能源的開發(fā)和利用

能源的開發(fā)和利用第1頁/共49頁

能源是人類生存和發(fā)展不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類的生活和生產(chǎn)都離不開能源。

你能列舉出說明我們生活和生產(chǎn)離不開能源的例子嗎?

隨著經(jīng)濟和人口的增長，我國能源的需求也在增加。一次能源消費總量從1980年的6.0275億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,增加到1996年13.1557億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。能源消費以煤炭為主，煤炭的消費量從1980年的6.1億噸，增加到1996年的13.88億噸，增加了近1.27倍。第2頁/共49頁

隨著人類社會的不斷發(fā)展，人們對能源的需求量也在不斷地增加。我們的地球上能源多嗎?

能源的種類是多種多樣的。煤、石油、天然氣等都是埋藏在地底下能夠提供能量的物質(zhì)，通常被稱為礦物質(zhì)能源（有時也稱為化石能源）第3頁/共49頁一、能源的種類

無論是做飯、取暖、照明，還是出行，我們都要消耗大量能源。那么，這些能源來自哪里？我們已經(jīng)利用了哪些種類的能源呢？水力發(fā)電石油的開采植物光合作用煤的開采第4頁/共49頁

結(jié)合生產(chǎn)和生活上能源使用情況，說說能源大致分為哪幾類？

能源的種類有很多。在人們的生產(chǎn)和生活中涉及的能源有：化石能源（煤、石油、天然氣）、太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、核能和潮汐能等?、根據(jù)能源獲取方式的不同，我們可以把能源分為：一次能源與二次能源?；茉?、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑四芎统毕艿瓤梢灾苯訌淖匀唤绔@取的能源，稱為一次能源。我們利用的電能，無法從自然界直接獲取，而是通過一次能源的消耗才能得到，稱為二次能源。第5頁/共49頁2、根據(jù)能源能否再生，我們可以把能源分為：不可再生能源與可再生能源。化石能源、核能等不可能在短時間內(nèi)從自然界得到補充，它們屬于不可再生能源。太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可以從自然界源源不斷地得到，它們屬于可再生能源。3、目前，人類所利用的能源主要是以化石能源為主的常規(guī)能源?；茉吹膬α渴怯邢薜?，總有一天將被開采殆盡。因此，各國都很重視開發(fā)替代化石能源的新能源。新能源主要包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、潮汐能和核能等。?頁/共49頁化石能源

煤、石油、天然氣等都是千百萬年前埋藏在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，通常稱為化石能源。1、煤

煤炭是埋藏在地下的木本植物,經(jīng)過復(fù)雜的變化形成的。第7頁/共49頁

煤的主要成分是碳，它是由地球上古代的陸地植物在沼澤中大量沉積，經(jīng)長期演變而成的。大約在距今幾千萬年至幾億年之間，地球上曾有過氣候非常溫暖濕潤、植物非常茂盛的時期。后來，由于地殼運動，大批生長繁茂的植物被埋藏在地下，在缺氧的條件下，經(jīng)過復(fù)雜的變化，逐步形成了煤。第8頁/共49頁石油、天然氣的形成

從油井中開采出來的石油也叫原油，原油是一種粘稠狀的液體

石油是由古代動物遺體在地殼中經(jīng)過非常復(fù)雜的變化而形成的一種粘稠狀的液體2、石油第9頁/共49頁2、石油

石油是埋藏在地下的一種可燃性液體能源，是由多種物質(zhì)組成的混合物。我們平時使用的汽油、煤油和柴油等都是從石油中提煉出來的。

石油的形成過程和煤相似，千百萬年以前，低等生物遺骸大量沉積，隨著沉積層的不斷增加，導(dǎo)致溫度和壓力上升，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代這些有機物慢慢變成了石油。在石油形成過程中還釋放出天然氣。天然氣是多種成分組成的混合氣體燃料，其主要成分是甲烷。石油和天然氣滲流到堅硬的巖石層，并在巖層下面集聚起來。世界上石油的貯量比煤少得多，分布也更不均衡。第10頁/共49頁

煤、石油和天然氣在工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中消耗量很大。它們都是不可再生的化石能源，在自然界的蘊藏量是有限的，消耗一點就少去一點。科學(xué)家估計，以人類目前對能源的消費量計算，目前已探明的石油儲量僅能滿足人類今后幾十年的需要。由于煤和石油在使用過程中都會對環(huán)境造成比較嚴(yán)重的污染，因此，節(jié)約能源，積極尋找替代煤和石油的新能源，已被世界各國高度重視。第11頁/共49頁

根據(jù)三大能源的形成過程,請推測組成它們的元素？煤石油天然氣所含元素C、H、S、N等C、H、S、N等C、H等

那它們在空氣中完全燃燒后的產(chǎn)物可能有哪些？你認(rèn)為平時作為燃料用哪種能源較好？為什么？第12頁/共49頁

直接將以上能源燃燒獲得能量有何缺點？貯量有限不可再生，終有一天會枯竭能量利用率低；產(chǎn)物會污染環(huán)境．

作為未來的主人你認(rèn)為應(yīng)如何解決這一系列的問題呢?第13頁/共49頁煤的綜合利用:第14頁/共49頁煤的干餾將煤隔絕空氣加強熱,便生成焦碳、煤焦油和焦?fàn)t氣,這個過程稱為煤的干餾第15頁/共49頁石油的綜合利用:第16頁/共49頁石油的分餾

根據(jù)石油中各物質(zhì)的沸點不同,將它們先后蒸餾出來.第17頁/共49頁▲1、我國和世界的能源消耗材料一：說明了什么？第18頁/共49頁1、你能從圖中看出從1990~2050年期間，世界對各類能源的需求有哪些變化嗎？2、從1990年到2050年各類能源在消費總量中所占比例有何變化？材料二：反映了什么問題第19頁/共49頁材料三：這意味著什么？

國際能源機構(gòu)的統(tǒng)計，地球上的石油、天然氣、煤供人類開采的年限，分別只有40年、50年和240年。第20頁/共49頁（1）開發(fā)新能源沼氣、原子核能、太陽能、風(fēng)能、氫能、乙醇（2）改進現(xiàn)有能源的使用方式（3）公眾層面的能源節(jié)約從我們個體來說，應(yīng)該如何應(yīng)對能源危機？多走路或騎自修車；盡量使用公交車；搭車上學(xué)及時關(guān)燈；不要讓家用電器處于待機狀態(tài)；調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度；回收廢品如玻璃瓶、鋁罐等面對能源問題，人類該怎么辦？第21頁/共49頁新能源

隨著人類社會的不斷發(fā)展，人們對能源的需求量也在不斷地增加。當(dāng)今世界正從以化石能源為主的常規(guī)能源時期，向著以核能及可再生能源（太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能）為主的新能源時期過渡。

太陽幾乎是我們所使用的各種能量的源泉。在太陽向外輻射的能量中，只有二十二億分之一傳遞到地球，其中又只有不到一半被地球接收。即使這樣，地球上每年獲得的太陽能仍然是十分巨大的。太陽每秒鐘輻射到地球上的能量相當(dāng)于600萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放出的能量。太陽能第22頁/共49頁

地球自形成以來就受到太陽的照射，在漫長的演化過程中所積累的太陽能是我們今天所用大部分能源的源泉。今天，我們開采化石能源來獲取能量，實際上就是在開采上億年前地球所接收的太陽能。人類對太陽能的利用有著悠久的歷史，人們很早以前就知道利用太陽能取暖、曬衣物、發(fā)展農(nóng)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類找到了更多利用太陽能的方法和途徑。例如，人們利用太陽能熱水器加熱水，利用太陽能灶做飯，利用光伏電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能，建造太陽能電廠將太陽能轉(zhuǎn)化為電能等。我國大部分地區(qū)緯度較低，太陽光照強，太陽能資源豐富。尤其是西部地區(qū)和廣大農(nóng)村，開發(fā)利用太陽能解決能源不足的問題大有可為。第23頁/共49頁

人類利用太陽能有三個途徑：光能轉(zhuǎn)化成熱能、光能轉(zhuǎn)化成電能、光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能.第24頁/共49頁1．從圖中可以看出，我國太陽能的分布有什么規(guī)律？2．我國哪些地區(qū)具有太陽能資源的優(yōu)勢？3．在你的家鄉(xiāng)，人們是怎樣利用太陽能的？

盡管太陽能是一種取之不盡、用之不竭、不會污染環(huán)境的能源，但由于太陽能存在明顯的分散性、間斷性等特征，這對人們大規(guī)模利用太陽能提出了挑戰(zhàn)。怎樣安全高效利用好太陽能是科學(xué)研究的一個重要課題。第25頁/共49頁核能

核能包括裂變能和聚變能兩種類型。目前運行的核電站都是利用裂變能來發(fā)電的。

由于核動力的燃料是核燃料，相比于煤或石油的優(yōu)點是無空氣污染，無漏油等問題。它的唯一缺點是存在放射性污染。由于原子核裂變時會產(chǎn)生放射性較強的核廢料和公眾對核能安全性的擔(dān)心等因素的存在，限制了這類核電站的進一步發(fā)展。第26頁/共49頁

聚變能是指較輕的原子核聚合成較重的原子核而釋放出能量，如氫的同位素氘和氚聚合成氦核會釋放出巨大能量。氘在海水中有極其豐富的蘊藏量，1升海水所含的氘產(chǎn)生的聚變能相當(dāng)于300升汽油燃燒所釋放出的能量。海水中氘的儲藏量可供人類使用幾十億年。由于聚變的廢料是氦，聚變能就變得更清潔、安全。這就是世界各國尤其是發(fā)達國家不遺余力地研究聚變能的原因。第27頁/共49頁閱讀聚變能

核聚變釋放出的聚變能是宇宙間所有恒星（包括太陽）釋放的光和熱的源泉。太陽內(nèi)部氫原子核在超高溫下發(fā)生核聚變，釋放出巨大的核能。這些能量再從太陽核心向外擴展到太陽表面，然后，大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去。人類早在上世紀(jì)50年代就實現(xiàn)了核聚變——氫彈，但這樣的核聚變過程是不可控制的。人類要和平利用核聚變產(chǎn)生的能量，就需要對核聚變過程進行控制，即實現(xiàn)受控核聚變。受控核聚變能夠為人類提供幾乎取之不盡的理想潔凈能源。這一直是人類半個多世紀(jì)以來追求的夢想，它承載了人類未來新能源的希望。目前，為解決人類未來能源問題而開展的重大國際合作計劃——“國際熱核聚變實驗堆計劃”，其目標(biāo)是建造可實現(xiàn)大規(guī)模聚變反應(yīng)的聚變實驗堆，驗證和平利用聚變能的科學(xué)和技術(shù)可行性，并將在21世紀(jì)中葉實現(xiàn)利用聚變能發(fā)電，造福人類。該計劃的七個成員是歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國，覆蓋的人口接近全球的一半。第28頁/共49頁

海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中，洶涌而來的海水具有很大的動能，而隨著海水水位的升高，就把海水的巨大動能轉(zhuǎn)化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉(zhuǎn)化為動能。潮汐發(fā)電就是利用海灣、河口等有利地形，建筑水壩，形成水庫，大量蓄積海水，并利用安裝在大壩中的水輪發(fā)電機進行發(fā)電。潮汐能潮汐電站第29頁/共49頁潮汐的形成浙江溫嶺江廈潮汐發(fā)電站，是世界第三大潮汐發(fā)電站。第30頁/共49頁錢江潮浙江溫嶺潮汐能發(fā)電站第31頁/共49頁

風(fēng)具有能量，是一種天然能源?？諝饬鲃铀俣仍娇?，風(fēng)能就越大。風(fēng)力發(fā)電就是利用風(fēng)力推動葉輪轉(zhuǎn)動，然后葉輪帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能。在風(fēng)力發(fā)電場上安裝多臺大型風(fēng)力發(fā)電機，并根據(jù)地形和主風(fēng)向排列，共同向電網(wǎng)供電。風(fēng)力發(fā)電無污染，再加之建造風(fēng)力發(fā)電廠比較方便，很少占用土地資源。因此，風(fēng)力發(fā)電是最廉價的發(fā)電方式之一。風(fēng)能新疆達坂城的風(fēng)力發(fā)電站第32頁/共49頁第33頁/共49頁生物質(zhì)能

由生物體產(chǎn)生的能量稱為生物質(zhì)能。生物質(zhì)能是以化學(xué)能的形式儲存在生物體中的太陽能，它來源于綠色植物的光合作用。地球上的植物進行光合作用所消耗的能量，占太陽照射到地球總輻射能量的0.2%。生物質(zhì)能主要來自于柴薪、人畜糞便、城市生活垃圾、綠色植物等。目前，生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已成為熱門課題。如通過生物質(zhì)能熱分解技術(shù)，可以制取人造石油、生物炭和可燃氣體，使生物質(zhì)能得到充分利用。第34頁/共49頁氫能

氫燃燒后的產(chǎn)物只是水，不產(chǎn)生有害氣體，也不會產(chǎn)生煙、霧或酸雨，是無污染的燃料。氫的熱值高。將氫氣冷卻到-252.7℃以下，再加以壓力，可變成液態(tài)氫。液態(tài)氫燃燒時放出的熱量，幾乎是同體積汽油的3倍。它與天然氣相似，能夠通過管道運輸。制取氫的原料極為豐富。氫在常溫常壓下以氣態(tài)存在于大氣中，但是比例極小且難于收集。不過地球上有豐富的水，人們可以通過分解水來獲得氫氣。氫具有其他能源物質(zhì)無法比擬的優(yōu)勢。人們首先將它使用在汽車上，以氫為燃料，汽車在低溫下也能發(fā)動。液態(tài)氫是導(dǎo)彈、火箭和宇宙飛船的最佳燃料。曾經(jīng)多次飛往月球的“阿波羅”宇宙飛船，就是用液態(tài)氫作為燃料的。未來的理想燃料——氫第35頁/共49頁

氫氣熱值高，燃燒產(chǎn)物是水，完全無污染。而且制氫原料主要也是水，取之不盡，用之不竭。所以氫能是前景廣闊的清潔燃料.氫動3號氫能第36頁/共49頁CH4沼氣能第37頁/共49頁

研究表明，地?zé)崮艿奶N藏量相當(dāng)于地球煤炭儲量熱能的1.7億倍，可供人類消耗幾百億年，真可謂取之不盡、用之不竭，今后將優(yōu)先利用開發(fā)。地?zé)崮艿?8頁/共49頁資源豐富的南?？扇急?1月2日，新華社發(fā)布的一項消息說，一項針對南海北部的勘測顯示，那里的可燃冰儲量達到我國陸上石油總量的一半左右，這些可燃冰有望在2015年進行試開采第39頁/共49頁可燃冰是一種天然氣水合物的俗稱，這種物質(zhì)在低溫和40多個大氣壓下才是穩(wěn)定的?？扇急竭_水面可以立即融化，同時成分中的甲烷開始燃燒。每立方米可燃冰可釋放164立方米甲烷?？扇急植紡V，資源豐富，據(jù)計算這種未來的能源可供人類使用上千年?？扇急s質(zhì)少，無污染。可燃冰雖好，但開采不易?？扇急?0頁/共49頁合理利用和開發(fā)能源

自工業(yè)革命以來，人們對能源的需求迅速增長，能源利用的方式也在不斷地發(fā)生變化。說出圖中使用了哪幾種能源？第41頁/共49頁

化石能源是不可再生的能源，儲藏量有限，但目前世界各國仍然以持續(xù)增長的速度消耗著這些有限的能源。以人類現(xiàn)階段掌握的科學(xué)技術(shù)水平來看，目前合理利用能源的最好途徑是提高能源的利用效率，并與增加利用當(dāng)?shù)氐目稍偕茉聪嘟Y(jié)合。如何提高能源的利用效率？

能源專家提出了一些方案：如循環(huán)利用家電和交通工具；購買能提高能源利用效率的新產(chǎn)品；在房屋上安裝絕熱材料、太陽能電池板或安裝新型窗戶來提高能源利用效率；發(fā)電廠使用可就近獲取的替代型能源以減少對化石能源的依賴等。第42頁/共49頁

人們在節(jié)約能源和提高能源利用效率的基礎(chǔ)上，還需要開發(fā)新技術(shù)以拓展能源來源，且要逐步轉(zhuǎn)向以利用核能及可再生能源（太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能）為主的新能源。能源的大量使用，極大地提高了人們的生活質(zhì)量，推動人類社會不斷向前發(fā)展。但是，對常規(guī)能源的過度開發(fā)和利用，也不可避免地給人類生存環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。為保障人類不斷增長的能源需求，需要改變現(xiàn)有能源利用的不合理結(jié)構(gòu)和能源利用方式，探究能源利用的新途徑，開發(fā)出人類可持續(xù)發(fā)展的理想能源，最終實現(xiàn)人類與自然、環(huán)境的和諧發(fā)展。第43頁/共49頁思