化学校本课程之《新能源与材料》

化学校本课程之《新能源与材料篇》

课程说明

我国传统能源面临的紧缺危机越来越凸显，煤炭、石油和天然气都是不可再生的能源，开发利用新能源将缓解能源危机，并且对于我国的节能减排具有现实性的重大意义。世界上各个国家都在角逐新能源，为自身寻找可持续发展的能源战略，加快满足经济发展中必需的能源。另外，气候变化要求我们开发清洁能源，传统能源对环境的污染不容质疑，气候变化问题已经敲醒了警钟，是全世界人民所面临的共同问题。这里让你看一些新能源的资料，从中可以学到很多新能源的知识，帮助你了解我国开发新能源的重大意义。

课程目标

通过本课程的学习，让学生了解我国的能源现状，应如何合理利用传统能源，意识到开发新能源的重要意义。

课程目录

专题一新能源------------------------------------ 2

专题二材料 ------------------------------------ 8

新能源与材料

在上个世纪，人类使用的能源主要有三种，就是煤炭、石油和天然气。而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有240年、40年和50年了。四五十年，从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促；试想一下，对于今天20来岁的年轻人来说，到他们六七十岁的时候，如果地球上已经没有石油和天然气可用，我们能不为此感到惊愕吗？所以，开发新能源，替代上述三种传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，已经成为人类发展中的紧迫课题。

专题一新能源

新能源又称非常规能源，是指

传统能源之外的各种能源形式。指

刚开始开发利用或正在积极研究、

有待推广的能源，如太阳能、地热

能、风能、海洋能、生物质能和核

能等。新能源的各种形式都是直

接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。

太阳能

太阳能是太阳内部连续不断

的核聚变反应过程产生的能量。

地球每天接受的太阳能相当于

1.73亿家大型发电厂的发电量。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源，同时还是一种清洁能源。收集和利用太阳能的两个主要方法是收集太阳热和光伏发电（将太阳能转化为电能），前者的利用很多例子我们都很熟悉，如太阳能灶、太阳能热水器等。太阳能电池也被人们广泛利用在计算器、手表等等地方，我国的有些公路还安装了使用太阳能的路标。

但是太阳能也存在着很大的缺点，那就是太阳光不是一直可以利用的。在日照不充足的地区或是当夜幕降临后，就无法使用这种能源。另一个问题是用太阳能发电的成本很高，比起使用化石燃料发电要耗费更多的财力。

在我国广阔的土地上，2／3以上地区的年日照大于2000小时，这些地区具有良好的太阳能开发条件，尤其是以青藏高原地区为最，那里平均海拔高度在4000米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。目前，中国可再生能源计划和国家送电到乡工程，已利用太阳能发电为我国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共16万无电户解决了用电问题。目前，我国已安装光伏电站约5万千瓦，主要为边远地区居民供电。

地热能

地热能是来自地球深处的可再生热

能。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、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷

物等。从20世纪开始，地热能被大规模

用来发电、供暖和进行工农业利用。在冰

岛，87%的家庭取暖使用的是地热能。

地热能在某些方面具备太阳能、风能等所不具备的特点，如资源的多功能性，不受白昼和季节变化限制以及可直接利用等，是一种较为廉价的清洁能源。但是要利用地热能也需要具备一定的条件，因为地热能的分布相对来说比较分散，不易利用。

我国高温地热资源主要分布在云南、西藏、四川西部一带以及台湾地区，一般把高于 150℃的称为高温地热，主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热，通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。我国地热能的开发利用开始于20世纪70年代。1977年9月在距拉萨仅90公里的羊八井地热田建成了地热电站，在拉萨地区的电力供应上起到了很大的作用。目前，我国地热资源直接利用量已达到13.76立方米/秒，年利用地热能10779百万千瓦时，居世界第一位，并且以每年10%的速度在增长，不过在能源结构中占的比例还很小，不足0.5%。

风能

风能是太阳辐射下流动

所形成的。风能与其他能源相

比，具有明显的优势，它蕴藏

量大，是水能的10倍，分布

广泛，永不枯竭，对交通不便、

远离主干电网的岛屿及边远

地区尤为重要。目前风能最常

见的利用形式为风力发电。

风力发电是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。

1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。

截止2009年底，全球累计装机容量已经达到了1.59亿千瓦，2009年全年新增装机容量超过3千万千瓦，涨幅31.9%。从累计装机容量看，美国已累计装机3516万千瓦，稳居榜首；中国为2610万千瓦，位列全球第二。

海洋能

海洋能指蕴藏于海水中

的各种可再生能源，包括潮

汐能、波浪能、海流能、海

水温差能、海水盐度差能

等。这些能源都具有可再生

性和不污染环境等优点，是

一项亟待开发利用的具有

战略意义的新能源。

海洋能特点

1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。

2.海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。

3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。

4.海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。

生物质能