能源是自然界中可以為人類提供能量的各種物質資源。一切形式的能源其初始來源是核聚變、核裂變、放射性源以及太陽係行星的運行。而太陽的熱核反應釋放出極其巨大的能量,為地球和太空提供用之不竭的能源。
一、能源的類型
能源可以分為一次能源和二次能源,可再生能源和非可再生能源,新能源和常規能源,商品能源和非商品能源等
(1)一次能源。從自然界取得未經任何改變或轉換的能源,如開采出的原煤、原油、天然氣等。
(2)二次能源。一次能源經過加工或轉換或另一種形態和品位的能源,如電能、熱能、氫能,以及用做燃料的各種石油製品、煤氣、焦炭等。
(3)常規能源。又稱傳統能源,如已經大規模生產和廣泛利用的煤炭、石油、天然氣、水能等。
(4)商品能源。作為商品經流通環節大量消費的能源,主要有煤炭、石油、天然氣、水電和核電。
(5)非商品能源。主要是薪柴、秸稈等農業廢料、人畜糞便等就地利用的能源。
(6)新能源與可再生能源。采用新技術或新材料而獲得的各種可再生能源的總稱。主要包括:太陽能、風能、生物質能(圖1-2)、海洋能、地熱能和氫能等。這些能源可以在新技術基礎上係統開發利用,是未來持久能源的基礎。
能源按其形態、特性或轉換和利用層次進行分類為:
(1)固體燃料。主要是指煤炭,它是古代植物遺體在地層下經過若幹年的生物化學、物理化學和地球化學作用轉化而成的固體有機可燃沉積岩。
(2)液體燃料。如石油。
(3)氣體燃料。常溫常壓下呈氣體狀態的燃料,如天然氣、伴生氣等。
(4)水能。狹義的水能指河流水能,包括常規水能和抽水蓄能,采取一定技術措施將水能轉化為機械能和電能。
(5)核能。又稱原子能,原子核中的核分子重新分配時釋放出來的能量。
(6)電能。電做功的能量,即電荷及電荷運動所具有的能量,電能是二次能源。
(7)太陽能。太陽以電磁輻射形式向宇宙空間發射的能量。約為3.83×1023千焦/秒,地球接收的約為1.74×1014千焦/秒。太陽能是可再生能源。
(8)生物質能。指蘊藏在生物質中的能量,現代生物能主要包括木材及森林工業廢棄物、農業廢棄物、水生植物、油料作物、城市及工業有機廢棄物、動物糞便等。
(9)風能。空氣運動產生的能量。風能的開發利用方式主要是將風能轉換為電能、機械能或熱能。
(10)海洋能。蘊藏在海洋中的可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流及潮流能等。
(11)地熱能。地球內部的能量。根據目前的技術水平隻能利用聚集在地表5000米以內的那部分地熱能。
(12)核聚變能。聚變反應中釋放出的能量。
二、能源利用技術的基本形式
目前,能源利用技術的基本形式大致有以下幾類:
1.熱利用
熱利用是以熱的方式利用能量。根據產品的不同性質,采用高溫、中溫熱能或采用低溫、深冷來生產、處理或儲存產品,也可以采用水、空氣或其他氣流對周圍的環境施加直接或間接的影響。