【中学物理能源与可持续发展知识点汇编】能源与可持续发展知识点

【中学物理能源与可持续发展知识点汇编】能源与可持续发展知识点

中学物理能源与可持续发展知识点汇编

中学物理能源与可持续发展知识点汇编 能源与可持续发展知识归纳：

1. 人类开发利用能源的历史：火→化石能源→电能→核能。

2.能源的种类很多，从不同角度可以分为：一次能源和二次能源;可再 生能源和不可再生能源;常规能源(传统能源)和新能源;清洁能源和非清洁能源等。

3.核能获取的途径有两条：重核的裂变和轻核的聚变(聚变也叫热核反 应)。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的，而氢弹则 是利用轻核的聚变释放能量的。

4.核电站主要组成包括：核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等。

5.太阳能是由不断发生的核聚变产生的，地球上除核能、地热能和潮 汐能以外的所有的能量，几乎都来自太阳。人类利用太阳能的三种方式是：①光 热转换(太阳能热水器);②光电转换(太阳能电池);③光化转换(绿色植物)。

6.能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生， 它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在 转化或转移的过程中，其总量保持不变。

7.能量的转移和转化具有方向性。输出的有用能量 转换的能量

8.能量转换装置的效率= ——————————×100% 输入的总能量. 能源危机 由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源 生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问 题统称能源危机。根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右， 石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果 新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的 发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩 余的石油资源而引发战争。

为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发 如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力 转向海底可燃冰(水合天然气)等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽 油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的氢燃料电池电动 汽车，就是此类能源中介应用的典型代表。

能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存 的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。1913年，英国海军开始用 石油取代煤炭作为动力时，时任海军的邱吉尔就提出了“绝不能仅仅依赖一种石 油、一种工艺、一个国家和一个油田”这一迄今仍未过时的能源多样化原则。伴 随着人类社会对能源需求的增加，能源安全逐渐与政治、经济安全紧密联系在一 起。两次世界大战中，能源跃升为影响战争结局、决定国家命运的重要因素。法 国克莱蒙梭曾说，“一滴石油相当于我们战士的一滴鲜血”。可见，能源安全的重 要性在那时便已得到国际社会普遍认可。20世纪70年代爆发的两次石油危机使能 源安全的内涵得到极大拓展，特别是1974年成立的国际能源署正式提出了以稳定 石油供应和价格为中心的能源安全概念，西方国家也据此制定了以能源供应安全 为核心的能源政策。在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济 规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益 的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度 使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。

目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪(如石油)，最多的 也能维持一、两个世纪(如煤)人类生存的需求。

今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能 源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更 多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对 能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭 为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石 油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一、两个世纪。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。

当前世界所面临的能源安全问题呈现出与历次石油危机明显不同的 新特点和新变化，它不仅仅是能源供应安全问题，而是包括能源供应、能源需求、 能源价格、能源运输、能源使用等安全问题在内的综合性风险与威胁。

就可预见的未来来看，汽车不会大量减少的，但是石油危机的确会对 汽车业有一定的影响，比如开发新型汽车(像混合动力、燃料电池、氢动力、太 阳能等)以减轻对石油的依赖，减少一些不必要的汽车使用(主要是指私家车)以节 约燃料等，但是总的来看不用担心汽车减少这个问题。

趋势 部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成 了一定的规模。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用 技术已经得到了应用。

国际能源署(IEA)对2000～2030年国际电力的需求进行了研究，研究 表明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在 未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年 增长速度近6%在2000～2030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世 界总电力的4.4%，其中生物质能将占其中的80%。

目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国 家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是 技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究，在未来30年可再 生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本 与多种因素有关，因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表 明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。

中国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能 源和可再生能源产业发展的“十五”规划，并制定颁布了《中华人民共和国可再生 能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的 利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳 能利用等领域已经取得了很大的进展。

新能源(或称可再生能源更贴切)主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源 方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不 健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区 域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能 对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主 流。

太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，现在全 球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的 5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电 网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。

风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中， 一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的 新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生 的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。

早在2001年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究， 经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向 社会推广，这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机(H型)和太阳 能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信 基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的 研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。

新型垂直轴风力发电机(H型)突破了传统的水平轴风力发电机启动风 速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论， 采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影 响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为 主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优 点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。

随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。

其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是 它们作为新能源如何在实际中去应用新能源的发展究竟会是怎样的格局这些问 题将是我们在今后很长时间里需要探索的。