未來有望引領垃圾發電進入新階段.

在上世紀80年代好萊塢的典型影片《回到未來》中，瘋狂的科學家用香蕉皮、蛋殼和其他形式的垃圾轉變成氣體，來作為時間旅行機的燃料。現在，好萊塢科幻電影中的情節變為了現實。加拿大擬建造北美地區規模最大的汽化垃圾發電廠。科學家相信在經過初期焚燒發電的簡單工藝之後，新技術的出現在未來有望引領垃圾發電進入新階段。

該新型垃圾發電廠號稱北美第一的汽化垃圾發電廠。整個項目將耗資1.25億美元，建成之後每天能吸收城市生活垃圾400噸，每天發電量可達到21兆瓦。

廢物轉化為能源一直很有爭議，批評人士認為在產生能源的同時會伴隨出現溫室氣體。但是科學家發明的一種名為等離子電弧汽化發電的技術。這種技術在經濟成本上和環保指標上具備很大優勢。加拿大帕拉斯科能源集團已經和政府簽訂合同，採用這種新技術在未來生產更多的能源。

6、天氣能源

刮風下雨，也許也會成為未來人類使用的能源.

這聽起來有點不可思議，不過加拿大工程師路易斯-米徹爾德（Louis Michaud）正在實驗一種新的清潔能源產生方式：人造龍卷風。他提出的大氣能源轉換理論非常吸引人。這個理論並不復雜，當氣流上升溫度升高時就會引起溫度的差異，於是空氣隨之開始形成漩渦，漩渦帶動發電機的渦輪機產生電能。

此時的漩渦已經是可以抵達對流層的真正龍卷風了，其風速高達每小時200英里。用這種發電系統能夠產生200兆瓦特的電能，這足以供給20萬戶家庭的用電需求。

在日本，寒冷的天氣也不會被白白浪費掉。日本北海道新千歲機場使用冬季的積雪為夏天機場的候機大樓降溫，機場跑道使用頂級的隔熱設備，能夠最大限度地減少積雪融化。據測算，這一計劃如能實現預期目標，每年可節約製冷費用約6000萬日元，此外還能通過減少用電而起到削減二氧化碳排放的效果。

7、溫室氣體能源

溫室氣體一樣也可以產生清潔能源.

發展清潔能源是為了遏制溫室氣體對環境造成影響的一大原因。但是洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家認為，其實溫室氣體一樣也可以產生清潔能源，這是因為現有的技術可以將有害的溫室氣體變成燃料。例如溫室氣體中的碳酸鉀在一些化學手段下可以高效吸收空氣中的二氧化碳。另一個值得我們注意的是，科學家正在測試一種熱電發電機，看看是否從汽車排氣系統中的廢氣中重新捕捉能源並產生電力。

8、有機廢物能源

寵物糞便通過一定的設備可轉化為生物燃料.

清潔能源其實來源並不清潔，簡單的說，就是將有機垃圾變成燃料。美國全國正大規模興起使用清潔能源的熱潮。舊金山的人們在城市街道上收集寵物糞便，寵物糞便通過一定的設備可轉化為生物燃料；在加利福尼亞州，老式的沼氣設備非常受歡迎。

未來也許這些有機廢物通過技術革新也會成為新能源產品。現在在美國，已經出現了專門搜集有機廢物的能源轉換工廠，專門搜集各種有機廢物，來提取生物燃料。

9、IT能源

通過智能晶元和軟體來提高能源利用效率.

開發替代能源可以緩解能源困境，但它們並非唯一的解決辦法。

家庭和企業的大部分的能源成本很高，是因為利用能源的效率不高，浪費太嚴重。美國的一家新成立的Sentilla公司，側重於能源管理技術。

通過智能晶元和軟體來提高能源利用效率。他們研製的晶元能夠測量計算機和伺服器的耗電量，然後通過分析數據，得出最有效的使用IT設備的計劃，充分提高IT產品的能源使用效率。

談到利用效率，人們經常會說可以升級電網。 但是由於技術問題，傳統電網產生的電能至少有7%都被浪費掉了，無形中給消費者增加了成本。美國銀泉綠色科技公司認為，未來智能電網技術可能會解決這些浪費問題。該公司把網卡集成到電力設備、燃氣表、及水表上，使每個家庭的電器終端擁有獨立的IP地址，這樣就可以跟蹤監測公用事業企業和消費者的實際能源消耗情況，達到節能的目的。

10、空氣能源

壓縮空氣能源儲存系統（ CAES ）的原理是將空氣壓縮進地下存儲罐.

當不刮風時，風力發電場就必須依靠其它的能源來維持發電機的運行。空氣如何持續不斷的提供能源呢？隨著汽車製造商在這方面投入越來越大的興趣，空氣能源的利用技術將不是問題。

壓縮空氣能源儲存系統（ CAES ）的原理是將空氣壓縮進地下存儲罐，作為風力渦輪機電機的備用能源。汽車製造企業還期望利用類似壓縮空氣的原理製造出零排放的汽車。一家瑞典汽車製造公司MDI，開發出了這種儲存壓縮空氣燃料罐的空氣動力原型車，能將壓縮的空氣高壓儲存在燃料罐中，當空氣被釋放，它的膨脹力會推動引擎的活塞運動。

❻ 環保能源

從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯發明了第一台利用太陽能加熱空氣膨脹做功而抽水的機器開始，人類將太陽能作為一種能源和動力直接加以利用，已有300多年的歷史了。在我國，太陽能作為一種新興的清潔能源，對它的研究利用起步較晚。但由於太陽能具有的多種優勢，加上國家的扶持政策，在我國已經形成了初步的太陽能產業鏈，並呈現出良好的發展前景。

我國太陽能利用發展歷程及出台的相關政策

1973年10月的中東戰爭，引發了世界性的「能源危機」。許多國家，尤其是工業發達國家，加強了對太陽能及其它可再生能源技術發展的支持，在世界上掀起了開發利用太陽能的熱潮。當年，美國政府就制定了陽光發電計劃，太陽能研究經費大幅度增長；並成立太陽能開發銀行，促進太陽能產品的商業化。1974年，日本政府也很快制定了「陽光計劃」，對本國的太陽能研究利用給予大力支持。

世界上出現的開發利用太陽能熱潮，對我國也產生了巨大的影響。1975年在河南安陽召開了「全國第一次太陽能利用工作經驗交流大會」，推動了我國太陽能帶來的發展。太陽能研究和推廣工作隨後納入了我國的政府計劃，獲得了專項的經費和物資支持。

1992年聯合國在巴西召開了「世界環境與發展大會」，通過了《里約熱內盧環境與發展宣言》等一系列重要文件。世界各國都加強了清潔能源技術的開發，將利用太陽能與環境保護結合在一起。世界環保大會以後，我國政府對環境與發展十分重視，提出10年對策和措施，明確要「因地制宜地開發和推廣太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能等清潔能源」，制定了《中國21世紀議程》，進一步明確了太陽能重點發展目標。1995年，國家計委、國家科委和國家經貿委制定了《新能源和可再生能源發展綱要》（1996~2010），明確提出了我國在1996~2010年新能源和可再生能源的發展目標任務以及相應的對策和措施。

1996年9月，辛巴威召開的「世界太陽能高峰會議」提出了在全球無電地區推行「光電工程」的倡議時，我國政府立即作出積極響應，制定實施「中國光明工程「的計劃。同年由國家計委牽頭制定了「中國光明工程」計劃。計劃到2010年，利用風力發電和光伏發電技術解決2300萬邊遠地區人口的用電問題，使他們達到人均擁有發電容量100W的水平，相當於屆時全國人均擁有發電容量1/3的水平。同時還將解決地處邊遠地區的邊防哨所、微波通訊站、公路道班、輸油管線維護站、鐵路信號站的基本供電問題。

我國太陽能發電的成果及現狀

目前，我國已具有15MW的太陽能發電容量，光伏產業也形成了較好的基礎。雖然光電成本仍然高於煤電，但在邊遠地區，與拉設電網相比，小型太陽能發電設施仍然相對便宜適用。

近年來，太陽能光伏電池的應用在我國西部地區逐漸擴大。國家電力公司在西藏無水利資源的地區先後建設了10座光伏電站，解決了7個無電縣的工業和生活用電，1.2萬餘人從中受惠。而過去這些縣大多用柴油機發電，各縣財政每年要花數十萬元購買柴油。另外，西藏還建立了眾多的太陽能道班、學校、邊防哨所、氣象站和廣播電視微波中繼站。青海及周邊地區的6萬余無電散居戶，利用攜帶型小功率光伏系統解決了家庭生活用電問題。青海省還在電網無法延伸也無水利資源的地區建成了10個太陽能光伏電站，深受當地幹部群眾的歡迎。新疆則在亞歐光纜、南北疆光纜等工程必經之地的無電地區，安裝了100多座無人值站的光伏電源。在西藏地區已有7個縣靠太陽能解決了用電困難。

相比於蓬勃發展的世界光伏工業，中國光伏工業還處於起步階段。光伏產量和安裝容量僅為世界1%左右。國際上方興未艾的光伏集成建築和非硅系列多晶薄膜電池領域在我國還幾乎是空白。在國家實施西部大開發戰略和國內綠色環保工業開始升溫的背景下，近兩年中國光伏工業保持了較快的增長速度，正向光伏工業世界十強挺進。

目前河北保定國家高新技術開發區正加快建設我國規模最大的多晶硅太陽能電池生產基地。該項目集太陽能電池、組件及應用系統等為一體、一期工程完成後可達到年產3MW多晶硅太陽能電池的能力，填補了我國在太陽能開發應用方面的多項空白，並將大大推動太陽能電池用低鐵玻璃的生產、銷售市場。另外，雲南半導體器件廠、寧波太陽能電池廠等太陽能光伏企業正在積極進行技術改造；經國家和地方政府批准立項，除河北保定外，廣東深圳以及天津也正在籌建年生產能力達3~5MW的多晶硅和非晶硅太陽能電池生產工廠。

但從整體上分析，國內太陽能光伏發電系統由於起步較晚，尤其是在太陽能電池的開發、生產上還落後於國際水平，整體上仍處於產量小、應用面窄、產品單一、技術落後的初級階段。經粗略統計表明，國內目前僅建有5個（單晶硅）太陽能電池生產廠，年產量約有4.5MW，工廠設施仍停留在已有引進的生產線上。而國外不少企業已把眼光瞄準更為先進的薄膜晶體太陽能電池的開發與生產上。這種新一代的先進的薄膜晶體太陽能電池其轉換效率可高達18.3%，比目前平均轉換效率提高了3個百分點。據業內人士介紹，我國太陽能電池平均轉換效率不高，其主要原因是專用材料國產化程度低，如封裝玻璃就完全依賴進口，低鐵含量的高透過率基板玻璃市場仍不能滿足需求，科研成果還沒有迅速及完全轉化為產業優勢。

我國的太陽能資源及市場前景

我國擁有豐富的太陽能資源。據統計，每年中國陸地接收的太陽輻射總量，相當於24000億t標煤，全國總面積2/3地區年日照時間都超過2000h，特別是西北一些地區超過3000h。另一方面，隨著當前世界光電技術及其應用材料的飛速發展，光電材料成本成倍下降，光電轉換率不斷提高，這將帶來太陽能發電成本的大幅度下降。世界光伏界一般認為，到2010年太陽能光伏電池成本將降低到可以與常規能源競爭的程度。這為中國大力開發太陽能資源提供了可能。

1、中國的太陽能發展將以邊遠、欠發達地區為先導

目前，我國尚有7656萬無電人口，16個無電縣，828個無電鄉和29783個無電村。由於這些縣城、村鎮及散居牧戶地處邊遠，遠離電網，用電負荷小而且分散，近20年之內不可能通過延伸電網實現供電。我國太陽能資源豐富，2/3以上地區的年日照大於2000h，年均輻射量約為5900MJ/m2。青藏高原、內蒙古、寧夏、甘肅北部、陝西、河北西北部、新疆南部、東北以及陝甘寧部分地區的光照尤為突出。而我國大多數無電人口恰好主要分布在這些地區。而且，這些地區的風力資源也相當豐富，發展風電也比較適宜。

從經濟性上來講，對於邊遠地區的村落（或其它集體），年光照大於2500h，在年平均風速大於5m/s的地區，當電網距離為25km以上時，常規電網供電成本大於光伏發電和風力發電的成本。在年光照大於2500h的地區，月用電量大於2100kW·h時，光伏發電系統的經濟性就優於柴油發電機組。而對於分散的用戶來說，在邊遠地區常規電網和內燃機發電成本是無法與風力發電、光伏發電戶用系統競爭的。在風、光資源良好的地區，用戶可以按照自己的需求選擇不同的配置，其用電成本為2~6.5元/ kW ·h。通過技術經濟分析，結論是顯而易見的，在目前條件下採用風力發電和光伏發電技術（或風光互補）解決邊遠地區分散供電是可行的，符合可持續發展的政策，比延伸電網或柴油發電有明顯的優勢。

目前國家計委和國家科委對發展太陽能技術及其應用給予了大力的支持，國內已有多家企業涉足。北新集團是最早率先組織專家對國內、國際太陽能光伏發電產業進行調查的單位之一，他們於1998年在國內首家引進了76 kW 國際上先進的屋面太陽能發電系統，至今一直運行穩定、效果良好。這套系統日均發電量為12 kW ·h以上，可滿足1個小康之家用電要求。河北振海鋁業集團公司是德國皮爾金頓（Piikington）太陽能國際有了公司在中國獨家總代理，現已投入生產世界先進的太陽能電池玻璃封裝設備和配套材料。其基地於1999年11月已在我國率先安裝了100多m2的光電玻璃幕牆示範建築物，現已竣工投入應用，其運行使用效果良好，已成國內一大景觀及太陽能光伏發電工程的典範。

另外，2008年奧運會，北京將成為我國在太陽能應用方面的最大展示窗口，「新奧運」將充分體現「環保奧運、節能奧運」的新概念，計劃奧運會場館周圍80%~90%的路燈將利用太陽能光伏發電技術；採用全玻璃真空太陽能集熱技術，供應奧運會90%的洗浴熱水。屆時在整個奧運會期間，我們將看到太陽能路燈、太陽能電話，太陽能手機、太陽能無沖洗衛生間等一系列太陽能技術的應用。

可以相信，通過北京2008年的這次「綠色奧運」，我國的太陽能發電產業能夠得到一次長足的發展；而且，通過在首都舉辦的這次世界盛會，太陽能發電技術將成為我國發達地區提倡環保、建設環保，大舉採用太陽能電力作為替代能源的良好開端。

2、國際組織、國外政府對我國太陽能發展的有關支持項目

我國對太陽能產業發展付出了不竭的努力。在技術開發上，除對相關產業出台了一系列有利其商業化的優惠、扶持政策外，還在「863高科技攻關計劃」中專門設立了「太陽能薄膜電池」技術研究項目，中科院在其西部行動計劃中，也計劃在兩年內投入2.5億元開展一系列基礎性、戰略性、前瞻性的課題研究，包括建立若干太陽能發電、太陽能空調、太陽能供熱、風光互補電站、地熱利用等示範工程，並適時開展區域性推廣工作。而「光明工程」更是專門的太陽能發展扶貧工程計劃。

與此同時，我國也積極利用國際組織和國外政府的對華援助項目，積極從事太陽能利用事業。從1994年起，國家經貿委在有關部委的支持和配合下，積極組織利用全球環境基金、世界銀行、聯合國開發計劃署和亞洲開發銀行的資金，支持我國新能源和可再生能源產業化、商業化發展。目前，正在准備和實施的太陽能項目包括：

全球環境基金太陽能光伏發電項目 該項目將利用全球環境基金贈款2200萬美元，支持我國西北地區（甘肅、青海、內蒙古和新疆以及西藏、四川西北部等地區）發展20~30萬戶太陽能光伏發電戶用系統（總規模約10MW，平均每套系統發電容量為30至50峰瓦），為邊遠地區無電成民提供電力。其中全球環境基金贈款1500萬美元將用於直接補貼，平均每瓦補貼1.5美元，其餘費用由用戶承擔。同時，700萬美元贈款支持建立太陽能戶用光伏發電市場化體系、銷售網路和技術服務、技術引進以及相應的機構能力建設。

全球環境基金技術開發項目 針對我國目前大型風力發電設備依賴進口，造成風力發電電價較高，初始投資大，限制大規模風力發電場發展的現狀，將利用全球環境基金1000萬美元贈款，通過競標選擇承擔企業，重點支持大型風力發電和太陽能光伏發電設備關鍵部件的技術開發和技術引進，加快國產化步伐。

全球環境基金/聯合國開發計劃署加速中國可再生能源商業化發展能力建設項目 該項目由國家經貿委於1994年向聯合國開發計劃署提出，用全球環境基金支持。經過4年多的努力，1999年3月，該項目由聯合國開發計劃署、中國財政部和聯合國經濟與社會事務部簽字生效，並於4月6日召開了項目啟動會，項目已正式開始實施。該項目是聯合國開發計劃署在中國開展的投資最大的一個項目。項目總投資為2583萬美元，其中贈款1443萬美元。在1443萬美元的贈款中，全球環境基金/聯合國開發計劃署贈款880萬美元，澳大利亞政府贈款300萬美元，荷蘭政府贈款253萬美元。項目引進國際上先進的可再生能源技術和設備，在山東、浙江、廣東、廣西等地組織示範項目和相關活動，包括：建立風光互補系統，解決偏遠地區居民用電問題；工業規模的沼氣利用；以蔗渣為燃料進行熱電聯產。同時，建立可再生能源工業協會，研究制定可再生能源發展的財政激勵政策，幫助企業提高市場開拓能力，加強資源測評、信息傳播工作和市場機制的建設。項目實施期為5年。

亞洲開發銀行可再生能源開發技術援助項目 該項目1998年11月開始啟動，項目資金總額為82.6萬美元，其中亞行提供日本政府贈款65.6萬美元。該項目涉及的可再生能源領域包括蔗渣發電、太陽能熱利用系統和沼氣系統。項目的主要內容有：對所選的可再生能源技術進行技術、財務、經濟潛力評價；制定方針和激勵政策，完善產品製造標准，促進可再生能源利用；提出增強可再生能源技術競爭力的措施；開發支持可再生能源商業化發展的財務機制；完成各子項目的技術性、財務性、經濟性和環境性評價。項目主要在廣西、廣東、河北、江蘇、河南、四川和雲南等可再生能源資源豐富的省份實施。